Procedimiento para la detección de un estado de estrés, donde se mide la señal ambulatoria de los latidos de corazón,

caracterizado por el hecho de que

- los segmentos se definen a partir de la señal de los latidos de corazón con una regla de segmentación seleccionada, y

- al menos un segmento que describe un estado fisiológico con una actividad cardíaca elevada debido a una esfuerzo físico y/o un nivel metabólico elevado se identifica y se excluye, en caso de existir, y

- otros segmentos que los segmentos excluidos se detectan para un estado de estrés potencial, el cual se identifica mediante el uso de una regla predeterminada para la señal de los latidos de corazón

Proceso de detección del estrés por segmentación y análisis de una señal de latidos de corazón.

Antecedentes de la invención

La innovación presente se refiere a un método de detección de un estado de estrés, donde se mide la frecuencia cardiaca ambulatoria y se segmenta la señal derivada en estados fisiológicos. El término "estado de estrés" significa también aquí el "estado de relajación" opuesto.

La frecuencia cardiaca forma parte de encuentra de los parámetros más usados habitualmente en un control fisiológico. El uso amplio de frecuencia cardiaca se refiere, por una parte, a la disponibilidad de un dispositivo de adquisición de electrocardiograma (ECG) de electrocardiógrafo para un control no invasivo y, por otra parte, a un papel esencial de la frecuencia cardiaca en la función y sensibilidad del sistema nervioso autonómico con respecto a varios estados fisiológicos y condiciones. La frecuencia cardiaca (o ritmo cardíaco recíproco) forma una base para diferentes tipos de análisis y se puede definir como la serie de intervalos entre formas de onda QRS consecutivas en la señal del ECG. Otro método para obtener información sobre el tiempo transcurrido entre latidos de corazón consecutivos es la detección de intervalos de latidos del corazón a partir de una señal de pulso cardíaco.

El hecho de que la frecuencia cardíaca sea un producto complejo de varios mecanismos fisiológicos supone un desafío para el uso de la frecuencia cardiaca en contextos aplicados. Es especialmente el caso durante la medición ambulatoria, que es una medición realizada en pruebas en condiciones naturales, libremente o en condiciones reales, fuera del entorno de laboratorio controlado y sin protocolos. No obstante, la naturaleza multideterminada de la frecuencia cardiaca también puede potenciar una derivación de medidas fisiológicas adicionales a partir de la señal de frecuencia cardiaca mediante la descomposición de una serie de frecuencias cardiacas en componentes separados que tienen una interpretación fisiológica.

Se sabe que ambas ramas del sistema nervioso autonómico (ANS), del sistema nervioso simpático (SNS) y del sistema nervioso parasimpático (PNS) tiene una influencia sobre el ritmo cardíaco. Se sabe en general que la actividad del SNS y PNS produce, respectivamente, un aumento y reducción del nivel del ritmo cardíaco. Por lo que no es sorprendente que la mayoría de las operaciones para determinar las funciones fisiológicas y estados en las que se usa información sobre la señal de latidos de corazón se refiera frecuentemente a unos cambios de los latidos de corazón como derivación de la influencia de SNS y/o PNS. Desafortunadamente, normalmente es muy difícil determinar precisamente los efectos del SNS y PNS sobre el ritmo cardíaco, ya que frecuentemente no se sabe de manera evidente cuál es la rama del ANS que determina cambios en el ritmo cardíaco y, además de estos mecanismos, existen otros mecanismos distintos que alteran el nivel del ritmo cardíaco directa como indirectamente, muchos de los cuales no se conocen bien.

La técnica anterior ha indicado varias líneas de investigación que tratan de usar la variabilidad del ritmo cardíaco (HRV) para cuantificar más selectivamente la actividad del SNS y PNS. Se ha enseñado que, particularmente la fuerza del componente llamado de alta frecuencia (HF) de la HRV en la región de frecuencia de 0.15-0.50 Hz provee una información sobre el nivel del flujo de salida parasimpático hacia el corazón. Desafortunadamente, aunque se ha reivindicado en algunos ejemplos que el componente llamado de baja frecuencia (LF) de la HRV en la región de frecuencia de 0.04-0.15 refleja una actividad de SNS, los efectos del SNS sobre la HRV son más bien confusos y se sabe que otros mecanismos distintos también tienen influencia sobre la HRV y especialmente el componente LF, incluyendo el PNS, respuestas hormonales, ajustes metabólicos, y control de presión sanguínea. Por lo que, unos aumentos y disminuciones del nivel del ritmo cardíaco y de HRV pueden ser debidos a varias fuentes y por lo tanto, se puede interpretar únicamente cambios al nivel del ritmo cardíaco y de la variabilidad del ritmo cardíaco como indicativos del nivel de actividad del SNS y PNS durante una situación controlada y preferiblemente con la ayuda de otras medidas.

El concepto de estrés se refiere generalmente a un dominio fisiológico en un estado de nivel intenso de actividad fisiológica sin necesidad inmediata o aparente de tal carencia. En este documento, se usa el estado de estrés para indicar un equilibrio corporal donde la función cardiovascular global, tal como se indica, por ejemplo, en el resultado del ritmo cardíaco y cardiovascular, es sustancialmente superior al nivel requerido por necesidades físicas metabólicas inmediatas. El estado fisiológico de estrés se puede deber a distintas fuentes, tales como, por ejemplo, el esfuerzo físico (por ejemplo, la postura), la condición física (por ejemplo, menor), el estrés mental, el bajo nivel de recursos (por ejemplo, estado de agotamiento), o carencia emocional.

Se debe tener en cuenta que la detección del estrés se refiere también estrechamente a los procesos metabólicos tales como el consumo de oxígeno y consumo calórico, ya que unos índices de resultado cardiovascular aislados indicarían erróneamente que se han incrementado las necesidades metabólicas durante un estado de estrés.

La retroacción e información sobre el estado de estrés personal y más generalmente, los recursos serían de gran ayuda para que muchos individuos controlen y administren sus niveles de estrés, para evitar un estado de agotamiento, y generalmente mantener y mejorar el estado de salud. El reposo y la relajación son características importantes para controlar el estrés, ya que ayudan a reducir el estrés y también a proteger y acumular recursos contra la aparición y los efectos adversos del estrés.

Se ha demostrado en la bibliografía científica que un estado de estrés se asocia a una influencia elevada del SNS sobre el corazón y a una influencia reducida o disminuida del PNS sobre el corazón (por ejemplo, Porges 1992). También se sabe en la técnica anterior que, con reposo en condiciones estables, la relajación produce un nivel reducido de actividad cardiovascular y en particular, una reducción del nivel del ritmo cardíaco, y un aumento de la magnitud del componente HF de la HRV se asocia frecuentemente con un estado de relajación elevado. Algún estudio previo ha demostrado cómo aprovechar la función de HR y HRV en fenómenos relacionados de estrés y relajación (Patentes estadounidenses 4,832,038, 4,862,361, 5,891,044, 5,941,837, 6,104,947, 6,212,427, 6,358,201).

A pesar de esta relación correlacional, no ha habido muchos progresos en la detección de estados fisiológicos relacionados con el estrés en base a una señal de frecuencia cardiaca. Se ha realizado algún estudio previo sobre el uso de la información sobre la frecuencia cardiaca y HRV para identificar los estados de usuarios, en particular en combinación con otras medidas fisiológicas como la temperatura de la piel. El estudio previo basado en la adquisición del electrocardiograma se ha centrado principalmente en la determinación de la situación clínica con el uso de pruebas sobre el sistema nervioso autonómico específico y es por lo tanto muy limitado en su aplicación para caracterizar estados conductuales y fisiológicos en la vida cotidiana con respecto a, por ejemplo, una medida ambulatoria (Patentes estadounidenses 6,358,201, 5,299,199, 5,419,338, 6,390,986, 6,416,473). Por ejemplo, el estudio presentado por Childre et al ('201) se aplica a parámetros de variabilidad del ritmo cardíaco en el contexto de retroacción biológica. La invención descrita se puede aplicar de manera apropiada a una situación controlada (por ejemplo, en laboratorio, en práctica de relajación) pero claramente no se puede aplicar al control ambulatorio, donde sería crucial diferenciar las fuentes físicas y emocionales de las reacciones y respuestas. Por consiguiente, si se usa en instalaciones ambulatorias se debería usar un método de selección manual de períodos de tiempo, por ejemplo, de práctica de relajación, para el análisis, ya que el trabajo descrito no incluye ningún medio de separación de distintos tipos de contextos físicos.

También existe algún estudio documentado sobre el uso de un electrocardiograma y de medidas derivadas de una frecuencia cardiaca para detectar ciertas condiciones...

1. Procedimiento para la detección de un estado de estrés, donde se mide la señal ambulatoria de los latidos de corazón, caracterizado por el hecho de que

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que una primera regla seleccionada se utiliza para identificar uno o más estados y periodo siguientes: ejercicio, actividad física, movimiento, recuperación después del ejercicio y cambios posturales.

3. Proceso según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que una segunda regla seleccionada comprende un proceso para identificar segmentos coherentes internamente a partir de una señal de los latidos de corazón.

4. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que se usan segmentos identificados para corregir la estimación del consumo de oxígeno y de energía en base al ritmo cardíaco.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el estado de relajación se determina además de dicho estado de estrés, y el estrés y la relajación se miden en base a una medición de frecuencia cardiaca, donde la información sobre la duración de la relajación y la duración del estrés detectadas se usan para informar de la detección y cuantificación de estados de relajación y de estrés.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por el hecho de que la información sobre el ejercicio, la actividad física, el movimiento, o los cambios posturales se obtiene a partir de una señal de latidos de corazón y al menos una entrada separada.

7. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que un índice de estrés que indica la intensidad del estado de estrés se define con la fórmula:

donde HR indica el nivel de ritmo cardíaco, CT indica las incoherencias de la distribución de frecuencias de la variabilidad del ritmo cardíaco debido a cambios del periodo respiratorio, o de forma alternativa, de variabilidad de la señal respiratoria. HFpow y LFpow indican respectivamente fuerzas espectrales EN las regiones HF y LF de variabilidad del ritmo cardíaco.

8. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que un índice de relajación que describe la intensidad de dicho estado de relajación se define por la fórmula:

donde HR indica el nivel del ritmo cardíaco y HFpow indica fuerzas espectrales en las regiones HF de variabilidad del ritmo cardíaco.

9. Procedimiento según las reivindicaciones 7 y 8, caracterizado por el hecho de que dichos estados de estrés y de relajación se combinan en un índice de recursos totales, donde el índice de recursos totales es definido por la fórmula:

donde c₁ y c₂ son constantes de escala, T es el tiempo total de medición, T_R es el tiempo que indica la relajación, T_S es el tiempo que indica el estrés, RLXpow es el índice de relajación y STRpow es el índice de estrés.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1-9, caracterizado por el hecho de que el procedimiento se usa en un ordenador colocado sobre el cuerpo.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1-9, caracterizado por el hecho de que el procedimiento se usa en un equipamiento de ejercicios de mantenimiento físico.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1-9, caracterizado por el hecho de que el procedimiento se usa en un software de PC.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1-9, caracterizado por el hecho de que el procedimiento se usa en un equipamiento de control de electrocardiograma/pulso.