Mediciones de impedancia.

Un método de determinación de frecuencias para su uso en la realización de mediciones de la impedancia,

incluyendo el método:

a) obtener datos de impedancia a partir de una población de muestra (300);

b) determinar estimaciones de valores de parámetros (320) de parámetros (Ri, Re, C) en un modelo de impedancia efectiva que modela el comportamiento eléctrico del tejido biológico, representando los valores de los parámetros una respuesta de impedancia para un sujeto, representando las estimaciones de las respuestas medidas de los sujetos de la población de la muestra, caracterizado por que el método comprende estimaciones determinantes para los valores de los parámetros de:

i) determinar (310) un modelo de varianza residual que tiene una distribución predeterminada, y,

ii) determinar (320) estimaciones de los valores de los parámetros utilizando el modelo de varianza residual, los datos de impedancia y dicho modelo de impedancia

y en el que el método incluye además el uso de los valores de los parámetros estimados para determinar un diseño (110) mediante:

i) construir (330) una serie de modelos de impedancia construidos utilizando diferente valor del parámetro estimado y dicho modelo de impedancia

ii) determinar una matriz de información de Fisher para cada uno de los modelos de impedancia construidos (340); y

iii) optimizar el producto de los determinantes de las matrices de información de Fisher para determinar un diseño que representa las frecuencias para su uso en las mediciones de impedancia; y (e) usando el diseño para determinar las frecuencias para su uso en las mediciones de impedancia (370).

Mediciones de impedancia Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un método y a un aparato para la determinación de frecuencias para su uso en la realización de mediciones de la impedancia en un sujeto, así como a un método y a un aparato para realizar mediciones de impedancia.

Descripción de la técnica anterior

La referencia en la presente memoria a cualquier publicación previa (o información derivada de la misma), o para cualquier asunto que sea conocido, no es, y no debe tomarse como un reconocimiento o admisión o cualquier forma de sugerencia de que la publicación previa (o información derivada de la misma) o materia conocida forma parte del conocimiento general común en el campo al que se refiere esta memoria.

El análisis de impedancia bioeléctrica (BIA) mide la impedancia al flujo de una corriente eléctrica alterna que pasa a través de un tejido biológico. Tales mediciones de impedancia se realizan típicamente en un número de diferentes frecuencias, permitiendo que la respuesta de impedancia de un sujeto sea modelada, usando una relación matemática, tal como el modelo Colé. Esto a su vez permite la estimación de varios parámetros, que pueden a su vez ser utilizados para derivar información con respecto a la salud de un sujeto.

Sin embargo, las frecuencias utilizadas se seleccionan típicamente al azar, o se basan en la capacidad del dispositivo de medición utilizado para realizar las mediciones. En consecuencia, la eficacia y la precisión de las mediciones son muy variables.

"Bioimpedance Spectrometry in the Determination of Body Water Compartments: Accuracy and Clinical Significance" de BJ THOMAS * 1, LC WARD2 y BH CORNUALLES Appl. Radiat. Isot. Vol. 49, No. 5/6, pp. 447-455, 1998 describe que el análisis de impedancia bioeléctrica (BIA) ofrece el potencial de una técnica sencilla, portátil y relativamente barata para la medición /n v/vo del agua corporal total (TBW) y la composición corporal. El documento también discute BIA de frecuencia múltiple (MFBIA) que se puede utilizar en la evaluación independiente no sólo de TBW sino también del volumen de fluido extracelular (ECW). El documento considera los principios, metodología y aplicaciones del BIA, la teoría básica del BIA y los méritos relativos del BIA de frecuencia única y múltiple.

El documento WO 01/67098 describe un método para diferenciar tipos de tejido, que es adecuado como un método para la obtención de datos para permitir un proceso de detección de cáncer, que comprende la aplicación de una corriente eléctrica alterna a un área de tejido a través de un rango de frecuencias. La impedancia del tejido se mide en cada frecuencia y los resultados se titulan a una ecuación de Colé. Se ha encontrado que el método es bueno en distinguir entre tejidos que tienen núcleos de tamaño diferente, o de diferentes proporciones de volumen nuclear respecto al de citoplasma. Esto está relacionado con la resistencia (S) al flujo de corriente eléctrica a través de citoplasma. Los resultados pueden ser mejorados mediante la combinación de S con un valor (R) de la resistencia que ofrece a la corriente eléctrica a través de vías entre las células. El método se puede usar in vivo o in vitro.

Sumario de la presente invención

En una primera forma amplia, la presente invención proporciona un método de determinación de frecuencias para su uso en la realización de mediciones de impedancia de acuerdo con la reivindicación 1, incluyendo el método:

a) la determinación de estimaciones para valores de los parámetros que representan una respuesta de impedancia para al menos un sujeto;

b) la utilización de los valores de los parámetros estimados para determinar un diseño; y,

c) la utilización del diseño para determinar las frecuencias para su uso en las mediciones de impedancia.

Típicamente, el método incluye, la determinación de las estimaciones para los valores de parámetro al menos en parte utilizando un modelo de respuesta de impedancia del sujeto.

Típicamente, el método incluye:

a) la determinación de un modelo de la varianza residual que tiene una distribución predeterminada; y,

b) la determinación de las estimaciones de los valores de los parámetros, por lo menos en parte, mediante el modelo de varianza de selección.

Típicamente el método para determinar el modelo de la varianza residual incluye el uso de un algoritmo de maximización de la expectativa.

Típicamente, el método incluye la determinación de un rango de valores de los parámetros que representan la respuesta de ¡mpedancla de un número de sujetos.

Típicamente, el método Incluye:

a) la determinación de una matriz de Información de Flsher para un modelo de la respuesta de ¡mpedancla del al menos un sujeto; y,

b) la determinación de un diseño usando la matriz de Información de Flsher.

Típicamente, el modelo Incluye al menos uno de:

a) un modelo de Colé; y,

b) un modelo de varlanza residual.

Típicamente, el modelo Incluye la determinación del diseño mediante la optimización del determinante de la matriz de Información de Flsher.

Típicamente, el diseño es un diseño D-óptlmo.

Típicamente, el método Incluye la determinación de un espacio de diseño para tener en cuenta las limitaciones prácticas.

Típicamente, el método Incluye, la modificación del diseño por al menos uno de:

a) la restricción de las frecuencias; y,

b) proporcionar una estructura de error como una función de la frecuencia.

Normalmente, el método se realiza al menos en parte usando un sistema de procesamiento.

Típicamente, el método Incluye, en el sistema de procesamiento:

a) la determinación de datos de ¡mpedancla que representan la respuesta de ¡mpedancia del al menos un sujeto;

y,

b) la utilización de los datos de ¡mpedancla para determinar las estimaciones para los valores de los parámetros. Típicamente, el método Incluye, en el sistema de procesamiento:

a) la determinación de un modelo de ¡mpedancla; y,

b) la utilización del modelo de ¡mpedancla y los valores de los parámetros estimados para determinar el diseño. Típicamente, el método Incluye, en el sistema de procesamiento:

a) el cálculo de una matriz de Información de Flsher para el modelo; y,

b) el uso de la matriz de Información de Flsher para determinar el diseño.

Típicamente, el método Incluye, en el sistema de procesamiento, la optimización de un determinante de la matriz de Información de Flsher para el modelo.

Típicamente, el método Incluye, en el sistema de procesamiento:

a) la recepción de límites de frecuencias aplicables; y,

b) la utilización de los límites y el diseño para determinar las frecuencias.

Típicamente, el método Incluye, en el sistema de procesamiento, la determinación de frecuencias para su uso en las mediciones de ¡mpedancla dentro del rango:

a) 0-50 kHz;

b) 2-200 kHz;

c) 50-500 kHz; y,

d) 200-1000 kHz.

Típicamente, las frecuencias están dentro de los rangos:

a) 0-24 kHz;

b) 5 a 74 kHz;

c) 77 a 200 kHz;

d) 530-1000 kHz.

Por lo general las frecuencias son:

a) 14 kHz

b) 57 kHz

c) 188 kHz

d) 679 kHz

Por lo general las frecuencias son:

a) 14,1844 kHz

b) 56,9201 kHz

c) 187, 5397 kHz

d) 679,1141 kHz

En una segunda forma amplia, la presente Invención proporciona un aparato según la reivindicación 11 para la determinación de frecuencias para su uso en la realización de mediciones de ¡mpedancla, Incluyendo el aparato, un sistema de procesamiento para:

a) determinar estimaciones para valores de los parámetros que representan una respuesta de ¡mpedancla para al menos un sujeto;

b) utilizar los valores de los parámetros estimados para determinar un diseño; y,

c) utilizar el diseño para determinar las frecuencias para su uso en las mediciones de ¡mpedancla.

Típicamente, el aparato es para llevar a cabo la primera forma amplia de la Invención.

En una tercera forma amplia, la presente Invención proporciona un método de medición de la ¡mpedancla de un sujeto Incluyendo el método, en un dispositivo de medición.

a) causar una o más señales eléctricas que se aplicarán al sujeto usando un primer conjunto de electrodos, teniendo las una o más señales eléctricas cuatro frecuencias;

b) medir las señales eléctricas a través de un segundo conjunto de electrodos aplicados al sujeto en respuesta a la una o más señales aplicadas;

1. Un método de determinación de frecuencias para su uso en la realización de mediciones de la ¡mpedancla, incluyendo el método:

a) obtener datos de ¡mpedancla a partir de una población de muestra (300);

b) determinar estimaciones de valores de parámetros (320) de parámetros (R¡, Re, C) en un modelo de ¡mpedancla efectiva que modela el comportamiento eléctrico del tejido biológico, representando los valores de los parámetros una respuesta de ¡mpedancla para un sujeto, representando las estimaciones de las respuestas medidas de los sujetos de la población de la muestra, caracterizado por que el método comprende estimaciones determinantes para los valores de los parámetros de:

I) determinar (310) un modelo de varlanza residual que tiene una distribución predeterminada, y,

¡I) determinar (320) estimaciones de los valores de los parámetros utilizando el modelo de varlanza residual, los datos de ¡mpedancla y dicho modelo de ¡mpedancla

y en el que el método Incluye además el uso de los valores de los parámetros estimados para determinar un diseño (110) mediante:

I) construir (330) una serle de modelos de ¡mpedancla construidos utilizando diferente valor del parámetro estimado y dicho modelo de ¡mpedancla

¡I) determinar una matriz de Información de Flsher para cada uno de los modelos de ¡mpedancla construidos (340); y

¡II) optimizar el producto de los determinantes de las matrices de Información de Flsher para determinar un diseño que representa las frecuencias para su uso en las mediciones de ¡mpedancla; y (e) usando el diseño para determinar las frecuencias para su uso en las mediciones de ¡mpedancla (370).

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el método para determinar el modelo de la varianza residual Incluye el uso de un algoritmo de maxlmlzaclón de la expectativa.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el método Incluye la determinación de un rango de valores de los parámetros que representan la respuesta de ¡mpedancla de un número de sujetos.

4. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el método incluye la determinación de un espacio de diseño para tener en cuenta las limitaciones prácticas mediante la exclusión de las mediciones de frecuencia que pueden no ser prácticamente realizables, o deseables.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el método Incluye, la modificación el diseño por al menos uno de:

a) restringir las frecuencias; y,

b) proporcionar una estructura de error como una función de la frecuencia.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el método Incluye, en el sistema de procesamiento:

a) recibir límites de frecuencias aplicables; y,

b) usar los límites y el diseño para determinar las frecuencias.

7. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el método incluye, en el sistema de procesamiento, la determinación de frecuencias para su uso en las mediciones de impedancia dentro de los Intervalos:

a) 0-50 kHz;

b) 2-200 kHz;

c) 50-500 kHz; y,

d) 200-1000 kHz.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7, en el que las frecuencias están dentro de los rangos:

a) 0-24 kHz;

b) 5 a 74 kHz;

c) 77 a 200 kHz;

d) 530-1000 kHz.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 8, en el que las frecuencias son:

a) 14 kHz

b) 57 kHz

c) 188 kHz

d) 679 kHz.

10. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el método Incluye:

a) causar una o más señales eléctricas que se aplicarán al sujeto usando un primer conjunto de electrodos, teniendo las una o más señales eléctricas cuatro frecuencias;

b) medir las señales eléctricas a través de un segundo conjunto de electrodos aplicados al sujeto en respuesta a las una o más señales aplicadas;

c) determinar a partir de las señales aplicadas y de las señales medidas de por lo menos un valor de ¡mpedancla medido en cada una de las cuatro frecuencias, en el que las cuatro frecuencias están en los Intervalos:

I) 0-50 kHz;

¡I) 2-200 kHz;

¡II) 50-500 kHz; y,

¡v) 200-1000 kHz.

11. Aparato para la determinación de frecuencias para su uso en la realización de mediciones de ¡mpedancia, Incluyendo el aparato, un sistema de procesamiento adaptado para:

a) obtener datos de ¡mpedancla a partir de una población de la muestra;

b) determinar las estimaciones de los valores de los parámetros de los parámetros (R¡, Re, C) en un modelo de ¡mpedancla efectiva que modela el comportamiento eléctrico del tejido biológico, los valores de los parámetros; que representa una respuesta de ¡mpedancia para un sujeto, las estimaciones que representan las respuestas medidas de los sujetos de la muestra de población, caracterizado por que el sistema de procesamiento está adaptado además para determinar las estimaciones de los valores de los parámetros de:

I) determinar un modelo de la varlanza residual que tiene una distribución predeterminada;

¡i) determinar las estimaciones para los valores de los parámetros utilizando el modelo de varianza residual, los datos de ¡mpedancla y dicho modelo de ¡mpedancla;

y en el que, el sistema de procesamiento está adaptado además para el uso de los valores de los parámetros estimados para determinar un diseño mediante:

I) la construcción de una serle de modelos de ¡mpedancla construidos utilizando diferentes valores de los parámetros estimados y dicho modelo de ¡mpedancla;

¡I) la determinación de una matriz de Información de Flsher para cada uno de los modelos de ¡mpedancia construidos; y,

i¡¡) la optimización del producto de los determinantes de las matrices de Información de Fisher para determinar un diseño que representa las frecuencias para su uso en las mediciones de ¡mpedancia; y (e) usando el diseño para determinar las frecuencias para su uso en las mediciones de ¡mpedancla (370).