ES2244809T3 - Equipos destinados al analisis de señales biologicas representativas de las variaciones de la presion intracraneal y de la presion sanguinea. - Google Patents
Equipos destinados al analisis de señales biologicas representativas de las variaciones de la presion intracraneal y de la presion sanguinea.Info
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Abstract
Un sistema para la representación y el análisis de variables de presión, que comprende captadores de presión [presión arterial, presión intra-cardiaca], medios de tratamiento de las señales suministradas por dichos captadores, y medios de presentación visual de las variaciones de dichas señales, de tal manera que los medios de tratamiento comprenden una pluralidad de entradas para recibir señales analógicas procedentes de diferentes captadores, caracterizado por que cada entrada está conectada a un circuito de muestreo que suministra una señal numérica de la que se sirve un dispositivo calculador para realizar tratamientos que comprenden: - el muestreo de nuevo de las señales visualizadas o registradas en bloques de N puntos, siendo N una potencia de dos, - el análisis en frecuencia de dicha señal obtenida por muestreo, con respecto a una gama de frecuencias blancas o estocásticas, escogida de entre las ondas del tipo B, infra B y/o ultra B, registradas en una memoria, para la visualizacióny el registro de las variaciones temporales de las señales correspondientes a las ondas lentas, - la determinación del desfase o lapso temporal entre las ondas lentas de las señales correspondientes a dos entradas distintas.
Description
Equipos destinados al análisis de señales
biológicas representativas de las variaciones de la presión
intracraneal y de la presión sanguínea.
La presente invención se refiere al dominio de
los equipos destinados al análisis de señales biológicas
representativas de las variaciones de la presión intracraneal y de
la presión sanguínea, y, para ésta última, en particular, dentro del
cráneo.
El propósito de tales análisis consiste en ayudar
al profesional clínico en la interpretación de los datos
suministrados por captadores que suministran señales representativas
de la presión intracraneal (ICP -"Intracranial Pressure"), y
señales asociadas: la presión sanguínea, la velocidad de circulación
arterial o venosa, así como las concentraciones gaseosas. Éstas
permiten al profesional clínico deducir los tratamientos que se
adaptan a la patología deducida de estas informaciones. Estos
análisis han constituido el objeto de diferentes tratamientos
científicos, por ejemplo:
* Lemaire et al., "A computer software
for frequentiel analysis of slow intracranial pressure waves"
("Un software informático para el análisis en frecuencia de ondas
de presión intracraneales lentas"), Comput. Methods Programs
Biomed, 1984, 42, 1-14,
* Daley et al., "Fluctuation of
Intracranial Press. Assoc. with the Cardiac Cycle"
("Fluctuación de la presión intracraneal asociada con el ciclo
cardiaco"), Journal of Neurosurgery, vol. 11, Nº 5,
11-1982, págs. 617-621,
* Avezaat et al., "Cerebrospinal Fluid
Pulse Press and Intracranial vol.-Press Relationships"
("Relaciones de la presión de los impulsos de fluido
cerebrospinal y entre la presión y el volumen intracraneales"),
J. Neurol., Neursurg. And Psych., 1979, 42, págs.
687-700,
* Portnoy et al., "Cerebrospinal Fluid
Pulse Wave as an Indicator of Cerebral Nutoreg.", J. Neurosurg.,
vol. 56, 5-1982, págs. 666-678.
Con el fin de llevar a cabo tales análisis, se
han propuesto en el estado de la técnica equipos para la captación y
el tratamiento de las señales de presión. El documento WO 132076 A
describe, por ejemplo, un aparato de vigilancia o supervisión que
permite determinar un parámetro fisiológico en un paciente. Este
aparato comprende un dispositivo de contraste configurado para
suministrar una señal de contraste representativa del parámetro
fisiológico. Se coloca un captador no invasor sobre el vaso, de tal
manera que este captador no invasor está configurado para detectar
un parámetro sanguíneo y para producir una señal representativa del
parámetro sanguíneo. Se define, en este contexto, un parámetro
sanguíneo tal como la tensión, el flujo, el volumen, la velocidad,
el movimiento y la posición de la pared del vaso, así como otros
parámetros emparentados o asociados. Se ha configurado un
procesador con el fin de determinar la relación existente entre una
característica de la onda del excitador recibida, y una
característica del parámetro fisiológico.
El documento WO 9849934 A describe un aparato y
un procedimiento no invasor para la medida de la presión
intracraneal. El sistema de medida emite señales acústicas que
atraviesan el cráneo por medio de emisores, y suministra una
indicación de la presión intracraneal en función de la señal
acústica recibida tras la interacción con el cerebro. Propiedades
tales como la impedancia de la transmisión acústica, la frecuencia
de resonancia, las características de resonancia y otras, pueden
medirse y ser correlacionadas con la tensión intracraneal. Las
señales acústicas presentan, por ejemplo, frecuencias
características de menos de 100 kHz en las zonas audibles e
infra-sonoras. La intensidad de la señal acústica
que sirve para medir la tensión intracraneal es relativamente débil,
por lo que poco o ningún peligro para la salud se corre con los
exámenes cortos o prolongados.
El documento WO 068647 A se refiere a un método
que permite supervisar de manera no invasora la presión intracraneal
de un paciente. Se obtiene al menos un diagrama de oscilaciones, u
oscilograma, que representa una pulsación de una característica
anatómica de la cabeza del paciente, de preferencia, al integrar
trazas de reflexión de ultrasonidos en una puerta temporal
correspondiente a reflexiones de dicha característica.
Preferiblemente, dicha característica anatómica es el tercer
ventrículo cerebral. Se infiere una medida cuantitativa de la
presión intracraneal a partir de al menos dos características de
diagnóstico, tales como horas de diagnóstico, asociadas al
oscilograma. En una variante, se obtiene una medida cualitativa de
la presión intracraneal a partir de la forma de la curva
respiratoria impuesta al tren de ondas por la respiración del
paciente.
El documento WO 9926529 A describe una unidad de
tratamiento de transformación de Fourier rápida, que se aplica a un
análisis de frecuencia con una forma de onda (MHj) sin movimiento
corporal, y suministra datos de análisis de forma de onda (MKD).
Paralelamente, una unidad de extracción de onda descendiente y una
unidad de extracción de onda, asociada a una incisión, suministran,
respectivamente, datos de onda descendiente ("tide wave data"
-TWD) y datos de onda dícrota asociada a una incisión ("dicrotic
wave data" -DWD), los cuales representan, respectivamente, una
onda descendiente y una onda dícrota asociada a una incisión. A
continuación, una unidad de evaluación del impulso suministra datos
relativos al estado del impulso (ZD) basándose en los datos TWD y
DWD, por medio de lo cual una unidad de notificación establece un
informe sobre el estado del impulso del sujeto considerado.
Se conoce igualmente la Patente norteamericana US
4893630, que describe un equipo y un procedimiento para el análisis
de la presión en un órgano vivo por medio de un captador que
suministra una señal analógica, el cual comprende un convertidor de
analógico a digital y un análisis por transformada de Fourier, a fin
de proporcionar una distribución de frecuencias de la señal
suministrada por los captadores de presión.
Estas diferentes soluciones no están adaptadas
por completo al suministro de informaciones particulares que sean
útiles al profesional clínico.
La invención se encamina a remediar este problema
al proponer un sistema para la representación y el análisis de
variables de presión, que comprende captadores de presión [presión
arterial, presión intra-cardiaca], medios de
tratamiento de las señales suministradas por dichos captadores, y
medios para la presentación visual de las variaciones de dichas
señales, caracterizado por que los medios de tratamiento comprenden
una pluralidad de entradas destinadas a recibir señales analógicas
provenientes de diferentes captadores, de tal manera que cada
entrada está conectada a un circuito de muestreo que suministra una
señal numérica de la que hace uso un dispositivo calculador para
realizar tratamientos que comprenden:
- el muestreo de nuevo de las señales para la
expansión de la señal visualizada o registrada en bloques de N
puntos, siendo N una potencia de dos,
- el análisis en frecuencia de dicha señal en la
que se hace el muestreo, con respecto a una gama de frecuencias
blancas o estocásticas, escogida de entre las ondas del tipo B,
infra B y/o ultra B, registradas en una memoria, para la
visualización y el registro de las variaciones temporales de las
señales correspondientes a las ondas lentas,
- la determinación del desfase o lapso temporal
entre las señales correspondientes a dos entradas distintas.
El análisis en frecuencia para extraer
información relativa a las ondas lentas constituye una mejora
esencial de los equipos de la técnica anterior, puesto que ofrece
al profesional clínico nuevas posibilidades de interpretación.
De acuerdo con una primera variante, los medios
de análisis en frecuencia están constituidos por un dispositivo
calculador que aplica una transformada de Fourier rápida (FFT
-"Fast Fourier Transform").
De acuerdo con una segunda variante, los medios
de análisis en frecuencia están constituidos por un dispositivo de
cálculo que aplica un análisis por ondas pequeñas.
Ventajosamente, dicha gama de frecuencias blancas
registradas comprende frecuencias comprendidas entre
8\cdot10^{-3} Hz y 50\cdot10^{-3} Hz.
Con arreglo a un modo de realización preferido,
el sistema comprende un circuito de muestreo que lleva a cabo un
muestreo de cada una de las señales de entrada a una primera
frecuencia, y un circuito de nuevo muestreo a una frecuencia de
muestreo inferior a la primera frecuencia, para la grabación de las
señales, marcadas o señalizadas temporalmente, en una memoria.
De acuerdo con otra variante, comprende un módulo
local de captación y de tratamiento de las señales, y al menos una
estación de supervisión, distante y conectada a dicho módulo de
captación local por una red de telecomunicación.
La invención se refiere igualmente a un
procedimiento de análisis de señales biológicas de presión, que
comprende una etapa de muestreo caracterizada por que comprende,
además, una etapa de análisis en frecuencia con respecto a una gama
de frecuencias blancas o estocásticas, correspondiente a ondas
lentas del tipo B y UB.
De acuerdo con una variante, el procedimiento
comprende, además, una etapa de determinación del desfase temporal
entre las señales correspondientes a dos entradas distintas.
La invención se comprenderá mejor a partir de la
lectura de la descripción que sigue, la cual se refiere a un ejemplo
no limitativo de realización, en el cual:
- la Figura 1 representa una vista esquemática de
un sistema de acuerdo con la invención;
- la Figura 2 representa una vista de una
pantalla de presentación visual de las informaciones visualizadas
por el sistema.
El equipo de acuerdo con la invención está
compuesto de tres módulos principales:
- un módulo de adquisición o captación (1),
generalmente situado en la proximidad del paciente,
- un módulo de tratamiento (2), generalmente
situado en la ubicación del personal clínico,
- un módulo de explotación y de visualización,
que puede estar situado cerca del paciente y adoptar la forma de un
equipo (3) o la forma de una estación de trabajo local (4),
conectada al módulo de tratamiento por una red interna, o que,
incluso, puede estar constituido por una estación de trabajo
distante (5), conectada al módulo de tratamiento (2) por una red de
telecomunicación, por ejemplo, la Internet.
El primer módulo (1) presenta una pluralidad de
canales de entrada, al objeto de recibir señales procedentes de
diferentes captadores de presión:
- captador de la presión arterial (ABP
-"Arterial Blood Pressure"),
- captador de la velocidad de circulación
cerebral (CBP -"Cerebral Blood Pressure"),
- captador de la presión intracraneal (ICP
-"Intra- cranial Pressure").
En el ejemplo que se describe, el módulo (1)
presenta 8 canales. Éste comprende un circuito de interfaz de
entrada-salida (6) de 8 vías, que suministra una
señal de referencia y señales analógicas correspondientes a los
diferentes canales, en forma paralela o multiplexada.
Las señales analógicas son sometidas a un
muestreo, a continuación, por medio de un circuito (7) gobernado por
un reloj (8). Cada señal es sometida a muestreo, preferiblemente,
con 100 muestreos por segundo. Ésta puede visualizarse en la
pantalla de un monitor (9) directamente, o bien constituir el objeto
de una extracción de un muestreo, en (8), para ser registrada en
una memoria (10) bajo la forma de secuencias numéricas marcadas o
señalizadas temporalmente, que forman tablas asociadas a una
información general (nombre del paciente, nombre del practicante,
...). Eventualmente, el módulo comprende igualmente medios de
captación de una información en forma de marcador. Esta información
se asocia a la información registrada, a fin de describir, por
ejemplo, un suceso, o para anotar la curva de una de las
señales
observadas.
observadas.
El módulo de análisis (2) procede a un análisis
en frecuencia de las señales obtenidas por muestreo, a partir de una
frecuencia blanca escogida de entre:
- las ondas lentas del tipo "B",
correspondientes a una frecuencia comprendida entre 8 y
50\cdot10^{-3} Hz,
- las ondas infra B, correspondientes a una
frecuencia inferior a 8\cdot10^{-3} Hz,
- las ondas ultra B, correspondientes a una
frecuencia comprendida entre 50\cdot10^{-3} Hz y
200\cdot10^{-3} Hz.
Este análisis se efectúa sobre bloques de N
puntos (potencia de dos) obtenidos por muestreo, por ejemplo, por
bloques de 256 puntos. El resultado es registrado en una memoria
(12). Una secuencia de toma de muestras de una señal que comprende M
muestreos se traduce, por tanto, en un fichero de M/N puntos
correspondientes a la variación de transformada de análisis en
frecuencia.
El análisis en frecuencia puede ser llevado a
cabo por una transformada de Fourier Rápida (FFT -"Fast Fourier
Transform").
Ésta consiste en efectuar un análisis en
frecuencia espacial con la ayuda de una transformada que permite
traducir una forma de onda al dominio de la frecuencia. El
resultado de la transformada es una serie de coeficientes que
describen la amplitud de cada componente de frecuencia que está
presente en el bloque analizado.
El análisis por FFT o por Transformada en Coseno
Discreta (DCT -"Discrete Cosinus Transform") caracteriza cada
frecuencia al multiplicar la señal de entrada por un ejemplo de la
frecuencia blanca o función de base, escogido de entre la
frecuencia de las ondas lentas, e integrar el producto obtenido.
El análisis se realiza por medio de circuitos
electrónicos (DSP) conocidos, o bien por la aplicación de algoritmos
conocidos, con una tasa o velocidad de muestreo ("sampling
rate") determinada por el profesional clínico, por selección de
una de las frecuencias de las ondas lentas observadas. El parámetro
N del número de muestreo en el registro analizado está
predeterminado, por ejemplo, 256, ó bien es variable por elección
del usuario. Los algoritmos de la transformada de Fourier discreta
convierten una función del tiempo con valores complejos obtenidos
por muestreo, en una función de valores complejos de la frecuencia,
igualmente obtenida por muestreo. Suministran informaciones tales
como:
- La tabla de los coeficientes de los cosenos en
la fórmula de Fourier (parte real del resultado).
- La tabla de los coeficientes de los senos en la
fórmula de Fourier (parte imaginaria del resultado).
- El primer elemento de salida de cada una de las
tablas que contiene el valor medio de todas las entradas. La
variante de este elemento es presentada visualmente en un monitor y
constituye el objeto de tratamientos comparativos de una señal con
respecto a la otra.
La extracción de las ondas lentas se realiza a
partir del espectro de amplitud (y de potencia) y se lleva a cabo
por la detección de la frecuencia (F) cuya amplitud (o cuya
potencia) es máxima (P), y esto para las bandas de frecuencias B, UB
e IB.
En particular, el módulo de análisis (2)
comprende medios de cálculo del desfase o lapso entre las ondas
lentas de dos señales, y de representación, en el dispositivo de
presentación visual de un monitor, de estos desfases.
Este análisis se realiza por aplicación de una
función de coherencia en el dominio de la frecuencia, o de un
coeficiente de Pearson en el temporal.
A título de ejemplo, la Figura 2 representa la
vista de una pantalla de presentación visual que proviene de un
sistema de acuerdo con la invención.
La pantalla está subdividida en una pluralidad de
zonas de presentaciones visuales, destinadas a la
representación:
- de la variación temporal de la presión
intracraneal (zona (20)),
- de la variación temporal de la presión arterial
(zona (21)),
- de la variación de la componente
correspondiente a la onda lenta B, con una curva (22) que
corresponde a la frecuencia en milihercios, y una curva (23) que
corresponde a la amplitud de la presión,
- de la tasa o índice de correlación entre la
señal de presión intracraneal (o de la velocidad circulatoria (20)
y de presión arterial (21), bajo la forma de la curva (24),
- del desfase temporal entre las ondas lentas de
las señales de presión intracraneal o de velocidad circulatoria
(20), y de presión arterial (21), bajo la forma de la curva
(25).
Claims (6)
1. Un sistema para la representación y el
análisis de variables de presión, que comprende captadores de
presión [presión arterial, presión intra-cardiaca],
medios de tratamiento de las señales suministradas por dichos
captadores, y medios de presentación visual de las variaciones de
dichas señales, de tal manera que los medios de tratamiento
comprenden una pluralidad de entradas para recibir señales
analógicas procedentes de diferentes captadores,
caracterizado porque cada entrada está conectada a un
circuito de muestreo que suministra una señal numérica de la que se
sirve un dispositivo calculador para realizar tratamientos que
comprenden:
- el muestreo de nuevo de las señales
visualizadas o registradas en bloques de N puntos, siendo N una
potencia de dos,
- el análisis en frecuencia de dicha señal
obtenida por muestreo, con respecto a una gama de frecuencias
blancas o estocásticas, escogida de entre las ondas del tipo B,
infra B y/o ultra B, registradas en una memoria, para la
visualización y el registro de las variaciones temporales de las
señales correspondientes a las ondas lentas,
- la determinación del desfase o lapso temporal
entre las ondas lentas de las señales correspondientes a dos
entradas distintas.
2. Un sistema para la representación y el
análisis de variables de presión, de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque los medios de análisis en frecuencia
están constituidos por un dispositivo calculador que aplica una
transformada de Fourier Rápida (FFT -"Fast Fourier
Transform").
3. Un sistema para la representación y el
análisis de variables de presión, de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque los medios de análisis en frecuencia
están constituidos por un dispositivo calculador que aplica un
análisis por ondas pequeñas.
4. Un sistema para la representación y el
análisis de variables de presión, de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque dicha gama de frecuencias blancas
registradas comprende frecuencias comprendidas entre
8\cdot10^{-3} Hz y 50\cdot10^{-3} Hz.
5. Un sistema para la representación y el
análisis de variables de presión, de acuerdo con al menos una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende
un circuito de muestreo que lleva a cabo un muestreo de cada una de
las señales de entrada a una primera frecuencia, así como un
circuito para un nuevo muestreo, a una frecuencia inferior a la
primera frecuencia, a fin de registrar las señales, marcadas o
señalizadas temporalmente, en una memoria (10).
6. Un sistema para la representación y el
análisis de variables de presión, de acuerdo con al menos una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende
un módulo local de captación y de tratamiento de las señales, y al
menos una estación de supervisión, distante y conectada a dicho
módulo de captación local por una red de telecomunicación.
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