ES2342215T3 - Metodo y sistema de monitorizacion de la permeabilidad arterial periferica. - Google Patents

Metodo y sistema de monitorizacion de la permeabilidad arterial periferica. Download PDF

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Abstract

Sistema de monitorización post-quirúrgica de la permeabilidad arterial para monitorizar la permeabilidad de una arteria de una extremidad, que comprende: una primera sonda adaptada para ser colocada adyacente a una primera área de tejido de una extremidad para producir primeras señales de salida dependientes de la irrigación sanguínea arterial a la primera área de tejido; una segunda sonda adaptada para ser colocada adyacente a una segunda área de tejido diferente de la extremidad para producir segundas señales de salida diferentes dependientes de la segunda irrigación sanguínea arterial a la segunda área de tejido; y medios para procesar las primeras señales de salida para producir una primera medida de la irrigación sanguínea arterial para la primera irrigación sanguínea arterial y una segunda medida diferente de la irrigación sanguínea arterial para la primera irrigación sanguínea arterial medios para procesar las segundas señales de salida para producir la primera medida de la irrigación sanguínea arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial y la segunda medida de la irrigación sanguínea arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial; medios para utilizar una función predeterminada que toma como sus argumentos al menos la primera y segunda medidas de la irrigación sanguínea arterial para la primera irrigación sanguínea arterial para producir una medida combinada de la permeabilidad arterial para la primera irrigación sanguínea; medios para utilizar una función predeterminada que toma como sus argumentos al menos la primera y segunda medidas de la irrigación sanguínea arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial para producir una medida combinada de la permeabilidad arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial; medios para comparar la medida combinada de la permeabilidad arterial de la primera irrigación sanguínea arterial con la medida combinada de la permeabilidad arterial de la segunda irrigación sanguínea arterial; y medios para determinar la permeabilidad de una primera arteria que proporciona la primera irrigación sanguínea arterial utilizando una diferencia entre la medida combinada de la permeabilidad arterial de la primera irrigación sanguínea arterial y la medida combinada de la permeabilidad arterial de la segunda irrigación arterial.

Description

Método y sistema de monitorización de la permeabilidad arterial periférica.
Sector técnico al que pertenece la invención
Las realizaciones de la invención hacen referencia a la evaluación de la irrigación sanguínea en una parte periférica de un animal. En particular la evaluación de la alteración de la irrigación sanguínea en una parte periférica de un animal, tal como el pie de un humano.
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Antecedentes de la invención
La enfermedad arterial periférica (PAD) es un subgrupo de la enfermedad vascular periférica, caracterizado por una reducción de la irrigación sanguínea de las extremidades. Los síntomas tempranos más frecuentes son el dolor, el hormigueo o las rampas en los músculos de la pierna durante el ejercicio. Como síntomas graves de estadíos avanzados puede presentarse disminución de la capacidad de curación de las heridas, que puede dar lugar a infecciones del pie, gangrena o muerte tisular (necrosis).
En ocasiones puede utilizarse una determinación simple de la tensión arterial para evaluar la gravedad de la enfermedad, denominada habitualmente procedimiento ABP o ABPI, en la que se compara la presión arterial sistólica sistémica del tronco con la presión arterial sistólica determinada en las arterias del pie. Si la presión arterial sistólica en el pie es inferior a la mitad de la presión arterial sistólica sistémica o es inferior a 40/50 mmHg, es probable que exista una enfermedad arterial oclusiva grave, y el paciente tiene riesgo de infección y necrosis tisular.
En estas circunstancias, es necesario intervenir quirúrgicamente. Tradicionalmente se realizaba un injerto de derivación arterial, aunque cada vez es más frecuente realizar una angioplastia endovascular transcutánea, mediante la cual se eliminan las obstrucciones del interior de la arteria sin cirugía.
Un procedimiento típico de injerto de derivación arterial periférico consiste en localizar la arteria ocluida, típicamente la arteria poplítea en la zona de la rodilla, y puentear la obstrucción ya sea con un injerto de derivación artificial o con una vena obtenida del paciente.
Tras la cirugía, es importante comprobar que el injerto de derivación no se obstruye y continua abierto o permeable. Ello se realiza tradicionalmente de forma manual por los profesionales de enfermería a intervalos regulares comprobando la existencia de pulsos o utilizando una sonda Doppler vascular portátil. Sin embargo, la subjetividad y los problemas logísticos pueden hacer que no se detecte un injerto de derivación que no esté funcionando correctamente hasta que la obstrucción sea significativa o la arteria está totalmente ocluida. Los injertos no funcionantes requieren una re-intervención quirúrgica adicional para substituir el injerto obstruido, provocando un incremento de los costes del doble como mínimo.
La detección precoz de los injertos de derivación no funcionantes puede ser tratada mediante tratamiento farmacológico, tanto oral como mediante inyección intra-vascular.
Sería deseable dar a conocer una monitorización post-quirúrgica de la permeabilidad de una arteria.
Un dispositivo automático que monitorice la irrigación sanguínea arterial para proporcionar una indicación de la permeabilidad del injerto, emitiendo una alarma si la irrigación sanguínea arterial cesa o desciende por debajo de un nivel determinado, podría se una herramienta clínica útil para la monitorización de los injertos de derivación en el período post-operatorio inmediato.
Un dispositivo que proporciona una indicación de la irrigación sanguínea arterial periférica en el período peri-operatorio también puede ser útil para los cirujanos durante la colocación del injerto de derivación, para evaluar el nivel de irrigación sanguínea arterial recuperado. Este enfoque también puede hallar aplicaciones durante la angioplastia endovascular percutánea para determinar si la obstrucción o estrechamiento ha sido obliterado con éxito y si existen estrechamientos adicionales que requieran tratamiento para restablecer una circulación adecuada a la periferia.
El artículo de John Allen y otros, "Photoplethysmography detection of lower limb peripheral arterial occlusive disease: a comparison of pulse timing, amplitude and shape characteristics" ("Detección mediante fotopletismografía de la enfermedad oclusiva arterial periférica de una extremidad inferior: comparación de las características de temporización, amplitud y forma del pulso"), Physiological Measurement, Volumen 26, número 5, Octubre 2005, pp. 811-821, describe una monitorización de la permeabilidad arterial, en la que se adquieren pulsos fotopletismográficos de la pierna derecha e izquierda y se determinan diferentes características del pulso y las diferencias bilaterales.
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Breve descripción de la invención
La invención se define en las reivindicaciones adjuntas.
De acuerdo con algunas realización de la invención se da a conocer un sistema de monitorización de la permeabilidad arterial para monitorizar la permeabilidad de una arteria de una extremidad que comprende: una primera sonda situada adyacente a una primera área de tejido de una extremidad para producir unas primeras señales de salida dependientes de un primer flujo arterial hacia la primera área de tejido; una segunda sonda situada adyacente a una segunda área de tejido diferente de la extremidad para producir segundas señales de salida diferentes dependientes de un segunda irrigación sanguínea arterial hacia la segunda área de tejido; y medios para procesar las primeras señales de salida para producir una primera medida de la irrigación sanguínea arterial para la primera irrigación sanguínea arterial y una segunda medida de la irrigación sanguínea arterial, diferente, para la primera irrigación sanguínea arterial; medios para procesar las segundas señales de salida para producir la primera medida de la irrigación sanguínea arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial y la segunda medida de la irrigación sanguínea arterial, para la segunda irrigación sanguínea arterial; medios para utilizar una función predeterminada que toma como sus argumentos al menos la primera y segunda medidas de la irrigación sanguínea arterial para la primera irrigación sanguínea arterial para producir una medida combinada de la permeabilidad arterial para la primera irrigación sanguínea arterial; medios para utilizar una función predeterminada que toma como sus argumentos al menos la primera y segunda medidas de la irrigación sanguínea arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial para producir una medida combinada de la permeabilidad arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial; medios para comparar la medida combinada de la permeabilidad arterial de la primera irrigación sanguínea arterial con la medida combinada de la permeabilidad arterial de la segunda irrigación sanguínea arterial; y medios para determinar la permeabilidad de una primera arteria que proporciona la primera irrigación sanguínea arterial utilizando una diferencia entre la medida combinada de la permeabilidad arterial de la primera irrigación sanguínea arterial y la medida combinada de la permeabilidad arterial de la segunda irrigación sanguínea arterial. El sistema de monitorización de la permeabilidad arterial puede ser un sistema de monitorización de la permeabilidad arterial post-quirúrgico. El sistema de monitorización de la permeabilidad arterial puede ser un sistema de monitorización de la permeabilidad arterial peri-operatorio.
De acuerdo con algunas realizaciones de la invención se da a conocer una unidad de procesamiento de señales de un sistema de monitorización de la permeabilidad arterial para la monitorización de la permeabilidad de una arteria de una extremidad, comprendiendo dicha unidad: una primera entrada para recibir primeras señales de entrada, desde una primera sonda, que son dependientes de un primera irrigación sanguínea arterial hacia una primera área de tejido de una extremidad; medios para procesar las primeras señales de salida para producir una primera medida de la irrigación sanguínea arterial para la primera irrigación sanguínea arterial y una segunda medida de la irrigación sanguínea arterial, diferente, para la primera irrigación sanguínea arterial; medios para utilizar una función predeterminada que toma como sus argumentos al menos la primera y segunda medidas de irrigación sanguínea arterial para la primera irrigación sanguínea arterial para producir una medida combinada de la permeabilidad arterial para la primera irrigación sanguínea arterial; una segunda entrada para recibir segundas señales de entrada, desde una segunda sonda, que son dependientes de un segunda irrigación sanguínea arterial hacia una segunda área de tejido de una extremidad; medios para procesar las segundas señales de salida para producir una primera medida de la irrigación sanguínea arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial y una segunda medida de la irrigación sanguínea arterial, diferente, para la segunda irrigación sanguínea arterial; medios para utilizar una función predeterminada que toma como sus argumentos al menos la primera y segunda medidas de irrigación sanguínea arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial para producir una medida combinada de la permeabilidad arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial; medios para comparar la medida combinada de la permeabilidad arterial de la primera irrigación sanguínea arterial con la medida combinada de la permeabilidad arterial de la segunda irrigación sanguínea arterial; y medios para determinar la permeabilidad de una primera arteria que proporciona la primera irrigación sanguínea arterial utilizando una diferencia entre la medida combinada de la permeabilidad arterial de la primera irrigación sanguínea arterial con la medida combinada de la permeabilidad arterial de la segunda irrigación sanguínea arterial. El sistema de monitorización de la permeabilidad arterial puede ser post-operatorio o peri-operatorio.
De acuerdo con algunas realizaciones de la invención se da a conocer un método de monitorización de la permeabilidad para monitorizar la permeabilidad de una arteria de una extremidad que comprende: colocar una primera sonda adyacente a una primera área de tejido de una extremidad que recibe un primera irrigación sanguínea arterial de manera que produce unas primeras señales de salida que son dependientes de la primera irrigación sanguínea arterial a la primera área de tejido; colocar una segunda sonda adyacente a una segunda área de tejido de una extremidad que recibe un segunda irrigación sanguínea arterial de manera que produce unas segundas señales de salida que son dependientes de la segunda irrigación sanguínea arterial a la primera área de tejido; procesar las primeras señales de salida para producir una primera medida de la irrigación sanguínea arterial para la primera irrigación sanguínea arterial y una segunda medida de la irrigación sanguínea arterial, diferente, para la primera irrigación sanguínea arterial; combinar al menos la primera y segunda medidas de irrigación sanguínea arterial para la primera irrigación sanguínea arterial, utilizando una función predeterminada que toma como sus argumentos al menos la primera y segunda medidas de irrigación sanguínea arterial para la primera irrigación sanguínea arterial para producir una medida combinada de la permeabilidad arterial para la primera irrigación sanguínea arterial; procesar las segundas señales de salida para producir una primera medida de la irrigación sanguínea arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial y una segunda medida de la irrigación sanguínea arterial, diferente, para la segunda irrigación sanguínea arterial; combinar al menos la primera y segunda medidas de irrigación sanguínea arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial, utilizando la función predeterminada que toma como sus argumentos al menos la primera y segunda medidas de irrigación sanguínea arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial para producir una medida combinada de la permeabilidad arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial; comparar la medida combinada de la permeabilidad arterial de la primera irrigación sanguínea arterial con la medida combinada de la permeabilidad arterial de la segunda irrigación sanguínea arterial; y determinar la permeabilidad de una primera arteria que proporciona la primera irrigación sanguínea arterial utilizando una diferencia entre la medida combinada de la permeabilidad arterial de la primera irrigación sanguínea arterial y la medida combinada de la permeabilidad arterial de la segunda irrigación sanguínea arterial. El sistema de monitorización de la permeabilidad arterial puede ser post-operatorio y/o peri-operatorio.
Breve descripción de los dibujos
Para una mejor comprensión de la presente invención, a continuación se hará referencia únicamente a modo de ejemplo a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 muestra esquemáticamente un monitor de la permeabilidad arterial periférica (PAPM);
La figura 2 muestra un ejemplo de un aparato de colocación de sondas;
La figura 3 muestra una señal de irrigación sanguínea arterial típica;
La figura 4 muestra una densidad espectral de potencia (PSD) de la señal de irrigación sanguínea arterial mostrada en la figura 4; y
La figura 5 muestra la envolvente de la señal de irrigación sanguínea arterial mostrada en la figura 3;
Las figuras 6, 7 y 8 muestran aparatos de colocación de sondas diferentes; y
La figura 9 ilustra una sonda que comprende una disposición de sensores ópticos y fuentes de luz correspondientes.
Las figuras 10A y 10B muestran esquemáticamente el mismo PAPM compacto desde perspectivas diferentes.
Descripción detallada de las realizaciones de la invención
La figura 1 muestra esquemáticamente un sistema de monitorización de la permeabilidad arterial periférica (PAPM) (10). Un monitor de la permeabilidad arterial periférica debe resolver problemas específicos que pueden ser bastante diferentes de los monitores sistémicos, tal como los pulsi-oxímetros. Un monitor de la permeabilidad arterial periférica evalúa el nivel de irrigación sanguínea arterial hacia una ubicación periférica distal, típicamente el pie, pero no está evaluando funciones críticas o vitales.
El monitor (10) comprende: una o más sondas (2) y una unidad de estación base (12) configurada para recibir entrada(s) desde la(s) sonda(s) y proporcionar salida(s) de control para la(s) sonda(s) (2).
En la figura 2 se muestra un aparato (40) de colocación de sondas. Este aparato se utiliza para colocar de forma precisa la(s) sonda(s) (2) sobre las arterias deseadas en una parte periférica distal (50) de un individuo, tal como el pie.
Una sonda (2), en este ejemplo, comprende un sensor o sensores (4) para determinar un parámetro o parámetros dependientes de la fisiología relacionados con la irrigación sanguínea arterial periférica. Estos parámetros pueden incluir, por ejemplo, uno o más de los siguientes: potencia de la irrigación sanguínea arterial, calibre de la irrigación sanguínea arterial, frecuencia del pulso periférico, enrojecimiento de la piel, y temperatura de la piel.
Uno de los sensores (4) es un sensor pletismográfico que mide la irrigación sanguínea arterial periférica. Otro de los sensores (4) puede ser un sensor de temperatura.
Como sensor pletismográfico (4) para evaluar la irrigación sanguínea arterial periférica puede utilizarse un pletismógrafo tipo extensómetro o un pletismógrafo de impedancia. Dichos pletismógrafos proporcionan una señal que puede procesarse por la unidad de base (12) para proporcionar un indicador de potencia de la irrigación sanguínea arterial, calibre de la irrigación sanguínea arterial y frecuencia del pulso periférico.
La pletismografía de impedancia puede utilizar típicamente múltiples sondas con un esquema multiplex por división del tiempo o un esquema multiplex por división de la frecuencia, para evitar interferencias con la sonda. Puede utilizarse una sonda de área grande en dos partes en lados opuestos del pie para proporcionar una señal integrada que corresponda a la media de la irrigación arterial hacia el pie. Se necesitará adicionalmente un sensor óptico (4) para evaluar el enrojecimiento de la piel (si es necesario).
Como sensor pletismográfico (4) también puede utilizarse un pletismógrafo óptico, para evaluar la irrigación sanguínea arterial periférica. Dicho pletismógrafo también proporciona una señal que puede ser procesada por la unidad de base (12) para proporcionar un indicador de potencia de la irrigación sanguínea arterial, calibre de la irrigación sanguínea arterial y frecuencia de pulso periférico. También puede utilizarse un pletismógrafo óptico como sensor (4) para evaluar el enrojecimiento de la piel.
En un sensor pletismográfico óptico, se utiliza una fuente de luz con un detector óptico para monitorizar la luz que pasa a través del tejido (en el caso de que el sensor se aplique a un dedo), o que es reflejada desde el lecho de tejido (en el caso de que la sonda se aplique a la superficie de la piel). La fuente de luz presenta una absorción débil por el tejido pero potente por la sangre, siendo la longitud de onda adecuada cercana al infrarrojo, alrededor de 850 nm. También pueden utilizarse fuentes de luz múltiples de diferentes longitudes de onda con circuitos detectores adecuados para registrar la absorción óptica en dichas longitudes de onda para proporcionar información adicional sobre la saturación sanguínea arterial y venosa.
Cada sonda (2) también puede contener un sensor de temperatura de la superficie de la piel (4). El sensor de temperatura (4) puede ser termopar, basado en resistencia, unión de semiconductor, etc. y monitoriza la temperatura local de la piel en el lugar de colocación de la sonda.
Cada sonda (2) comprende también un circuito (6) para permitir la transmisión de los parámetros medidos a la unidad de base (12). La transmisión puede ser en forma analógica o digital, a través de una conexión por cable o inalámbrica.
En el caso de sondas inalámbricas cada sonda (2) también contendrá una fuente de alimentación, típicamente una batería recargable, para alimentar el circuito remotamente de la unidad de base, mientras que la sonda por cable recibe la alimentación desde la unidad de base, por ejemplo a través de una conexión USB.
La unidad de base (12) contiene: un microprocesador (14), un adaptador de red (19), una pantalla (18), una memoria (16) y un circuito de procesamiento de señales (20).
La unidad de base puede alimentarse por batería o mediante conexión a la red.
El adaptador de red (19) permite la comunicación de los resultados mediante telemetría remota. Ello permite, por ejemplo, la monitorización remota de la permeabilidad del injerto de derivación periférico por el cirujano utilizando su teléfono móvil con conexión a Internet inalámbrica.
Puede haber un circuito de procesamiento de señales (20) dedicado a cada sensor; alternativamente puede haber un circuito de procesamiento de señales dedicado a cada sonda, siendo las señales de los diferentes sensores de cada sonda multiplexadas a la entrada del circuito de procesamiento; alternativamente puede haber un circuito de procesamiento de señales dedicado a cada tipo de sensor, siendo las señales de los mismos sensores multiplexados a la entrada del circuito de procesamiento; alternativamente puede haber solamente un circuito de procesamiento de señales siendo las señales de los diferentes sensores de las diferentes sondas multiplexadas a la entrada del circuito de procesamiento.
El circuito de procesamiento de señales (20) comprende el circuito frontal extremo (21), el cual es utilizado para alimentar una trayectoria de señal de paso alto y una trayectoria de señal de paso bajo.
El circuito frontal extremo (21) se interconecta con un sensor. Pueden existir múltiples frontales extremos diseñados para monitorizar de forma continua y simultánea múltiples sensores de múltiples ondas (tal como se muestra en la figura 1), o un frontal extremo único con un conmutador multiplexor adecuado (no mostrado).
El circuito frontal extremo (21) para un pletismógrafo de impedancia comprenderá típicamente un generador de corriente constante de alta frecuencia que proporciona corriente al sensor y un sistema de control para la detección y medición de la impedancia.
El circuito frontal extremo (21) para un sensor pletismógrafo óptico comprenderá típicamente un controlador para controlar las LEDs de la fuente de luz, un amplificador trans-impedancia del sensor de luz y un método para compensar la interferencia de luz ambiental. Ello puede conseguirse utilizando una implementación multiplex por división del tiempo, en la cual existen períodos en los que la fuente de luz no está iluminada. Ello permite controlar la luz ambiente, la cual constituye una interferencia cuando la fuente de luz está iluminada. Alternativamente, ello puede conseguirse utilizando una implementación multiplex por división de la frecuencia, en la cual la fuente de luz está modulada y el sistema de detección está sincronizado con dicha modulación.
El circuito frontal extremo (21) alimenta un subsistema de filtrado (22), (23). Este subsistema comprende un filtro de paso alto (22) conectado en paralelo con un filtro de paso bajo (23). El filtro de paso alto (22) es el primer elemento de la trayectoria de señal de paso alto y el filtro de paso bajo (23) es el primer elemento en la trayectoria de señal de paso bajo.
La salida del sensor pletismógrafo comprende típicamente un componente de señal semi-estático grande y un componente de señal variable en el tiempo casi periódico pequeño. El componente semi-estático se atribuye principalmente a las estructuras estáticas del tejido y la circulación venosa de variación lenta, y el componente de señal casi periódico pequeño es atribuido al sistema cardíaco que llena las arteria elásticas de la red sanguínea arterial que a continuación se drenan.
El filtro de paso alto permite el paso de señales con una frecuencia superior a aproximadamente 0,5 Hz. Produce una señal casi periódica diferenciada que representa la irrigación sanguínea arterial.
El filtro de paso bajo permite el paso de señales con una frecuencia inferior a aproximadamente 0,5 Hz. Produce una señal semi-estática integrada.
La amplitud de tanto la señal semi-estática como la casi periódica obtenidas a partir de la sonda es dependiente de diversas variable, tales como la anatomía del individuo (como por ejemplo el contenido en grasa subcutánea), la geometría y tipo de sonda, y la eficiencia del acoplamiento de la sonda. En el caso de la pletismografía foto-óptica el color de la piel y en el caso de la pletismografía de impedancia el contenido en agua del tejido ejercen efectos sobre la magnitud de la señal. Las amplitudes de señal resultantes no pueden compararse directamente entre individuos, por ello, es deseable el ajuste de la señal de sangre arterial entre individuos.
Tras la colocación de la sonda, el circuito frontal extremo (21) se inicializa configurándose a sí mismo para un valor medio del componente de señal semi-estático. En el caso de la pletismografía de impedancia, se incrementará la corriente para proporcionar una señal de impedancia semi-estática a medio camino entre límites aceptables, tales como la unidad. Un pletismógrafo foto-óptico incrementará típicamente la intensidad de los LED de manera que la señal semi-estática resultante se halle a medio camino de un intervalo deseado, de nuevo, por ejemplo, la unidad.
El filtro de paso alto (22) es seguido de un sistema de ganancia automático (AGS) (24) que amplifica la señal casi-estática. El AGS configura su ganancia de manera que la señal de irrigación sanguínea arterial resultante se encuentra a medio camino de un intervalo deseado, por ejemplo la unidad. Cualquier incremento o decremento de la irrigación sanguínea se acomodará dentro de los intervalos de señal, reduciendo la posibilidad de disminución o saturación de la señal.
En la trayectoria de señal de paso alto, la salida del AGS (24) es convertida a continuación a partir de la forma analógica a la forma digital mediante el conversor de analógico a digital (25). La señal digital resultante (27) es proporcionada al procesador (14).
En la trayectoria de señal de paso bajo, la salida del filtro de paso bajo (23) es convertida a continuación de la forma analógica a la forma digital mediante el conversor de analógico a digital (26). La señal digital resultante (28) es proporcionada al procesador (14).
Los ADCs pueden ser discretos o estar contenidos en el microprocesador (14). Los ADCs emplean un muestreo que satisfaga al menos los criterios de muestreo de Nyquist de al menos dos veces el ancho de banda deseado, por ejemplo 8 muestras por segundo de un ancho de banda de 0 a 4 Hz.
El microprocesador divide la señal filtrada de paso alto (la señal casi-periódica diferenciada) (27) por la señal filtrada de paso bajo (la señal semi-estática integrada) (28) para conseguir una señal de irrigación sanguínea arterial representativa de la irrigación sanguínea arterial con poca influencia del flujo venoso.
A continuación el microprocesador (14) ejecuta un programa (17) almacenado en la memoria (16). La memoria (16) puede ser de sólo lectura programable una vez (programada en el momento de la fabricación) o puede ser actualizable a través de Internet utilizando una memoria FLASH programable y la interfaz de red adecuada.
El microprocesador programado (14) realiza cálculos que evalúan la permeabilidad del injerto de derivación arterial periférico. El procesamiento puede realizarse en el domino de la frecuencia o en el dominio del tiempo.
El algoritmo divide la señal de irrigación sanguínea arterial en períodos para el procesamiento subsiguiente. Los períodos pueden ser relativamente largos, por ejemplo de una duración de varios ciclos cardíacos y pueden ser de 10 o 15 segundos.
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Procesamiento de señal en el dominio de la frecuencia-calibre y potencia de la señal
En la figura 3 se muestra una señal de irrigación sanguínea arterial característica. Se muestran cinco pulsos arteriales.
El microprocesador (14) realiza un procesamiento en el dominio de la frecuencia de la señal de irrigación sanguínea arterial para producir una función de densidad espectral de potencia (PSD) de promedio cero, tal como se muestra en la figura 4. La PSD mostrada es de un período de 30 segundos a partir de la señal de irrigación sanguínea arterial y se muestra en la figura 4 en una escala lineal, 100 muestras por segundo, un FFT de 2048 puntos y una ventana de Hamming.
La fundamental es claramente visible en la figura 4 con armónicos hasta el cuarto. El pico de la fundamental de una función de densidad espectral de potencia (PSD) es identificado por el microprocesador (14).
La potencia de señal del flujo arterial se toma como el valor pico en el intervalo de 0 a 4 Hz dado que éste corresponde a la zona donde se encuentra la fundamental de la irrigación sanguínea arterial, alrededor de 24 en este caso.
El calibre de señal de flujo arterial es tomado como el cociente entre los componentes dentro y fuera de banda, mostrada en este caso la integral PSD desde 0 a 4 Hz dividido por la integral PSD de 4 a 8 Hz.
Es importante utilizar un intervalo que no sea demasiado pequeño pues el individuo a evaluar puede ser un paciente anciano con algún grado de arritmia cardíaca. El período es mayor a 10 segundos, típicamente mayor a 20 segundos. Si los períodos son demasiado pequeños, la media del calibre de señal fluctuará erróneamente, siguiendo la arritmia cardíaca. Períodos más largos producirán medidas de calidad de señal durante períodos más largos, proporcionando mayor fiabilidad de la potencia de señal.
La frecuencia del pico de la fundamental también permitirá la determinación de la frecuencia del pulso periférico (PPR), que es la frecuencia de los latidos cardíacos en la periferia, y altamente relacionada con la frecuencia cardíaca.
La comparación de la PPR con el valor de frecuencia cardíaca derivado de un monitor central, tal como un ECG, proporcionará información adicional sobre la permeabilidad del injerto de derivación arterial periférico. Si los dos valores son iguales o similares, puede tenerse la seguridad de que las pulsaciones arteriales son sincrónicas con el corazón. Si los dos valores son ampliamente diferentes, puede tenerse la seguridad de que la periferia tiene un flujo arterial deficiente.
Procesamiento de señal en el dominio del tiempo-calibre y potencia de la señal
Los algoritmos de dominio del tiempo pueden ser ventajosos cuando se utiliza un microprocesador (14) de bajo coste en la unida de base (12) que no es capaz de realizar grandes transformaciones de Fourier. Una potencia de procesamiento más baja en general implica un consumo eléctrico más bajo, de manera que la unidades de alimentación tipo batería pueden durar más entre recargas o substituciones.
Tomar la envolvente del dominio del tiempo de la señal de irrigación sanguínea arterial, tal como se muestra en la figura 5, y hacer la media durante el período proporcionará información sobre la potencia y fiabilidad de la señal de flujo arterial. Aunque puede utilizarse un simple diodo detector de envolvente, es preferible utilizar en primer lugar un algoritmo que rechace picos de ruido falsos.
A continuación se integra la envolvente del período completo para obtener una medida de la potencia de la irrigación sanguínea arterial durante el período.
En una realización que utiliza una análisis de dominio en el tiempo, puede determinarse el calibre de la irrigación sanguínea arterial utilizando técnicas de corrección.
El tamaño del pico distinto de cero mayor de una función de auto-correlación es una medida adecuada de la irrigación sanguínea arterial. Sin embargo, éste es un valor absoluto no comparable entre individuos.
Una implementación mejorada es la comparación por correlación cruzada de la señal del período actual con la señal de un período precedente. El período precedente puede ser, por ejemplo, el primer período siguiente a la inicialización o, alternativamente, el período inmediatamente precedente.
Los dos períodos se almacenan en matrices (vectores) de datos de una sola dimensión de tres veces la longitud de cada período, en la memoria del microprocesador. Un período se coloca al inicio de la matriz (almacenado), el otro período se coloca en el centro de la matriz (actual). Las posiciones restantes de la matriz se llenan con ceros.
Se obtiene el coeficiente de correlación de Pearson para las dos matrices obtenidas mediante cálculo directo, y también se coloca en una matriz de resultados. A continuación, los valores de matriz almacenados se desplazan un punto de muestra, llenando la parte vacía de la matriz con ceros. A continuación vuelve a calcularse el coeficiente de correlación de Pearson entre el período almacenado desplazado y el período actual en el centro de la matriz.
Este proceso continúa hasta que el período almacenado se ha movido a través de todo el período actual, produciendo una matriz de resultados de correlación de Pearson que oscila entre valores positivos y negativos dentro de la unidad. El valor máximo de la matriz de correlación de Pearson puede utilizarse como medida del calibre de la irrigación sanguínea arterial y, además, la separación de muestras entre los valores máximo y mínimo de la matriz de correlación de Pearson puede utilizarse para calcular la frecuencia media del pulso periférico del período actual. Es una ventaja de esta técnica que la medida arterial siempre oscilará en más y menos la unidad.
Enrojecimiento de la piel
Una realización que utilice la pletismografía foto-óptica también puede opcionalmente monitorizar el enrojecimiento de la piel de cada ubicación de la sonda. Monitorizar el color de la piel puede proporcionar información sobre el color de la sangre venosa, que estará influenciada por la irrigación sanguínea arterial y el drenaje venoso en la región donde se ubica la sonda. El enrojecimiento de la piel (SCR) puede determinarse utilizando una sonda fotoeléctrica de múltiples longitudes de onda, con longitudes de onda sensibles a la oxihemoglobina y a la deoxihemoglobina, típicamente 640 nm (Rojo) y 840 nm (IR). Puede calcularse un indicador del enrojecimiento de la piel para cada sonda utilizando una función de las señales semi-estáticas (28) de los sensores Rojo e IR, por ejemplo,
SCR = 2 * Semi-estático_Rojo / (Semi-estático_Rojo + Semi-estático_IR)
En este ejemplo, tras la inicialización el valor SCR sería la unidad, dado que la señal semi-estática (28) y la señal casi periódica (27) se inicializan a la unidad utilizando AGS (24). Las desviaciones en el enrojecimiento de la piel podrían ser mayores de la unidad indicando un incremento de la saturación de oxígeno venoso, o menos de cero indicando una disminución de la saturación de oxígeno.
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Temperatura de la piel
También puede monitorizarse, opcionalmente, la temperatura de la piel en cada ubicación de la sonda. La monitorización de la temperatura de la piel en relación a la temperatura ambiente puede proporcionar información sobre la perfusión sanguínea, que puede estar influenciada por la irrigación sanguínea arterial en la región donde se ubica la sonda.
Por ejemplo puede monitorizarse la velocidad de cambio en la diferencia entre la temperatura de la piel y la temperatura ambiente a lo largo del tiempo en cada sonda utilizando las señales semi-estáticas (28) del sensor de temperatura. Una reducción en el tiempo de respuesta de la piel a la variación de la temperatura ambiente o una reducción en la diferencia entre la temperatura de la piel y la temperatura ambiente pueden indicar una reducción en la irrigación sanguínea arterial.
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Procesamiento
Una vez el microprocesador (14) ha calculado las diversas medidas de la irrigación sanguínea arterial entre los que se incluyen diversos entre: potencia de la irrigación sanguínea arterial, calibre de la irrigación sanguínea arteria, enrojecimiento de la piel, temperatura de la piel y frecuencia de pulso periférico, pueden mostrarse individualmente en la pantalla (18) de la unidad de base (12).
El microprocesador (14) utiliza una función predefinida que toma como argumentos varias de estas medidas de la irrigación sanguínea arterial para determinar una medida de permeabilidad arterial combinada. La función puede escalarse o puede utilizarse un procesamiento no lineal para ponderar las diversas medidas de la irrigación sanguínea arterial introducidas.
Supongamos que las medidas de la irrigación sanguínea arterial son m1, m2..., mN y que las medidas de la irrigación sanguínea arterial se combinan utilizando la función predeterminada F, creando la medida combinada de la permeabilidad arterial P, siendo P = F(m1, m2..., mN).
Si se tratan las medidas de la irrigación sanguínea arterial como medidas independientes (lo cual no es necesariamente cierto), entonces dF / \Pi dmi = g(mj), siendo i = 1, 2... N pero i \neq j. La solución a esta ecuación es F = \Pimi siendo i = 1, 2... N.
Por ejemplo, utilizando los valores previamente citados, la potencia de la irrigación sanguínea arterial puede multiplicarse por el calibre de señal de la irrigación sanguínea arterial, multiplicarse por el enrojecimiento de la piel para generar un indicador de permeabilidad. Dado que un valor bajo en cualquiera de estos componentes indica una disminución de la permeabilidad del injerto, la medida combinada será sensible a una caída en cualquiera de los parámetros individuales.
Es preferible utilizar valores de las medidas que se hayan normalizado a 1. Ello puede conseguirse dividiendo la medida en el momento actual por la medida en el momento de la inicialización.
La comparación de las medidas de permeabilidad arterial combinadas entre, por ejemplo, tres ubicaciones de sonda en el pie, indicará cuando una arteria individual como la peronea está perdiendo permeabilidad. El microprocesador (14) calcula la diferencia entre la medida combinada de la permeabilidad arterial de una primera irrigación sanguínea arterial en una primera área de tejido y la medida combinada de la permeabilidad arterial de al menos una segunda irrigación sanguínea arterial en una segunda área de tejido.
Si una arteria no es permeable, la medida combinada de la permeabilidad arterial de la ubicación de la sonda correspondiente a dicha arteria, disminuirá en relación con las otras ubicaciones de la sonda para otras arterias. De este modo, el valor relativo de una medida combinada de la permeabilidad arterial en una primera ubicación comparado con la medida combinada de la permeabilidad arterial en una segunda ubicación en el mismo momento puede ser utilizado para evaluar la permeabilidad de la arteria que irriga la primera ubicación.
La primera y segunda ubicaciones corresponden con la primera y segunda arterias. La primera y segunda arterias pueden ser ramas paralelas de otra arteria, tales como las arteria del pie (primera y segunda ubicaciones). La primera y segunda arterias pueden ser arterias en serie, siendo la primera arteria una arteria del pie (primera ubicación) que es una rama de una segunda arteria que pasa por detrás de la rodilla (segunda ubicación).
Puede utilizarse la velocidad de cambio de una medida combinada de la permeabilidad arterial para proporcionar información similar. En este caso, puede utilizarse el valor relativo de una medida combinada de la permeabilidad arterial en una primera ubicación comparada con la medida combinada de la permeabilidad arterial en la misma ubicación en un momento anterior para evaluar la permeabilidad de la arteria que irriga la primera ubicación.
El microprocesador (14) puede configurarse de manera que se active una alarma en la pantalla (18) o a través del adaptador de red (19) para indicar cuándo una medida ha excedido un cierto umbral. Puede ser un umbral superior o inferior, y puede ser de cualquiera de los parámetros monitorizados, o de las medidas de la irrigación sanguínea arterial o de la medida de permeabilidad arterial combinada.
Una realización que utiliza una conexión a Internet puede enviar un correo electrónico al clínico indicando la hora y la fecha de la alarma, de manera que el clínico puede ser alertado al utilizar su teléfono móvil con conexión a Internet para comprobar su correo electrónico. Una extensión de este concepto es enviar un correo electrónico o un mensaje de teléfono móvil (por ejemplo SMS, MMS) permitiendo de este modo enviar un mensaje al clínico alertándolo de la situación.
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Aparato de colocación de sondas
La figura 2 muestra un ejemplo de un aparato de colocación de sondas (40). El aparato (40) puede tener una disposición en cartuchera, sandalia o calcetín en la cual se aseguran las sondas (2) de forma fija o desprendible en una serie de ubicaciones predefinidas, las figuras muestran una cartuchera. Cada ubicación predefinida cubre un lecho de tejido irrigado predominantemente por una arteria específica cuando el aparato está en uso. Son ejemplos de arterias: la arteria tibial anterior que acaba siendo la arteria pedia dorsal, la arteria tibial posterior, la arteria plantar y la arteria peronea.
Una ubicación adecuada para evaluar la irrigación sanguínea de la arteria pedia dorsal es entre el extensor largo del hallux y el segundo metatarsiano, habitualmente hacia el empeine del dorso del pie. La sonda (2B) se encuentra en esta ubicación en la figura 2.
Una ubicación adecuada para evaluar la irrigación sanguínea de la arteria tibial posterior es entre el maléolo medial y la tuberosidad medial del calcáneo (en el pie más allá del tobillo). La sonda 2A se encuentra en esta ubicación en la figura 2.
Una ubicación adecuada para analizar la irrigación sanguínea de la arteria plantar es el área cerca de la base de los dedos del pie.
Una ubicación adecuada para tomar una muestra de la irrigación sanguínea de la arteria peronea es en el aspecto lateral del pie entre el maléolo lateral y el calcáneo (talón). La sonda (2C) se encuentra en esta ubicación en la figura 2.
El aparato (40) comprende típicamente un substrato (42) que entra en contacto con el pie del individuo y posee ubicaciones predeterminadas (44) a las cuales pueden unirse las sondas (4). El substrato (42) se mantiene en posición en contacto con el pie del usuario, por ejemplo, integrando el substrato en un calcetín, dando al substrato forma de sandalia o cartuchera, utilizando adhesivo para pegar el substrato o sujetándolo en posición mediante correas. El substrato (42) es preferentemente desechable, desechándose tras un solo uso tras retirar algunas o todas las sondas (4), cuando el uso es, por ejemplo, monitorizar la irrigación sanguínea arterial periférica durante varias horas después de la cirugía derivativa.
Es importante prevenir que el substrato gire alrededor del extremo inferior de la pantorrilla. En los ejemplos mostrados, ello se consigue haciendo que el substrato quede a horcajadas, rodee o abrace el maléolo.
En la figura 2 el aparato (40) es una cartuchera. El diseño puede ser utilizado en el pie contrario dado que la cartuchera es en términos generales ajustable. Para ser utilizada con el diseño de la figura 2 es adecuada una sonda matriz (descrita más adelante), dado que permite una colocación aproximada de la sonda en lugar de una colocación exacta. El diseño no requiere ninguna posición dependiente de la anatomía de los dedos del pie, lo cual es una consideración importante en el subgrupo de pacientes a los que se realiza cirugía arterial derivativa, dado que puede ser que ya se les hayan amputado dichos dedos.
En las figuras 6, 7 y 8 se muestran diseños alternativos en cartuchera. En una realización, mostrada en la figura 6, el substrato (42) de la cartuchera (40) se coloca y orienta utilizando una "abrazadera de dedo" (60) que pasa entre el dedo gordo y el dedo adyacente, y los recortes (80) que toman como referencia el maléolo. Los recortes (80) evitan que el substrato (42) gire alrededor del astrágalo. La abrazadera de dedo posee una pestaña (61) situada en la superficie inferior del pie entre el dedo gordo y el dedo adyacente. La abrazadera del dedo (61) está conectada al substrato (42) que se extiende por encima de los metatarsianos y el dorso del pie y a continuación alrededor del tobillo con el lazo (62). Se dispone un mecanismo tensor (63) entre la abrazadera del dedo y el lazo del tobillo (62). En el ejemplo mostrado puede tirarse firmemente del substrato y fijarlo por su cara inferior utilizando un adhesivo "de un solo uso" sobre el substrato. El lazo (62) del tobillo también puede fijarse utilizando un adhesivo similar. El substrato posee las aberturas (65A) y (65B) para alojar de forma liberable las sondas (2A) y (2B) respectivamente. La abertura (65A) se encuentra ubicada sobre la arteria plantar y la abertura (65B) se encuentra ubicada sobre la arteria tibial posterior. Puede disponerse una abertura adicional en el substrato sobre el dorso (64) del pie para analizar la arteria pedia dorsal. El substrato puede proporcionarse en forma de molde plano reversible (invertible) el cual se utiliza con una cara superior en el pie izquierdo y la otra cara superior en el pie derecho. En esta realización, se dispone un recorte del talón y los dedos del paciente no quedan englobados como en el caso de un calcetín. El material del substrato es preferentemente ligeramente deformable elásticamente y las aberturas (63) tienen un tamaño adecuado para ajustarse a la carcasa de las respectivas sondas (2). Puede proporcionarse una membrana barrera en cada
abertura.
En combinación con la abrazadera de dedo gordo (61), los recortes (80) y brida de ajuste (63) se combinan para evitar el movimiento del substrato (42) y las sondas (2) durante su utilización. El diseño permite además un acceso convencional al pie para valoraciones tradicionales, tales como la temperatura del pie o la palpación de pulsos por el personal de enfermería, que no serían posibles con un diseño en calcetín envolvente. Además, la brida de ajuste (63) y (62) permite un diseño único que se ajusta a diversos tamaños de pie, dotado de reversibilidad (invertibilidad) que hace que el diseño sea adecuado tanto para el pie izquierdo como para el derecho. Además, el diseño no se basa en que los dedos del pie tengan una forma determinada, la gente mayor puede tener los dedos del pie en gancho o garra, muy diferentes de los dedos normales, y este diseño solamente requiere la presencia de dos dedos adyacentes.
En otra realización, mostrada en la figura 7, el substrato (42) de la cartuchera (40) se coloca y orienta utilizando una "abrazadera de dedo" (60) que pasa entre el dedo gordo del pie y el dedo adyacente. La abrazadera de dedo se conecta al substrato (42) el cual forma una envoltura (71) solamente alrededor del exterior del empeine del dedo gordo. El substrato (42) se extiende por encima de los metatarsianos y el dorso del pie y a continuación alrededor del tobillo formando el lazo (62). Se proporciona un mecanismo tensor (63) entre la abrazadera de dedo y el lazo del tobillo (62). En el ejemplo mostrado puede tirarse firmemente del substrato y fijarlo por su cara inferior utilizando un adhesivo "de un solo uso" sobre el substrato. El lazo del tobillo (62) también puede fijarse utilizando un adhesivo similar. El substrato posee las aberturas (65A) y (65B) para alojar de forma liberable las sondas 2A y 2B respectivamente. La abertura (65A) se encuentra ubicada sobre la arteria plantar y la abertura (65B) se encuentra ubicada sobre la arteria tibial posterior. Puede disponerse en el substrato una abertura adicional para un sensor sobre el dorso del pie para analizar la arteria pedia dorsal. El substrato (42) puede proporcionarse en forma de molde plano reversible (invertible) en dos partes el cual se utiliza con una cara superior en el pie izquierdo y la otra cara superior en el pie derecho. En esta realización, se dispone un recorte del talón y los dedos del paciente no quedan englobados como en el caso de un calcetín. El material del substrato es preferentemente ligeramente deformable elásticamente y las aberturas (63) tienen un tamaño adecuado para ajustarse a la carcasa de las respectivas sondas (2). Puede proporcionarse una membrana barrera en cada abertura.
La rotación de este montaje alrededor del astrágalo se evita mediante los orificios recortados (80) ubicados en los maléolos. Pueden proporcionarse aberturas para la arteria tibial posterior (dentro del pie), peronea, pedia dorsal y plantar y, debido a la envoltura de los dedos, acceso a las arterias metatarsianas de los dedos gordos. En el caso de técnicas ópticas, éste puede ser reflejo o transmisión utilizando un sensor opuesto diametralmente. Este diseño permite además el acceso convencional a los dedos para valoraciones tradicionales tales como la temperatura de la piel o la palpación de pulsos por el personal de enfermería, que no serían posibles con un diseño en calcetín envolvente.
En otra realización, mostrada en la figura 8, el substrato (42) es un substrato en dos partes. Una primera parte (80) se coloca y orienta utilizando un "envoltorio del dedo gordo" (72) que pasa entre el dedo gordo y el dedo adyacente y que se enrolla alrededor del exterior del dedo gordo. El substrato (42) se extiende sobre los metatarsianos y forma un lazo debajo de la planta del pie. Una segunda parte (80) se coloca y orienta utilizando un lazo de tobillo y un lazo alrededor del dorso y planta del pie. Se dispone un mecanismo tensor (63) en los lazos de tobillo y planta utilizando adhesivo "de un solo uso" en el substrato. El substrato posee las aberturas (65A) y (65B) para alojar de forma liberable las sondas 2A y 2B respectivamente. La abertura (65A) se encuentra ubicada sobre la arteria plantar y la abertura (65B) se encuentra ubicada sobre la arteria tibial posterior. Puede disponerse en el substrato una abertura adicional para un sensor sobre el dorso del pie para analizar la arteria pedia dorsal. Cada parte del substrato puede proporcionarse en forma de molde plano reversible (invertible) de espuma el cual se utiliza con una cara superior en el pie izquierdo y la otra cara superior en el pie derecho. En esta realización, se dispone un recorte del talón y los dedos del paciente no quedan encerrados como en el caso de un calcetín. El material del substrato es preferentemente ligeramente deformable elásticamente y las aberturas (63) tienen un tamaño adecuado para ajustarse a la carcasa de las respectivas sondas (2). Puede proporcionarse una membrana barrera en cada abertura.
Este diseño puede desarrollarse a partir de una esponja desechable porosa que permite que la piel respire durante los largos períodos de tiempo en los que puede llevarse la cartuchera. Las características son esencialmente las mismas que en la figura 7 pero utilizando un material y numerales de las partes diferentes. La espuma puede utilizarse para montar las sondas utilizando la elasticidad natural del material, utilizando un orificio de forma adecuada. La espuma también actúa como substrato semi-rígido contribuyendo a reducir los problemas de movimiento de las sondas (particularmente adecuado para el sensor de los dedos en este diseño), y también actúa como barrera contra la luz, y de nuevo puede ser reversible (invertible). Este diseño permite además el acceso convencional a los dedos para valoraciones tradicionales tales como la temperatura de la piel o la palpación de pulsos por el personal de enfermería, que no serían posibles con un diseño en calcetín envolvente.
La ubicación de las sondas (2) es especialmente importante cuando se realiza un injerto de derivación por debajo de la rodilla, dado que pueden monitorizarse ramificaciones arteriales individuales, es decir, vías de flujo arterial utilizando múltiples sondas en el pie, monitorizando arterias específicas del pie.
Tal como se apreciará a continuación, es importante que el sensor arterial se coloque en la posición exacta en relación a la arteria del individuo. Ello puede conseguirse mediante la colocación exacta y estable de la sonda que lleva el sensor o mediante el proceso automatizado descrito más adelante.
La figura 9 muestra una sonda (2) que comprende una disposición de sensores ópticos (4) idénticos y las fuentes de luz (5) correspondientes. En el ejemplo, los sensores (4) se disponen en forma de matriz de rejilla 3x3 y las fuentes de luz (5) se disponen en forma de matriz de rejilla 2x2 desplazada respecto de la matriz 3x3. Las columnas de sensores están separadas entre 5 y 10 mm de las columnas adyacentes de sensores y las filas de sensores están separadas entre 5 y 10 mm de las filas adyacentes de sensores. Las filas y columnas de fuentes de luz (5) están separadas de forma similar.
La sonda (2) posee un área sensible que es varias veces el área de un sensor individual y su par de fuente de luz. Durante la fase de inicialización de la unidad de base (12), dicha unidad de base (12) rastrea los sensores (4) para identificar el sensor (4) que presenta la mayor potencia de señal de irrigación sanguínea arterial. Utiliza este sensor (4) identificado e ignora los sensores restantes de dicha sonda en particular durante el resto de la sesión de observación.
La unidad de base (12) determina para cada sensor de la sonda multi-sensor (2), una señal de irrigación sanguínea arterial potencial y determina la "mejor" señal o señales de irrigación sanguínea arterial potenciales y consiguientemente un mejor sensor o sensores. A continuación utiliza solamente la salida del mejor sensor o sensores para el procesamiento ulterior.
Tal como se ha descrito previamente, la salida de cada sensor (4) se filtra a través de un filtro de paso bajo (23) y de un filtro de paso alto (22) en paralelo. El microprocesador (14) divide la señal filtrada por el filtro de paso alto (la señal casi periódica, diferenciada) (27) por la señal filtrada por el filtro de paso bajo (la señal semi-estática, integrada) (28) para conseguir una señal de irrigación sanguínea arterial potencial que pueda ser representativa de la irrigación sanguínea arterial.
La "mejor" señal puede seleccionarse entre cualquiera de las siguientes o cualquier combinación de las mismas: amplitud de la señal filtrada por el filtro de paso alto, amplitud de la señal de irrigación sanguínea arterial potencial o amplitud de la densidad espectral de potencia (PSD) de la señal de irrigación sanguínea arterial potencial.
La utilización únicamente de la salida del mejor sensor o sensores puede conseguirse ya sea instruyendo a la sonda (2) para que haga funcionar solamente el mejor sensor o sensores (4) o procesando las entradas de todos los sensores (4) de la sonda (2) seleccionando solamente la salida o salidas del mejor sensor o sensores para el procesamiento ulterior, es decir el cálculo de una señal de irrigación sanguínea arterial.
Aunque la unidad de base (12) se ha descrito como una unidad separada y quizás distante de las sondas (2), puede estar integrada en el aparato tal como se ilustra en la figura 2, en la que está montada en el dorso del pie.
La unidad de base también puede estar integrada en un substrato tal como se ilustra en la figura 10 para formar un sistema PAPM compacto (10)... En la figura 10, la unidad de base y la sonda (2A) están integradas dentro del substrato (7) para unirse a la extremidad del individuo utilizando, por ejemplo, hidrogel adhesivo, cinta adhesiva, vendas o una pulsera. El substrato forma un sistema PAPM (10) pequeño (<16 cm^{2}), ligero, autónomo y de bajo coste, que mide la perfusión en una ubicación única utilizando uno o posiblemente más sensores. El sistema PAPM (10) puede ser desechable. Puede utilizarse un indicador visual, como por ejemplo un LED, para demostrar la permeabilidad arterial o un cambio en la misma.
El sistema PAPM (10) comprende una sonda (2), un circuito de procesamiento (20) tal como se ha descrito en relación con la figura 2. También posee un indicador visual (3) pero no posee la interfaz de red (19) ni la pantalla (18). Dependiendo de la implementación puede poseer, o no, el microprocesador (14) y la memoria (16).
En una realización en forma de "píldora" compacta, mostrada en la figura 10, el sistema PAPM (10) tiene forma de tubo cilíndrico de 25mm de diámetro y 15mm de altura. Se coloca una sonda (2) con uno o más sensores en una primera cara plana (9) y uno o más indicadores visuales (3) en la otra segunda cara plana. La primera cara plana (9) del monitor compacto (10) se fijará a una región bien prefundida, carnosa de la piel del paciente, tal como la pantorrilla o el pie.
En una realización, una fuente de luz de la sonda (2) en la primera cara (9) ilumina los vasos sanguíneos arteriales pulsátiles de la dermis y los tejidos subcutáneos adyacentes a la primera cara (9) y uno o más sensores de luz de la sonda (2) en la primera cara plana (9) detectan la luz reflejada desde los vasos sanguíneos arteriales.
Se utiliza una longitud de onda de una luz que no sea absorbida potentemente por el tejido, que sea absorbida potentemente por la sangre total pero con una absorción que se modifique poco dependiendo de la saturación de oxígeno de la hemoglobina, por ejemplo 810 nm. La modulación de la luz reflejada por el lecho arterial iluminado es sincrónica con el cambio de diámetro arterial provocado por la onda de pulso cardiovascular, y es detectable por el sensor de luz, filtrándose y amplificándose a continuación por el circuito de procesamiento (20) tal como se ha descrito previamente en relación con la figura 1.
La frecuencia de pulso periférico determinada puede utilizarse para dirigir el indicador visual (3) de la segunda cara (11) del monitor compacto (10). El indicador visual puede ser un LED que es controlado de manera que su frecuencia de destello se corresponde con la PPR.
El color del indicador visual (3) (o de la serie de indicadores destellantes) puede variar dependiendo de la potencia de la irrigación sanguínea arterial determinada o de una medida similar. Puede implementarse un enfoque sencillo tipo semáforo, utilizando un algoritmo de potencia de señal, dividiendo el intervalo de potencia de perfusión en tres zonas:
1.
Potencia de perfusión elevada en Verde
2.
Potencia de perfusión media en Amarillo
3.
Potencia de perfusión baja en Rojo
Puede generarse una medida combinada de la permeabilidad arterial multiplicando las medidas de la irrigación sanguínea arterial entre sí tales como un valor normalizado de la PPR y un valor normalizado de la potencia o calibre de irrigación sanguínea arterial. A continuación puede utilizarse la medida combinada de la permeabilidad arterial para controlar el color del semáforo del indicador visual (3) (o el número de LED utilizados). Puede hacerse sonar un emisor de sonido piezoeléctrico si la medida de permeabilidad arterial combinada desciende por debajo de un umbral.
Si se utilizan fuentes de luz múltiples, también puede introducirse el enrojecimiento de la piel como medida de la irrigación sanguínea arterial. En este caso, la fuente de luz ilumina los capilares no pulsátiles de la epidermis. A continuación pueden combinarse la medida del color de la piel y la potencia de perfusión utilizando una función predeterminada, tal como se ha descrito previamente, para generar una medida de permeabilidad combinada.
La temperatura de la piel puede utilizarse como una medida de la irrigación sanguínea arterial adicional que se combina para generar la medida de permeabilidad.
Las medidas de la irrigación sanguínea arterial se normalizan midiendo y registrando los valores iniciales en el momento de, primero, fijar el dispositivo a la piel y, luego, dividiendo los valores subsiguientes por los valores iniciales. Ello compensa las variaciones inherentes del grosor y tono de la piel, y de los sistemas vasculares.
Una fuente de luz en la sonda proporciona pulsos cortos de iluminación. Para evaluar las ondas de pulso arterial con un consumo energético bajo, los pulsos de luz serán típicamente de una amplitud de 50us. El sensor de luz será evaluado, asumiendo una frecuencia de pulso periférico máxima de 3,5 latidos por segundo, 10 veces por segundo. Para evaluar el enrojecimiento de la piel y/o la temperatura de la piel, los pulsos de luz y la evaluación subsiguiente pueden ser menos frecuentes, como por ejemplo una vez por segundo.
Para incrementar la sensibilidad del dispositivo, pueden diseñarse un sensor lumínico y una fuente de luz en la sonda (2) con difusores ópticos. Los difusores incrementan efectivamente el área activa de la sonda (2), reduciendo la sensibilidad a la ubicación y el alineamiento.
Una implementación desechable de la invención puede utilizar como fuente de alimentación una batería de cinc-aire. Las baterías de cinc-aire poseen la ventaja de tener una velocidad de auto-descarga muy baja cuando no están activadas.
Una realización alternativa emplearía como fuente de alimentación una micro-batería de litio. Estas baterías poseen una vida larga pero con densidades de energía bajas y no son recargables. Este enfoque puede necesitar de un sistema de tampón de corriente transitoria dado que las baterías pequeñas de litio poseen una impedancia interna elevada y no pueden dar pulsos de gran intensidad, tal como se requiere para los destellos de la fuente de luz.
Un monitor autónomo reutilizable (10) poseerá una batería recargable. El monitor compacto (10) puede contener una bobina en la carcasa externa que actúe como dispositivo de transferencia de energía inalámbrico para cargar la batería. La bobina también puede actuar como almacenamiento de energía quiescente para alimentar los transitorios de alta intensidad requeridos por la fuente de luz, así como para que destellen las fuentes de luz del indicador visual.
Pueden integrarse una serie de termopares en la primera cara (9) del monitor (10) de manera que queden en contacto térmico con la piel del paciente para formar una termopila como fuente de alimentación. El termopar también proporcionará una referencia de la temperatura de la piel, que puede ser utilizada como medida de la irrigación sanguínea arterial y combinarse con otras medidas de la irrigación sanguínea para formar una medida de permeabilidad arterial. Dicha microfuente de alimentación requiere un medio para hacer frente a los requisitos de energía transitorios del dispositivo. Se cargará de energía un inductor o condensador utilizando la microfuente de alimentación, y un sistema sincronizador de la máquina de estado controlará la descarga de la energía almacenada a través del sensor lumínico, y el indicador visual en el momento que sea necesario.
Puede ser necesario modificar los parámetros del dispositivo, tales como los umbrales de la alarma. Dado que el monitor compacto (10) ya contiene un sensor lumínico y una fuente de luz en la sonda (2), éstos pueden reutilizarse para proporcionar una transmisión de datos infrarroja a un ordenador en el que funciona una utilidad de configuración. Un microprocesador reconfigurable (14) con subsistemas analógicos y digitales integrados puede realizar reorganización de la arquitectura sobre la marcha. Equipar el dispositivo con una memoria (16) y un reloj permitirá consignar el momento de eventos e intervalos particulares, permitiendo realizar consultas sobre las medidas almacenados. Por ejemplo, pueden archivarse como eventos en la memoria los períodos en los cuales la potencia de la irrigación sanguínea arterial desciende por debajo de un valor definido durante la noche, y a continuación realizar una consulta y descargarla por la mañana.
Aunque en los párrafos precedentes se han descrito realizaciones de la presente invención haciendo referencia a diversos ejemplos, debe apreciarse que pueden realizarse modificaciones de los ejemplos mostrados sin salir del alcance de la invención tal como se reivindica.

Claims (15)

1. Sistema de monitorización post-quirúrgica de la permeabilidad arterial para monitorizar la permeabilidad de una arteria de una extremidad, que comprende:
una primera sonda adaptada para ser colocada adyacente a una primera área de tejido de una extremidad para producir primeras señales de salida dependientes de la irrigación sanguínea arterial a la primera área de tejido;
una segunda sonda adaptada para ser colocada adyacente a una segunda área de tejido diferente de la extremidad para producir segundas señales de salida diferentes dependientes de la segunda irrigación sanguínea arterial a la segunda área de tejido; y
medios para procesar las primeras señales de salida para producir una primera medida de la irrigación sanguínea arterial para la primera irrigación sanguínea arterial y una segunda medida diferente de la irrigación sanguínea arterial para la primera irrigación sanguínea arterial
medios para procesar las segundas señales de salida para producir la primera medida de la irrigación sanguínea arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial y la segunda medida de la irrigación sanguínea arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial;
medios para utilizar una función predeterminada que toma como sus argumentos al menos la primera y segunda medidas de la irrigación sanguínea arterial para la primera irrigación sanguínea arterial para producir una medida combinada de la permeabilidad arterial para la primera irrigación sanguínea;
medios para utilizar una función predeterminada que toma como sus argumentos al menos la primera y segunda medidas de la irrigación sanguínea arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial para producir una medida combinada de la permeabilidad arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial;
medios para comparar la medida combinada de la permeabilidad arterial de la primera irrigación sanguínea arterial con la medida combinada de la permeabilidad arterial de la segunda irrigación sanguínea arterial; y
medios para determinar la permeabilidad de una primera arteria que proporciona la primera irrigación sanguínea arterial utilizando una diferencia entre la medida combinada de la permeabilidad arterial de la primera irrigación sanguínea arterial y la medida combinada de la permeabilidad arterial de la segunda irrigación arterial.
2. Sistema, según la reivindicación 1, en el que la función predeterminada multiplica entre sí al menos la primera y segunda medidas de la irrigación sanguínea arterial para producir una medida combinada de la permeabilidad arterial y en el que la primera medida de la irrigación arterial y la segunda medida de la irrigación arterial se normalizan antes de la multiplicación.
3. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la primera medida de la irrigación sanguínea arterial y la segunda medida de la irrigación sanguínea arterial son medidas diferentes entre las siguientes: potencia de señal de la irrigación sanguínea arterial, calibre de señal de la irrigación sanguínea arterial, frecuencia de pulso periférico, enrojecimiento de la piel y temperatura de la piel.
4. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que cada sonda comprende al menos un primer sensor y un segundo sensor, en el que el primer sensor proporciona unas primeras señales de salida para producir la primera medida de la irrigación sanguínea arterial, y en el que el segundo sensor proporciona las primeras señales de salida para producir la segunda medida de la irrigación sanguínea arterial, y en el que el primer y segundo sensores son sensores diferentes entre: un sensor pletismográfico, un sensor de temperatura de la piel y un sensor del color de la piel.
5. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además un circuito de procesamiento de señales para procesar la salida de un sensor en una señal de alta frecuencia y una señal de baja frecuencia y que comprende además medios para formar un cociente entre la señal de alta frecuencia y la señal de baja frecuencia.
6. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que al menos una entre la primera y segunda sondas posee una serie de sensores, comprendiendo el sistema además medios para procesar las salidas de la serie de sensores para seleccionar un subgrupo de la serie de sensores dependiendo de los componentes ac de las salidas de la serie de sensores que se utilizan a continuación para procesar solamente las salidas del subgrupo seleccionado de sensores para evaluar el flujo sanguíneo.
7. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además un aparato de colocación de sondas que comprende:
un substrato tridimensional de forma adecuada para adaptarse al pie;
medios para orientar y colocar correctamente el substrato adyacente a una parte predeterminada de un pie cuando se utiliza el aparato;
un primer medio de ubicación de sonda en una primera ubicación en el substrato de manera que cuando se utiliza el aparato, la primera ubicación es adyacente a la primera área de tejido y a la primera arteria, y
un segundo medio de ubicación de sonda en una segunda ubicación predeterminada en el substrato de manera que cuando se utiliza el aparato, la segunda ubicación es adyacente a la segunda área de tejido y a una segunda arteria.
8. Sistema, según la reivindicación 7, en el que el substrato tridimensional es invertible de manera que en una primera configuración el substrato tiene una forma adecuada para adaptarse al pie izquierdo y en una segunda configuración, la cual está invertida respecto a la primera configuración, el substrato tiene una forma adecuada para adaptarse al pie derecho, en el que el medio para colocar y orientar adecuadamente el substrato puede utilizarse en la primera configuración y en la segunda configuración, en el que la primera ubicación del primer medio de ubicación de sonda es tal que cuando se utiliza el aparato de colocación de sondas, la primera ubicación es adyacente a la misma primera área de tejido del pie independientemente de si se utiliza en la primera configuración con el pie izquierdo o en la segunda configuración con el pie derecho y en el que la segunda ubicación del segundo medio de ubicación de sonda es tal que cuando se utiliza el aparato de colocación de sondas, la segunda ubicación se encuentra adyacente a la misma segunda área de tejido del pie independientemente de si se utiliza en la primera configuración con el pie izquierdo o en la segunda configuración con el pie derecho.
9. Sistema, según las reivindicaciones 7 u 8, en el que las primera y segunda arterias se seleccionan del grupo formado por: pedia dorsal, tibial posterior, plantar o peronea del mismo pie.
10. Sistema, según las reivindicaciones 7, 8 ó 9, en el que la primera y segunda áreas de tejido se seleccionan del grupo formado por: lado tibial del dorso del pie, dentro del pie por delante del tobillo, entre el primer y segundo metatarsianos, dedo gordo del pie y talón.
11. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la segunda arteria proporciona la segunda irrigación sanguínea arterial y la primera y segunda arterias son ramas paralelas de una tercera arteria, o en el que una segunda arteria proporciona una segunda irrigación sanguínea arterial y la primera arteria es una rama hacia abajo de la segunda arteria.
12. Sistema, según la reivindicación 8, en el que la primera área de tejido es parte de un pie y la segunda área de tejido es detrás de la rodilla de la misma pierna.
13. Unidad de procesamiento de señales de un sistema de monitorización de la permeabilidad arterial postquirúrgica para monitorizar la permeabilidad de una arteria de una extremidad, que comprende:
una primera entrada para recibir señales de entrada desde una primera sonda que son dependientes de una primera irrigación sanguínea arterial a una primera área de tejido de una extremidad;
medios para procesar las primeras señales de salida para producir una primera medida de la irrigación sanguínea arterial para la primera irrigación sanguínea arterial y una segunda medida de la irrigación sanguínea arterial diferente para la primera irrigación sanguínea arterial;
medios para utilizar una función predeterminada que toma como argumentos al menos la primera y segunda medidas de la irrigación sanguínea arterial para la primera irrigación sanguínea arterial para producir una medida combinada de la permeabilidad arterial para la primera irrigación sanguínea arterial;
una segunda entrada para recibir segundas señales de entrada desde una segunda sonda que son dependientes de una segunda irrigación sanguínea arterial de una segunda área de tejido de una extremidad;
medios para procesar las segundas señales de salida para producir una primera medida de la irrigación sanguínea arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial y una segunda medida de la irrigación sanguínea arterial diferente para la segunda irrigación sanguínea arterial;
medios para utilizar una función predeterminada que toma como argumentos al menos la primera y segunda medidas de la irrigación sanguínea arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial para producir una medida combinada de la permeabilidad arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial;
medios para comparar la medida combinada de la permeabilidad arterial de la primera irrigación sanguínea arterial con la medida combinada de la permeabilidad arterial de la segunda irrigación sanguínea arterial; y
medios para determinar la permeabilidad de la primera arteria que proporciona la primera irrigación sanguínea arterial utilizando una diferencia entre la medida combinada de la permeabilidad arterial de la primera irrigación sanguínea arterial y la medida combinada de la permeabilidad arterial de la segunda irrigación sanguínea arterial.
14. Unidad, según la reivindicación 13, que comprende además un circuito de procesamiento de señales para procesar la salida de un sensor en una señal de alta frecuencia y una señal de baja frecuencia.
15. Método de monitorización de la permeabilidad arterial postquirúrgica para monitorizar la permeabilidad de una arteria de una extremidad, que comprende:
colocar una primera sonda adyacente a una primera área de tejido de una extremidad irrigada por una primera irrigación sanguínea arterial de manera que produce primeras señales de salida dependientes de la primera irrigación sanguínea arterial de la primera área de tejido;
colocar una segunda sonda adyacente a una segunda área de tejido de una extremidad irrigada por una segunda irrigación sanguínea arterial de manera que produce segundas señales de salida dependientes de la segunda irrigación sanguínea arterial de la primera área de tejido;
procesar las primeras señales de salida para producir una primera medida de la irrigación sanguínea arterial para la primera irrigación sanguínea arterial y una segunda medida, diferente, de la irrigación sanguínea arterial para la primera irrigación sanguínea arterial;
combinar al menos la primera y segunda medidas de la irrigación sanguínea arterial para la primera irrigación sanguínea arterial, utilizando una función predeterminada que toma como sus argumentos al menos la primera y segunda medidas de la irrigación sanguínea arterial para la primera irrigación sanguínea arterial para producir una medida combinada de la permeabilidad arterial para la primera irrigación sanguínea;
procesar las segundas señales de salida para producir una primera medida de la irrigación sanguínea arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial y una segunda medida, diferente, de la irrigación sanguínea arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial;
combinar al menos la primera y segunda medidas de la irrigación sanguínea arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial, utilizando una función predeterminada que toma como sus argumentos al menos la primera y segunda medidas de la irrigación sanguínea arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial para producir una medida combinada de la permeabilidad arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial;
comparar la medida combinada de la permeabilidad arterial para la primera irrigación sanguínea arterial con la medida combinada de la permeabilidad arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial; y
determinar la permeabilidad de una primera arteria que proporciona la primera irrigación sanguínea arterial utilizando una diferencia entre la medida combinada de la permeabilidad arterial para la primera irrigación sanguínea arterial y la medida combinada de la permeabilidad arterial para la segunda irrigación sanguínea arterial.
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