PULSIOXIMETRO Y PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR LA SATURACION DE OXIGENO Y LA FRECUENCIA CARDIACA.

Un procedimiento para procesar señales en un pulsioxímetro para determinar la saturación de oxígeno y la frecuencia del pulso,

que comprende:

recibir formas de onda correspondientes a dos longitudes de onda de luz diferentes de un paciente;

calcular el promedio de conjunto de dichas formas de onda en un primer calculador (E2) del promedio de conjunto y/o filtrar paso bajo dichas formas de onda en un primer filtro (E2) paso bajo;

calcular una frecuencia del pulso basándose en una salida de dicho primer calculador (E1) del promedio de conjunto y/o dicho primer filtro (E2) paso bajo, respectivamente;

normalizar dichas formas de onda para producir formas de onda normalizadas;

calcular el promedio de conjunto de dichas formas de onda normalizadas en un segundo calculador (E1) del promedio de conjunto y/o filtrar paso bajo dichas formas de onda normalizadas en un segundo filtro (E1) paso bajo, respectivamente; y

calcular una saturación de oxígeno basándose en una salida de dicho segundo calculador (E1) del promedio de conjunto

Pulsioxímetro y procedimiento para determinar la saturación de oxígeno y la frecuencia cardiaca.

La presente invención se refiere a oxímetros y, en particular, al cálculo del promedio de conjunto de pulsos en una forma de onda detectada a partir de un pulsioxímetro.

La pulsioximetría se usa normalmente para medir diversas características bioquímicas de la sangre incluyendo, pero sin limitarse a, la saturación de oxígeno en sangre de hemoglobina en sangre arterial, el volumen de las pulsaciones de la sangre individuales que alimenta al tejido y la frecuencia de las pulsaciones de la sangre correspondientes a cada latido cardiaco de un paciente. La medición de estas características se ha llevado a cabo mediante el uso de un sensor no invasivo que dispersa la luz a través de una parte del tejido del paciente en la que la sangre perfunde el tejido y, de manera fotoeléctrica, detecta la absorción de luz en tal tejido. La cantidad de luz absorbida a diversas longitudes de onda se usa entonces para calcular la cantidad de constituyente sanguíneo que está midiéndose.

La luz dispersada a través del tejido se selecciona para ser de una o más longitudes de onda que se absorben por la sangre en una cantidad representativa de la cantidad del constituyente sanguíneo presente en la sangre. La cantidad de luz transmitida dispersada a través del tejido variará según la cantidad variable de constituyente sanguíneo en el tejido y la absorción de luz relacionada. Para medir el nivel de oxígeno en sangre, los sensores de este tipo se han dotado normalmente de una fuente de luz adaptada para generar luz de al menos dos longitudes de onda diferentes, y de fotodetectores sensibles a ambas longitudes de onda, según técnicas conocidas para medir la saturación de oxígeno en sangre.

Los sensores no invasivos conocidos incluyen dispositivos que se sujetan a una parte del cuerpo, tal como un dedo, una oreja o el cuero cabelludo. En animales y seres humanos, el tejido de estas partes del cuerpo se perfunde con sangre y la superficie del tejido es fácilmente accesible para el sensor.

N-100. La tecnología N-100, que data aproximadamente de 1985, aceptaba o rechazaba pulsos basándose en la historia del pulso del tamaño de pulsos, forma del pulso, tiempo esperado de aparición (frecuencia) y relación de R/IR.

En particular, el N-100 hallaba pulsos buscando un máximo de señal, seguido por un punto de pendiente negativa máxima, a continuación un mínimo. El procesamiento se realizaba en una máquina de estados denominada "procesador" (munch). No se calificaba cada máximo hasta que la señal pasaba por debajo de un umbral de ruido, denominado puerta de ruido. Ésta actuaba como un filtro adaptativo, puesto que el nivel de la puerta de ruido se ajustaba mediante retroalimentación a partir de una etapa de procesamiento posterior para adaptarlo a diferentes amplitudes de señal esperadas. Entonces se aceptaban o rechazaban los pulsos en un proceso de "nivel 3" que era un filtro que se adaptaba a señales variables comparando la amplitud, el periodo y la relación de relaciones (relación de rojo a IR), expresándose rojo e IR como una relación de CA a CC) de un nuevo pulso con la media de valores en una memoria intermedia histórica, determinándose entonces si la diferencia está dentro de un nivel de confianza. Si se aceptaba el nuevo pulso, se actualizaba la memoria intermedia histórica con los valores para el nuevo pulso. El proceso de nivel 3 actuaba como un filtro paso banda adaptativo, adaptándose la frecuencia central y el ancho de banda (límites de confianza) mediante retroalimentación a partir de la salida del filtro.

N-200. El N-200 mejoró el N-100 puesto que podía sincronizarse con un ECG, e incluía filtrado de ECG. El N-200 también añadía interpolación para compensar un desplazamiento de la referencia entre el momento de la medición del máximo y el mínimo del pulso. El N-200 incluía también otras características de filtrado, tales como un filtro de impulsos rectangulares (boxcar) que calculaba la media de un número variable de muestras de señales.

El N-200, tras diversas etapas de filtrado y ajuste a escala, aplica las señales digitalizadas a un filtro de impulsos rectangulares, que calcula la media de N muestras, donde N se establece mediante retroalimentación a partir de una etapa de procesamiento posterior según la frecuencia cardiaca filtrada. Se promedian nuevas muestras en el filtro de impulsos rectangulares, mientras que se eliminan las muestras más antiguas. La longitud de impulso rectangular (N) se usa para establecer tres parámetros: un umbral de pulso, un pulso de mínimo absoluto y un pulso pequeño. A continuación, un filtro de cálculo del promedio de conjunto (también conocido como "barra deslizante" (slider)) produce un promedio ponderado de las nuevas muestras y la muestra de promedio de conjunto previa a partir de un periodo de pulso anterior. A continuación se pasan las muestras a una máquina de estados de tipo "procesador" y a una puerta de ruido, como el N-100. Se añade una característica de interpolación al proceso de N-100, para compensar los cambios en el nivel de referencia. Puesto que el mínimo y el máximo aparecen en diferentes momentos, una referencia variable puede aumentar o disminuir el mínimo y no el máximo, o viceversa.

El "cálculo del promedio de conjunto" es una parte integral de C-Lock que es la marca comercial de NELLCOR para el proceso de promediar muestras a partir de múltiples pulsos en conjunto para formar un pulso compuesto. Este proceso se conoce también como "sistema para promediar la señal del pulso". Requiere un evento de "activación" para marcar el inicio de cada pulso.

La patente estadounidense de Conlon n.º 4,960,126 da a conocer un cálculo del promedio de conjunto en el que se asignan diferentes pesos a diferentes pulsos y se usa una forma de onda de pulso promediado compuesto para calcular la saturación de oxígeno. El N-100 descrito anteriormente se describe en la patente estadounidense n.º 4,802,486. Aspectos del N-200 se describen en las patentes estadounidenses n.º 4,911,167 (Corenman) y n.º 5,078,136 (Stone). El documento US-A-2002/0045806 da a conocer el filtrado paso banda para la determinación de la frecuencia del pulso y el cálculo del promedio de conjunto para el cálculo de la saturación de oxígeno.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un pulsioxímetro para procesar señales para determinar la saturación de oxígeno y la frecuencia del pulso. Este objetivo puede conseguirse mediante el procedimiento y el pulsioxímetro según las reivindicaciones independientes. Mejoras adicionales se definen en las reivindicaciones dependientes.

La presente invención se refiere al uso de dos calculadores del promedio de conjunto independientes para procesar una forma de onda detectada para su uso en el cálculo de la saturación de oxígeno y una frecuencia del pulso. El calculador del promedio de conjunto usado para calcular la saturación de oxígeno opera sobre una señal que se ha normalizado, mientras que el calculador del promedio de conjunto para el cálculo de la frecuencia del pulso opera sobre una señal que no se ha normalizado. Obsérvese que las formas de onda correspondientes a ambas longitudes de onda deben normalizarse en la misma cantidad, tal como la amplitud de pulso IR, para conservar la relación de relaciones para el cálculo de la saturación de oxígeno.

El uso de una señal sin normalización para la frecuencia del pulso mejora la capacidad del software para rechazar artefactos que son sustancialmente más grandes que los pulsos fisiológicos, tales como un artefacto de movimiento. El uso de una señal sin normalización para la frecuencia del pulso evita perder un pulso debido a la normalización.

Las métricas elegidas para los dos trayectos a través de los dos calculadores del promedio de conjunto pueden variarse para optimizar el cálculo del promedio de conjunto para los cálculos de la saturación de oxígeno o la frecuencia del pulso. Por ejemplo, se usa un umbral inferior para una métrica para detectar pulsos arrítmicos cuando se usa para calcular la frecuencia del pulso, en comparación con el cálculo de la saturación de oxígeno. Además, una métrica para una relación de la amplitud del pulso a corto plazo será pequeña cuando el artefacto de movimiento se haya reducido, y se le da más peso en el cálculo de la frecuencia del pulso que en el cálculo de la saturación de oxígeno (la relación de la amplitud del pulso a corto plazo es amplitud del pulso actual/amplitud...

1. Un procedimiento para procesar señales en un pulsioxímetro para determinar la saturación de oxígeno y la frecuencia del pulso, que comprende:

2. El procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además:

3. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que dichas primeras y segundas métricas incluyen ambas una métrica de arritmia para detectar un pulso arrítmico, teniendo dicha métrica de arritmia para dichas primeras métricas, en conexión con el cálculo de una frecuencia del pulso, un umbral asociado inferior para reconocer una arritmia que dicha métrica arrítmica para dichas segundas métricas.

4. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que dichas primeras y segundas métricas incluyen ambas una métrica a corto plazo que es una medida de cambios a corto plazo en la amplitud del pulso;

aumentando dicho primer calculador del promedio de conjunto un peso de cálculo del promedio de conjunto en respuesta a una disminución a corto plazo en la amplitud del pulso más rápido que dicho segundo calculador (E1) del promedio de conjunto.

5. El procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende además:

6. El procedimiento según la reivindicación 5, en el que:

7. El procedimiento según la reivindicación 5, en el que:

8. Un procedimiento para procesar señales en un pulsioxímetro para determinar la saturación de oxígeno según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende además la etapa de:

9. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que dichas algunas primeras muestras son cuatro muestras, y dichas interpolaciones son al 80%, 60%, 40% y 20% de la diferencia entre la nueva forma de onda y la forma de onda promedio histórica.

10. Un pulsioxímetro para determinar la saturación de oxígeno y la frecuencia del pulso, que comprende:

11. El pulsioxímetro según la reivindicación 10, que comprende además:

12. El pulsioxímetro según una de las reivindicaciones anteriores 10-11, que comprende además:

13. El pulsioxímetro según una de las reivindicaciones anteriores 10-12, en el que:

14. El pulsioxímetro según una de las reivindicaciones anteriores 10-12, en el que: