ES2588017B1 - Un equipo apto para la captación de datos en un registro de la actividad neuronal - Google Patents

Abstract

Un equipo apto para la captación de datos en un registro de la actividad neuronal.#Un equipo apto para la captación de datos generados por la actividad neuronal, o la actividad metabólica muscular de otra parte del cuerpo de un paciente, que comprende al menos una banda preparada para ceñirse alrededor de una parte del cuerpo de un paciente, confeccionada con un material elástico, y dotada de una serie de orificios; y-un set de soportes para alojar respectivos elementos emisores o captadores de señales, que comprenden un cuerpo hueco provisto de una abertura funcional y dotado en la proximidad de la abertura funcional de un cuello de dimensiones exteriores adecuadas para insertarse con ajuste en al menos uno de los orificios de la banda y permitir así el abroche firme y sin holgura del soporte a la banda, de forma que dispone la embocadura de la abertura funcional del soporte apretada contra la piel del paciente cuando la banda está correctamente ceñida sobre éste.

Description

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DESCRIPCION

“Un equipo apto para la captacion de datos en un registro de la actividad neuronal” Sector tecnico de la invencion

La invencion se refiere a un equipo apto para la captacion de datos derivados de la actividad neuronal o de la actividad metabolica muscular de otra parte del cuerpo de un paciente. En una forma de realization, el equipo es especialmente apto para la tecnica de espectroscopia funcional del infrarrojo cercano (fNIR).

Antecedentes de la invencion

Las tecnicas neurofisiologicas y de neuroimagen han contribuido mucho durante los ultimos anos al actual conocimiento del funcionamiento cerebral. Las modalidades de tecnicas de neuroimagen funcional mas comunes son la imagen por resonancia magnetica funcional (fMRI) y la tomografia por emision de positrones (PET), basadas en la imagen indirecta de los cambios en la actividad neuronal medidos respectivamente como cambios hemodinamicos o metabolicos en el cerebro asi como la Magneto-encefalografia (MEG) y la electro- encefalografia (EEG), tecnologias de imagen directa basadas en el registro de las manifestaciones electricas/magneticas de la actividad neuronal.

Por otro lado, la espectroscopia funcional del infrarrojo cercano (fNIR) es una tecnologia emergente que usa la absorcion de la luz en la region espectral del infrarrojo cercano para medir cambios en la concentration de hemoglobina oxigenada y desoxigenada en la corteza cerebral, como reflejo de la actividad neuronal. Entre otras ventajas destaca por ser una tecnica no-invasiva, segura, portatil y relativamente barata.

La metodologia fNIR se basa en registrar los cambios hemodinamicos locales, en concreto los cambios en la oxigenacion sanguinea, como medida indirecta de los cambios en la actividad neuronal, mediante la emision de luz en la franja del infrarrojo cercano y su posterior captacion. Y es que la propagation de la luz en los tejidos se rige por la absorcion o dispersion de los fotones de luz. Los fotones siguen una ruta optica que recorre el tejido en “forma de banana” desde la fuente de luz (LEDs) hasta el detector (D). La profundidad que alcanza este recorrido en forma de banana en la corteza cerebral, depende directamente de la distancia que separe LED y D. Cuanto mayor sea la distancia entre ambos, mas penetrara la luz en el tejido, pero tambien implicara que la senal llegue con mas interferencias; por ello el rango de

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distancias entre LED y D que se suele usar es variable.

En la profundidad tambien influye el grosor del craneo y capas superficiales de cada individuo; por ello es preciso tomar registros al menos a dos distancias LED-D distintas, para asegurar que los cambios hemodinamicos que se miden corresponden a cambios en la actividad de la corteza cerebral y no a los correspondientes a las zonas mas superficiales (vasculatura de las meninges y piel).

Es por ello que para la puesta en practica de un registro de la actividad neural es preciso un equipo que permita colocar sobre la cabeza de un paciente las diferentes fuentes de luz y detectores asociados de una forma adecuada para una correcta implementation de la prueba ( experimental o diagnostica ).

En la actualidad, existen casquetes que se colocan sobre la cabeza del paciente que incorporan las fuentes emisoras y los detectores asociados. En estos sin embargo, las fuentes emisoras y los detectores no son moviles y ajustables, por lo que no es posible elegir una distribution diferente utilizando el mismo casquete.

Tambien se conocen realizaciones compuestas por unos casquetes o unas bandas destinadas a colocarse alrededor de la cabeza del paciente, provistas de orificios con dispositivos para el enchufe de las correspondientes fuentes emisoras o detectores. Tales dispositivos para el enchufe requieren piezas macho y sus correspondientes piezas hembra, lo que incrementa la complejidad del equipo. Ademas, no garantizan suficientemente que no queden espacios o huecos indeseados entre la fuente emisora y la cabeza del paciente, lo que puede favorecer la reflexion de la luz u otros efectos que repercuten en la correcta implementacion de la prueba.

Es un objetivo de la presente invention un equipo que solvente los inconvenientes arriba descritos. En concreto, es un objetivo de la presente invencion un equipo mas versatil y constructivamente mas sencillo.

Los equipos conocidos para poner en practica la metodologia fNIR estan ademas inspirados en los que se emplean para realizar otro tipo de pruebas diagnosticas, que utilizan por ejemplo electrodos de registro, cual es el caso de la electroencefalografia, en los que no se requiere proteger a los detectores de la luz ambiental. Esto significa que al emplear para realizar fNIR

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los casquetes o bandas ya conocidas propios de estas otras tecnicas resulta necesario utilizar una cubierta externa, a modo de casco, que proteja a los detectores de la luz ambiental.

Es pues un objetivo secundario de la invencion un equipo apto para poner en practica la metodologia fNIR sin requerir para ello un accesorio para proteger los detectores de la luz ambiental.

El equipo de la invencion deberia ser apto ademas para realizar otro tipo de pruebas, tales como para evaluar la actividad metabolica muscular, aplicado a una parte del cuerpo diferente a la cabeza y con la incorporation de las correspondientes fuentes emisoras y detectoras acordes con la prueba.

Explication de la invencion

El equipo segun la invencion es un equipo especialmente apto para la captation de datos generados por la actividad neuronal aunque tambien puede emplearse para la captacion de datos en otra parte del cuerpo.

El equipo comprende al menos una banda preparada para cenirse alrededor de una parte del cuerpo, por ejemplo la cabeza de un paciente, confeccionada con un material elastico, y dotada de una serie de orificios; y un set de soportes para alojar los respectivos elementos emisores o los captadores de senales. Tales soportes comprenden un cuerpo hueco provisto de una abertura funcional y dotado en la proximidad de tal abertura funcional de un cuello de dimensiones exteriores adecuadas para insertarse con ajuste en al menos uno de los orificios de la banda y permitir asi el abroche firme y sin holgura del soporte a la banda, de forma que situa la embocadura de la abertura funcional del soporte apretada contra la piel del paciente cuando la banda esta correctamente cenida sobre la cabeza de este.

Ventajosamente, los soportes se fijan a la banda de una forma simple. La banda, en concreto los bordes de sus orificios, por reaction elastica, aprietan contra y cinen el cuello del soporte, el cual queda asi sujeto a la banda.

Contrariamente a los casquetes o bandas conocidas, no se requiere dotar a los mismos de elementos accesorios para el acople o fijacion de los sensores o detectores.

Un efecto de lo anterior, es que incluso es posible practicar los orificios en la banda in situ, en

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funcion de las necesidades, por ejemplo en funcion de las dimensiones o particularidades de la cabeza u otra parte del paciente o de la prueba a realizar.

Esto significa que no es preciso disponer por ejemplo de varios casquetes preconfeccionados si la prueba a realizar es una prueba diagnostica por FNIR de la actividad neuronal, con la esperanza de que al menos uno de ellos sea optimo para el paciente y la prueba a realizar.

En una forma de realization particularmente apta para implementar la metodologia fNIR, la banda y al menos un soporte del set de soportes, son de un material opaco a la luz del infrarrojo cercano. Consecuentemente, no sera preciso el empleo de elementos accesorios como cascos u otras soluciones para cubrir o aislar los detectores de la luz ambiental.

Existen materiales que reunen las caracteristicas de elasticidad y opacidad requeridas faciles de obtener, que permiten la puesta en practica de la invention sin elevar el coste del equipo. A titulo de ejemplo, se contempla el uso de latex (o compuesto similar no alergenico) y preferiblemente de color oscuro para minimizar la reflexion de la luz emitida por las fuentes de luz.

Para los soportes, puede emplearse por ejemplo ABS (Acrilonitrilo butadieno estireno) o PLA (Acido polilactico) sin descartar otros materiales plasticos rigidos o semi-rigidos (tales como goma dura de poliuretano) que sean opacos a la luz y aislantes electricos.

Tanto el material de la banda como de los soportes es ademas preferiblemente no alergenico y no toxico.

En una forma de realizacion, los orificios de la banda son orificios circulares y el contorno exterior de la section transversal del cuello es circunferencial. Por un lado, se evitan en la banda puntos favorables para el inicio de un desgarro y por otro se favorece que todo el borde del orificio cina y asegure el acople de un soporte.

Naturalmente, se entiende que a efectos de que la banda cina el cuello del soporte, el diametro exterior del cuello de este se seleccionara con un valor ligeramente superior al del orificio circular asociado de la banda.

Segun una solution constructiva de interes, el cuerpo hueco es de una sola pieza de forma

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general cilindrica tubular, distinguiendose un extremo inferior en el que se situa la abertura funcional y un extremo superior con una abertura de recepcion, consistiendo el cuello del soporte en una acanaladura anular formada en la cara exterior de la citada pieza.

En una variante de interes, al menos un soporte del set de soportes comprende una tapa, acoplable amoviblemente a la abertura de recepcion de la pieza que forma el soporte.

En una variante de interes, la pieza esta dotada de una ranura que se extiende hacia abajo desde la abertura de recepcion, destinada a permitir la conexion con el exterior de un elemento emisor o captador alojado en el soporte.

Para eliminar componentes externos o auxiliares y facilitar el ensamble de la tapa a la pieza, la invencion preve que la pieza que forma el soporte y la tapa esten provistos de medios complementarios de union mutua por bayoneta.

De acuerdo con una variante de la invencion, la banda comprende orificios de distinto tamano y el set de soportes comprende soportes con cuellos adecuados para cada uno de los tamanos de orificios.

Ventajosamente, esto contribuye a evitar errores en el montaje del equipo ya que puede asignarse por ejemplo una serie de soportes y orificios asociados de un tamano predeterminado para los emisores y una serie de soportes y orificios asociados de otro tamano predeterminado para los detectores.

Tambien se preve que el equipo comprenda mas de una banda, distinguibles entre si por la diferente distribucion de los orificios, de forma que el facultativo o el tecnico pueda elegir la distribucion mas apropiada segun el tipo de prueba o las caracteristicas del paciente.

Breve descripcion de los dibuios

La Fig. 1, es una figura esquematica de una banda de un equipo segun la invencion;

La Figs. 2, muestra la pieza de un soporte que forma parte del mismo equipo en la que se distingue la ranura anular en su cara exterior, destinada a recibir con ajuste el borde de uno de los orificios de la banda;

Las Figs. 3 y 4, muestran sendas perspectivas de un soporte con una correspondiente tapa en una posicion correlativa de encaje y en una posicion montada, respectivamente;

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La Fig. 5, muestra esquematicamente la pieza de la Fig. 2 debidamente insertada en un orificio de la banda; y

La Fig. 6, ilustra el conjunto de una banda y un correspondiente soporte montado en la banda estando el conjunto colocado en la cabeza de un paciente en la forma que seria adecuada para poner en practica una prueba diagnostica.

Descripcion detallada de una forma de realizacion

La Fig. 1 muestra una banda 2 de latex, de color oscuro, en la que se distingue una porcion principal media con una serie de orificios 3 circulares distribuidos al tresbolillo; y dos alas laterales y una aleta central superior con orificios 12 destinados a servir para la union de correas o cintas, no representadas, a la banda 2 para permitir la colocacion de la banda 2 sobre la cabeza de un paciente cinendola tal y como ilustra la Fig. 6.

La banda 2 es particularmente idonea para implementar una prueba diagnostica por FNIR, que precisa disponer sobre la cabeza del paciente una serie de fuentes emisoras de luz en la franja cercana al infrarrojo y una serie de captadores o sensores de la luz emitida, que describe una trayectoria curva, descrita como en forma de banana en la bibliografia especializada.

Para ello, el equipo de la invencion comprende un set de soportes 4 que seran acoplables amoviblemente y de forma sencilla en los orificios 3 de la banda 2, de los que una serie esta destinada a alojar fuentes emisoras de luz y otra serie esta destinada a alojar detectores como se explicara en un ejemplo de puesta en practica mas adelante.

La Fig. 2 muestra el componente principal de un soporte 4, que es una pieza 5 de un solo cuerpo de forma general cilindrica tubular, con un extremo inferior 5a en el que esta formada una abertura funcional 6 y un extremo superior 5b con una abertura de recepcion 8.

La Fig. 2, muestra que, en la proximidad de la abertura funcional 6, la pieza 5 tiene un cuello 7 que en el ejemplo tiene la forma de una acanaladura anular 7’ formada en la cara exterior de la citada pieza 5. La invencion tambien contempla que la pieza 5 este formada por la union de varias piezas originalmente separadas, unidas firmemente por ejemplo por termo-fusion, de forma que la acanaladura anular 7’ venga determinada por la union entre si de dichas piezas.

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En cualquier caso, el contorno exterior de la seccion transversal de la pieza 5 en esta acanaladura anular 7’ es circunferencial, y es de un diametro ligeramente mayor que el de los orificios circulares 3 de la banda.

Esta pieza 5 puede insertarse por su extremo inferior 5a en un orificio 3, deformando temporalmente de forma elastica el borde de dicho orificio 3, el cual quedara automaticamente alojado en la acanaladura anular 7’ en el instante en que dicha acanaladura anular 7’ coincida con el plano de la banda 3, de forma que por reaccion elastica rodeara y cenira la pieza 5, todo ello tal y como ilustra la Fig. 5.

Esta Fig. 5 tambien muestra como la parte de la pieza 5 que rodea la embocadura de la abertura funcional 6 es plana, formando una superficie de apoyo 13 para el soporte 4 en la cabeza de un paciente.

La pieza 5 es opaca a la luz, de forma que al quedar aplicada la superficie de apoyo 13 perfectamente sobre la cabeza del paciente, sella el paso de luz y en el caso de alojar el soporte 4 una fuente de luz, esta no se reflejara y sera conducida en la direccion deseada.

Tambien de este modo se minimiza eficazmente la reflexion de la luz hacia otros sensores cercanos (efecto que puede distorsionar gravemente las mediciones, puesto que la luz llegaria a los sensores sin haber atravesado el tejido a estudiar).

Las Figs. 3 y 4 muestran que el soporte 4 de ejemplo comprende una tapa 9, acoplable amoviblemente a la abertura de recepcion 8 de la pieza 5. La tapa 9 permite asegurar la inmovilidad de una fuente de luz 14 o de un detector alojado en la pieza 5.

En el ejemplo de las Figs. 3 y 4, la tapa 9 y la pieza 5 del soporte 4 estan provistas de medios complementarios de union mutua 10a, 10b por bayoneta. En concreto, la pieza 5 esta dotada en de una serie de ranuras en angulo que nacen en la embocadura de la abertura de recepcion 8 dimensionadas para recibir correspondientes protuberancias o relieves formados en la tapa 9, para implementar un acople a bayoneta de una forma en si conocida.

La pieza 5 esta ademas dotada de una ranura 11 que se extiende hacia abajo desde la abertura de recepcion 8, destinada a permitir la conexion con el exterior de un elemento emisor o captador alojado en el soporte 4 aun cuando la tapa 9 esta colocada en la abertura de

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recepcion 8.

Preferiblemente, en el equipo de ejemplo la banda 2 de latex es de un grosor de entre 0,4 y 1 mm, siendo preferiblemente de 0,5 mm. Las formas y medidas seran las necesarias para poder distribuir los orificios 3 y seleccionar el numero apropiado en funcion de la prueba diagnostica. La banda 2 puede tener por ejemplo forma de cinta para la frente, en su aplicacion para los estudios de la region prefrontal del cerebro; una forma mas estrecha para la region sensorimotora fronto-parietal; o una forma mas estrecha para el muslo de la pierna en medidas de actividad muscular.

La banda de la Fig. 1 forma parte de un equipo 1 que es apto para una prueba fNIR que emplea cuatro fuentes de luz tipo light-emiting diodes (LED’s) que son alojadas en las piezas 5 de respectivos soportes 4 que se abrochan a la banda 2 en los orificios 3 senalados con la letra f. Las fuentes de luz estaran rodeadas de diez fotodetectores que recibiran la luz despues de que esta haya interaccionado con el tejido de interes. Para ello, dichos fotodetectores se alojaran en las piezas 5 de correspondientes soportes 4, que seran abrochados a la banda 2 en los orificios 3 senalados con la letra d. El set de soportes 4 esta formado por un total de 16 soportes.

En este ejemplo, cada LED posee dos diodos que emiten cada uno a una longitud de onda especifica (740nm para HbR y 860nm para HbO) iluminando en secuencias sincronizadas. La combinacion de LEDs y detectores formara un total de 16 canales de adquision de datos.

Alguna de las ventajas del equipo 1 de los dibujos son: que permite un buen acoplamiento optico entre la piel del paciente y las fuentes de luz y los elementos detectores o sensores de luz; impide el desplazamiento sobre la piel de estas fuentes de luz y correspondientes detectores o sensores; minimiza la cantidad de luz reflejada en la piel; minimiza la cantidad de luz ambiente que alcanza los detectores o sensores; facilita el acoplamiento entre los soportes que portan las fuentes de luz y los correspondientes detectores o sensores a la banda; permite cambiar muy facilmente la configuration geometrica de las fuentes de luz y de los detectores o sensores; y permite el uso del mismo para pruebas diagnosticas diferentes, como por ejemplo un registro de electroencefalografia o un registro de la actividad metabolica muscular, de especial interes para el seguimiento de deportistas o para la rehabilitacion de pacientes despues de una lesion.

Claims (9)

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   REIVINDICACIONES

   1. - Un equipo (1) apto para la captacion de datos generados por la actividad neuronal, o la actividad metabolica muscular de otra parte del cuerpo de un paciente, caracterizado porque comprende

   - al menos una banda (2) preparada para cenirse alrededor de una parte del cuerpo de un paciente, confeccionada con un material elastico, y dotada de una serie de orificios (3); y

   - un set de soportes (4) para alojar respectivos elementos emisores o captadores de senales, que comprenden un cuerpo hueco provisto de una abertura funcional (6) y dotado en la proximidad de la abertura funcional de un cuello (7) de dimensiones exteriores adecuadas para insertarse con ajuste en al menos uno de los orificios (3) de la banda y permitir asi el abroche firme y sin holgura del soporte a la banda, de forma que dispone la embocadura de la abertura funcional (6) del soporte apretada contra la piel del paciente cuando la banda esta correctamente cenida sobre este.
2. 2. - Un equipo (1) segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la banda (2) y al menos un soporte del set de soportes (4) son de un material opaco a la luz del infrarrojo cercano.
3. 3. - Un equipo (1) segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los orificios (3) de la banda (2) son orificios circulares y porque el contorno exterior de la seccion transversal del cuello (7) es circunferencial.
4. 4. - Un equipo (1) segun la reivindicacion anterior, caracterizado por que el cuerpo hueco es de una sola pieza (5) de forma general cilindrica tubular, distinguiendose un extremo inferior (5a) en el que hay una abertura funcional (6) y un extremo superior (5b) con una abertura de recepcion (8), consistiendo el cuello (7) del soporte en una acanaladura anular (7’) formada en la cara exterior de la citada pieza.
5. 5. - Un equipo (1) segun la reivindicacion anterior, caracterizado porque al menos un soporte (4) del set de soportes comprende una tapa (9), acoplable amoviblemente a la abertura de recepcion (8) de la pieza (5) del soporte.
6. 6. - Un equipo (1) segun la reivindicacion anterior, caracterizado por que la pieza (5) y la tapa (9) del soporte (4) estan provistas de medios complementarios de union mutua (10a, 10b) por bayoneta.
7. 7. - Un equipo (1) segun una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque la pieza (5) esta dotada de una ranura (11) que se extiende hacia abajo desde la abertura de recepcion (8), destinada a permitir la conexion con el exterior de un elemento emisor o captador alojado en el soporte (4).

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8. 8. - Un equipo (1) segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la banda (2) comprende orificios (3) de distinto tamano y porque el set de soportes (4) comprende soportes con cuellos (7) adecuados para cada uno de los tamanos de orificios.

   10 9.- Un equipo (1) segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado

   porque comprende mas de una banda (2) que se distinguen entre si por la diferente distribucion de los orificios (3).
9. 10.- Un equipo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque 15 el set de soportes (4) comprende soportes que alojan elementos emisores con fuentes de luz tipo light-emiting diodes (LED’s); y soportes que alojan captadores con sensores de la luz emitida por los elementos emisores.