ES2913485T3 - Dispositivo y método de análisis de la viscosidad de un fluido - Google Patents
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Abstract
Sistema de soporte cardíaco (300) que tiene una interfaz de entrada (215) con puertos de entrada y que tiene una interfaz de salida (220) con puertos de salida, que comprende una máquina de flujo que tiene un impulsor acoplado a un motor eléctrico, un cable de conexión (370) y una cánula (200) conectada al cable de conexión y que se extiende a lo largo de un eje y puede disponerse centralmente en las válvulas aórticas (330) a través de las cuales la máquina de flujo puede propulsar un flujo sanguíneo (335) desde la interfaz de recepción (215) hasta la interfaz de salida (220), caracterizado por una punta (360) conectada a un extremo distal de la cánula y un analizador (100) para analizar una viscosidad (105) de la sangre en el flujo sanguíneo (335), en donde el analizador (100) tiene las siguientes características: - un elemento ultrasónico (210) dispuesto en la punta (360) y configurado para generar en la sangre del flujo sanguíneo (335) una onda sonora que se irradia a través de un área de entrada de la interfaz de registro (215) en la cánula a lo largo de su eje para detectar el parámetro Doppler en los reflejos de las ondas sonoras de la sangre, - un dispositivo de detección (110) configurado para detectar la viscosidad (105) de la sangre en el flujo sanguíneo (335) utilizando al menos un parámetro Doppler de un espectro Doppler (700) de la sangre en el flujo sanguíneo (335); y - un dispositivo de puesta a disposición (115) configurado para proporcionar o transmitir una señal de viscosidad (130) representativa de la viscosidad (105) de la sangre en el flujo sanguíneo (335) detectada por el dispositivo de detección (110).
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo y método de análisis de la viscosidad de un fluido
La invención se refiere a un dispositivo de soporte cardíaco que tiene una interfaz de recepción con puertos de entrada y una interfaz de salida con puertos de salida, que tiene una máquina de flujo que comprende un impulsor acoplado a un motor eléctrico, que tiene un cable de conexión y una cánula conectada al cable de conexión, que se extiende a lo largo de un eje y que se puede disponer centralmente en las válvulas aórticas a través de las cuales se puede propulsar un flujo sanguíneo por medio de la máquina de flujo desde la interfaz de recepción hasta la interfaz de salida. Además, la invención se refiere a un método para analizar la viscosidad de la sangre de una corriente sanguínea propulsada a través de una cánula que se extiende a lo largo de un eje.
El TP (tiempo de protrombina) y el CIN (cociente internacional normalizado) son la medida estándar de la coagulación de la sangre. Normalmente, el CIN se determina en muestras de sangre añadiendo tromboplastina y midiendo después el tiempo de coagulación. La determinación se puede realizar en el laboratorio, pero ahora también existen dispositivos de tiras reactivas para la automedición por parte del paciente, similar al procedimiento de medición de la glucosa en sangre. En el caso de los pacientes con sistemas de soporte cardíaco, la llamada gestión de la coagulación es esencial para minimizar la trombosis de la bomba. Es posible que la monitorización de la viscosidad de la sangre como parámetro sustitutivo del CIN sea suficiente para la gestión de la coagulación. En Volkan Osel y otros: "Oline Viscosity Measurement of Complex Solutions Using Ultrasound Doppler Velocimetry", Turk. J. Chem. 30, 297 (2006) se describe la determinación de la viscosidad de un fluido mediante velocimetría Doppler por ultrasonidos. No hay información sobre las mediciones en vivo.
La patente de los Estados Unidos núm. US 2004/065143 A1 se conoce la medición de la viscosidad de la sangre con un elemento ultrasónico utilizando un parámetro Doppler.
La patente alemana núm. DE 102006001 180 A1 describe un reómetro y un método de evaluación para determinar la curva de flujo y la función de viscosidad de fluidos newtonianos y no newtonianos ópticamente transparentes. La patente de los Estados Unidos núm. US 2012/0084024 A1 describe un viscosímetro con un dispositivo de medición por ultrasonidos para determinar el caudal de un fluido a través de un canal de fluido.
La patente de los Estados Unidos núm. US 2005/0126268 A1 describe un dispositivo de medición por ultrasonidos para determinar un perfil de velocidad de un fluido que fluye a través de un canal de fluido.
La patente europea núm. EP 2175770 B1 describe un sensor de viscosidad sanguínea explícito basado en ondas acústicas superficiales, o SAW, para determinar la viscosidad. En este caso no hay especificaciones para medir los parámetros Doppler.
La patente de los Estados Unidos núm. US 7,591,777 B2 describe una determinación de la viscosidad en sistemas de soporte cardíaco mediante la retroalimentación mecánica de la viscosidad de la sangre en el accionamiento del sistema de soporte cardíaco.
Un objetivo de la invención es proporcionar un método mejorado para analizar la viscosidad de un fluido y un analizador mejorado para ello. En particular, un objetivo de la invención es proporcionar un método y un dispositivo que permita analizar la viscosidad de un fluido de forma continua y en una escala de tiempo corta.
Este objetivo se logra mediante el dispositivo de determinación descrito en la reivindicación 1 y el método descrito en la reivindicación 13. Las modalidades ventajosas de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes. A continuación, se presenta un analizador para analizar la viscosidad de un fluido y un método de acuerdo con la invención para analizar la viscosidad de un fluido y, finalmente, un programa informático correspondiente. Son posibles otros desarrollos y mejoras ventajosas de los objetos indicados en las reivindicaciones independientes mediante las medidas enumeradas en las reivindicaciones dependientes.
En este contexto, el planteamiento hecho en esta descripción presenta un analizador para analizar la viscosidad de un fluido y un método para analizar la viscosidad de un fluido, y finalmente un programa informático correspondiente de acuerdo con las reivindicaciones principales. Otros desarrollos y mejoras ventajosas del dispositivo indicado en la reivindicación independiente son posibles mediante las medidas enumeradas en las reivindicaciones dependientes. Las ventajas que se pueden lograr con el planteamiento presentado son que un analizador descrito en la presente descripción está diseñado para detectar y proporcionar o transmitir la viscosidad de un fluido de forma rápida y sencilla utilizando un parámetro Doppler actual del fluido. En este contexto, se puede entender por un parámetro Doppler, un parámetro que representa la información sobre un cambio en la frecuencia de una señal enviada al fluido a una frecuencia de una señal recibida del fluido. Por ejemplo, el parámetro Doppler corresponde a un
desplazamiento Doppler. Un espectro Doppler se puede entender como un espectro que contiene frecuencias resultantes de una señal enviada al fluido y frecuencias resultantes de una señal recibida del fluido. De esta manera, por ejemplo, se puede realizar una evaluación del desplazamiento Doppler de diferentes componentes de frecuencia de las señales enviadas hacia el fluido en relación con los componentes de frecuencia resultantes de las señales recibidas del fluido.
Se presenta un analizador para analizar la viscosidad de un fluido. El analizador comprende un dispositivo de detección y un dispositivo de puesta a disposición. El dispositivo de detección se configura para detectar la viscosidad del fluido utilizando al menos un parámetro Doppler de un espectro Doppler del fluido. El dispositivo de puesta a disposición se configura para proporcionar o transmitir una señal de viscosidad que representa la viscosidad detectada por el dispositivo de detección. Se entiende que el espectro Doppler es un producto de un perfil de flujo del fluido y una característica direccional de un elemento ultrasónico que genera o puede generar una onda sonora en el fluido. El perfil de flujo puede depender de una velocidad de flujo del fluido y adicional o alternativamente de una forma de un dispositivo receptor a través del cual fluye el fluido.
El dispositivo de detección puede estar configurado para leer el parámetro Doppler de dicho elemento ultrasónico, que puede ser un transductor ultrasónico. El elemento ultrasónico puede estar configurado para generar la onda sonora en el fluido y detectar el parámetro Doppler de una onda sonora reflejada en el fluido. La onda sonora generada puede tener una directividad definida o fija. El dispositivo de detección y/o el dispositivo de puesta a disposición pueden formar parte del elemento ultrasónico o estar diseñado para acoplarse a este. Por ejemplo, el dispositivo de detección se puede diseñar para leer el parámetro Doppler detectado por el elemento ultrasónico desde el elemento ultrasónico.
El dispositivo de detección se puede diseñar para detectar la viscosidad utilizando una relación funcional entre el parámetro Doppler y la viscosidad y/o utilizando una tabla de consulta, en particular en la que una relación entre el parámetro Doppler y la viscosidad se puede almacenar en la tabla de consulta. La tabla de consulta puede ser una tabla de calibración en la que se pueden almacenar datos de medición para todas las viscosidades relevantes del fluido en todos los parámetros Doppler relevantes y, adicional o alternativamente, otros parámetros relevantes como las velocidades de flujo del fluido. De esta manera, utilizando el parámetro Doppler actual, se puede leer rápida y fácilmente una viscosidad asignada a partir de la tabla de consulta. O bien, utilizando el parámetro Doppler actual, se puede detectar la viscosidad rápida y fácilmente resolviendo la relación funcional. La tabla de consulta y/o la relación funcional pueden estar almacenadas en el dispositivo de detección o pueden ser leídas por el dispositivo de detección para su uso.
De acuerdo con una modalidad, es más ventajoso que el dispositivo de detección esté configurado para detectar la viscosidad utilizando una interpolación de una primera viscosidad almacenada en la tabla de consulta y una segunda viscosidad (contigua) almacenada en la tabla de consulta. De esta manera, se puede aumentar la precisión del cálculo.
El analizador puede comprender además una cánula que tiene una interfaz de recepción para recibir el fluido y una interfaz de salida opuesta a la interfaz de recepción para descargar el fluido, en particular, en donde el parámetro Doppler puede representar un parámetro Doppler en la cánula. Dicha cánula se puede diseñar para su uso en un sistema de soporte cardíaco o integrada a este. Por ejemplo, la cánula se puede diseñar o fabricar para recibir sangre como fluido. De esta manera, ventajosamente, se puede detectar la viscosidad actual de la sangre en la cánula mediante el analizador. El dispositivo de detección se puede diseñar, además, para detectar la viscosidad utilizando al menos un parámetro de cánula. El parámetro de cánula puede ser un ancho de cánula o un radio de cánula.
De acuerdo con otra modalidad ventajosa, el analizador tiene un dispositivo de flujo para propulsar el fluido desde la interfaz de recepción hasta la interfaz de salida de la cánula, en particular, en donde el dispositivo de flujo puede estar dispuesto o disponerse delante de o en el área de la interfaz de salida. El dispositivo de flujo puede tener un dispositivo de accionamiento en forma de motor eléctrico y un impulsor acoplado. Durante el funcionamiento del dispositivo de flujo, se puede efectuar un flujo volumétrico del fluido a través de la cánula, en donde el flujo volumétrico hace que se pueda medir el perfil de flujo, que depende de la viscosidad del fluido, una velocidad de flujo del fluido y una forma de la cánula, por ejemplo, el ancho de la cánula o el radio de la cánula. Este analizador con un dispositivo de flujo puede tener la forma de o utilizarse como un sistema de soporte cardíaco. Este sistema de soporte cardíaco puede detectar ventajosamente una viscosidad sanguínea actual y ponerla a disposición o enviarla, por ejemplo, para un procedimiento de diagnóstico.
El dispositivo de detección puede estar configurado además para detectar la viscosidad utilizando al menos un parámetro de flujo del perfil de flujo, en particular una velocidad de flujo, del fluido a través de la cánula. La velocidad del flujo se puede medir utilizando un elemento ultrasónico configurado para detectar el desplazamiento Doppler de la señal ultrasónica reflejada por las partículas del fluido.
Resulta más ventajoso que el analizador de acuerdo con una modalidad comprenda un elemento ultrasónico configurado para generar una onda sonora en el fluido para detectar el parámetro Doppler, en particular en donde el
elemento ultrasónico puede estar dispuesto en el área de la interfaz de recepción de la cánula. El elemento ultrasónico puede estar configurado para generar la onda sonora con una directividad definida o fija. En este caso, la característica direccional puede orientarse en la dirección del flujo esperado del fluido a través de la cánula.
El dispositivo de detección puede estar configurado para detectar la viscosidad utilizando el parámetro Doppler que representa una frecuencia Doppler y/o un ancho del espectro Doppler.
También se proporciona un método para analizar la viscosidad de un fluido. El método comprende una etapa de detección y una etapa de puesta a disposición. En la etapa de detección, se detecta la viscosidad del fluido utilizando al menos un parámetro Doppler de un espectro Doppler del fluido. En la etapa de puesta a disposición, se proporciona o transmite una señal de viscosidad que representa la viscosidad detectada en la etapa de detección. Este método se puede poner en práctica utilizando el analizador presentado anteriormente. El método se puede implementar, por ejemplo, en software o hardware o en una forma mixta de software y hardware, por ejemplo, en una unidad de control.
Ventajosamente, existe también un producto de programa de ordenador o un programa de ordenador con código de programa que se puede almacenar en un soporte legible por máquina o en un medio de almacenamiento como una memoria de semiconductores, una memoria de disco duro o una memoria óptica y que se utiliza para realizar, implementar y/o controlar las etapas del método de acuerdo con una de las modalidades descritas anteriormente, en particular cuando el producto de programa o el programa se ejecuta en un ordenador o un dispositivo.
En los dibujos se muestran ejemplos de modalidades del enfoque presentado en la presente descripción y se explican a continuación con más detalle. Se muestra:
En la Figura 1, una representación esquemática de un analizador para analizar la viscosidad de un fluido de acuerdo con un ejemplo de modalidad;
En la Figura 2, una vista lateral esquemática en sección transversal de un analizador de acuerdo con una modalidad;
En la Figura 3, una representación esquemática de un sistema de soporte cardíaco con un analizador de acuerdo con una modalidad;
En la Figura 4, una representación esquemática de un perfil de flujo de un fluido de acuerdo con un ejemplo de modalidad;
En la Figura 5, una representación esquemática de un espectro Doppler;
En la Figura 6, una representación esquemática de un espectro Doppler;
En la Figura 7, una representación esquemática de un espectro Doppler de acuerdo con una modalidad; y En la Figura 8, un diagrama de flujo de un método para analizar la viscosidad de un fluido de acuerdo con una modalidad.
En la siguiente descripción de las modalidades favorables del presente enfoque, se utilizan los mismos números de referencia o similares para los elementos que se muestran en las distintas Figuras y que tienen un efecto similar, y se omite una descripción repetida de estos elementos.
Cuando un ejemplo de modalidad comprende un enlace "y/o" entre una primera característica y una segunda característica, esto debe entenderse como que el ejemplo de modalidad comprende tanto la primera característica como la segunda característica de acuerdo con una modalidad y sólo la primera característica o sólo la segunda característica de acuerdo con otra modalidad.
La Figura 1 muestra una representación esquemática de un analizador 100 para analizar la viscosidad 105 de un fluido de acuerdo con una modalidad.
El analizador 100 comprende un dispositivo de detección 110 y un dispositivo de puesta a disposición 115. El dispositivo de detección 110 se configura para detectar la viscosidad 105 del fluido utilizando al menos un parámetro Doppler 120 de un espectro Doppler del fluido. El dispositivo de puesta a disposición 115 se configura para proporcionar o transmitir una señal de viscosidad 130 que representa la viscosidad 105 detectada por el dispositivo de detección 110.
De acuerdo con esta modalidad, el dispositivo de detección 110 está configurados para detectar la viscosidad 105 utilizando un parámetro de flujo 135 del fluido a través de una cánula en la que se recibe el fluido y/o un parámetro de cánula 140 de la cánula. De acuerdo con este ejemplo de modalidad, el dispositivo de detección 110 se configura para leer el parámetro Doppler 120 y/o el parámetro de flujo 135 y/o el parámetro de cánula 140, cada uno en forma de una señal de sensor.
La Figura 2 muestra una vista esquemática en sección lateral de un analizador 100 de acuerdo con un ejemplo de modalidad. Este puede ser el analizador 100 descrito en la Figura 1, con la diferencia de que el analizador 100 de acuerdo con este ejemplo de modalidad comprende además una cánula 200, un dispositivo de flujo 205 y un
elemento ultrasónico 210. Alternativa o adicionalmente, el analizador 100 se puede fabricar, por ejemplo, en dos partes, de manera que la cánula 200, el dispositivo de flujo 205 y el elemento ultrasónico 210 se puedan operar por cable espacialmente separados del dispositivo de detección 110 y del dispositivo de puesta a disposición 115.
La cánula 200 tiene una interfaz de recepción 215 configurada para recibir el fluido 217, y una interfaz de salida 220 opuesta a la interfaz de recepción 215 configurada para descargar el fluido 217. De acuerdo con esta modalidad, el parámetro Doppler representa un parámetro Doppler en la cánula 200.
El dispositivo de flujo 205 se configura para propulsar el fluido 217 desde la interfaz de recepción 215 hasta la interfaz de salida 220 de la cánula 200. Para ello, de acuerdo con este ejemplo de modalidad, el dispositivo de flujo 205 se dispone o puede disponerse delante o en el área de la interfaz de salida 220. De acuerdo con este ejemplo de modalidad, el dispositivo de flujo 205 comprende un dispositivo de accionamiento en forma de motor eléctrico y/o un impulsor acoplado que se aloja en la cánula 200.
De acuerdo con esta modalidad, el dispositivo de detección 110 se configura para detectar la viscosidad utilizando el parámetro de flujo que representa una velocidad de flujo v de un perfil de flujo 225 del fluido a través de la cánula 200. De acuerdo con esta modalidad, el dispositivo de detección 110 está configurado además para detectar la viscosidad utilizando el parámetro de cánula 200 que representa un ancho de cánula r de la cánula 200.
El elemento ultrasónico 210 se configura para generar una onda sonora en el fluido 217 para detectar el parámetro Doppler en su reflejo a partir de las partículas del fluido. De acuerdo con este ejemplo de modalidad, el elemento ultrasónico 210 se dispone en el área de la interfaz de recepción 215 de la cánula 200. También se muestra una directividad 230 del elemento ultrasónico 210, en donde la directividad 230 es fija y/o definida de acuerdo con este ejemplo de modalidad.
De acuerdo con esta modalidad, el dispositivo de detección 110 se configura para detectar la viscosidad utilizando el parámetro Doppler que representa una frecuencia Doppler y/o un ancho del espectro Doppler. De acuerdo con este ejemplo de modalidad, el dispositivo de detección 110 se configura para detectar la viscosidad utilizando una relación funcional entre el parámetro Doppler y la viscosidad y/o utilizando una tabla de consulta, en la que la relación entre el parámetro Doppler y la viscosidad se almacena en la tabla de consulta. De acuerdo con este ejemplo de modalidad, el dispositivo de detección 110 está configurado además para detectar la viscosidad utilizando una interpolación de una primera viscosidad almacenada en la tabla de consulta y una segunda viscosidad adyacente almacenada en la tabla de consulta.
A continuación, se describirá con otras palabras y con mayor exactitud los detalles del analizador 100:
De acuerdo con este ejemplo de modalidad, el analizador 100 presentado en la presente descripción es aplicable como sistema de soporte cardíaco. En el caso de los pacientes con un sistema de soporte cardíaco, también llamados pacientes con DAV (dispositivo de asistencia ventricular), la gestión de la coagulación es esencial para minimizar la trombosis de la bomba. Para ello, los pacientes son tratados, por ejemplo, con fármacos que inhiben la coagulación plasmática de la sangre y el CIN se fija en el rango de 2 a 2,5.
Mediante el análisis del espectro Doppler del elemento de ultrasonido 210 integrado en una punta de la cánula 200 de un sistema VAD de acuerdo con este ejemplo de modalidad, que también se puede denominar cánula de entrada, se puede concluir el perfil de flujo 225 y, por tanto, la viscosidad de la sangre.
De acuerdo con este ejemplo de modalidad, la viscosidad de la sangre es recogida continuamente por el dispositivo de detección 110 durante el funcionamiento del analizador 100 o, de acuerdo con un ejemplo de modalidad alternativo, a intervalos de tiempo fijos. El dispositivo de puesta a disposición 115 se configura para proporcionar la viscosidad detectada a un médico y/o a un paciente como parámetro de orientación terapéutica. Para ello, la señal de viscosidad está configurada para mostrar la viscosidad en una pantalla y/o transmitirla por radio a un servicio web.
Ventajosamente, en el analizador 100 presentado en este caso, sólo es suficiente un simple transductor ultrasónico llamado "de un solo elemento" como elemento ultrasónico 210, que de acuerdo con este ejemplo de modalidad tiene forma de disco circular. Dicho elemento ultrasónico 210 es posible gracias al especial posicionamiento espacial del elemento ultrasónico 210 en la dirección del flujo esperado del fluido 217 mostrado en este caso. De acuerdo con un ejemplo de modalidad, el elemento ultrasónico 210 se configura para cuantificar la velocidad de flujo v del fluido 217. El elemento ultrasónico 210 integrado en la punta de la cánula de entrada mide, por ejemplo, el espectro Doppler del flujo en la cánula 200 mediante el método denominado "Doppler de onda pulsada", este método también se denomina "Doppler pulsado".
La Figura 2 muestra, en otras palabras, un ejemplo de cánula de entrada de VAD con un elemento ultrasónico 210 en forma de transductor ultrasónico. Se muestra un área de entrada, la característica direccional 230 del transductor ultrasónico y el perfil de flujo resultante 225 en la cánula de entrada.
La Figura 3 muestra una representación esquemática de un sistema de soporte cardíaco 300 con un analizador 100 de acuerdo con una modalidad. Puede ser el analizador 100 descrito en la Figura 2.
El sistema de soporte cardíaco 300 ilustrativo que se muestra en este caso también puede denominarse sistema de soporte cardíaco. También se muestra un corazón 305 con un ventrículo izquierdo 310 y un ventrículo derecho 315, y una aurícula izquierda 320 y una aurícula derecha 325. El sistema de soporte cardíaco 300 está situado en el centro de las válvulas aórticas 330, de manera que un flujo sanguíneo 335 es aspirado a través de la interfaz de recepción 215 en forma de puertos de entrada en el área del ventrículo izquierdo 310 y es entregado en el área aguas abajo de las válvulas cardíacas 345 a través de la interfaz de salida 220 en forma de puertos de salida en la aorta 355.
De acuerdo con esta modalidad, el sistema de soporte ilustrativo comprende además una punta distal 360 con sensores, de acuerdo con una modalidad, los sensores comprenden al menos un sensor de presión y/o al menos un sensor de temperatura, y el elemento ultrasónico 210, que irradia a lo largo del eje del sistema de soporte a través de un área de entrada de la interfaz de recepción 215 en la cánula 200. La cánula 200 dirige la sangre a la máquina de flujo con impulsores, que se encuentran en el área de la interfaz de salida 220. Junto a ella se encuentra un motor eléctrico 365 y un cable de conexión 370.
La Figura 4 muestra una representación esquemática de un perfil de flujo 225 de un fluido de acuerdo con una modalidad. Puede tratarse del perfil de flujo 225 descrito en la Figura 2, reconocible en uno de los dispositivos de análisis descritos en una de las figuras anteriores. Se muestra un perfil de flujo ilustrativo 400 en un tubo, en donde v denota una velocidad del fluido y y denota una distancia radial desde una pared interior del tubo. El gradiente de velocidad dv/dy, y por tanto el perfil de velocidad, depende de la viscosidad. En otras palabras, el perfil de velocidad en una cánula de un dispositivo de soporte cardíaco de Navier-Stokes depende de la viscosidad.
La Figura 5 muestra una representación esquemática de un espectro Doppler 500. El espectro Doppler 500 es el producto del perfil de flujo 505 de un fluido y la directividad 510 de un elemento ultrasónico 210. Las Figuras 5 a 7 muestran una comparación de diferentes perfiles de flujo y características direccionales y los espectros Doppler resultantes en cada caso, en donde la Figura 7 muestra un espectro Doppler real tal y como se produce y/o detecta utilizando los dispositivos de análisis presentados en una de las Figuras 1 a 3.
La Figura 5 muestra un espectro Doppler 500 para un elemento ultrasónico de enfoque ideal 210, que produce una directividad ideal 510, y un flujo paralelo, que produce el perfil de flujo paralelo 505.
La Figura 6 muestra una representación esquemática de un espectro Doppler 600. Se muestra un espectro Doppler resultante 600 para un elemento ultrasónico de enfoque real 210 que efectúa la directividad 230 descrita para su uso con el analizador descrito en cualquiera de las Figuras 1 a 3, y el perfil de flujo paralelo 505 descrito en la Figura 5. En comparación con el espectro Doppler mostrado en la Figura 5, el espectro Doppler 600 resultante en la Figura 6 está ensanchado.
La Figura 7 muestra una representación esquemática de un espectro Doppler 700 de acuerdo con un ejemplo de modalidad. Este puede ser el espectro Doppler 700 tal y como se efectúa y/o discierne en la cánula utilizando los dispositivos de análisis presentados en cualquiera de las Figuras 1 a 3.
Se muestra un espectro Doppler resultante 700 del fluido para el elemento ultrasónico de enfoque real 210, que tiene una directividad real 230, y un perfil de flujo real 225 como se produce en la cánula.
Para viscosidades más elevadas, se produce un ensanchamiento adicional del espectro Doppler 700 porque, para un caudal volumétrico dado del fluido, el flujo es más rápido en el centro y más lento en el borde, y las áreas de flujo más lento ocupan más superficie de sección transversal en el área focal del elemento ultrasónico 210.
Los desplazamientos de frecuencia Doppler de todas las velocidades vi que se producen en el perfil de flujo 225 y que se representan en el espectro Doppler son:
El pico en el espectro Doppler 700 representa la velocidad dominante, es decir, de manera análoga a un histograma, una velocidad que se produce con mayor frecuencia. Sin embargo, este valor sigue siendo ponderado con la característica direccional 230 del elemento ultrasónico 210, que no opera con la misma sensibilidad en todas las direcciones.
La frecuencia Doppler más alta representa la velocidad más alta, como es de esperar en la dirección del haz principal del elemento ultrasónico 210 debido a la construcción mecánica especial, ya que:
a0o = 0 -> cos(a0o ) = 1.
Para un determinado elemento ultrasónico 210 con directividad fija 230, un ancho del espectro Doppler 700 se correlaciona con una distribución de velocidad en el espacio de observación. La medida de cálculo del dispositivo de detección de viscosidad son los valores característicos del espectro Doppler 700, de acuerdo con un ejemplo de modalidad basado en los parámetros de frecuencia Doppler a la mitad de la amplitud máxima del espectro Doppler 700 y/o ancho del espectro Doppler 700 de acuerdo con un ejemplo de modalidad ilustrativo 90% del valor de pico y/o frecuencia de la amplitud máxima del espectro Doppler 700 y frecuencia Doppler máxima en el espectro Doppler 700.
De acuerdo con un ejemplo de modalidad, el dispositivo de detección calcula o detecta la viscosidad de forma eficiente desde el punto de vista informático utilizando una tabla de consulta o de calibración, una denominada "tabla de consulta", LUT por sus siglas en inglés, en la que se almacenan los datos de medición de todas las viscosidades relevantes a todas las velocidades de flujo relevantes. Basándose en la frecuencia Doppler dominante, se selecciona una columna para la velocidad de flujo dominante de acuerdo con un ejemplo de modalidad y la viscosidad se lee allí de acuerdo con un ejemplo de modalidad correspondiente al ancho del espectro Doppler 700. Mediante la interpolación entre entradas adyacentes de la tabla, la precisión del cálculo se incrementa aún más de acuerdo con un ejemplo de modalidad.
El uso del perfil de flujo 225 del analizador presentado en este caso para la determinación de la viscosidad se puede demostrar generando experimentalmente diferentes perfiles de flujo. En un ejemplo de modalidad con un elemento ultrasónico 210, el elemento ultrasónico 210 es detectable ópticamente.
La Figura 8 muestra un diagrama de flujo de un método 800 para analizar la viscosidad de un fluido de acuerdo con un ejemplo de modalidad. Este puede ser un método 800 ejecutable por uno de los dispositivos de análisis descritos con referencia a las Figuras anteriores.
El método 800 comprende una etapa 805 de detección y una etapa 810 de puesta a disposición. En la etapa de detección 805, la viscosidad del fluido se detecta utilizando al menos un parámetro Doppler de un espectro Doppler del fluido. En la etapa 810 de puesta a disposición, se proporciona o transmite una señal de viscosidad que representa la viscosidad detectada en la etapa de detección 805.
Las etapas del método 805, 810 presentadas en la presente descripción se pueden repetir de esta manera o llevarse a cabo en un orden diferente al descrito.
Claims (13)
1. Sistema de soporte cardíaco (300) que tiene una interfaz de entrada (215) con puertos de entrada y que tiene una interfaz de salida (220) con puertos de salida, que comprende una máquina de flujo que tiene un impulsor acoplado a un motor eléctrico, un cable de conexión (370) y una cánula (200) conectada al cable de conexión y que se extiende a lo largo de un eje y puede disponerse centralmente en las válvulas aórticas (330) a través de las cuales la máquina de flujo puede propulsar un flujo sanguíneo (335) desde la interfaz de recepción (215) hasta la interfaz de salida (220),
caracterizado por
una punta (360) conectada a un extremo distal de la cánula y un analizador (100) para analizar una viscosidad (105) de la sangre en el flujo sanguíneo (335), en donde el analizador (100) tiene las siguientes características:
- un elemento ultrasónico (210) dispuesto en la punta (360) y configurado para generar en la sangre del flujo sanguíneo (335) una onda sonora que se irradia a través de un área de entrada de la interfaz de registro (215) en la cánula a lo largo de su eje para
detectar el parámetro Doppler en los reflejos de las ondas sonoras de la sangre,
- un dispositivo de detección (110) configurado para detectar la viscosidad (105) de la sangre en el flujo sanguíneo (335) utilizando al menos un parámetro Doppler de un espectro Doppler (700) de la sangre en el flujo sanguíneo (335); y
- un dispositivo de puesta a disposición (115) configurado para proporcionar o transmitir una señal de viscosidad (130) representativa de la viscosidad (105) de la sangre en el flujo sanguíneo (335) detectada por el dispositivo de detección (110).
2. Sistema de soporte cardíaco (300) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho dispositivo de detección (110) se configura para detectar dicha viscosidad (105) utilizando una relación funcional entre dicho parámetro Doppler a dicha viscosidad (105).
3. Sistema de soporte cardíaco de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el dispositivo de detección (110) se configura para detectar la viscosidad (105) utilizando una tabla de consulta.
4. Sistema de soporte cardíaco de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque en la tabla de consulta se almacena una relación entre el parámetro Doppler y la viscosidad (105).
5. Sistema de soporte cardíaco de acuerdo con la reivindicación 3 o la reivindicación 4, caracterizado porque el dispositivo de detección (110) se configura para detectar la viscosidad (105) utilizando una interpolación de la primera viscosidad almacenada en la tabla de consulta y una segunda viscosidad almacenada en la tabla de consulta.
6. Sistema de soporte cardíaco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el parámetro Doppler representa un parámetro Doppler en la cánula (200).
7. Sistema de soporte cardíaco de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el dispositivo de detección (110) se configura para detectar la viscosidad (105) utilizando al menos un parámetro de cánula (r) de la cánula (200).
8. Sistema de soporte cardíaco de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque el dispositivo de flujo (205) se dispone en el área de la interfaz de salida (220).
9. Sistema de soporte cardíaco de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque dispositivo de flujo (205) se dispone en la interfaz de salida (220).
10. Sistema de soporte cardíaco de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque el dispositivo de detección (110) se configura para detectar la viscosidad (105) utilizando al menos un parámetro de flujo de un perfil de flujo (225).
11. Sistema de soporte cardíaco de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el dispositivo de detección (110) se configura para detectar una velocidad de flujo (v) de la sangre en el flujo sanguíneo (335) a través de la cánula (200).
12. Sistema de soporte cardíaco de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de detección (110) se configura para detectar la viscosidad (105) mediante el parámetro Doppler que representa una frecuencia Doppler y/o un ancho del espectro Doppler (700).
13. Método (800) para analizar la viscosidad (105) de la sangre en un flujo sanguíneo (335) suministrado por el dispositivo de flujo a través de la cánula a un sistema de soporte cardíaco (300) configurado de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12,
caracterizado por
generar una onda sonora en la sangre del flujo sanguíneo mediante el elemento ultrasónico (210) que se irradia a través de un área de entrada de la interfaz de entrada (215) en la cánula (200) a lo largo del eje de esta, e indicar la viscosidad (105) de la sangre en el flujo sanguíneo (335) utilizando al menos un parámetro Doppler de un espectro Doppler (700) del flujo sanguíneo (335).
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