Monitorización de la respiración.

Un dispositivo para monitorizar la respiración de un paciente (PAT),

comprendiendo el dispositivo:

- una entrada (IL) para recibir un flujo de aire presurizado (AF) desde una fuente de flujo de aire (AFS);

- una salida (OL) para aplicar el flujo de aire presurizado a una mascarilla (MSK) que puede llevar puesta el paciente;

- una trayectoria de flujo de aire (AFP) dispuesta entre la entrada y la salida, teniendo la trayectoria de flujo de aire un eje (AX) y presentando una disminución (-ΔD) en el diámetro seguido de un aumento (+ΔD) en el diámetro en una dirección desde la entrada hasta la salida, con lo que el aumento en el diámetro comprende una porción inicial (WI) en la que el diámetro aumenta de acuerdo con una pendiente (Δ) de menos de 10º con respecto al eje, suponiendo la porción inicial al menos dos tercios del aumento en el diámetro;

- una disposición de medición de la presión (PS1, PS2) dispuesta para proporcionar una indicación (SO) de una diferencia de presión en el flujo de aire presurizado entre dos secciones (IN, T) de la trayectoria de flujo de aire que tienen diámetros diferentes; y

- un módulo de procesamiento (MM) dispuesto para determinar una variación de un parámetro respiratorio con el tiempo basándose en indicaciones sucesivas de las diferencias de presión proporcionadas por la disposición de medición de la presión.

Monitorización de la respiración Campo de la invención Un aspecto de la invención se refiere a un dispositivo para monitorizar la respiración de un paciente. El dispositivo puede usarse, por ejemplo, para detectar trastornos respiratorios tales como hipopnea y apnea. Otros aspectos de la invención se refieren a un sistema para monitorizar la respiración de un paciente y a un método de tal monitorización.

Antecedentes de la invención Una técnica denominada "presión positiva en las vías respiratorias" (PAP) permite monitorizar la respiración de un paciente que padece trastornos respiratorios tales como por ejemplo apnea o hipopnea. De acuerdo con esta técnica, el paciente recibe un flujo de aire presurizado a través de una mascarilla, preferentemente mientras el paciente está dormido. Una fuente de flujo de aire, que típicamente está en forma de una unidad de ventilación, produce el flujo de aire presurizado. El flujo de aire presurizado típicamente comprende aire respirable, que opcionalmente puede estar enriquecido en oxígeno, o tener cualquier otra composición adecuada. La fuente de flujo de aire se ajusta de acuerdo con una presión de aire que ha prescrito un médico. Se acopla un dispositivo de detección de flujo de aire entre la fuente de flujo de aire y la mascarilla. El dispositivo de detección de flujo de aire proporciona una indicación de una velocidad a la cual el flujo de aire atraviesa el dispositivo de detección de flujo de aire. Un procesador puede producir datos de monitorización basándose en la indicación que proporciona el dispositivo de detección de flujo de aire.

El documento WO 9945989 describe un sistema para el tratamiento de un trastorno médico tal como apnea del sueño obstructiva o insuficiencia cardiaca congestiva. El sistema comprende un detector de flujo que determina un caudal de gas presurizado suministrado a un paciente. El sistema suministra una presión al paciente que es una función de este caudal del paciente.

Sumario de la invención Hay necesidad de una solución que permita una monitorización de la respiración relativamente precisa en una amplia variedad de contextos de monitorización. Para abordar mejor esta necesidad, se han tenido en consideración los siguientes aspectos.

Un médico típicamente prescribe una presión dada para un flujo de aire que se va a aplicar a un paciente que tiene un problema respiratorio. Esta presión dada preferentemente corresponde a una presión mínimamente requerida para abordar el problema respiratorio del paciente. Esto se debe a que cuanto mayor es la presión del flujo de aire más incomodidad provocará esto en general para el paciente. Una persona que no es médico típicamente ajusta la fuente de flujo de aire de manera que la presión sea la prescrita por el médico.

En el caso de un dispositivo de detección de flujo de aire que introduce una pérdida de presión esté acoplado entre la fuente de flujo de aire y una mascarilla llevada por el paciente, la presión del flujo de aire suministrada al paciente no corresponderá a la prescrita por el médico. En principio, sería posible compensar de alguna manera la pérdida de presión, ajustando la fuente de flujo de aire a una presión mayor que la prescrita por el médico. Sin embargo, esta no es una solución práctica y fiable. La persona que no es médico, que ajusta la fuente de flujo de aire, puede no sepa que se va a usar un dispositivo de detección del flujo de aire o no puede tener certeza sobre esta cuestión. Incluso aunque la persona que no es médico sepa que se usará un dispositivo de detección del flujo de aire, él o ella puede que no sepa la pérdida de presión que introducirá este dispositivo o puede que no tenga certeza sobre esta cuestión. Lo que es más, la pérdida de presión variará como una función de la respiración del paciente en cada espiración. La pérdida de presión no es constante y, por lo tanto, no puede compensarse de una manera precisa modificando la presión de la fuente de flujo de aire.

De acuerdo con un aspecto de la invención, un dispositivo para monitorizar la respiración de un paciente comprende:

- una entrada para recibir un flujo de aire presurizado desde una fuente de flujo de aire; -una salida para aplicar el flujo de aire presurizado a una mascarilla que lleva puesta el paciente; -una trayectoria de flujo de aire dispuesta entre la entrada y la salida, teniendo la trayectoria de flujo de aire un eje y presentando una disminución en el diámetro seguido de un aumento en el diámetro en una dirección desde la entrada hasta la salida, con lo que el aumento en el diámetro comprende una porción inicial en la que el diámetro aumenta de acuerdo con una pendiente de menos de 10º con respecto al eje, la parte inicial suponiendo al menos dos tercios del aumento en el diámetro; y -una disposición de medición de la presión dispuesta para proporcionar una indicación de una diferencia de presión en el flujo de aire presurizado entre dos secciones de la trayectoria de flujo de aire que tienen diferentes diámetros; y

- un módulo de procesamiento dispuesto para determinar una variación de un parámetro respiratorio con el tiempo basándose en indicaciones sucesivas de diferencias de presión proporcionadas por la disposición de medición de la presión.

En un dispositivo de este tipo, el flujo de aire presurizado puede atravesar la trayectoria de flujo de aire sin ninguna pérdida de presión sustancial. De esta manera, la trayectoria de flujo de aire introduce solo una pérdida de presión insignificante cuando se inserta entre una fuente de flujo de aire y una mascarilla que lleva puesta un paciente. Por ejemplo, puede conseguirse una pérdida de presión de solo 20 Pa para un flujo de aire que tiene un caudal de 1 litro por segundo. Por lo tanto, la fuente de flujo de aire simplemente puede ajustarse para proporcionar la presión prescrita por un médico, sin ninguna necesidad de compensar una pérdida de presión que pueda conducir a errores.

Es importante observar que la indicación de la diferencia de presión, que proporciona el dispositivo de acuerdo con la invención, constituye una indicación relativamente imprecisa del caudal instantáneo en las aplicaciones de presión positiva en las vías respiratorias (PAP) . Esto se debe a que en las aplicaciones PAP la trayectoria de flujo de aire de acuerdo con la invención tiene un diámetro interno relativamente grande y los caudales son relativamente bajos. Por ejemplo, un diámetro interno típicamente es de 22 mm y los caudales típicamente están en un intervalo entre 0 y 1 litros por segundo, con un caudal promedio de aproximadamente 0, 5 litros por segundo. Como resultado, la trayectoria de flujo de aire proporciona el denominado número de Reynolds que es relativamente bajo. Cuanto menor es el número de Reynolds, con menor precisión puede medirse el caudal instantáneo a partir de las diferencias de presión en la trayectoria de flujo de aire. El calibrado no puede resolver esto. En aplicaciones de espirometría, los caudales son significativamente mayores que en las aplicaciones de PAP. Por lo tanto, en aplicaciones de espirometría, una trayectoria de flujo de aire de acuerdo con la invención podría proporcionar un número de Reynolds que sea suficientemente alto para la medición del caudal instantáneo con precisión aceptable. Sin embargo, la presente invención se refiere a aplicaciones de PAP que implican una imprecisión inherente de la medición del caudal.

En aplicaciones de PAP, un dispositivo de acuerdo con la invención puede proporcionar datos suficientemente precisos respecto a variaciones de un parámetro respiratorio con el tiempo, a pesar de la imprecisión inherente de la medición de caudal. Esto se debe a que la imprecisión está relacionada fundamentalmente con una configuración y disposición física particular de los elementos respectivos que conducen el flujo de aire presurizado desde la fuente de flujo de aire hasta el paciente. La imprecisión es sustancialmente de naturaleza estática más que de naturaleza dinámica. Los ciclos respiratorios del paciente similares generan indicaciones similares en las diferencias de presión. Las variaciones en las indicaciones de diferencias de presión reflejarán de forma relativamente precisa variaciones en los ciclos de respiración. Por lo tanto, los trastornos respiratorios tales como apnea e hipopnea pueden detectarse de forma fiable monitorizando estas variaciones con el tiempo.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, un sistema para monitorizar la respiración de un paciente comprende un dispositivo como se ha definido anteriormente en este documento.

De acuerdo con otro aspecto más de la invención, un método de monitorización de la respiración... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo para monitorizar la respiración de un paciente (PAT) , comprendiendo el dispositivo:

- una entrada (IL) para recibir un flujo de aire presurizado (AF) desde una fuente de flujo de aire (AFS) ; -una salida (OL) para aplicar el flujo de aire presurizado a una mascarilla (MSK) que puede llevar puesta el paciente; -una trayectoria de flujo de aire (AFP) dispuesta entre la entrada y la salida, teniendo la trayectoria de flujo de aire un eje (AX) y presentando una disminución (-D) en el diámetro seguido de un aumento (+D) en el diámetro en una dirección desde la entrada hasta la salida, con lo que el aumento en el diámetro comprende una porción inicial (WI) en la que el diámetro aumenta de acuerdo con una pendiente () de menos de 10º con respecto al eje, suponiendo la porción inicial al menos dos tercios del aumento en el diámetro; -una disposición de medición de la presión (PS1, PS2) dispuesta para proporcionar una indicación (SO) de una diferencia de presión en el flujo de aire presurizado entre dos secciones (IN, T) de la trayectoria de flujo de aire que tienen diámetros diferentes; y -un módulo de procesamiento (MM) dispuesto para determinar una variación de un parámetro respiratorio con el tiempo basándose en indicaciones sucesivas de las diferencias de presión proporcionadas por la disposición de medición de la presión.

2. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la trayectoria de flujo de aire (AFP) tiene un perfil de diámetro correspondiente al de un tubo de Venturi.

3. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el aumento (+D) en el diámetro comprende una porción de fuerte pendiente (WS) después de la porción inicial (WI) .

4. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la trayectoria de flujo de aire (AFP) comprende una sección de diámetro constante (T) entre la disminución (-D) en el diámetro y el aumento (+D) en el diámetro.

5. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la sección de diámetro constante (T) tiene una longitud correspondiente al diámetro constante.

6. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la disposición de medición de la presión (PS1, PS2) está dispuesta para proporcionar una indicación (SO) de la diferencia de presión en el flujo de aire presurizado (AF) entre la sección de diámetro constante (T) y una sección de entrada (IN) localizada antes de la disminución (-D) en el diámetro.

7. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la disposición de medición de la presión (PS1, PS2) comprende un primer detector de presión (PS1) localizado en la sección de entrada (IN) antes de la disminución (D) en el diámetro, y un segundo detector de presión (PS2) en la sección de diámetro constante (T) .

8. Un sistema (RMS) para monitorizar al menos un parámetro respiratorio de un paciente (PAT) , comprendiendo el sistema un dispositivo (ASD) de acuerdo con la reivindicación 1, estando dispuesto el módulo de procesamiento (MM) para determinar un volumen de aire respirado (VB (n) ) por el paciente basándose en indicaciones sucesivas (SO) proporcionadas por la disposición de medición de la presión (PS1, PS2) .

9. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 8, estando dispuesto el módulo de procesamiento (MM) para realizar las siguientes etapas:

- una etapa de determinación del caudal del paciente (SP1-SP4) en la que se determina una estimación del caudal de aire respirado por el paciente (QP (n) ) basándose en la indicación (SO) proporcionada por la disposición de medición de la presión (PS1, PS2) ; y -una etapa de integración (SP5) en la que la operación de integración se aplica a estimaciones sucesivas del caudal de aire respirado por el paciente para obtener la estimación del volumen de aire respirado por el paciente.

10. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 9, estando dispuesto el módulo de procesamiento (MM) para realizar las siguientes etapas como parte de la etapa de determinación de caudal:

- una sub-etapa de cálculo de la raíz cuadrada (SP2) en la que se aplica una función de raíz cuadrada a la indicación (SO) proporcionada por la disposición de medición de la presión (PS1, PS2) para determinar una estimación del caudal del flujo de aire presurizado a través del dispositivo (Q (t) ) ; -una sub-etapa de estimación de filtración (SP3) en la que se estima un caudal de aire que se filtra desde la mascarilla (QL (n) ) ; y -una sub-etapa de corrección (SP4) en la que el caudal que se ha estimado (QL (n) ) se resta de la estimación del caudal del flujo de aire presurizado a través del dispositivo (QT (t) ) para determinar la estimación del caudal de aire respirado por el paciente (QP (n) ) .

11. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 10, estando dispuesto el módulo de procesamiento (MM) para realizar:

- una serie de etapas de determinación del coeficiente de filtración (SC1-SC3) en las que un promedio de la estimación del caudal de flujo de aire presurizado a través del dispositivo se divide por un promedio de la raíz cuadrada de una diferencia entre una presión estimada en la mascarilla y una presión ambiente, división que proporciona un coeficiente de filtración de mascarilla () , con lo que, en la sub-etapa de estimación de filtración (SC3) , el coeficiente de filtración de mascarilla () se multiplica por la raíz cuadrada de una diferencia entre una presión estimada en la mascarilla y una presión ambiente, multiplicación que proporciona una estimación de un caudal de aire que se filtra desde la mascarilla.

12. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 11, comprendiendo el sistema una disposición de medición de la presión auxiliar (PS1, PS2) dispuesta para proporcionar una indicación (SO) de la presión ambiente.

13. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 8, estando dispuesto el módulo de procesamiento (MM) para realizar las siguientes etapas:

- una etapa de determinación del volumen de ventilación pulmonar (SA6) en la que se determina una diferencia entre un máximo y un mínimo de la estimación del volumen de aire respirado por el paciente en un ciclo de respiración, representando la diferencia una estimación de un volumen de ventilación pulmonar (TV) del ciclo de respiración; -una etapa de monitorización (SA7, SA8) en la que se determinan los cambios en las estimaciones sucesivas de volúmenes de ventilación pulmonar de ciclos de respiración sucesivos para detectar al menos una de las siguientes: hipopnea y apnea.

14. Un método de monitorización de la respiración de un paciente que comprende:

- una etapa de preparación de la monitorización en la que una entrada de un dispositivo de detección de flujo de aire se acopla a una fuente de flujo de aire dispuesta para proporcionar un flujo de aire presurizado y en la que una salida se acopla a una mascarilla para aplicar el flujo de aire presurizado al paciente; comprendiendo el dispositivo de detección de flujo de aire: -una trayectoria de flujo de aire dispuesta entre la entrada y la salida, teniendo la trayectoria de flujo de aire un eje y presentando una disminución en el diámetro seguido de un aumento en el diámetro en una dirección desde la entrada hasta la salida, con lo que el aumento en el diámetro comprende una porción inicial en la que el diámetro aumenta de acuerdo con una pendiente de menos de 10º con respecto al eje, suponiendo la porción inicial al menos dos tercios del aumento en el diámetro; y -una disposición de medición de la presión dispuesta para proporcionar una indicación de una diferencia de presión en el flujo de aire presurizado entre dos secciones de la trayectoria de flujo de aire que tienen diferentes diámetros; y -una etapa de ejecución de la monitorización en la que se determina una variación de un parámetro respiratorio con el tiempo basándose en las indicaciones sucesivas de las diferencias de presión proporcionadas por la disposición de medición de la presión.