ES2220105T3 - Determinacion de la funcion hepatica mediante una tasa de desaparacion del plasma. - Google Patents
Determinacion de la funcion hepatica mediante una tasa de desaparacion del plasma.Info
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Abstract
Dispositivo para la determinación de la función hepática por medio de una tasa de desaparición del plasma (PDR), que comprende un sensor de medición óptico (10) y un ordenador (12) conectado con el mismo, midiéndose por medio del sensor de medición (10), tras inyección de un colorante indicador en la circulación sanguínea, la concentración de colorante resultante en la circulación sanguínea y pudiéndose determinar por medio del ordenador (12) la tasa de desaparición del plasma a partir de la curva de concentración de colorante/tiempo del colorante indicador, caracterizado porque el ordenador (12) se controla de tal manera que se calcula, a partir de la medición de la concentración de colorante (c(t)), un tiempo de tránsito de circulación (mttcirc) medio, porque se determina un parámetro (k), que representa una tasa de reentrada fraccional del colorante indicador tras cada paso por la circulación, y porque la tasa de desaparición del plasma (PDR) se calcula según la fórmula PDR = (1-k)/(kumttcirc)
Description
Determinación de la función hepática mediante una
tasa de desaparición del plasma.
La presente invención se refiere a un dispositivo
para la determinación de la función hepática mediante una tasa de
desaparición del plasma según el preámbulo de la reivindicación 1.
Un dispositivo de este tipo se conoce por el documento
EP-A 0 359 206.
La función hepática es un parámetro importante en
la medicina intensiva y es esencial para el pronóstico de pacientes
gravemente enfermos. En la actualidad, la función hepática se
registra rutinariamente en la medicina intensiva por medio de
diferentes parámetros de laboratorio, que caracterizan el poder
sintético y el poder de eliminación del hígado. Sin embargo, el
inconveniente de dichos parámetros de laboratorio radica en que en
caso de una disfunción hepática dichos parámetros cambian a valores
típicos de una enfermedad sólo después de un periodo de latencia
considerable, por lo cual una disfunción hepática se hace evidente
sólo después de varios días.
Una posibilidad de evaluar la función hepática
inmediatamente, por lo menos con respecto a su poder de eliminación,
consiste en aplicar sustancias indicadoras eliminadas por el hígado
y en determinar la constante de tiempo de eliminación de dichos
indicadores. Un indicador corriente para este fin es el colorante
verde de indocianina. Normalmente, se inyecta el verde de
indocianina por vía intravenosa como bolo y seguidamente a la
inyección en bolo se toman por lo menos dos, en la mayoría de los
casos varias, muestras de sangre en un intervalo de varios minutos
durante un periodo de por lo menos 15 minutos. La constante de
tiempo de eliminación puede calcularse a partir de la disminución de
la concentración de colorante en las muestras de sangre. Sin
embargo, dicho método se utiliza raras veces en la clínica, puesto
que todavía requiere demasiado tiempo, debido a los análisis de
laboratorio.
El objetivo de la invención es proporcionar un
dispositivo que permita determinar la función hepática de forma no
invasiva y obtener el resultado medido más rápidamente.
Dicho objetivo se alcanza mediante un dispositivo
según el preámbulo de la reivindicación 1 por medio de las
características previstas en dicha reivindicación.
En el dispositivo según la invención, se mide
también la reducción de la concentración de colorante en la sangre,
provocada por la degradación del colorante efectuada por el hígado.
Tras la inyección de un colorante adecuado, tal como por ejemplo
verde de indocianina, en la vía sanguínea, se obtiene una curva
característica de concentración de colorante/tiempo en un punto de
medición del cuerpo cuando la función hepática es normal. Se observa
primero un primer máximo de la concentración de colorante y, tras un
descenso transitorio, un segundo máximo de la concentración de
colorante. El segundo máximo se produce por recirculación, es decir,
antes de desactivarse la onda de concentración durante el primer
paso, ya tiene lugar un segundo paso.
A partir de la medición de la curva de
concentración de colorante/tiempo c(t) se calcula un tiempo
de tránsito de circulación mtt_{circ}, y además se determina un
parámetro k, que representa la tasa de reentrada fraccional del
colorante indicador tras cada paso por la circulación. Dichos
valores pueden utilizarse entonces para calcular la tasa de
desaparición del plasma (PDR) según la fórmula
PDR =
(1-k) / (k \cdot
mtt_{circ})
El resultado se obtiene ya tras pocos ciclos de
recirculación.
El tiempo de tránsito de circulación mtt_{circ}
citado ya anteriormente puede calcularse a partir de una función de
transporte de circulación g(t), que describe el
comportamiento de transporte por la circulación. El tiempo de
tránsito de circulación mtt_{circ} se obtiene entonces según la
fórmula
mtt_{circ} =
\frac{\int\limits ^{\infty} _{0} g \ (t)\cdot t \ dt}{\int\limits
^{\infty} _{0} g \ (t) \
dt}
El cálculo de la función de transporte por la
circulación g(t) puede llevarse a cabo a partir de la
concentración de colorante por medio de un método de adaptación
iterativo, no lineal. En este cálculo, se realiza, utilizando una
función modelo
g(t) =
a_{m}g_{m}(t) +
a_{m+1}g_{m+1}(t)+...+a_{n}g_{n}(t)
con
\sum\limits_{m=1}^{n}a_{m}=1,
en la que los compartimientos
individuales a_{m}g_{m} se describen por funciones de
distribución de asimétrica negativa, repetidas veces un plegado
recursivo según las
ecuaciones
c(t) =
c_{bolo} (t) + c_{rec}
(t)
y
c_{rec}(t)= k
\ * \ \int\limits ^{t} _{0} g \ (t-u) \ * \
c(u) \
du
En dicho cálculo, se optimizan los parámetros k,
a_{m} así como los parámetros de las funciones de distribución por
el método de la desviación de los mínimos cuadrados, utilizándose
por lo menos un compartimiento a_{1}g_{1}(t). En la
fórmula, c(t) representa la curva de concentración/tiempo del
colorante indicador, c_{bolo}(t) la primera parte de la
curva de concentración del colorante/tiempo que pasa directamente el
lugar de medición, c_{rec}(t) una parte de recirculación de
la curva de concentración de colorante/tiempo y k la fracción de
eliminación del colorante eliminado por el
hígado.
hígado.
Para una mayor precisión, pueden utilizarse
también dos compartimientos (a_{1}g_{1}(t) y
(a_{2}g_{2}(t)).
La medición óptica de la concentración de
colorante resultante en la circulación sanguínea puede realizarse
alternativamente por medio de una medición por fibras ópticas en un
recipiente central o de forma no invasiva por medio de una medición
de la transmisión o reflexión de la luz incidente en lugares del
cuerpo adecuados, en particular en el dedo, en el lóbulo de la
oreja, en el dorso de la nariz, en la mucosa de la mejilla o en la
frente.
A continuación, se ilustrará la invención
haciendo referencia al dibujo, en el cual las figuras muestran:
la Fig. 1 una representación gráfica de la curva
de concentración/tiempo de un colorante indicador,
la Fig. 2 una representación
semi-logarítmica de la curva de concentración/tiempo
según la Fig. 1,
la Fig. 3 una representación gráfica de la
función de transporte por la circulación y
la Fig. 4 un diagrama de bloques de un
dispositivo para la medición y determinación de la tasa de
desaparición del plasma.
La Fig. 1 muestra una representación gráfica de
la curva de concentración/tiempo de un colorante indicador tras una
inyección en bolo.
El segundo máximo que sigue al primero se forma
por recirculación, es decir, antes de descender la primera onda de
concentración en un primer paso ya tiene lugar un segundo paso.
En un punto de medición del cuerpo, se han
colocado sensores para registrar la curva de concentración del
colorante/tiempo, los cuales están conectados con un circuito de
evaluación y un ordenador. Un ejemplo de un dispositivo según la
invención se ha representado en la Fig. 4. Allí están previstos dos
emisores de luz 10 y 12 y dos receptores de luz 14 y 16, que están
conectados con un ordenador 20 a través de un circuito de evaluación
18. Se supone que se utiliza verde de indocianina como el colorante
indicador para la medición de la función
hepática.
hepática.
Utilizar un colorante de referencia es ventajoso,
pero no absolutamente necesario. El colorante de referencia
utilizado puede ser el colorante rojo de la sangre (hemoglobina). En
este caso, un emisor de luz 10 funcionará con una longitud de onda
de 800 nanómetros y el otro emisor de luz 12 con una longitud de
onda de 900 nanómetros. Los receptores de luz 14 y 16 pueden estar
diseñados de tal manera que filtran preferentemente dichas
longitudes de luz. Como alternativa, también es posible conmutar
entre dos emisores de luz 10 y 12, en cuyo caso sólo un receptor de
luz 14 es necesario, que, sin embargo, debe estar diseñado para
ambas longitudes de luz.
La medición del comportamiento de absorción de
los colorantes puede realizarse o bien por medición de la luz
transmitida o de la luz reflejada. Los lugares del cuerpo aptos para
dicha medición incluyen los dedos, los lóbulos de la oreja, el dorso
de la nariz, la mucosa de la mejilla o la frente.
Las señales de las intensidades luminosas
recibidas por los receptores de luz 14 y 16 son evaluadas por el
circuito de evaluación 18 y transmitidas a un ordenador 20. En dicho
ordenador 20, tiene lugar primero un preprocesamiento de las partes
pulsátiles de las intensidades luminosas I_{ind \ puls}(t)
e I_{ref \ puls}(t), por ejemplo por formación de
cuocientes
I_{ind \
puls}(t) = I_{ind (}t-dt) /
I_{ind}(t+dt)
I_{ref \
puls}(t) = I_{ref}(t-dt) /
I_{ref}(t+dt)
A partir de dichas señales preprocesadas puede
determinarse ya la concentración de colorante como función del
tiempo en otra etapa, igualmente por formación de cuocientes:
c(t) =
I_{ind \ puls} \ / \ I_{ref \
puls}
Aquí no es necesario un factor de calibración,
puesto que se necesita para la determinación de la función hepática
sólo una señal lineal. El principio de medición no se basa en la
determinación de valores de concentración absolutos, sino sólo en la
determinación de constantes de tiempo.
En la evaluación ulterior de la concentración de
colorante como función de tiempo se determinan, seguidamente, a
partir de c(t), por medio de algoritmos de adaptación no
lineales, una función de transporte por la circulación g(t),
que describe el comportamiento de transporte por la circulación, y
un parámetro k, que representa una tasa de reentrada fraccional del
colorante tras cada paso por la circulación.
El cálculo subsiguiente se basa en un modelo en
el que un camino de transporte del colorante indicador inyectado
ICG como inyección en bolo pasa primero por el hígado. Detrás del
hígado, se divide el camino de transporte en un primer
compartimiento rápido, un segundo compartimiento lento y en una
eliminación del colorante por el hígado. Seguidamente, el primer y
segundo compartimiento vuelven al hígado. La concentración del
colorante indicador a la salida del hígado sigue la función:
c(t)=c_{bolo}(t) +
c_{rec}(t)
con
c_{rec}(t) = k
\ * \ \int\limits ^{t} _{0} g(t-u) \ * \
c(u) \
du.
Aquí c(t) representa la curva de
concentración/tiempo del colorante indicador, c_{bolo}(t)
la primera parte de la curva de concentración/tiempo del colorante
que pasa directamente el lugar de medición, c_{rec}(t) una
parte de recirculación de la curva de concentración/tiempo del
colorante y k la tasa de reentrada fraccional tras eliminación
parcial por el hígado. Por tanto, el factor k es siempre por debajo
de 1.
El proceso de transporte se describe por medio de
un integral de plegado. En esta forma de representación,
recirculación significa que el resultado del plegado
c_{rec}(t) influye simultáneamente también en la función de
entrada c(t). Por ello, la recirculación del indicador da una
relación descrito en principio de la siguiente manera:
c(t)=
f[k, g(t),
c(t)]
Para g(t) se utilizan los compartimientos
del modelo de circulación. En ensayos preliminares se ha hallado que
en las curvas de dilución de colorante, medidas en pacientes, hay
que utilizar uno o dos compartimientos para g(t) según la
precisión que se desee. Con esto, la función de modelo general
da
g(t) =
a_{m}g_{m}(t) +
a_{m+1}g_{m+1}(t)+...+a_{n}g_{n}(t)
con
\sum\limits
^{n}_{m=1}
a_{m}=1,
en la que los compartimientos
individuales a_{m}g_{m} se describen por funciones de
distribución de asimétrica negativa. Para dos compartimientos, es
aplicable la expresión
específica
g(t) =
a_{1}g_{1}(t) +
a_{2}g_{2}(t)
El cálculo de la función de transporte por la
circulación a partir de las curvas de colorante es llevado a cabo
por el ordenador por medio de un método de adaptación iterativo, no
lineal, en el que se realiza, utilizando una función modelo
g(t) =
a_{1}g_{1}(t) +
a_{2}g_{2}(t),
repetidas veces un plegado
recursivo según las
ecuaciones
c(t)=c_{bolo}(t) +
c_{rec}(t)
y
c_{rec}(t) = k
\ * \ \int\limits ^{t}_{0} \ g(t-u) \ * \
c(u) \
du
optimizándose los parámetros k,
a_{1}, a_{2} y los parámetros de las funciones de distribución
por el método de la desviación de los mínimos
cuadrados.
Una vez realizadas dichas etapas de cálculo, se
obtiene una función de transporte, tal como se ha calculado a título
de ejemplo para los datos contenidos en la Fig. 1 para dos
compartimientos y se ha representado en la Fig. 3. La función de
transporte g(t) resultante se compone de la función de
transporte g1(t) para el primer compartimiento y g2(t)
para el segundo compartimiento.
A partir de la función de transporte se calcula
además el tiempo de tránsito de circulación (mtt_{circ}), que es
la primera derivación de g(t):
mtt_{circ} =
\frac{\int\limits ^\infty _{0} g(t)\cdot t \ dt}{\int\limits
^\infty _{0} g(t) \
dt}
A partir de lo anterior se obtiene entonces la
tasa de desaparición del plasma (PDR) del colorante ICG como:
PDR =
(1-k)/(k+mtt_{circ})
Claims (6)
1. Dispositivo para la determinación de la
función hepática por medio de una tasa de desaparición del plasma
(PDR), que comprende un sensor de medición óptico (10) y un
ordenador (12) conectado con el mismo, midiéndose por medio del
sensor de medición (10), tras inyección de un colorante indicador en
la circulación sanguínea, la concentración de colorante resultante
en la circulación sanguínea y pudiéndose determinar por medio del
ordenador (12) la tasa de desaparición del plasma a partir de la
curva de concentración de colorante/tiempo del colorante indicador,
caracterizado porque el ordenador (12) se controla de tal
manera que se calcula, a partir de la medición de la concentración
de colorante (c(t)), un tiempo de tránsito de circulación
(mtt_{circ}) medio, porque se determina un parámetro (k), que
representa una tasa de reentrada fraccional del colorante indicador
tras cada paso por la circulación, y porque la tasa de desaparición
del plasma (PDR) se calcula según la fórmula
PDR =
(1-k)/(k \cdot
mtt_{circ})
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque el ordenador (12) se controla además de
tal manera que se calcula el tiempo de tránsito de circulación medio
(mtt_{circ}) a partir de una función de transporte por la
circulación (g(t)), que describe el comportamiento de
transporte según la fórmula
mtt_{circ} =
\frac{\int\limits ^\infty _{0} g(t) \cdot t \ dt}{\int\limits
^\infty _{0} g(t) \
dt}
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque el ordenador (12) se controla de tal
manera que el cálculo de la función de transporte por la circulación
(g(t)) a partir de la concentración de colorante se lleva a
cabo por medio de un método de adaptación iterativo, no lineal, en
el que se realiza, utilizando una función modelo
g(t) =
a_{m}g_{m}(t) +
a_{m+1}g_{m+1}(t)+...+a_{n}g_{n}(t)
con
\sum\limits_{m=1}^{n}a_{m}=1,
en la que los compartimientos
individuales a_{m}g_{m} se describen por funciones de
distribución de asimétrica negativa, un plegado recursivo se repite
según las
ecuaciones
c(t)=c_{bolo}(t) +
c_{rec}(t)
y
c_{rec}(t)=k \
* \ \int\limits ^{t} _{0} g(t-u) \ * \
c(u) \
du
se optimizan los parámetros k,
a_{m} así como los parámetros de las funciones de distribución por
el método de la desviación de los mínimos cuadrados, utilizándose
por lo menos un compartimiento a_{1}g_{1}(t) y
representando c(t) la curva de concentración/tiempo del
colorante indicador, c_{bolo}(t) la primera parte de la
curva de concentración del colorante/tiempo que pasa directamente el
lugar de medición, c_{rec}(t) una parte de recirculación de
la curva de concentración de colorante/tiempo y k la fracción de
eliminación del colorante eliminado por el
hígado.
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque el ordenador (12) se controla de tal
manera que se utilizan dos compartimientos (a_{1}g_{1}(t)
y (a_{2}g_{2}(t)).
5. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el sensor de
medición óptico (10) es un catéter de fibra óptica, que se ha
dispuesto en un recipiente central para la medición.
6. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el sensor de
medición óptico (10) comprende un emisor de luz y un receptor de luz
para la medición no invasiva de la luz transmitida o de la luz
reflejada de la luz incidente en lugares del cuerpo adecuados, en
particular en el dedo, en el lóbulo de la oreja, en el dorso de la
nariz, en la mucosa de la mejilla o en la frente.
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