BR102018000306A2

BR102018000306A2 - Sistema e método de monitoramento digital da apneia do sono

Info

Publication number: BR102018000306A2
Application number: BR102018000306-2A
Authority: BR
Inventors: Tácito Mistrorigo de Almeida
Original assignee: Tácito Mistrorigo de Almeida
Priority date: 2018-01-05
Filing date: 2018-01-05
Publication date: 2019-07-16
Also published as: MX2020007029A; EP3735892A1; AU2019205834A1; WO2019134022A1; GB202011337D0; GB2583861A8; CO2020009642A2; EP3735892A4; US20210077013A1; GB2583861A; CL2020001784A1

Abstract

sistema e método de monitoramento digital da apneia do sono utilizando meios não invasivos para a avaliação e o acompanhamento da apneia obstrutiva do sono mediante a contabilização do número de dessaturações de oxigênio, compreendendo um sensor (11) instalado no dedo do paciente, constituído de um oxímetro e um actígrafo, um terminal móvel de telecomunicações (13) provido de um primeiro aplicativo de interação com dito sensor e um servidor remoto (16) provido de um software de processamento final do conjunto dos valores medidos pelo dito sensor, onde a comunicação entre o sensor, o terminal móvel e o servidor remoto é provida por enlaces de radiofrequência. adicionalmente, podem ser monitorados a frequência cardíaca, a posição do corpo, a frequência respiratória e o ronco do paciente, o qual é captado pelo microfone (14) do terminal móvel e pré-processado no mesmo. o resultado do processamento realizado no servidor remoto pode ser exibido em forma de gráfico e/ou de relatório.

Description

SISTEMA E MÉTODO DE MONITORAMENTO DIGITAL DA APNEIA DO SONO

Campo da Invenção [001] Refere-se a presente invenção a um sistema não invasivo para o monitoramento digital da apneia obstrutiva do sono. Mais especificamente, destina-se ao monitoramento noturno contínuo a fim de contabilizar o número de dessaturações de oxigênio, definidas como as ocasiões em que ocorre uma queda de 3% ou mais do valor do SpO2, além de contabilizar informações de outras grandezas relacionadas à apneia do sono.

Estado da Técnica [002] A Síndrome da Apneia do Sono (SAS) é um transtorno do sono importante que causa episódios recorrentes de bloqueio completo (apneia) ou parcial (hipopneia) das vias aéreas superiores durante o sono. Uma das métricas que quantificam a gravidade do SAS é o Índice de Apneia-Hipopneia (AHI), que é o número de eventos de apneia e hipopneia por hora, em média, durante a duração do sono.

[003] A SAS atinge uma parcela significativa da população, tanto de homens adultos como de mulheres adultas, sendo maior em subconjuntos de população diferentes, tais como os obesos ou os idosos. É oportuno observar que muitos casos deixam de ser diagnosticados porque os exames clínicos de rotina e os exames de sangue não detectam a SAS e o exame padrão ouro para diagnóstico de apneia do sono, a polissonografia, é um exame caro, com baixa disponibilidade e de alta rejeição por parte do paciente. Não obstante, o rastreamento exato da SAS é

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2/9 importante devido às consequências adversas tais como a hipersonolência diurna, a disfunção neurocognitiva, as doenças cardiovasculares, a disfunção metabólica e a insuficiência respiratória.

[004] Um sistema e método para o rastreamento da SAS encontra-se descrito na patente US 9545227, intitulada Sleep Apnea Syndrome (SAS) Screening Using Wearable Devices, o qual utiliza sensores para detectar pelo menos um sinal fisiológico, especificamente ECG e acelerômetro. Combina esses dados com informações relativas ao paciente e fornece uma avaliação do risco, exibindo luz verde (risco baixo) ou vermelha (risco alto) na tela de um smartphone. Os dados captados no paciente são transmitidos via bluetooth ou qualquer outro tipo de enlace sem fio e processados no próprio dispositivo captador, num equipamento externo, num smartphone ou num sistema de computação em nuvem. O tratamento dos sinais detectados pode compreender: análise no domínio do tempo, análise no domínio da frequência, análise estatística, análise não-linear e análise da posição do corpo do paciente. O método se limita a exibir na tela do equipamento externo se o risco é alto ou baixo, porém os resultados (tal como a média de ocorrência dos episódios de apneia) não são disponibilizados. Todavia, sua funcionalidade é limitada, uma vez que não utiliza oximetria nem a medição de outras grandezas.

[005] O documento de patente US 2006/0173257, intitulado Sleep Evaluation Method, Sleep Evaluation System, Operation Program for Sleep Evaluation System, Pulse Oximeter, and Sleep Support System descreve um sistema que compreende um oxímetro formado por um sensor instalado no dedo do paciente e uma unidade principal (main body) instalada no corpo do paciente,

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3/9 provida de memória, microprocessador e bateria, bem como um acelerômetro triaxial para determinação da posição do corpo do paciente. Os dados guardados na memória são transmitidos através de uma interface a um PC. Além de uma versão básica, que utiliza os dados de SpO2, pulsação e posição do corpo, o documento prevê uma versão mais elaborada, com inserção adicional de dados referentes a fluxo do ar de respiração, ruído do ronco do paciente, movimento torácico, movimento abdominal e movimentos das pernas. O método descrito consiste em correlacionar as informações combinadas da SpO2 e da posição para avaliar a ocorrência de episódios de apneia, sendo gerados diversos tipos de gráficos, tal como um histograma dos episódios de apneia em função do ângulo de decúbito do paciente.

[006] Dentre os inconvenientes desse sistema pode-se citar a limitação dos movimentos do paciente devido ao fato de a unidade principal, que inclui um display, estar afivelada ao corpo do paciente; além disso a interconexão entre os módulos do sistema é feita por meio de cabos, o que limita ainda mais a citada mobilidade.

Objetivos da Invenção [007] Em vista do exposto, é um primeiro objetivo da invenção o provimento de um sistema para monitoramento da apneia do sono mediante sensores não invasivos instalados no paciente.

[008] Constitui outro objetivo o provimento de um sistema que dispense instalações específicas (tais como ambulatórios

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4/9 ou hospitais), podendo ser utilizado em qualquer ambiente, inclusive o doméstico.

[009] Constitui outro resultados para usuários corriqueira.

objetivo a disponibilização dos e médicos de maneira fácil e [010]

Constitui outro objetivo o provimento de uma ferramenta de monitoramento de apneia do sono incorporado em checkups de rotina.

011]

Constitui ainda outro objetivo o provimento de um sistema que, devido à facilidade de uso, permita o acompanhamento do tratamento da apneia do sono.

[012] Constitui ainda outro objetivo o provimento de uma solução de baixo custo viabilizando o exame de apneia do sono em populações inclusive de baixa renda.

Descrição Resumida da Invenção [013] Os objetivos acima citados, bem como outros, são atingidos mediante o provimento de um sistema constituído por um sensor instalado no dedo do paciente, constituído de um oxímetro e um actígrafo e, opcionalmente, uma cinta medidora do esforço respiratório ou outros sensores, tais como de frequência cardíaca, posição do corpo, frequência respiratória, áudio do ronco etc., que se comunicam com um terminal móvel de telecomunicações, tal como um smartphone ou equivalente, por meio de enlaces de radiofrequência.

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5/9 [014] De acordo com outra característica da invenção, o processamento dos sinais captados pelos ditos sensores é realizado num servidor remoto, o que garante maior capacidade de processamento, consistência dos resultados e rastreabilidade dos exames.

015]

De acordo com uma característica adicional da invenção, o conjunto dos sinais captados compreende ainda o ronco do paciente, o qual é captado pelo próprio microfone do smartphone (ou equipamento equivalente [016] De acordo com outra característica da invenção, o processamento dos sinais compreende o cálculo do IDO (Índice de Dessaturação de Oxigênio). Para isso, o sensor transmite o valor da saturação de oxigênio uma vez por segundo. Um algoritmo proprietário, que roda no servidor, identifica as dessaturações de oxigênio causadas pelos eventos de apneia, sendo o IDO baseado na relação entre o número de dessaturações de oxigênio e o tempo de registro do exame, valor esse que é apresentado na tela do smartphone (ou equipamento equivalente).

Descrição das Figuras [017]

As demais características e vantagens da invenção tornar-se-ão mais evidentes mediante a descrição de uma concretização específica, dada a título exemplificativo e não limitativo, e das figuras que a ela se referem, nas quais:

[018]

A figura 1 ilustra o sistema proposto, em seu aspecto geral.

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6/9 [019]

A figura 2 exemplifica a tela dos resultados, apresentada no visor do smartphone ou equipamento equivalente).

020]

A figura 3 é um detalhamento da imagem no visor do smartphone (ou equipamento equivalente [021] A figura 4 exemplifica um modelo do relatório fornecendo o resultado do exame.

Descrição Detalhada [022] Fazendo referência, agora, à Fig. 1, compreende o sistema da invenção um sensor 11 posicionado no dedo do paciente, que realiza medições de frequência cardíaca (FC), saturação periférica de oxigênio (SpO2) e actimetria. Esta última permite determinar se o paciente está acordado ou dormindo, auxiliando ainda na filtragem do sinal de SpO2, uma vez que a medição deste é muito suscetível à movimentação do artefato.

[023] Compreende ainda o sistema uma cinta de esforço respiratório 12, a qual captura os dados referentes à distensão torácica devido à respiração do paciente, bem como sua posição ao longo da noite de sono. Dita cinta incorpora um acelerômetro que, através da aceleração da gravidade nos eixos x, y e z, detecta a posição do corpo do paciente.

[024] Os sinais capturados pelos referidos sensores são transmitidos ao smartphone 13 através de um enlace de radiofrequência, preferencialmente o bluetooth e mais preferencialmente o bluetooth Low Energy. Dito smartphone está

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7/9 provido de um aplicativo específico que permite a interação com os sensores e, através da nuvem 15, com um servidor 16 no qual está instalado o software de processamento final do conjunto de medições e geração dos resultados do exame.

[025] Segundo os princípios da invenção, a interface do sensor 11 com o usuário é simplificada, estando limitada a alguns LEDs que indicam o estado do sensor. Os valores medidos são exibidos na tela do smartphone a partir do momento em que é estabelecida sua conexão via Bluetooth.

[026] Ao longo do exame, os sensores 11 e 12 transmitem os valores medidos para o smartphone a uma taxa de 1 Hz. No caso de ocorrer um problema que impeça um ou mais dos referidos acessos, os sensores 11 e 12 possuem memórias com capacidade de armazenar os dados colhidos durante toda a noite de sono, os quais poderão ser transferidos ao smartphone ao final do período do exame.

[027] Além dos dados enviados pelos referidos sensores, o smartphone também pode analisar o áudio do ronco do paciente, captado por meio do seu próprio microfone 14. Numa concretização exemplificativa preferencial o sinal de áudio é dividido em segmentos modulares de um minuto e cada módulo é pré-processado por meio de programa específico provido no smartphone, utilizando recursos de machine learning. Tal processamento dura menos de 1 segundo e logo em seguida um novo módulo é processado e assim sucessivamente. O resultado deste processamento é gravado em um arquivo, bem mais compacto que o áudio original, para ser transmitido ao servidor através da nuvem 15.

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8/9 [028] Ao término do período de exame, as medições armazenadas no terminal móvel 13 são transmitidas, via nuvem 15, ao servidor remoto 16 juntamente com dados de identificação do paciente e respostas a um questionário préexame apresentado no smartphone desse usuário. O software residente no servidor remoto compreende um algoritmo de validação dos dados colhidos durante o exame, efetuando também a contagem das dessaturações de oxigênio e das outras grandezas medidas a fim de fornecer o resultado final compreendendo um relatório bem como a representação gráfica desse resultado, exibida na tela do smartphone, sendo dito resultado disponibilizado ao paciente bem como ao médico.

[029] A Fig. 2 ilustra o aspecto da tela 17 do smartphone, onde o resultado de exames efetuados em datas diversas é exibido sob a forma de barras, sendo os eventos codificados por meio de cores. Segundo ilustra o detalhe da Fig. 3, para cada um desses exames são fornecidas as seguintes informações:

- data do exame 21;

- horário do início do exame 22;

- horário do término do exame 23;

- valor de IDO 24;

- representação da duração do exame por meio da barra 25, e das ocorrências de IDO 26 onde uma escala de cores é utilizada para representar a quantidade de IDOs ocorridos a cada intervalo de, por exemplo, 10 minutos. Assim, ilustrativamente, a cor vermelha indica a ocorrência de mais de 20 IDOs nesse intervalo; a cor amarela indica a ocorrência de 10 a 20 IDOs e a cor verde indica a ocorrência de 0 a 10

IDOs.

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9/9 [030] O resultado do exame também pode ser disponibilizado sob a forma de um relatório de texto, segundo exemplificado na Fig. 4. Nesse relatório estão incluídos detalhes da Oximetria e da Frequência Cardíaca, bem como gráficos que ilustram, em função do tempo, a oximetria (SpO2), a frequência cardíaca (FC), a ocorrência das dessaturações e o movimento do paciente.

[031] O servidor está ainda provido de uma memória de alta capacidade, compreendendo um banco de dados onde são armazenados os resultados dos exames efetuados em datas diversas, correspondentes a uma pluralidade de pacientes. Esses exames podem ser encaminhados aos médicos dos pacientes que os utilizarão como auxílio, tanto no diagnóstico quanto no acompanhamento do tratamento da apneia obstrutiva do sono.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. SISTEMA DE MONITORAMENTO DIGITAL DA APNEIA DO SONO baseado em meios não invasivos para a avaliação e o acompanhamento da apneia obstrutiva do sono mediante a contabilização do número de dessaturações de oxigênio, nas quais ocorre uma queda de 3% ou mais do valor do SpO2, caracterizado pelo fato de compreender um sensor (11) instalado no dedo do paciente constituído de um oxímetro e um actígrafo, um terminal móvel de telecomunicações (13) provido de um primeiro aplicativo de interação com dito sensor e um servidor remoto (16) provido de um software de processamento final do conjunto dos valores medidos pelo dito sensor, onde a comunicação entre o sensor, o terminal móvel e o servidor remoto é provida por enlaces de radiofrequência.
2. SISTEMA DE MONITORAMENTO DIGITAL DA APNEIA DO SONO de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um ou mais sensores dentre o grupo que compreende uma cinta medidora do esforço respiratório, sensor de frequência cardíaca, sensor de posição do corpo, sensor de frequência respiratória e sensor de áudio do ronco do paciente.
3. SISTEMA DE MONITORAMENTO DIGITAL DA APNEIA DO SONO de acordo com a reivindicação 2 caracterizado pelo fato de dito sensor do áudio do ronco do paciente compreender o microfone do terminal móvel de telecomunicações (13).
4. SISTEMA DE MONITORAMENTO DIGITAL DA APNEIA DO SONO de acordo com a reivindicação 3 caracterizado pelo fato de dito terminal móvel de telecomunicações compreender um programa

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específico dito áudio transmitido de d ao pré-processamento de segmentos sucessivos resultado (15). de é o ronco do servidor (16) paciente, cujo através da nuvem 5. SISTEMA DE MONITORAMENTO DIGITAL DA APNEIA DO SONO de acordo com a reivindicação 4 caracterizado pelo fato de

ditos segmentos terem a duração de 1 minuto.
6. MÉTODO DE MONITORAMENTO DIGITAL DA APNEIA DO SONO utilizando o sistema conforme definido nas reivindicações 1 a 5 caracterizado pelo fato de compreender a transmissão para um terminal móvel de telecomunicações (13), por meio de um enlace de radiofrequência, dos sinais captados por pelo menos um sensor (11, 12, 14) posicionado num paciente ou

próximo a este, seguida da transmissão, através da nuvem (15), para um servidor ( 16) provido de software de processamento final dos ditos sinais e geração do correspondente resultado. 7. MÉTODO DE MONITORAMENTO DIGITAL DA APNEIA DO SONO de acordo com a reivindicação 6 caracterizado pelo fato de

ditos sinais compreenderem os sinais captados por um sensor (11) de saturação periférica de oxigênio (SpO2), de frequência cardíaca e de actimetria.
8. MÉTODO DE MONITORAMENTO DIGITAL DA APNEIA DO SONO de acordo com a reivindicação 6 caracterizado pelo fato de ditos sinais compreenderem os sinais captados por um sensor (12) de esforço respiratório e um acelerômetro.
9. MÉTODO DE

MONITORAMENTO acordo com a reivindicação ditos sinais compreenderem

DIGITAL DA APNEIA DO

6 caracterizado pelo os sinais captados

SONO de fato de por um

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microfone ( 14) , ditos sinais consistindo no áudio do ronco do paciente ^. 10. MÉTODO DE MONITORAMENTO DIGITAL DA APNEIA DO SONO de acordo com a reivindicação 9 caracterizado pelo fato de compreender o pré-processamento de segmentos sucessivos do

dito sinal de áudio do ronco do paciente mediante um programa que utiliza recursos de machine learning, sendo os resultados de dito pré-processamento gravados em arquivo e transmitidos a um servidor (16).
11. MÉTODO DE MONITORAMENTO DIGITAL DA APNEIA DO SONO de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 10 caracterizado pelo fato de compreender o fornecimento do resultado do processamento dos dados enviados ao servidor (16) pelo terminal móvel de telecomunicações (13) em forma de relatório e em forma de gráfico, ou fornecido para outros sistemas através de interfaces dedicadas.
12. MÉTODO DE MONITORAMENTO DIGITAL DA APNEIA DO SONO de acordo com a reivindicação 11 caracterizado pelo fato de ditos relatório e/ou gráfico compreenderem informações referentes à data do exame, horários de início e de término do exame, valor médio do IDO e representação por meio de barra indicando as ocorrências de IDO em determinados intervalos.
13. MÉTODO DE MONITORAMENTO DIGITAL DA APNEIA DO SONO de acordo com a reivindicação 11 caracterizado pelo fato de dito relatório compreender representações gráficas, em função do tempo, de SpO2, dessaturações, frequência cardíaca e movimentação do paciente.