Método y aparato para detección continua no consciente de la frecuencia cardiaca por pletismografía de impedancia con electrodos ocultos.

Se propone un método de medida de la frecuencia cardiaca por pletismografía de impedancia eléctrica, estando el sujeto sentado y no consciente de la medición. Cuatro electrodos de tiras conductoras paralelas son ocultados debajo de la tapicería del asiento. Se inyecta una corriente alterna de entre 10 kHz y 250 kHz con los dos electrodos externos y se mide la caída de tensión entre los dos electrodos interiores. La señal registrada tiene picos periódicos cuya frecuencia coincide con la frecuencia cardíaca. La forma de onda y su sensibilidad a los cambios de impedancia dependen de la posición y dimensiones relativas de los electrodos de detección respecto a los de inyección. La frecuencia cardiaca se obtiene mediante un algoritmo basado en la detección de la pendiente de la señal.

MÉTODO Y APARATO PARA DETECCiÓN CONTINUA NO CONSCIENTE DE LA FRECUENCIA CARDíACA POR PLETISMOGRAFíA DE IMPEDANCIA CON ELECTRODOS OCULTOS

La presente invención se refiere a un método de detección de la frecuencia cardíaca, más particularmente a un método de detección de la frecuencia cardíaca mediante pletismografía de impedancia.

OBJETO

El objeto de la presente invención es desarrollar un método de detección continua de la frecuencia cardíaca por pletismografía de impedancia, basado en electrodos ocultos y sin que el sujeto se aperciba de la medición. Un segundo objeto es desarrollar un aparato para registrar el pletismograma de impedancia (IPG) basado en electrodos ocultos, de forma continua y sin que el sujeto se aperciba de la medición.

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN

El control diario del estado de la salud fuera de los ambientes clínicos o centros médicos contribuye decisivamente al descubrimiento de posibles desórdenes de salud antes de que éstos devengan importantes [véase, M. Ishijima, "Unobtrusive approaches to monitoring vital signs at home", Medical and Biological Engineering and Computing, vol. 45, 11, pp. 1137-1141, 2007] Y a la mejora del estilo de vida, lo cual puede ayudar a prevenir enfermedades. El control diario puede ayudar también a la vigilancia de enfermos crónicos y al cuidado de las personas mayores, contribuyendo así a su salud y bienestar.

El control de la salud a domicilio ofrece una mayor comodidad para los pacientes, que es muy importante para las personas mayores, pacientes con enfermedades crónicas y personas con la movilidad disminuida, para quienes puede ser difícil y caro visitar un hospital o un centro médico para sus controles rutinarios. Para una mayor ventaja, el control de salud durante la vida diaria se debería realizar con una participación mínima del sujeto y sin interrumpir sus actividades cotidianas [véase, M. Ogawa and T. Togawa, "The concept of the home health monitoring, " en 5th International Workshop on Enterprise]. Las medidas que pasen desapercibidas cumplen estas exigencias, y más aún si la medición no exige ningún contacto directo con la piel del sujeto.

Se conocen en la técnica desde hace tiempo diversos modos de empleo de los métodos físicos para medir parámetros relacionados con la salud de las personas. Entre ellos, la pletismografía de impedancia se ha ido perfeccionando continuamente y va encontrando nuevas aplicaciones.

El documento W02009072023 (A 1) , de Herleikson Earl; Crone William describe un sistema y método para determinar los cambios en el volumen/flujo de sangre en un paciente. Se colocan los electrodos en la frente del paciente y se inyecta una corriente alterna a través de un primer grupo de una pluralidad de electrodos (16a, 16d) . Se mide la tensión en cada uno de una segunda pluralidad de electrodos (16c, 16b) ya partir de estas tensiones se calcula una impedancia cuyo valor se usa para determinar los cambios en el volumen/flujo de sangre. Se aprecia que este método se basa en la medición sólo en un momento determinado, en la disposición consciente y haciendo contacto con la piel del paciente.

El documento US20080249433 (A 1) de Stahmann Jeffrey E; Hatlestad John; Moon Boyce discute, entre otros, un dispositivo para manejar el ritmo cardíaco u otro dispositivo médico implantable, que usa la impedancia torácica para determinar cuánto fluido hay en el tórax, de forma que se pueda detectar o predecir un fallo cardíaco congestivo, un edema pulmonar, efusión pleural, hipotensión y análogos. Los cambios en la resistividad de la sangre, que pueden deberse a cambios en el hematocrito u otros factores, se compensan para que no afecten en la determinación de la cantidad de fluido torácico. Como vemos, este método consiste en un implante que lleva el paciente en su cuerpo.

El documento ES2296474 (A1) de Pallás Areny Ramón; Casas Piedrafita Jaime Oscar; Gonzalez Landaeta Rafael, se basa en la medición de la impedancia eléctrica entre los pies debida a la eyección de sangre a cada latido del corazón. Una forma para implementar este método es simplemente permanecer parado en una superficie de modo que cada pie entre en contacto con una o dos áreas conductoras a través de las cuales se inyecta una corriente eléctrica alterna y se mide la caída de tensión, cuya amplitud refleja el cambio de la impedancia eléctrica interna del cuerpo producido por cada latido. El documento incluye la propuesta de un aparato para obtener una medida de la frecuencia cardíaca.

En la solicitud W00141638 (A1) de Wallace Arthur W; Shmulewitz Ascher se propone un aparato y un método para monitorear la frecuencia cardíaca usando técnicas de impedancia bioeléctrica, en la cual tres pares ortogonales de electrodos sensores (18a-18e) se colocan en la tráquea o esófago en la vecindad de la aorta. Mientras, se inyecta una corriente de excitación en la masa del tejido intervenido a través de un electrodo de corriente (20) , de forma que las medidas de la impedancia bioeléctrica basadas en la caída de tensión medida por los electrodos sensores reflejan los cambios de tensión inducidos sobre todo por la dinámica del flujo de sangre. El método y aparato están dirigidos al control de la administración de fluidos intravenosos o medicación, así como a la optimización de la frecuencia cardíaca controlada por un marcapasos. Otro documento de los mismos autores, el documento US6095987 (A) de Shmulewitz Ascher y Wallace Arthur A, está relacionado con el documento anterior pues reivindica igualmente un aparato y método para supervisar la cantidad de sangre eyectada por el corazón usando técnicas de impedancia bioeléctrica en la cual los primeros y segundos electrodos se colocan en la tráquea o bronquios en la vecindad de la aorta ascendente, mientras que también se inyecta una corriente de excitación en el tórax vía los primeros y segundos electrodos de corriente, de modo que las medidas de impedancia basadas en la caída de tensión medida por los electrodos sensores reflejan los cambios de tensión inducidos primeramente por la dinámica del flujo de sangre, más que por los efectos fisiológicos relacionados con la respiración o no cardíacos. El método y aparato, por medio de la supervisión de la sangre eyectada por el corazón, están dirigidos al control de la administración de fluidos intravenosos o medicación en el organismo, así como a la optimización de la frecuencia cardíaca controlada por un marcapasos. En ambos casos conlleva la introducción de un implante en el cuerpo.

El documento GB2367896 (A) de Ross B; Bayford Richard, describe un dispositivo de monitorización de los cambios de la impedancia de la sangre provocados por el ciclo de bombeo del corazón. El dispositivo comprende medios de generación de señal para aplicarla a un sujeto cuya frecuencia cardíaca se debe monitorear; medios para detectar una señal de salida que resulta de dicha señal al circular a través de una parte del cuerpo; medios de monitorización de la variación de la señal de salida para monitorizar los cambios causados en la señal aplicada por los cambios de impedancia en el camino de la señal debidos al flujo de sangre a través de dicha parte del cuerpo; y medios para determinar la frecuencia cardíaca a partir de la variación de la señal de salida. El método propuesto tiene carácter puntual y el sujeto es consciente de su empleo.

El documento US5879308 (A) de Raesaenen Taisto se refiere a un procedimiento para medir la impedancia en un paciente. Midiendo la impedancia, es posible monitorear la respiración y la circulación sanguínea del paciente. En el procedimiento, una pluralidad de electrodos (1 a, 1b; 1d, 2; 2a) se conecta al paciente y se miden los cambios en la interrelación entre las impedancias entre los electrodos (1a, 1b; 1d, 2; 2a) . La invención permite usar los mismos electrodos y cables empleados para obtener el electrocardiograma (EGG) . Asimismo, el documento EP0747005 (A1) de Raesaenen Taisto está relacionado con el documento anterior pues se refiere igualmente a un procedimiento para medir la impedancia en un paciente, y a partir de ella monitorear la respiración y la circulación sanguínea del paciente.

Existen algunos trabajos dedicados a la medición de señales cardiovasculares a distancia. Harland et al. [véase, "Electric potential probes-new directions in the remote sensing of the human body, " Measurement Science and Technology, vol. 13, pp. 163-9, 2002] desarrollaron un amplificador con una impedancia de entrada muy alta para medir señales bioeléctricas sin ningún contacto físico con el cuerpo. Registraron...

1. Un aparato para la medición continua no consciente de la frecuencia cardíaca basado en la pletismografía de impedancia caracterizado porque comprende dos pares de electrodos de tiras paralelas, ocultos dentro del material del asiento y colocados en dirección transversal al muslo, en los que dos electrodos externos constituyen un primer par y dos electrodos internos constituyen el segundo par, y porque dichos electrodos son construidos de un material conductor muy delgado imperceptible a la vista, tal como una cinta o una lámina.

2. El aparato para la medición continua no consciente de la frecuencia cardíaca según la reivindicación 1 caracterizado porque dicho par de electrodos externos se usa para inyectar una corriente alterna de una frecuencia entre 10kHz Y 250 kHz; Y dicho par de electrodos internos se usa para medir la caída de tensión a través de los tejidos biológicos situados encima de dicho par; y en donde, si la conductividad eléctrica de los tejidos cambia debido al flujo de sangre, la tensión detectada tendrá una amplitud que dependerá de la impedancia basal y de los correspondientes cambios de conductividad a cada latido.

3. Un método para la medición continua no consciente de la frecuencia cardíaca basado en la pletismografía de impedancias caracterizado porque la distancia D de separación entre los electrodos de inyección de corriente es determinada por la profundidad del asiento y deberá ser tan grande como sea factible; la longitud b de los electrodos deberá ser mayor que el diámetro del muslo para la persona sentada y preferentemente igual a la anchura del asiento; la anchura A de los electrodos de inyección de corriente deberá ser lo bastante grande para obtener una distribución uniforme de las líneas de corrientes a lo largo del muslo; y porque la separación óptima d entre los electrodos de detección de tensión, y la anchura a de los electrodos de detección de tensión se determinan encontrando los valores óptimos de las relaciones dlD y alA, tanto en cuanto a la amplitud del pletismograma (IPG) , como en cuanto a la detección de variaciones de la impedancia relacionadas con la respiración.

4. El método para la medición continua no consciente de la frecuencia cardíaca según la reivindicación 3 caracterizado porque la amplitud y la forma de onda del IPG obtenido con electrodos ocultos son adecuadas para que la frecuencia cardíaca pueda ser fácilmente extraída identificando el pico en cada ciclo cardíaco con un algoritmo basado en la detección de la pendiente dellPG en cada punto.