Un método de monitorizar parámetros cardíacos compuesto por los siguientes pasos:

medición no invasiva de una variedad de parámetros cardíacos predeterminados de forma no invasiva de un sujeto; y conversión de los parámetros cardíacos no invasivos en una variedad de equivalentes cardíacos invasivos basada en una serie de ecuaciones de conversión predeterminadas; caracterizado por mostrar un vector que indique un estado hemodinámico

Método y dispositivo no invasivo para el seguimiento de parámetros cardíacos.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un método y dispositivo no invasivo para el seguimiento de parámetros cardíacos.

En la actualidad es frecuente el uso de anestesia (drogas que inducen la pérdida de sensación) en operaciones quirúrgicas. La anestesia general provoca generalmente una depresión progresiva del sistema nervioso central y provoca la pérdida de conciencia del paciente. Por el contrario, la anestesia local hace perder la sensación en el área donde se aplica.

Por lo general, antes de la operación, el paciente es anestesiado por personal médico especializado ("anestesista"), que administran uno o más líquidos o gases volátiles tales como el óxido de nitrógeno, halotano, isoflurano, sevoflurano, desflurano, etc; o bien, fármacos hipnótico-sedantes tales como pentotal, propofol y etomidato que pueden ser administrados por inyección o por infusión intravenosa. Los analgésicos opiáceos como la morfina, el fentanilo o el sufentanil también pueden ser administrados mediante inyección o infusión, a fin de aliviar el dolor al aumentar el umbral del dolor.

Algunos de los objetivos de una anestesia general administrada correctamente son los siguientes: en primer lugar, el paciente deberá estar suficientemente anestesiado para que sus movimientos queden bloqueados. Si los movimientos del paciente no están lo suficientemente bloqueados, el paciente podría comenzar a "moverse nerviosamente" (reflejos musculares involuntarios) durante la operación, lo que podría mover u obstaculizar el campo operatorio, que es la zona en la cual se practica una operación. Dicho bloqueo de movimientos trae consigo una parálisis del sistema nervioso central tras haberse dado la supresión de la corteza sensorial. La parálisis afecta en cadena a los ganglios basales, el cerebelo y por último a la médula espinal. La médula, que controla los centros respiratorios, cardíacos y vasomotores, queda deprimida por la anestesia de una forma que depende de la dosis administrada. Cuando la anestesia ha deprimido completamente a la respiración, el anestesista debe ocuparse de ella para el paciente, mediante el uso de una bolsa de goma o bien de un ventilador automático.

En segundo lugar, el paciente debe estar lo suficientemente inconsciente como para no sentir dolor y no ser consciente de la operación. Ha habido pacientes que han entablado una demanda por negligencia médica ya que sintieron dolor durante la operación o fueron conscientes del procedimiento quirúrgico. Una vez que se ha alcanzado la inconsciencia, se pueden administrar potentes relajantes musculares polarizantes y no despolarizantes para asegurarle al cirujano un campo operatorio temporalmente inactivo.

En tercer lugar, la anestesia no puede ser administrada en cantidades tales que provocaran una disminución de la presión sanguínea hasta el punto de que el flujo de sangre al cerebro se viera reducido de forma que pudiera darse una isquemia cerebral e hipoxia. El límite peligroso por lo general es por debajo de 50 mmHg en la presión arterial media (PAM). Por ejemplo, si la presión sanguínea fuera demasiado baja durante más de 10 minutos, el paciente podría no volver a recuperar su estado consciente. Esta presión crítica variará con el estado del paciente. En pacientes con hipertensión, por ejemplo, la presión crítica por debajo de la cual pueden surgir lesiones es elevada.

Un anestesista experimentado llevaría un seguimiento de las constantes vitales, como la respiración, la frecuencia cardíaca y la presión sanguínea del paciente, para determinar si es necesario administrar más o menos anestesia. Habitualmente el anestesista comprueba los ojos del paciente a fin de determinar el grado de dilatación de las pupilas como indicador del nivel de profundidad de la anestesia. A esta profundidad también se le denomina "plano anestésico". No obstante, existen una serie de problemas relacionados con el hecho de depender tanto del saber hacer y la atención del anestesista. En la práctica moderna, normalmente se tapan los ojos mediante cinta adhesiva para evitar la abrasión o la aparición de úlceras en la córnea del ojo. Puesto que algunas operaciones pueden prolongarse hasta las 10 o 15 horas, la atención de la auxiliar de anestesia o del anestesista puede flaquear o fallar. Es por lo tanto importante proporcionar un método sencillo para monitorizar el estado del sistema cardiovascular del paciente.

El estado de rendimiento del sistema cardiovascular se puede describir en términos de parámetros hemodinámicos. Uno de esos parámetros es el gasto cardíaco (GC). Se ha invertido mucho esfuerzo en métodos no invasivos para medir el GC. (Véase Klein, G., M.D., Emmerich, M., M.D.: "Evaluación clínica de la monitorización no invasiva del flujo sanguíneo aórtico (FSA) mediante un dispositivo de eco-doppler transesofágico", Anesthesiology 1998; V89 No. 3A: A953; Wallace, A.W., M.D, Ph.D., et. al.: "Monitor de gasto cardíaco endotraqueal", Anesthesiology 2000; 92: 178-79.) Pero el gasto cardíaco es tan solo un parámetro resumen o un resultado común final de muchos posibles estados hemodinámicos. En la práctica clínica, la administración de fluidos y la terapia por infusión de drogas vasoactivas no se lleva a cabo con la intención de cambiar el GC per se. Más bien están dirigidas a los parámetros que componen el GC, tales como la frecuencia cardíaca (FC) y el volumen sistólico (VS). La relación entre la FC, el VS y el GC viene dada por

El VS, a su vez, es una función de tres parámetros constituyentes. La precarga (P) mide la "tensión" en el músculo cardiovascular en la diástole final. La poscarga (A) mide la "resistencia" a la salida de sangre del ventrículo izquierdo. La contractilidad (C) mide la tasa de incremento en el "esfuerzo" del músculo cardiovascular. VS se incrementa cuando P y C aumentan, y disminuye cuando A aumenta. (Véase Braunwald, E., M.D., ed.: "Enfermedad del corazón, un libro de texto de medicina cardiovascular", cuarta edición, Filadelfia, W.B. Saunders Company, 1992, p. 420). En otras palabras, la siguiente relación se mantiene.

donde f ( ) es una función predeterminada.

Una forma de abordar la ec. 2 es entender que VS es una función de un vector en un espacio tridimensional. Este vector es sencillamente (P, A, C). Los ejes del espacio vectorial son perpendiculares entre sí e incluyen P, A y C. Por la Ec. 1, el GC es linealmente proporcional al VS por el factor de FC. Por consiguiente podemos comprender que la FC es escalar y opera en un vector en un espacio vectorial tridimensional y hemodinámico H. Al sustituir la Ec. 2 en la Ec. 1, tenemos

Cualquier estado hemodinámico posible en un sistema dado está representado por un único punto en el espacio (P, A, C) y su escalar viene dado por la FC. Existe un subconjunto de puntos dentro de H que son compatibles con la vida. El sujeto es un subespacio vectorial hemodinámico y fisiológico al que podemos llamar P. P está totalmente contenido en H. Si podemos localizar la posición del vector hemodinámico en este espacio vectorial, es decir, seguir su trayectoria, podremos disponer de un conocimiento bastante completo sobre los efectos de la terapia farmacológica y de fluidos durante el periodo perioperativo. Podemos ajustar los fluidos y diuréticos, vasoconstrictores y reductores de poscarga, anestésicos, inótropos e inótropos negativos con respecto a un cambio de posición del vector y su proyección relativa en cada uno de los tres ejes perpendiculares entre sí.

La precarga, la poscarga y la contractilidad han sido tradicionalmente calculadas mediante métodos invasivos. La precarga ha sido aproximada mediante la presión de cuña capilar pulmonar (PCWP), que se mide mediante un catéter con punta de globo de arteria pulmonar Swan-Ganz que se mete a presión en la circulación de la arteria pulmonar. La precarga también ha sido aproximada... [Seguir leyendo]

1. Un método de monitorizar parámetros cardíacos compuesto por los siguientes pasos:

medición no invasiva de una variedad de parámetros cardíacos predeterminados de forma no invasiva de un sujeto; y conversión de los parámetros cardíacos no invasivos en una variedad de equivalentes cardíacos invasivos basada en una serie de ecuaciones de conversión predeterminadas; caracterizado por

mostrar un vector que indique un estado hemodinámico.

2. Método de monitorización de parámetros cardíacos de acuerdo a la reivindicación 1 donde el sujeto es un ser humano.

3. Método de monitorización de parámetros cardíacos de acuerdo a la reivindicación 1 donde el sujeto es un animal.

4. Método de monitorización de parámetros cardíacos de acuerdo con la reivindicación 1 donde los parámetros cardíacos predeterminados no invasivos incluyen la frecuencia cardíaca tal y como viene dada por FC, el intervalo de eyección tal y como viene dado por IE, la presión arterial media tal y como viene dada por PAM y el intervalo eléctrico-mecánico tal y como viene dado por E-M, que es un intervalo entre un evento eléctrico E y un evento mecánico M.

5. Método de monitorización de parámetros cardíacos de acuerdo con la reivindicación 4 donde los equivalente cardíacos invasivos predeterminados incluyen la precarga tal y como viene dada por P, la poscarga tal y como viene dada por A y la contractilidad tal y como viene dada por C.

6. Método de monitorización de parámetros cardíacos de acuerdo con la reivindicación 5 donde las ecuaciones de conversión predeterminadas incluyen

y

donde k1, k2, k3, c1, c2 y c3 son constantes de proporcionalidad empíricas.

7. Método de monitorización de los parámetros cardíacos de acuerdo con la reivindicación 6 donde M en el E-M se define como un momento cuando una segunda derivada con respecto al tiempo M''(t), alcanza un valor máximo.

8. Método de monitorización de los parámetros cardíacos de acuerdo con la reivindicación 6 donde el evento eléctrico que determina el E-M se selecciona del grupo compuesto por una onda Q, una onda R y una onda S, y un pico de marcapasos ventricular artificial.

9. Método de monitorización de los parámetros cardíacos de acuerdo con la reivindicación 6 donde el evento eléctrico que determina el intervalo E-M viene determinado por una doble diferenciación de una curva de tensión del ECG que corresponde a la despolarización del ventrículo V(t) con respecto al tiempo, y que define el evento eléctrico como el momento en el que V''(t) alcanza un valor positivo máximo.

10. Método de monitorización de los parámetros cardíacos de acuerdo con la reivindicación 6 donde el segundo evento mecánico a la hora de determinar el intervalo E-M se elige a partir del grupo compuesto por la presión sanguínea arterial y el movimiento hacia arriba de la velocidad del flujo.

11. Método de monitorización de parámetros cardíacos de acuerdo con la reivindicación 5 donde las ecuaciones de conversión predeterminadas incluyen

y

donde k1', k2', k3', c1', c2' y c3' son constantes de proporcionalidad empírica para uno de los sujetos en particular y T es un periodo de tiempo del ciclo cardíaco para el sujeto en particular.

12. Método de monitorización de los parámetros cardíacos de acuerdo con la reivindicación 11 donde M en el E-M se define como un momento en el que una segunda derivada con respecto al tiempo M''(t), alcanza un valor máximo.

13. Método de monitorización de los parámetros cardíacos de acuerdo con la reivindicación 11 donde el evento eléctrico que determina el E-M se selecciona a partir del grupo compuesto por una onda Q, una onda R y una onda S, y una punta de marcapasos ventricular artificial.

14. Método de monitorización de los parámetros cardíacos de acuerdo con la reivindicación 11 donde el evento eléctrico que determina el intervalo E-M viene determinado por una doble diferenciación de una curva de tensión del ECG que corresponde a la despolarización del ventrículo V(t) con respecto al tiempo, y que define el evento eléctrico como el momento en el que V''(t) alcanza un valor positivo máximo.

15. Método de monitorización de los parámetros cardíacos de acuerdo con la reivindicación 13 donde un evento mecánico a la hora de determinar el intervalo E-M incluye un momento de un movimiento hacia arriba de la presión sanguínea arterial tal y como viene dado por TA y un momento del movimiento hacia arriba de la velocidad del flujo sanguíneo tal y como viene dado por TF.

16. Método de monitorización de parámetros cardíacos de acuerdo a la reivindicación 5 donde las ecuaciones de conversión predeterminadas incluyen

y

donde k1', k2', k3', c1', c2', c3' y K son constantes de proporcionalidad empírica para uno de los sujetos en particular y T es un periodo de tiempo del ciclo cardíaco para el sujeto en particular.

17. Método de monitorización de parámetros cardíacos de acuerdo con la reivindicación 4 donde IE se mide situando un dispositivo de ultrasonidos doppler (38) sobre la incisura yugular del esternón, cerca de la aorta ascendente.

18. Método de monitorización de parámetros cardíacos de acuerdo con la reivindicación 4 donde el evento eléctrico E en el intervalo E-M se determina por el electrocardiograma tal y como viene dado por ECG.

19. Método de monitorización de parámetros cardíacos de acuerdo con la reivindicación 4 donde E-M se determina por el electrocardiograma tal y como viene dado por ECG y situando un dispositivo de ultrasonidos doppler (38) sobre una arteria principal.

20. Método de monitorización de parámetros cardíacos de acuerdo con la reivindicación 4 donde se determina E-M por electrocardiograma tal y como viene dado por ECG y situando un dispositivo de fibra óptica sobre una arteria principal.

21. Método de monitorización de parámetros cardíacos según la reivindicación 5 que también comprende el paso de mostrar los equivalentes cardíacos invasivos en un espacio de coordenadas tridimensional que viene definido por un primer eje (58; 88) indicador de P, un segundo eje (60; 90) indicador de A y un tercer eje (62; 92) indicador de C.

22. Método de monitorización de parámetros cardíacos según la reivindicación 21 que también comprende el paso adicional de mostrar un objeto tridimensional (83) que defina una zona segura indicadora de un estado hemodinámico seguro.

23. Método de monitorización de parámetros cardíacos según la reivindicación 22 donde el primer eje (58; 88), el segundo eje (60; 90), el tercer eje (62; 92) y el objeto tridimensional (83) se muestran con un color predeterminado.

24. Método de monitorización de parámetros cardíacos según la reivindicación 1 que también comprende el paso de mostrar un producto vectorial (104) entre el vector y un vector predeterminado que indica una cantidad de esfuerzo fisiológico.

25. Método de monitorización de parámetros cardíacos según la reivindicación 1 que también comprende el paso de determinar un nivel de forma física del sujeto basado en los equivalentes cardíacos invasivos.

26. Método de monitorización de parámetros cardíacos según la reivindicación 1 que también comprende el paso de determinar la gestión de un procedimiento relacionado con la anestesia en el sujeto basado en los equivalentes cardíacos invasivos.

27. Método de monitorización de parámetros cardíacos según la reivindicación 1 que también comprende el paso de determinar un estado cardíaco anómalo en el sujeto basado en los equivalentes cardíacos invasivos.

28. Método de monitorización de parámetros cardíacos según la reivindicación 1 que también comprende el paso de transferir los parámetros cardíacos no invasivos desde una ubicación (30) a otra ubicación (112) antes de convertir los parámetros cardíacos no invasivos en sus equivalentes cardíacos invasivos.

29. Método de monitorización de parámetros cardíacos según la reivindicación 28 que también comprende el paso de evaluar un estado cardíaco en el sujeto basado en los equivalentes cardíacos invasivos.

30. Sistema para la monitorización de parámetros cardíacos que comprende:

una unidad de medición no invasiva de parámetros cardíacos (32, 34, 36, 38) para medir de forma no invasiva una variedad de parámetros cardíacos no invasivos predeterminados en un sujeto; y

una unidad de conversión (40; 112) conectada a dicha unidad de medición de parámetros cardíacos no invasivos (32, 34, 36, 38) para convertir los parámetros cardíacos no invasivos en una variedad de equivalentes cardíacos invasivos basado en una serie de ecuaciones de conversión predeterminadas; caracterizadas por

una unidad de visualización conectada a dicha unidad de conversión para mostrar un vector que indique un estado hemodinámico.

31. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 30 donde dicha unidad de medición de parámetros no invasivos (32, 34, 36, 38) se ha dispuesto para la medición de parámetros cardíacos no invasivos predeterminados en un ser humano.

32. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 30 donde dicha unidad de medición de parámetros no invasivos (32, 34, 36, 38) se ha dispuesto para la medición de parámetros cardíacos no invasivos predeterminados en un animal.

33. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 30 donde dicha unidad de medición de parámetros no invasivos (32, 34, 36, 38) también comprende un monitor de frecuencia cardíaca (32, 34, 36) para medir la frecuencia cardíaca tal y como viene dada por FC, un dispositivo sensor de vibraciones para medir (38), un intervalo de eyección tal y como viene dado por IE, y un evento mecánico M de un intervalo electro-mecánico tal y como viene dado por E-M, un dispositivo de medición de la presión sanguínea (32) para medir la presión arterial media tal y como viene dado por PAM y un dispositivo de medición de electrocardiograma (34,36) para medir un evento eléctrico E del intervalo eléctrico-mecánico.

34. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 33 donde dicho dispositivo sensor de vibraciones comprende al menos uno de los siguientes equipos: un dispositivos de ultrasonidos doppler (38), un dispositivo de pletismografía óptica para medir un evento mecánico (M) de un intervalo electro-mecánico (E-M), en concreto un oxímetro de pulso, y un dispositivo de fibra óptica.

35. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 30 donde dicha unidad de conversión (40; 112) ha sido configurada para producir los equivalentes cardíacos invasivos predeterminados incluyendo la precarga tal y como viene dada por P, poscarga como viene dada por A y contractilidad como viene dada por C.

36. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 35 donde dicha unidad de conversión (40; 112) se configura para determinar P, A y C basado en las ecuaciones de conversión predeterminadas incluyendo

donde k1, k2, k3, c1, c2 y c3 son constantes de proporcionalidad empíricas.

37. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 35 donde dicha unidad de conversión (40; 112) se configura para determinar P, A y C basado en las ecuaciones de conversión predeterminadas incluyendo

y

donde k1', k2', k3', c1', c2' y c3' son constantes de proporcionalidad empírica para uno de los sujetos en particular y T es un periodo de tiempo del ciclo cardíaco para el sujeto en particular.

38. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 35 donde dicha unidad de conversión (40; 112) se configura para determinar P, A y C basado en las ecuaciones de conversión predeterminadas incluyendo

y

donde k1', k2', k3', c1', c2' y c3' son constantes de proporcionalidad empírica para uno de los sujetos en particular, ID es el intervalo de llenado diastólico, y T es un periodo de tiempo del ciclo cardíaco para el sujeto en particu- lar.

39. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 37 donde dicha unidad de conversión (40; 112) se configura para obtener el evento mecánico M en el intervalo E-M al definir un momento en el que una segunda derivada con respecto al tiempo M''(t), alcanza un valor máximo.

40. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 39 donde dicha unidad de medición de parámetros cardíacos no invasivos (32, 34, 36, 38) se configura para medir un evento eléctrico que determina el E-M, siendo este evento eléctrico seleccionado del grupo compuesto por una onda Q tal y como viene dada por Q, una onda R tal y como viene dada por R, una onda S tal y como viene dada por S, y un pico de marcapasos ventricular artificial.

41. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 39 donde dicha unidad de medición de parámetros cardíacos no invasivos (32, 34, 36, 38) se configura para medir un evento eléctrico que determina el intervalo E-M que viene determinado por una doble diferenciación de una curva de tensión del ECG que corresponde a la despolarización del ventrículo V(t) con respecto al tiempo, y que define el evento eléctrico como el momento en el que V''(t) alcanza un valor positivo máximo.

42. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 40 donde dicha unidad de medición de parámetros cardíacos no invasivos (32, 34, 36, 38) se configura para medir un evento mecánico que determina el intervalo E-M, incluyendo el segundo evento mecánico un momento de un movimiento hacia arriba de la presión sanguínea arterial tal y como viene dado por TA y un momento del movimiento hacia arriba de la velocidad del flujo sanguíneo tal y como viene dado por TF.

43. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 35 donde dicha unidad de conversión (40; 112) se configura para determinar P, A y C basado en las ecuaciones de conversión predeterminadas incluyendo

y

donde k1', k2', k3', c1', c2', c3' y K son constantes de proporcionalidad empírica para uno de los sujetos en particular y T es un periodo de tiempo del ciclo cardíaco para el sujeto en particular.

44. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 35 donde dicha unidad de visualización (52, 54) muestra los equivalentes cardíacos invasivos en un espacio de coordenadas tridimensional que viene definido por un primer eje (58; 88) indicador de P, un segundo eje (60; 90) indicador de A y un tercer eje (62; 92) indicador de C.

45. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 44 donde dicha unidad de visualización (52, 54) se configura para mostrar además un objeto tridimensional (83) que define una zona segura indicadora de un estado hemodinámico seguro.

46. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 45 donde dicha unidad de visualización (52, 54) se configura para mostrar el primer eje (58; 88), el segundo eje (60; 90), el tercer eje (62; 92) y la zona de seguridad (83), respectivamente, en un color predeterminado.

47. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 45 donde dicha unidad de visualización (52, 54) se configura para mostrar además un producto vectorial (104) entre el vector y un vector predeterminado que indica una cantidad de esfuerzo fisiológico.

48. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 30 que también comprende una unidad de determinación conectada a dicha unidad de conversión (40; 112) para determinar un nivel de forma física del sujeto basado en los equivalentes cardíacos invasivos.

49. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 30 que también comprende una unidad de determinación conectada a dicha unidad de conversión (40; 112) para determinar la gestión de un procedimiento relacionado con la anestesia en el sujeto basado en los equivalentes cardíacos invasivos.

50. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 30 que también comprende una unidad de determinación conectada a dicha unidad de conversión (40; 112) para determinar un estado cardíaco anómalo del sujeto basado en los equivalentes cardíacos invasivos.

51. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 30 que comprende una unidad de comunicación (110; 114) conectada a dicha unidad de medición de parámetros cardíacos no invasivos (32, 34, 36, 38) en una ubicación para transferir los parámetros cardíacos no invasivos a dicha unidad de conversión (112) en otra ubicación antes de convertir los parámetros cardíacos no invasivos en sus equivalentes cardíacos invasivos.

52. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 51 donde dicha unidad de comunicación de datos se configura para transferir los parámetros cardíacos no invasivos a dicha unidad de conversión (112) mediante Internet (110).

53. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 51 donde dicha unidad de comunicación de datos se configura para transferir los parámetros cardíacos no invasivos a dicha unidad de conversión (112) mediante sistemas de telecomunicaciones (114).

54. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 30 donde dicha unidad de medición de parámetros cardíacos no invasivos (32, 34, 36, 38) es portátil.

55. Sistema (30) de acuerdo con la reivindicación 30 donde dicha unidad de conversión (40; 112) actualiza una unidad de medición de parámetros cardíacos no invasivos ya existente (32, 34, 36, 38).