ES2324390T3 - Dispositivo para medir edema tisular. - Google Patents

Abstract

Un aparato para determinar la presencia de edema tisular, el aparato incluye: medios de corriente para aplicar una corriente alterna a una región anatómica; medios de monitoreo para monitorear la impedancia bioeléctrica de dicha región y producir señales características de bioimpedancia; medios de análisis para analizar las señales indicadoras de bioimpedancia para suministrar una indicación de edema tisular en donde la corriente alterna se aplica a una región anatómica a una frecuencia baja única caracterizado porque los medios de análisis se programan para analizar los datos de acuerdo con el algoritmo ** ver fórmula** donde: F es la indicación de la presencia de edema tisular; Z h es la medición de la impedancia bioeléctrica mayor medido en dicha frecuencia baja única; Zl es el resultado de la medición de impedancia bioeléctrica menor medido a dicha baja frecuencia baja única; y Cf es un factor de corrección.

Description

Dispositivo para medir edema tisular.

Campo de invención

Esta invención se relaciona con un aparato para medir edema tisular y, en particular, linfoedema utilizando análisis de impedancia bioeléctrico.

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Antecedentes

La medición del fluido del tejido extracelular puede ser de importancia en varias situaciones. Esto es particularmente así en el caso del linfoedema que es una condición caracterizada por exceso de proteína y edema en los tejidos como resultado de una capacidad de transporte linfática reducida y/o capacidad proteolítica de tejidos reducida en la presencia de una carga linfática normal. El linfoedema ocurre normalmente en un miembro y puede originar dolor, cicatrización y función reducida del miembro. La condición es incurable, progresiva, a menudo desfigurante y físicamente discapacitante. Su curso, sin embargo, se puede contrarrestar o hacer más lenta mediante la intervención utilizando terapia física, vendajes de compresión, masajes y otras técnicas físicas.

El linfoedema adquirido o secundario se origina por los bazos linfáticos dañados o bloqueados. Los eventos de incitación mas comunes son la cirugía y/o la radioterapia. Sin embargo, la incidencia del linfoedema es impredecible y se puede desarrollar a los días de su causa o en cualquier momento durante un periodo de muchos años después de esa causa.

Existe necesidad de una técnica precisa y efectiva para detectar la incidencia del linfoedema, evaluar su severidad y monitorear su respuesta al tratamiento. La técnica más simple conocida involucra la medición de circunferencias de los miembros y comparación con un miembro pareado no afectado. La técnica adicional está disponible por vía de la inmersión de la parte afectada y la medición del líquido desplazado con la subsecuente comparación contra el resultado de la misma medición desarrollado sobre el miembro no afectado.

También es conocido el uso de análisis de impedancia bioeléctrico de frecuencia múltiple (MFBIA) para evaluar el linfoedema (Watanabe et al., 1989, Lymphology 22:85). Los autores notaron que cuando se aplica un voltaje de baja frecuencia al tejido, la impedancia de la membrana celular es substancial. Con una frecuencia incrementada, la impedancia de la membrana celular disminuye que habitualmente es capaz de fluir a través de tanto los fluidos extracelular como intracelular. Los resultados obtenidos por Watanabe et al se sometieron a análisis de resistividad equivalente de fluido extracelular e intracelular calculado después de la medición de la bioimpedancia eléctrica en múltiples frecuencias. El desarrollo adicional de la técnica fue descrito posteriormente (Ward et al., 1992, European Journal of Clinical Investigation 22:75) en el cual el MFBIA se utilizo y la impedancia en frecuencia de cero se estimo mediante extrapolación. Las diferencias fueron entonces calculadas entre los lados de la mano izquierda y la mano derecha de pacientes para los cálculos para la frecuencia de 50 kHz y 0 kHz de los cálculos de impedancia. Las diferencias bilaterales en la impedancia entre un grupo de controles y un grupo de pacientes afectados fue significativa. Estas pruebas se basan en el uso de un metro de bioinpedancia multifrecuencia y un análisis relativamente complejo de los resultados para suministrar una indicación del linfoedema.

La Patente US No. 5,372,141 describe un analizador de composición del cuerpo que suministra información en relación con la grasa del cuerpo y el peso ideal del cuerpo. El analizador compara la bioimpedancia del cuerpo "network" contra una red de referencia de impedancia conocida. Esto es, sin embargo, de poco o ningún uso en la evaluación del edema tisular.

La Patente US No. 4,947,862 describe un analizador para determinar la cantidad de grasa del cuerpo en el paciente. El analizador utiliza una señal de bajo voltaje de alta frecuencia en el cuerpo y mide las magnitudes y el cambio de fase de la señal inducida pero de nuevo es de poco uso en la medición del edema tisular.

Seria ventajoso suministrar un método para determinar la presencia de edema y, en particular, linfoedema mediante mediciones tomadas a una frecuencia única. Sería además ventajoso producir un dispositivo para medir la impedancia bioeléctrica a una frecuencia única y analizar esa medición para producir un indicador de la presencia de edema. El documento US-A-5788643 describe un aparato de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 2.

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Objeto de la invención

Es un objeto de la presente invención para contrarrestar o mejorar una o más de las dificultades de los dispositivos conocidos utilizados para evaluar el edema tisular y, en particular, el linfoedema.

La invención se define el las reivindicaciones 1 y 2.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 representa los resultados de los límites del análisis de acuerdo entre análisis MFBIA.

La figura 2 representa los resultados del análisis de correlación entre el análisis MFBIA.

La figura 3 es un dibujo esquemático del aparato de la invención.

La figura 4 es un diagrama del aparato de la invención aplicado a un brazo de un sujeto.

La figura 5 es un diagrama del aparato de la invención aplicado simultáneamente a ambos brazos del sujeto.

La figura 6 representa los resultados del análisis de correlación entre los cambios circunferenciales en un miembro y los resultados del aparato de la invención.

Descripción detallada de los dibujos

En la siguiente discusión, los numerales similares aplican a partes similares.

Los inventores han descubierto un método de evaluar edema tisular con base en la medición de la impedancia bioeléctrica a una frecuencia de voltaje alterno baja única y, de esta manera, la frecuencia de corriente alterna. "Bajo" en esta especificación significa hasta 30 kHz. Con el fin de interpretar las lecturas tomadas en la frecuencia única, es necesario comparar una lectura tomada en una región anatómica de interés contra una segunda lectura.

La segunda lectura se puede tomar en una región anatómica no afectada pareada. Por ejemplo, una primera medición se puede hacer en un sitio en la pierna izquierda y una segunda vez hecha en el mismo sitio en la pierna derecha del mismo paciente donde la pierna derecha no esta afectada de edema tisular. Es claro para un destinatario experto que otras regiones anatómicas pareadas pueden ser usadas similarmente cuando se ejecuta la invención. Por ejemplo, las áreas pareadas del tórax se pueden evaluar.

Sin embargo, es posible tomar la segunda lectura en una región anatómica no similar. Por ejemplo, la primera lectura se puede tomar en una pierna y la segunda lectura se puede tomar en un brazo. El análisis de estas lecturas necesariamente involucrara algunas consideraciones diferentes, tales como un factor de corrección diferente. De nuevo, es claro para un destinatario experto que un rango amplio de estructuras anatómicas no similares se puede utilizar para estas mediciones, tal como una pierna y la pared del pecho. Esta forma del método es de particular uso cuando dos sitios anatómicos pareados se afectan ambos por edema tisular. La comparación de lecturas tomadas en dos de tales sitios afectados se distorsionara y no producirá un indicador confiable de edema tisular.

Como una alternativa adicional, el método se puede aplicar a dos o más lecturas en la misma región anatómica de un sujeto donde aquellas lecturas se separan en el tiempo. Por ejemplo, una serie de lecturas se puede tomar sobre un miembro único posterior a la cirugía con un riesgo conocido de linfoedema como un efecto colateral. El análisis de cualquiera de dos o mas lecturas puede indicar que la etapa temprana de el desarrollo de linfoedema y suministrar de esta manera una ventaja diferente en que el pronostico se puede mejorar mayormente mediante la intervención terapéutica temprana y agresiva. Esta técnica también se puede utilizar para monitorear el progreso de linfoedema con comparación hecha entre las mediciones de un sitio afectado.

La frecuencia única esta adecuadamente en un rango tal como 5 a 20 kHz como a este nivel, la impedancia de las paredes celulares es alta y los flujos habituales principalmente a través del fluido extracelular. La información obtenida de las lecturas a una frecuencia baja por lo tanto se relaciona esencialmente con el fluido extracelular. El rango preferido es del orden de 10 a 15 kHz y preferiblemente las mediciones son hechas a 10 kHz.

La comparación de los resultados de medición de la impedancia bioeléctrica se puede comparar al dividir un resultado menor en un resultado mayor para suministrar un producto mayor de 1. Por ejemplo, cuando se comparan las lecturas de bioimpedancia en miembros pareados de sujetos no afectados, hay típicamente una variación entre los lados debido al efecto de manejo izquierda o derecha o dominancia. Los resultados de encuestar una población han establecido que cuando una medición menor se divide en la mayor, mas del 99% de la población clínicamente no afectada tendrá un resultado del menos 1.066. Esta figura se puede utilizar como un factor de corrección cuando se compara con miembros pareados.

Cuando el edema tisular se incrementa, la lectura de bioimpedancia disminuirá, dando como resultado de esta manera un producto mayor como en la medida en que una lectura más pequeña se divide en una lectura relativamente constante de un miembro no afectado u otra región anatómica. Como la diferencia entre el producto y el factor de corrección se incrementa, la probabilidad de que el edema tisular este presente también se incrementa, como se discute adicionalmente adelante.

En el caso de comparación de cualquiera de dos regiones no similares, un factor de corrección se puede establecer al encuestar una población de sujetos clínicamente no afectados.

La invención ha encontrado una comparación de impedancia de dos regiones anatómicas a una frecuencia de nivel baja única de corriente producirá un indicador de confiable de la presencia o posible presencia del linfoedema. Esto soluciona la necesidad de utilizar análisis de impedancia bioeléctrico multifrecuencia. El presente método de prueba es más rápido y simple y el aparato es sustancialmente más costoso de producir, además, el análisis complejo del MFBIA se evita.

Como hay algún traslapamiento entre los resultados de los sujetos no afectados y aquellos afectados por edema tisular, la determinación de su presencia es mas precisa cuando las disparidad entre el cociente el factor de corrección es grande.

Una clasificación adecuada de resultados cuando se compara sitios parados sobre miembro es como sigue.

1

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En los resultados anteriores el ejemplo es el resultado existente de analizar lecturas tomadas de un sujeto. La presencia del lifoedema de severidad creciente esta representada por números crecientes de signos "+".

Los inventores cuyo método preferido de los inventores de análisis es dividir la lectura de bioimpedancia menor en la mayor para producir de esta manera un cociente mayor de 1 y luego someter ese cociente a la sustracción de un factor de corrección.

Sin embargo, es claro para un destinatario experto que la lectura mayor se podría dividir en la menor para suministrar una proporción de fracción menor de 1. La proporción podría entonces ser sustraída de factor de corrección determinado del grupo de control no afectado. El algoritmo de este proceso podría ser:

3

cf_{1} es un factor de corrección que se puede establecer por sujetos encuestados no afectados por linfoedema y dividir una lectura de impedancia menor de una región por una lectura de impedancia mayor para una región pareada. Se ha encontrado que más del 99% de la población afectada tendrá una proporción de 0.862 o mayor cuando se comparan los miembros pareados del mismo sujeto.

La invención a dispuestos ensayos del método de su invención en aproximadamente 70 sujetos en el cual la evaluación contemporánea se hizo utilizando la técnica MFBIA conocida para evaluar edema tisular. La figura 1 es un gráfica de los resultados de los limites del acuerdo del análisis entre el análisis MFBIA y el método presente. La gráfica tiene un eje X 11 que registra la medida del método y un eje Y 12 que registra la diferencia entre los métodos al rededor de la línea cero 13. Los límites de más o menos dos variaciones de desviación estándar se ajustan por las líneas 14,15 respectivamente. El acuerdo medio entre los métodos es muy alto con solamente una diferencia de 3.6%. La mayoría de los resultados también caen bien dentro de los dos límites de acuerdo de desviación estándar también indica un alto nivel de acuerdo entre los métodos.

En relación a la figura 2, se muestra una gráfica que representa los resultados de análisis de correlación entre el análisis MFBIA y el método de la presente invención. Un índice de acumulación linfática medido mediante el análisis MFBIA se muestra en el eje de las X 16 y un índice de la acumulación linfática como se midió por el presente método se muestra en el eje Y 17. Una línea de identidad 18 se gráfica, en razón ha que es una línea de mejor ajuste 19. La correlación entre el método es alta a 0.87.

El resultado de estos métodos comparativos es establecer que el método presente trabaja también como una aproximación MFBIA pero es claramente mucho mas simple, en razón ha que esta evita la complejidad técnica requerida por la medición del MFBIA y también la dificultad de análisis que requiere un modelo matemático complejo.

En relación a la figura 3, se muestra un aparato de acuerdo con dimensión. Este incluye un oscilador 20, divisor 21 y un filtro 22 conectado en serie para producir corriente alterna de una frecuencia deseada cuando se conecta a una fuente de energía (no mostrada). La corriente alterna pasa a través del cable 23 para electrodo 24 a través del tejido intermedio (no mostrado) al electrodo 25 que esta conectado a la tierra 7 por vía del cable 27. Los electrodos de monitoreo 28, 29 están en conexión con el metro de medición de bioimpedancia 30 por vía de los cables 31, 32. Las señales del metro de medición de bioimpedancia 30 pasan a un convertidor análogo/digital 33 que esta en conexión de señal con la unidad de almacenamiento de datos 34 que retiene la lectura digitalizada de bioimpedancia.

Una primera lectura de impedancia eléctrica es tomada de una primera región anatómica de un sujeto y almacenada en una unidad de almacenamiento de datos 34.

Una segunda lectura es tomada de una segunda región anatómica del mismo sujeto. Al recibir la segunda lectura, el procesador 35 analiza las dos lecturas de acuerdo con el algoritmo

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El factor F es un indicador de la presencia edema tisular, Z_{h} es la medición de impedancia mayor, Z_{l} es la medición de impedancia bioeléctrica menor y cf es el factor de corrección. Entre mayor la diferencia entre el producto 5 y el factor de corrección, mayor es la oportunidad de presencia de edema.

El procesador 35 trasfiere el resultado a una segunda unidad de almacenamiento de datos 36, y el resultado también se presenta en la pantalla 37. La pantalla puede ser una escala con un indicador móvil. Esta también puede ser una serie simple de luces las cuales, cuando se iluminan, indican una cualquiera "no afectado", "posiblemente afectado" o "afectado". La pantalla puede ser otra forma adecuada de indicador.

La figura 4 muestra un aparato 38 de la invención unido al brazo del sujeto 39. Los electrodos 24, 25 se aplican a posiciones espaciadas sobre la piel del sujeto. Un modulo 40 esta en conexión con los eléctrodos 24, 25 a través de los cables eléctricos 41, 42. El modulo 40 incluye una fuente de energía que suministra corriente alterna entre los eléctrodos 24, 25 a una frecuencia de ajuste. Los inventores han encontrado que la corriente alterna esta preferiblemente a una frecuencia entre 5 a 20 kHz pero, mas preferiblemente a 10 kHz.

Los eléctrodos de monitoreo 28, 29 se aplican a la piel. Ellos se separan uno del otro pero se localizan entre los eléctrodos 24, 25 y se conectan por vía de los cables eléctricos 43, 44 a un metro de medición de impedancia bioeléctrico (no mostrado) en el modulo 40.

Una lectura de impedancia bioeléctrica se toma en un miembro y se almacena en la primera unidad de almacenamiento de datos (ver figura 1).

Los electrodos 24, 25 y los eléctrodos de monitoreo 28, 29 se pueden localizar entonces en posiciones similares en el limbo contra lateral y una lectura de impedancia bioeléctrica tomada de una manera similar. La etapa similar se puede conducir en regiones anatómicas no similares, tales como el brazo y la pierna o el mismo sitio anatómico en diferentes momentos. Por ejemplo, en el último caso, una lectura regular se puede tomar cada mes para monitorear los cambios en una región anatómica.

El modulo 40 incluye además un procesador programado para dividir la menor lectura de impedancia bioeléctrica en la mayor para producir un cociente. Un factor de corrección se aplica entonces al cociente para suministrarle indicación de la presencia de linfoedema.

Un factor de corrección se puede establecer al encuestar una población de sujetos clínicamente no afectados.

Si un miembro está afectado por linfoedema su impedancia bioeléctrica disminuirá debido a la presencia de fluido extracelular. Por lo tanto, la variación entre la impedancia de los dos limbos es tal que mueve el cociente de dos mediciones por fuera del rango esperado para una población no afectada.

Como se muestra en la figura 4 el resultado se puede mostrar en la ventana de la pantalla 45 y mediante la iluminación de uno de tres LEDs 46 que representan individualmente indicaciones de "no afectado", "posiblemente afectado" y "positivamente afectado".

Se muestra en la figura 5, esta dentro del alcance de la invención incluir un metro de bioimpedancia de dos canales con la duplicación de accesorios periféricos de tal manera que las mediciones de ambos lados de un sujeto puedan ocurrir simultáneamente. En este caso, la corriente es simultáneamente pasada entre los eléctrodos 24, 25 sobre un brazo 47 y los eléctrodos 24A, 25A sobre el brazo opuesto 48. Los eléctrodos de monitoreo 28, 29 sobre el primer brazo 47 miden la impedancia bioeléctrica aunque los eléctrodos de monitoreo 28A, 29A mide la impedancia bioeléctrica sobre el brazo opuesto 48. Un metro de medición 30 tiene dos canales para monitorear simultáneamente las señales suministradas desde los eléctrodos de monitoreo 28, 29, 28A, 29A. Las señales pasan a través de un convertidor análogo/digital 33 y luego se analiza mediante el procesador 35. Los resultados son almacenados en una unidad de almacenamiento 36 y se muestran en la pantalla 37.

La figura 6 es una correlación de resultados obtenidos de la presente invención cuando se compara el volumen evaluado de los cambios de la circunferencia de un miembro. El eje x 49 representa el incremento del volumen en un limbo durante un periodo de un año. El eje de la Y 50 es un indicador de la acumulación linfática medida mediante el aparato de la invención. La línea 51 es la línea de identidad y la línea punteada 52 es la línea de mejor ajuste. La correlación entre los dos métodos es alta en 0.75. La medición de la circunferencia es el método habitualmente más comúnmente utilizado de evaluar linfoedema.

La discusión se ha referido tanto al edema como al linfoedema, en razón ha que es claro para el destinatario experto que el método y el aparato anterior se pueden utilizar en cualquier forma del edema del tejido. Sin embargo, también es probable que el uso predominante del método y el aparato será principalmente dirigido al linfoedema debido a su relevancia clínica. Si embargo, esto puede cambiar en una situación específica o con el tiempo. El método también se puede utilizar en comparar una lectura de una región anatómica con una región no apareada separada. Por ejemplo, una lectura tomada en un edema localizado central (eg. Ascites) se puede referenciar contra una estructura noedematosa tal como un miembro.

En toda la especificación, el objetivo ha descrito las modalidades preferidas de la invención sin limitar la invención a ninguna modalidad o colección especifica de características. Varios cambios y modificaciones se pueden hacer a las modalidades descritas e ilustradas sin apartarse de la presente invención.

Claims (11)

1. Un aparato para determinar la presencia de edema tisular, el aparato incluye:

medios de corriente para aplicar una corriente alterna a una región anatómica;

medios de monitoreo para monitorear la impedancia bioeléctrica de dicha región y producir señales características de bioimpedancia;

medios de análisis para analizar las señales indicadoras de bioimpedancia para suministrar una indicación de edema tisular en donde la corriente alterna se aplica a una región anatómica a una frecuencia baja única caracterizado porque los medios de análisis se programan para analizar los datos de acuerdo con el algoritmo

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donde:

F

es la indicación de la presencia de edema tisular;

Z_{h}

es la medición de la impedancia bioeléctrica mayor medido en dicha frecuencia baja única;

Z_{l}

es el resultado de la medición de impedancia bioeléctrica menor medido a dicha baja frecuencia baja única; y

Cf

es un factor de corrección.

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2. Un aparato para determinar la presencia de edema tisular, el aparato incluye:

medios de corriente para aplicar una corriente alterna a una región anatómica;

medios de monitoreo para monitorear la impedancia bioeléctrica de dicha región para producir las señales características de bioimpedancia;

medios de análisis para analizar la señales indicativas de bioimpedancia para suministrar una indicación de edema tisular en donde la corriente alterna se aplica a una región anatómica a una frecuencia baja única caracterizada porque los medios de análisis se programan para analizar los datos de acuerdo con el algoritmo.

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donde:

F

es la indicación de edema tisular;

Cf_{l}

es un factor de corrección

Z_{l}

es un resultado de medición de impedancia bioeléctrica menor medido a dicha frecuencia baja única; y

Z_{h}

es un resultado de medición de impedancia bioeléctrica mayor medido en dicha frecuencia baja única.

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3. El aparato de la reivindicación 1 o reivindicación 2, en donde los medios de corriente es un electrodo próximo a un electrodo distante en conexión eléctrica con una fuente de energía.

4. El aparato de la reivindicación 1 o reivindicación 2, en donde la corriente alterna de frecuencia baja única esta en el rango de 5 a 20 kHz.

5. El aparato de la reivindicación 1 o reivindicación 2, en donde la corriente alterna de frecuencia baja única esta en el rango de 10 a 15 kHz.

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6. El aparato de la reivindicación 1 o reivindicación 2, en donde la corriente alterna de frecuencia baja única es de 10 kHz.

7. El aparato de la reivindicación 1 o reivindicación 2, en donde los medios de monitoreo son una primera conexión y una segunda conexión para la localización en o cerca de la región anatómica.

8. El aparato de la reivindicación 1 o reivindicación 2, en donde los medios de análisis es por lo menos unos medios de procesamiento programados para desarrollar los análisis de datos para suministrar una indicación de la presencia de edema tisular.

9. El aparato de la reivindicación 1, en donde el factor de corrección es 1.066.

10. El aparato de la reivindicación 2 cuando se utiliza sobre miembros pareados y cf_{l} = 0.862.

11. El aparato de la reivindicación 1 o reivindicación 2, que incluye además medios para registrar la bioimpedancia en dos regiones anatómicas del mismo sujeto simultáneamente.