Método para calcular el flujo sanguíneo cerebral analizando las señales IPG,

es decir, pletismografía por impedancia y PPG, es decir, fotopletismografía, de la cabeza, el método comprende:

a) encontrar un gradiente máximo o el gradiente más negativo de la señal IPG, dentro de al menos una parte del ciclo cardíaco;

b) encontrar un gradiente máximo o el gradiente más negativo de la señal PPG, dentro de al menos una parte del ciclo cardíaco;

c) encontrar una proporción del gradiente máxim o el gradiente más negativo de la señal IPG con respecto al gradiente máximo o al gradiente más negativo de la señal PPG; y

d) calcular un indicador del flujo sanguíneo cerebral a partir de la proporción

Monitor de perfusión cerebral.

Campo de la invención

La presente invención hace referencia a la medición de flujo sanguíneo en la cabeza.

Antecedentes de la invención

Existe una necesidad de medir el flujo sanguíneo cerebral durante varios eventos y procedimientos médicos, ya que cualquier alteración provocada en el flujo sanguíneo del cerebro podría causar lesiones en la función de las células cerebrales, e incluso la muerte de células cerebrales si la alteración es prolongada. Mantener el flujo sanguíneo del cerebro es particularmente importante, ya que las células cerebrales son más vulnerables a la falta de oxígeno que otras células, y ya que las células cerebrales usualmente no pueden regenerarse tras una lesión.

Una cantidad de situaciones comunes pueden provocar una disminución en el flujo sanguíneo general del cerebro, incluyendo la arritmia, un infarto de miocardio y un shock hemorrágico traumático. Un aumento repentino en el flujo sanguíneo del cerebro también puede causar daños graves, y es especialmente probable en recién nacidos y bebés prematuros, aunque tal aumento también podría producirse en otros pacientes con ciertas afecciones médicas, o durante una cirugía. En todos estos casos, los datos sobre la cantidad de flujo sanguíneo en el cerebro y los cambios en la velocidad del flujo pueden ser importantes para la evaluación del riesgo de una lesión en el tejido cerebral y la eficacia de un tratamiento. La disponibilidad de dichos datos puede permitir realizar en forma oportuna diversos procedimientos médicos para aumentar, disminuir o estabilizar el flujo sanguíneo cerebral, y evitar daños permanentes en el cerebro.

Dada la ausencia de medios simples para controlar en forma directa o indirecta el flujo sanguíneo cerebral, la información sobre cambios en el flujo sanguíneo cerebral se infiere indirectamente monitoreando parámetros clínicos que pueden medirse con facilidad, tales como la presión sanguínea. Sin embargo, debido a que existe una relación diferente entre presión sanguínea y flujo sanguíneo cerebral en diferentes afecciones médicas, puede haber situaciones en las cuales el flujo sanguíneo cerebral es inadecuado, incluso cuando la presión sanguínea parece ser adecuada. El flujo sanguíneo cerebral también puede inferirse indirectamente monitoreando la función neurológica, pero dado que la disfunción neurológica a menudo es irreversible para cuando se la detecta, es más deseable detectar cambios en el flujo sanguíneo cerebral directamente, mientras sus efectos en la función cerebral todavía son reversibles.

Los medios existentes para medir el flujo sanguíneo cerebral son complejos, costosos y en algunos casos invasivos, lo cual limita su utilidad. Tres métodos que se utilizan actualmente sólo en investigación son 1) inyección de xenón radioactivo en las arterias carótidas cervicales y observación de la radiación que emite mientras se esparce por el cerebro; 2) tomografía por emisión de positrones, también basada en la inyección de material radioactivo; y 3) angiografía por resonancia magnética, realizada utilizando un sistema de resonancia magnética costoso, del tamaño de una habitación, y que requiere de varios minutos para dar resultados. Estos tres métodos sólo pueden realizarse en un hospital u otro centro que tenga los equipos especializados disponibles, e incluso en los hospitales no resulta práctico monitorear pacientes de forma continuada utilizando estos métodos.

Un cuarto método, el Doppler transcraneal (DTC) utiliza ultrasonido, no es invasivo y ofrece resultados inmediatos. Sin embargo, el DTC no ofrece una determinación correcta del flujo sanguíneo en aproximadamente el 15% de los pacientes, debido a la dificultad de pasar ondas sonoras a través del cráneo, y requiere excelentes habilidades por parte de profesionales con capacitación prolongada y práctica en la realización del examen y en descifrar los resultados. Otra desventaja del DTC es que sólo mide el flujo sanguíneo regional del cerebro, y no mide el flujo sanguíneo global. La ultrasonografía Doppler también puede utilizarse para medir el flujo sanguíneo en las arterias carótidas, proporcionando una estimación del flujo sanguíneo en la cabeza, pero no específicamente en el cerebro, y no incluye el flujo sanguíneo de la cabeza a través de las arterias vertebrales. El flujo sanguíneo de la cabeza a través de las arterias vertebrales es difícil de medir con ultrasonografía debido a su proximidad con las vértebras.

Dos técnicas adicionales que se utilizan, generalmente en la investigación, para medir el flujo sanguíneo de la cabeza y en otras partes del cuerpo son la pletismografía por impedancia eléctrica (IPG, por sus siglas en inglés) y la fotopletismografía (PPG, por sus siglas en inglés), ver WO 03/059164, patente estadounidense US 6,819,950 de Mills describe la utilización de PPG para detectar la estenosis carótida, entre otras afecciones. La patente estadounidense US 5,694,939 de Cowings describe las técnicas de biofeedback (bioinformación) para controlar la presión sanguínea, lo que incluye la utilización del IPG en la región inferior de la pierna y PPG en el dedo. La patente estadounidense US 5396893 de Oberg et al. indica que el PPG es superior al IPG para monitorear los ritmos cardíacos y respiratorios de los pacientes. La patente estadounidense US 6,832,113 de Belalcazar describe la utilización de IPG o PPG para medir el flujo sanguíneo, a los fines de optimizar un marcapasos cardíaco. La patente estadounidense US 6,169,914 de Hovland et al. describe la utilización de varios tipos de sensores, incluyendo IPG y PPG para monitorear la excitación sexual femenina con una sonda vaginal, y describe la utilización de diferentes tipos de sensores en combinación.

La patente US 6,413,223 de Yang et al. describe una sonda, utilizada en el dedo, que contiene dos sensores PPG y un sensor IPG. Los datos combinados de los tres sensores, analizados utilizando un modelo matemático del flujo sanguíneo arterial, proporciona una medición más adecuada del flujo sanguíneo que la que se obtendría utilizando IPG o PPG individualmente.

J. H. Seipel y J. E. Floam, en J. Clinical Pharmacology 15, 144-154 (1975) presentan los resultados de un estudio clínico sobre los efectos de un fármaco, la betahistidina, sobre la circulación sanguínea cerebral, craneal, del cuero cabelludo y de la pantorrilla. La reoencefalografía (REG), una forma de IPG, se utilizó para medir la amplitud del flujo sanguíneo cerebral.

Resumen de la invención

Un aspecto de algunas realizaciones de la invención hace referencia a la determinación del flujo sanguíneo cerebral a partir de datos de IPG, utilizando los datos sólo de ciclos cardíacos seleccionados, y descartando los datos de otros ciclos cardiacos, según las características de los datos de IPG y/u otros datos, por ejemplo datos de ECG (electrocardiograma). Opcionalmente, los datos de IPG se obtienen de electrodos colocados en la cabeza o en las orejas, por ejemplo como se describen en cualquiera de las solicitudes de patentes relacionadas mencionadas con anterioridad. El flujo sanguíneo cerebral se determina a partir de una combinación de datos de IPG y datos de PPG, y características de los datos de IPG, los datos de PPG, otros datos, o cualquier combinación de ellos, se utilizan para seleccionar los ciclos cardíacos a partir de los cuales se utilizan los datos de IPG y PPG. Opcionalmente, los datos de PPG se obtienen de sensores de PPG colocados en la cabeza o en las orejas, por ejemplo como se describe en cualquiera de las solicitudes de patentes relacionadas mencionadas con anterioridad. Opcionalmente, estas características comprenden la duración del ciclo cardíaco, y los datos se utilizan para los ciclos cardíacos de similar duración, mientras los ciclos cardíacos con duraciones muy diferentes se descartan. En forma adicional o alternativa, las características comprenden una correlación cruzada entre la señal de cada ciclo cardíaco y el siguiente (o precedente) ciclo cardíaco, para la señal IPG y/o para la señal PPG. Por ejemplo, los datos se utilizan para un ciclo cardíaco sólo si la correlación cruzada excede un umbral, para la señal IPG o para la señal PPG, o sólo si la correlación cruzada excede un umbral para las señales IPG y PPG.

Un aspecto de algunas realizaciones de la invención hace referencia a la reducción de artefactos respiratorios de los datos IPG y/o datos PPG, antes de utilizar los datos IPG, o una combinación de los datos IPG y PPG, para medir el flujo sanguíneo cerebral. Los...

1. Método para calcular el flujo sanguíneo cerebral analizando las señales IPG, es decir, pletismografía por impedancia y PPG, es decir, fotopletismografía, de la cabeza, el método comprende:

2. Método según la reivindicación 1 en donde encontrar el gradiente máximo o el gradiente más negativo comprende encontrar el gradiente máximo, para las señales IPG y PPG, y encontrar una proporción comprende encontrar una proporción de los gradientes máximos.

3. Método según la reivindicación 2 en donde los gradientes máximos son máximos dentro de una parte inicial del ciclo cardíaco.

4. Método según la reivindicación 1 en donde encontrar el gradiente máximo o el gradiente más negativo comprende encontrar el gradiente más negativo, para las señales IPG y PPG, y encontrar una proporción comprende encontrar una proporción de los gradientes más negativos.

5. Método según la reivindicación 4, en donde los gradientes más negativos son los más negativos dentro de una parte final del ciclo cardíaco.

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el gradiente máximo o el gradiente más negativo de al menos una de las señales se normaliza a una medida de la amplitud de dicha señal.

7. Método según la reivindicación 6, en donde la medida de la amplitud es la amplitud de pico a pico de dicha señal durante el ciclo cardíaco.

8. Método según la reivindicación 6, en donde la medida de la amplitud es un valor promedio de dicha señal durante el ciclo cardíaco.

9. Método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la señal PPG viene de un sensor PPG en el lado izquierdo de la cabeza.

10. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde la señal PPG viene de un sensor PPG en el lado derecho de la cabeza.

11. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde la señal PPG es un promedio de las señales de un sensor PPG en el lado izquierdo de la cabeza y un sensor PPG en el lado derecho de la cabeza.

12. Método para calcular el flujo sanguíneo cerebral variable con el tiempo, que comprende:

13. Método según la reivindicación 12, en donde realizar un procesamiento de datos comprende descartar datos de la señal IPG, la señal PPG, o ambas, para los ciclos cardíacos que cumplen con uno o más criterios para ser descartados.

14. Método según la reivindicación 13, en donde los criterios comprenden tener una duración fuera del rango esperado.

15. Método según la reivindicación 14, en donde el rango esperado tiene un máximo de entre 1,3 y 2 veces la duración promedio de los ciclos cardíacos.

16. Método según cualquiera de las reivindicaciones 13-15, en donde los criterios comprenden que una o ambas señales IPG y PPG tengan una correlación cruzada por debajo de un umbral, entre el ciclo cardíaco y el ciclo cardíaco siguiente.

17. Método según cualquiera de las reivindicaciones 13-15, en donde los criterios comprenden que una o ambas señales IPG y PPG tengan una correlación cruzada por debajo de un umbral, entre el ciclo cardíaco y el ciclo cardíaco precedente.

18. Método según las reivindicaciones 16 o 17, en donde el umbral está entre +0,5 y+0,8.

19. Método según cualquiera de las reivindicaciones 12-18, en donde realizar el procesamiento de datos comprende reducir los artefactos respiratorios en la señal IPG, la señal PPG, o ambas.

20. Método según cualquiera de las reivindicaciones 12-19, en donde calcular el indicador de flujo sanguíneo cerebral comprende utilizar el método de cualquiera de las reivindicaciones 1-11.

21. Método según cualquiera de las reivindicaciones 12-20, en donde realizar el procesamiento de datos comprende el suavizado del indicador de flujo cerebral.

22. Método según la reivindicación 21, en donde el suavizado comprende encontrar un promedio en un intervalo de tiempo.

23. Método según las reivindicaciones 21 o 22, en donde el suavizado comprende utilizar una escala de tiempo que se ajusta de forma adaptativa, según el comportamiento del indicador de flujo sanguíneo cerebral como una función de tiempo.