ES2954155T3

ES2954155T3 - Método de cálculo de presión arterial basado en el tiempo de tránsito de la onda reflejada de pulso y tensiómetro

Info

Publication number: ES2954155T3
Application number: ES16829612T
Authority: ES
Inventors: Jiawei Yang
Original assignee: Hangzhou Nanochap Electronics Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Nanochap Electronics Co Ltd
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2023-11-20
Anticipated expiration: 2036-04-20
Also published as: EP3295868A1; US10537254B2; AU2016300616A1; AU2016300616B2; CN105054918B; EP3295868A4; US20180078157A1; CN105054918A; EP3295868B1; HUE063007T2; WO2017016245A1

Abstract

Un método de cálculo de la presión arterial basado en el tiempo de tránsito de la onda reflejada del pulso y un medidor de presión arterial. El método comprende los siguientes pasos: S1: recopilar y almacenar datos de forma de onda de pulso de la punta de un dedo; S2: procesar los datos de forma de onda de pulso, para obtener una frecuencia cardíaca y parámetros de cada ciclo de pulso, detectar las coordenadas del eje de tiempo de un punto de inicio de onda dominante de onda de pulso SPL1 y un punto de crecimiento de onda reflejada SPL2 dentro de cada ciclo de pulso, y calcular el correspondiente tiempo de tránsito de la onda reflejada del pulso (RWTT): RWTT=SPL2-SPL1; S3: cálculo para formar una matriz RWTT; y S4: calcular una presión sistólica y una presión diastólica según la matriz RWTT y la frecuencia cardíaca. El método de cálculo de la presión arterial y el medidor de presión arterial actuales miden el pulso de la yema del dedo usando un solo sensor, logrando así simplicidad, conveniencia y rapidez; analizando una base teórica de correlación de una onda reflejada del pulso y una presión sanguínea humana, se establecen modelos de correlación entre RWTT y una presión sistólica así como una presión diastólica, y la presión sistólica y la presión diastólica se calculan según dos modelos sanguíneos; y la presión sistólica y la presión diastólica, calculadas mediante el presente método, son más precisas y menos erróneas, y el rango de aplicación es amplio. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método de cálculo de presión arterial basado en el tiempo de tránsito de la onda reflejada de pulso y tensiómetro

Campo técnico

La presente divulgación se relaciona con un método de cálculo de presión arterial basado en el tiempo de transmisión de onda de retorno de pulso y con un tensiómetro, y pertenece al campo técnico de los dispositivos médicos.

Técnica relacionada

Todos los tensiómetros electrónicos convencionales deben realizar la presurización y despresurización a través de un manguito, y medir la presión arterial por auscultación u oscilografía. Debido a las molestias que provoca la presurización del manguito, este tipo de tensiómetro se denomina tensiómetro invasivo. En los últimos años, ha habido algunos tensiómetros no invasivos que calculan la velocidad de propagación de onda de pulso generalmente en función del tiempo de transmisión de onda de pulso (Pulse Transmisión Time, PTT) medido y el modelo de presión arterial PTT-BP, y además estiman la presión sistólica.

Como se describe en el Anuncio de Patente China N.° CN102223837B, titulado "Blood Pressure Information Measuring Device for Measuring Pulse Wave Velocity as Blood Pressure Information", en un dispositivo de medición, los manguitos que se llevan respectivamente en la parte superior del brazo y la extremidad inferior (tobillo) se utiliza para medir la presión arterial de la parte superior del brazo y la presión arterial de la extremidad inferior (S101). Además, la onda de pulso de la parte superior del brazo y la onda de pulso de la extremidad inferior se miden sincrónicamente usando estos manguitos (S103). Luego, la velocidad de propagación de la onda de pulso (baPWV) en la parte superior del brazo y la extremidad inferior se calcula en función de la diferencia del tiempo de ocurrencia entre las dos ondas de pulso (S105, S107). Además, la velocidad de propagación de la onda de pulso del brazo superior (Pulse Wave Velocity, PWV del brazo superior) se calcula en función de la diferencia del tiempo de aparición entre la onda de eyección y la onda de retorno de la onda de pulso del brazo superior (S109, S111). Este método requiere generalmente dos sensores, uno colocado cerca del corazón para recibir la señal del sonido del corazón (ECG), y el otro colocado en las extremidades humanas (muñeca, dedos, pie, etc.) o detrás de las orejas y otras partes para recibir la señal de onda de pulso (generalmente obtenida por fotopletismografía, es decir, photoplethysmograph, PPG) propagada al mismo. Al comparar las dos señales, se mide el tiempo de transmisión de onda de pulso. En este método, los dos sensores tienen cada uno un circuito correspondiente y se conectan entre sí por un cable, por lo que no son cómodos de usar y generalmente se incorporan en algunas prendas portables (accesorios). También hay formas de colocar dos sensores directamente en la muñeca y los dedos, midiendo así el PTT desde la muñeca hasta los dedos comparando la señal de la onda de pulso allí. Sin embargo, la velocidad de la onda de pulso calculada por este método es local y no se ajusta a la definición del modelo de presión arterial PTT-BP, por lo que el valor estimado de la presión sistólica tendrá una desviación relativamente grande.

El documento US 2003/0036685 A1 describe un control de la salud y sistema de biorretroalimentación que comprende un sensor de fotopletismografía (PPG), un dispositivo de procesamiento y un servidor de sitio web para determinar, exponer y analizar diversos parámetros cardiovasculares. El sensor PPG se instala dentro de un dispositivo de entrada de usuario que se maneja manualmente, como un ratón o teclado, mide el contorno del volumen de sangre del usuario y lo transmite a un dispositivo de procesamiento, como un ordenador personal o un asistente digital personal (Personal Digital Assistant, PDA). El sistema determina una pluralidad de índices cardiovasculares que incluyen la presión arterial media, la frecuencia cardiaca, la temperatura corporal, la frecuencia respiratoria y la distensibilidad arterial sobre la base de las características de la señal del pulso de onda sistólica y el pulso de onda reflejada sistólica presente en el pulso de volumen digital derivado del contorno del pulso PPG. Las características de señal del pulso de onda reflejada sistólica se pueden determinar a través de diversas técnicas de análisis de pulso, incluido el análisis derivado de la señal de pulso de volumen digital, filtrado de paso de banda o técnicas de extracción de frecuencia de matriz respiratoria. Al restar el contorno de pulso de onda reflejada sistólica del contorno de pulso de volumen digital, también se pueden identificar las características del pulso de onda sistólica. El sistema también proporciona la determinación precisa de la presión arterial sistólica y diastólica utilizando un tensiómetro no invasivo para calibrar las relaciones entre la presión arterial o digital y las características del contorno de pulso de volumen digital del usuario. De esta forma, se puede obtener una amplia variedad de datos cardiovasculares y respiratorios. El sistema también facilita la transmisión de dichos datos al sitio web del sistema para su análisis, almacenamiento y recuperación posterior.

El documento US 2014/288 445 A1 divulga un dispositivo, un sistema y un método para monitorizar información de presión arterial de un usuario. Un dispositivo se configura con al menos un sensor de presión, un elemento de sujeción y un componente de procesamiento. En el método, el sensor de presión se une de forma separable a una posición en la superficie exterior de un tejido del usuario. El sensor de presión genera una señal que varía según las deformaciones del tejido en respuesta a una onda de presión arterial que expande o contrae un vaso sanguíneo subyacente al tejido. La señal se usa para calcular los parámetros de onda de pulso que representan las características detectadas de la onda de presión arterial progresiva del usuario y el valor de la presión arterial del usuario.

La publicación científica “Implantable accelerometer system for the determination of blood pressure using reflected wave transit time” de M. Theodor et al., publicada en Sensors And Actuators A, 14 de diciembre de 2013, divulga un sistema de sensor para la monitorización continua de la presión arterial utilizando un sensor de aceleración implantado en una arteria mediante técnicas mínimamente invasivas. El sensor se basa en la medición del tiempo de tránsito de la onda reflejada (Reflected Wave Transit Time, RWTT). El sistema implantable se fabrica sobre un sustrato flexible utilizando sensores de aceleración de 2 mm x 2 mm y una unidad telemétrica para la transmisión de los datos. Compendio

Los problemas que subyacen a la invención se resuelven con las características de las reivindicaciones independientes de la patente. Las realizaciones de la invención son objeto de las reivindicaciones de patente dependientes. El problema técnico a resolver por la presente divulgación es proporcionar una nueva técnica y un método de medición electrónica de la presión arterial basados en el tiempo de transmisión de la onda de retorno (Return Wave Transmission Time, RWTT) para paliar al menos una de las deficiencias anteriores. En la nueva técnica y método, solo se requiere un sensor, y al tocar el sensor con los dedos, la presión diastólica, la presión sistólica, la frecuencia cardiaca y otros valores podrán calcularse a través de algoritmos complejos en solo unos segundos.

La solución técnica para resolver el problema técnico de la divulgación es la siguiente:

Un método para calcular la presión arterial basado en el tiempo de transmisión de onda de retorno de pulso, que comprende las etapas de:

S1: recopilar y almacenar datos de forma de onda de pulso en la punta del dedo;

S2: procesar dichos datos de forma de onda de pulso para obtener una frecuencia cardiaca y parámetros de una pluralidad de períodos de pulso, detectando las coordenadas del eje de tiempo de un punto de inicio de onda primaria SPL1 de una onda de pulso y un punto de crecimiento SPL2 de una onda de retorno en cada uno de dichos períodos de pulsos, y calcular un tiempo de transmisión de onda de retorno de pulso correspondiente RWTT: RWTT = SPL2 - SPL1;

S3: calcular el tiempo de transmisión de onda de retorno de pulso RWTT en cada uno de dichos períodos de pulso para formar una distribución RWTT; y

S4: calcular presiones sistólica y diastólica basadas en a dicha distribución RWTT y la frecuencia cardiaca. Preferiblemente, el método comprende además una etapa S5 de corregir las presiones sistólica y diastólica calculadas para cada individuo.

Preferiblemente, el método comprende además una etapa S21 de corregir dicho punto de crecimiento SPL2 de la onda de retorno según las características de perfil de diferentes tipos de ondas de pulso.

La etapa de calcular la presión sistólica comprende establecer una fórmula de presión sistólica SYS según dicha distribución RWTT

donde Ks es 1.2-1.8, preferiblemente 1.5.

Preferiblemente, la etapa de calcular la presión diastólica comprende establecer una primera fórmula de presión arterial diastólica DIA según dicha distribución RWTT.

en donde Kd1 es 2.1-3.3, preferiblemente 2.7, Kd2 es 0.3-0.8, preferiblemente 0.5, y HR es la frecuencia cardiaca. Preferiblemente, la etapa de calcular la presión diastólica comprende establecer la segunda fórmula de presión arterial diastólica DIA según dicha distribución RWTT

donde Kd1 es 1.6-2.4, preferiblemente 2, Kd2es 12-18, preferiblemente 15, Kd3 es 52 (Pnor-DC) a 79 (Pnor- DC), preferiblemente 66 (Pnor-DC), SL es una pendiente normalizada, y Pnory DC son el pico de referencia y el voltaje de CC de referencia en el período de pulso, respectivamente.

Preferiblemente, la etapa S5 comprende: comparar las presiones sistólica y diastólica calculadas con valores estándar predeterminados y obtener un parámetro de corrección de presión sistólica Ksc y un parámetro de corrección de presión diastólica Kdc; y sustituir el parámetro de corrección de presión sistólica Ksc en la fórmula de presión sistólica SYS para formar una fórmula de presión sistólica SYS corregida, y sustituir el parámetro de corrección de presión diastólica Kdc en la primera fórmula de presión diastólica DIA y la segunda fórmula de presión diastólica DIA respectivamente, para formar una primera fórmula de presión diastólica DIA corregida y una segunda fórmula de presión diastólica DIA corregida.

Preferiblemente, la fórmula de presión sistólica SYS corregida es

donde Kses 1.2-1.8, preferiblemente 1.5.

Preferiblemente, la primera fórmula de presión arterial diastólica DIA corregida es

donde Kd1 es 2.1-3.3, preferiblemente 2.7, Kd2 es 0.3-0.8, preferiblemente 0.5, y HR es la frecuencia cardiaca.

Preferiblemente, la segunda fórmula de presión arterial diastólica DIA corregida es

donde Kd1 es 1.6-2.4, preferiblemente 2, K d2 es 12-18, preferiblemente 15, K d3 es 52 (Pnor-DC) a 79 (Pnor- DC), preferiblemente 66 (Pnor-DC), y SL es una pendiente normalizada.

Preferiblemente, en lugar de dicha distribución RWTT, se usa una RTM mediana de la distribución RWTT calculada para todos los períodos de pulso recopilados en 10 segundos para calcular las medianas de las presiones sistólica y diastólica durante 10 segundos.

Preferiblemente, como dicha frecuencia cardiaca HR y dicha pendiente normalizada SL se utilizan medianas o promedios de la frecuencia cardiaca HR calculada y la pendiente normalizada SL para todos los períodos de pulso recopilados en 10 segundos.

Un tensiómetro que emplea el método de cálculo de presión arterial anterior basado en el tiempo de transmisión de onda de retorno de pulso, que comprende un sensor de pulso, en donde el sensor de pulso se conecta a su vez con un circuito de conversión de corriente a voltaje lineal, un búfer de ganancia unitaria, un circuito amplificador de paso bajo, un circuito de conversión de analógico a digital y un procesador, y el procesador se conecta además con una fuente de alimentación.

Preferiblemente, sólo se proporciona uno de dichos sensores de pulso.

Preferiblemente, dicho procesador se conecta además con una memoria y/o un módulo de exposición y entrada y/o un regulador lineal de baja caída.

Preferiblemente, el circuito amplificador de paso bajo tiene una frecuencia de corte de 20-50 Hz.

Preferiblemente, el circuito de conversión de analógico a digital tiene su frecuencia de muestreo establecida en 1 kS/s.

Preferiblemente, el procesador realiza filtrado digital de paso bajo en datos digitalizados con una frecuencia de corte de 10 Hz para eliminar aún más el ruido.

La divulgación tiene las ventajas de que:

(1) el método de cálculo de presión arterial de la divulgación utiliza solo un sensor para medir el pulso de la punta del dedo, logrando así simplicidad, conveniencia y rapidez. Al analizar una base teórica correspondiente de una onda de retorno de pulso y una presión arterial humana, se establecen modelos de correlación entre RWTT y una presión sistólica, así como también una presión diastólica, y la presión sistólica y la presión diastólica se calculan según dos modelos sanguíneos. La presión sistólica y la presión diastólica, calculadas mediante el presente método, tienen mayor precisión, menor error y amplio abanico de aplicación. Al mismo tiempo, la divulgación combina la técnica con el sensor de pulso PPG, obtiene la forma de onda del pulso al poner los dedos en contacto con el sensor de pulso y lleva a cabo una serie de análisis y cálculos de la forma de onda de pulso, finalmente calcula la presión arterial y obtiene los datos de la frecuencia cardiaca.

(2) La segunda fórmula de presión diastólica DIA de la presente divulgación ha agregado un parámetro de pendiente normalizada en consideración de la influencia de la pendiente normalizada y, por lo tanto, es más adecuada para aquellos que tienen tasas de atenuación anormales durante la diástole de presión arterial, y la presión diastólica medida es más precisa.

(3) La presente divulgación corrige las presiones sistólica y diastólica calculadas para cada individuo. Cuando un usuario usa el producto electrónico de la presente divulgación, es necesario introducir los datos de altura y medición con un esfigmomanómetro de mercurio estándar. Al utilizar el valor de altura individual y realizar la corrección automática de la presión arterial individual, se pueden obtener resultados de medición más precisos para diferentes pacientes.

Breve descripción de los dibujos

La divulgación se describirá ahora más detallada con referencia a los dibujos y realizaciones adjuntos.

La Fig. 1 es un gráfico que muestra una relación entre el tiempo de transmisión de onda de retorno de pulso (RWTT) y el tiempo de transmisión de onda de pulso (PTT);

La Fig. 2 es un diagrama de flujo de un método de cálculo de presión arterial según la presente divulgación;

La Fig. 3 es un diagrama de bloques que muestra la estructura de un tensiómetro según la presente divulgación;

La Fig. 4 muestra gráficos de perfil de cinco tipos de ondas de pulso;

La Fig. 5 muestra una forma de onda específica de la presión arterial.

Números de referencia:

1- sensor de onda de pulso, 2- circuitos de conversión de corriente a voltaje lineal, 3- búfer de ganancia unitaria, 4-circuitos amplificadores de paso bajo, 5-circuitos de conversión de analógico a digital, 6- procesadores, 7- memorias internas, 8- memoria externa, 9- módulo de exposición y entrada, 10- fuente de alimentación, 11- regulador lineal de caída baja.

Descripción detallada

La presente divulgación se describirá ahora con mayor detalle con referencia a los dibujos adjuntos. Todos los dibujos son diagramas esquemáticos simplificados y representan la estructura básica de la presente divulgación solo a modo de ilustración y, por lo tanto, solo muestran las configuraciones relacionadas con la presente divulgación.

Realización 1

Un método de cálculo de presión arterial basado en el tiempo de transmisión de onda de retorno de pulso según la presente divulgación, como se muestra en la Fig. 2 incluye las siguientes etapas:

S1: recopilar y almacenar datos de forma de onda de pulso en la punta del dedo, en donde en la técnica de medición electrónica real de la presente divulgación, una forma de onda de presión arterial en el dedo se caracteriza por una forma de onda de pulso medida allí;

S2: procesar los datos de forma de onda de pulso y derivar la frecuencia cardiaca y los parámetros de una pluralidad de períodos de pulso. En donde, la definición del tiempo de transmisión de onda de retorno (RWTT), que es un parámetro clave básico para la implementación de la presente divulgación, es un intervalo entre un punto de inicio de onda primaria de una forma de onda de presión arterial y un punto de crecimiento de su onda de retorno, como se muestra en la Fig. 1. Así, en cada uno de los períodos de pulso, mediante la detección de las coordenadas del eje de tiempo del punto de inicio de onda primaria SPL1 de la onda de pulso y el punto de crecimiento SPL2 de la onda de retorno, se calcula el tiempo de transmisión de onda de retorno de pulso correspondiente RWTT: RWTT=SPL2- SPL1. En la Figura 1 también se muestra una diferencia entre las definiciones de RWTT y el tiempo de transmisión de onda de pulso PTT, donde el PTT se define como un intervalo entre un pico R de una señal de sonido cardiaco y el punto de inicio de la onda primaria de la forma de onda de presión arterial (pulso);

S3: calcular el tiempo de transmisión de onda de retorno de pulso RWTT en cada uno de dichos períodos de pulso en dichos datos de forma de onda de pulso mediante la fórmula descrita anteriormente para formar una distribución RWTT;

S4: Se establecen fórmulas de la distribución RWTT y las presiones sistólica y diastólica respectivamente según la distribución RWTT y la frecuencia cardiaca, y se calculan las presiones sistólica y diastólica.

El método de cálculo de presión arterial de la divulgación utiliza solo un sensor para medir el pulso en la punta del dedo y es simple, conveniente y rápido. Al analizar la teoría básica correspondiente de la onda de retorno de pulso y la presión arterial humana, se establecen los modelos de correlación entre RWTT y las presiones sistólica y diastólica, y las presiones sistólica y diastólica se calculan según los dos modelos de presión arterial. Las presiones sistólica y diastólica calculadas según la presente divulgación tienen mayor precisión, menos error y un amplio abanico de aplicación. Al mismo tiempo, la divulgación combina a la perfección la técnica con el sensor de pulso PPG, obtiene la forma de onda de pulso haciendo que los dedos entren en contacto con el sensor de pulso, realiza una serie de análisis y cálculos en la forma de onda de pulso, y finalmente calcula la presión arterial y obtiene los datos de frecuencia cardiaca simultáneamente.

Realización 2

Sobre la base del método de cálculo de presión arterial basado en el tiempo de transmisión de onda de retorno de pulso descrito en la Realización 1, la presente divulgación incluye además una etapa S5: corregir las presiones sistólica y diastólica finalmente calculadas para cada individuo, en donde un usuario primero debe introducir los datos de altura y medición con esfigmomanómetro de mercurio estándar al usar el producto electrónico de la presente divulgación, y los valores de altura individuales se usan para la corrección automática de la presión arterial individual para obtener mediciones precisas.

Es preferible incluir además una etapa S21 en la que dicho punto de crecimiento SPL2 de la onda de retorno se corrige correspondientemente según las características de perfil de diferentes tipos de ondas de pulso. En la presente realización, la corrección de dicho punto de crecimiento SPL2 de onda de retorno involucra cinco tipos de perfiles de onda de pulso como se muestra en la Fig. 4, que se dividen en cuatro categorías, dos de las cuales pertenecen a la categoría III. Para la categoría I, hay una muesca entre la onda de retorno y la onda primaria. Para la categoría II, no hay muesca entre la onda de retorno y la onda primaria, pero hay una parte de transición pequeña pero bastante plana. Para la categoría III, no hay muesca entre la onda de retorno y la onda primaria, sino un cambio de pendiente. La categoría III se divide a su vez en dos tipos, el primero con un pico primario que mantiene la forma original, mientras que el segundo con un pico primario que presenta un ancho aumentado y cubre la parte correspondiente de la onda de retorno. Para la categoría IV, la parte de la onda de retorno se acerca aún más y se fusiona con la onda primaria, y el cambio de pendiente entre las dos no es evidente. En la forma de onda de segundo orden de la onda de pulso de categoría I, no es necesario corregir el punto de crecimiento SPL2 de la onda de retorno, es decir, la posición máxima causada por el punto de crecimiento de la onda de retorno. Para la categoría II y el primer tipo de categoría III, el punto de crecimiento SPL2 de la onda de retorno necesita un ajuste fino apropiado. Para el segundo tipo de categoría III, el punto de crecimiento SPL2 de la onda de retorno necesita un mayor ajuste. Los ajustes mencionados anteriormente son el desplazamiento hacia delante o hacia atrás del punto de crecimiento SPL2 de la onda de retorno, que son medios de la técnica anterior.

Realización 3

Sobre la base del método de cálculo de presión arterial basado en el tiempo de transmisión de onda de retorno de pulso descrito en la realización 1 y la realización 2 anteriores, según la invención, la presión sistólica se calcula mediante la siguiente etapa: establecer la fórmula de la presión sistólica SYS según dicha distribución RWTT. Según el modelo de tiempo de transmisión de onda de pulso PTT-presión arterial BP, un proceso de propagación de sangre desde el ventrículo a través de la red arterial hasta la punta del dedo puede ser equivalente a un proceso de propagación de una onda de pulso en una tubería rígida y, por lo tanto, el trabajo que se realiza por presión es igual a la suma de la energía cinética y potencial. En caso de que los dedos estén ubicados a la misma altura que el corazón en la medición, solo se debe considerar la energía cinética. Según la teoría física relevante, se deduce que

donde Kses 1.5, cuya precisión ha sido verificada por un gran número de experimentos. Esta fórmula deriva una presión sistólica SYS en unidades de kg/m3, que se puede convertir a la presión sistólica en la unidad de mmHg.

La presión diastólica se define como el punto más bajo de la forma de onda de presión arterial cuando se atenúa durante la diástole. La tasa de atenuación de la presión arterial durante la diástole depende de una serie de factores, incluida la acumulación de presión arterial en la aorta durante la sístole, la resistencia del sistema arterial (en relación con el sistema arterial, especialmente la rigidez de la pared vascular de la arteriola) y otros similares. La presión diastólica también está altamente correlacionada con la BP, es decir, con PTT2 y RWTT2. Por lo tanto, según la distribución RWTT, se establece la primera fórmula de la presión diastólica DIA:

donde Kd1es 2.7, Kd2es 0.5, y HR es la frecuencia cardiaca. Esta fórmula deriva una presión diastólica DIA en la unidad de mmHg. El valor de los parámetros en la presente divulgación puede convertirse según las circunstancias de uso, y si se usa la fórmula de cálculo de la presente divulgación mientras solo esos parámetros han sido sujetos a una transformación convencional, se considerará que el uso cae dentro del ámbito de protección de la presente divulgación.

Realización 4

Sobre la base del método de cálculo de presión arterial basado en el tiempo de transmisión de onda de retorno de pulso descrito en las realizaciones anteriores, la presión diastólica se calcula de la siguiente manera: según dicha distribución RWTT, se establece una segunda fórmula de presión diastólica DIA:

donde Kd1 es 2, Kd2 es 15, Kd3 es 66 (Pnor-DC), y SL es una pendiente normalizada. Esta fórmula deriva una presión diastólica DIA en la unidad de mmHg. Para un individuo particular, el nivel mínimo al que se atenúa la presión arterial está relacionado con el tiempo de atenuación permitido y también con la pendiente de la rampa de atenuación. En donde, el tiempo de atenuación es positivamente proporcional al período de la forma de onda de presión arterial y es inversamente proporcional a la frecuencia cardiaca instantánea. La pendiente de la rampa de atenuación está a su vez relacionada con la fuerza (amplitud) de la señal de forma de onda de pulso (presión arterial) medida en la forma de onda y, por lo tanto, requiere un procesamiento de estandarización (normalización).

El diagrama esquemático de derivación de la pendiente normalizada SL se muestra en la Fig. 5, donde Td es el tiempo de atenuación de cada período de forma de onda, Pnor representa el pico y Vnor representa el valle. Cada forma de onda se estandariza con referencia al pico de referencia Pnor, de modo que el valle estandarizado Vnor es:

Donde DC es el nivel de referencia de DC amplificado de la forma de onda de voltaje de pulso recopilada por el sensor, y Td, Vnor, P nor y DC anteriores son todos parámetros del período de pulso que usan comúnmente en la técnica anterior. Y luego se puede derivar la pendiente normalizada SL de la rampa de atenuación:

La segunda fórmula de presión diastólica DIA en esta realización es más adecuada para aquellos que tienen tasas de atenuación anormales durante la diástole de la presión arterial, y la presión diastólica medida es más precisa.

Realización 5

En el método de cálculo de presión arterial basado en el tiempo de transmisión de onda de retorno de pulso descrito en las realizaciones anteriores, la etapa S5 incluye específicamente la comparación de las presiones sistólica y diastólica calculadas con valores estándar predeterminados. Para facilitar la comparación, se pueden utilizar las medianas calculadas de las presiones sistólica y diastólica. En la comparación, para la presión diastólica, se calcula como parámetro de corrección de la presión diastólica Kdc el valor obtenido al restar el valor calculado del valor estándar, y para la presión sistólica, se calcula como un parámetro de corrección de la presión sistólica Ksc el valor obtenido al dividir el valor estándar por el valor calculado. Sustituyendo dicho parámetro de corrección de presión sistólica Ksc en la fórmula de presión sistólica SYS se forma la fórmula de presión sistólica corregida SYS, y sustituyendo el parámetro de corrección de presión diastólica Kdc en la primera fórmula de presión diastólica DIA y la segunda fórmula de presión diastólica DIA se forma la fórmula de la primera presión diastólica corregida DIA y la segunda fórmula de presión diastólica DIA corregida, respectivamente.

Cuando un usuario usa por primera vez el producto electrónico de la presente divulgación, el usuario puede realizar primero una medición con un esfigmomanómetro de mercurio estándar e introducir los resultados de la medición por adelantado como valores estándar. Luego, el producto electrónico de la presente divulgación se utiliza para realizar una medición en 5 minutos. Durante el cálculo del producto, la fórmula de presión sistólica SYS y la primera (o segunda) fórmula de presión diastólica DIA se utilizan primero para realizar cálculos, y los valores calculados se comparan con los valores estándar introducidos por el usuario con anticipación para obtener y almacenar permanentemente los valores de los parámetros de corrección Ksc y Kdc. Cuando la próxima vez el producto electrónico de la presente divulgación se usa para medir, el producto usa automáticamente la fórmula de presión sistólica SYS corregida y la primera (o segunda) fórmula de presión diastólica DIA corregida para realizar los cálculos. Cada vez que el usuario realiza el proceso de corrección anterior, los valores de los parámetros de corrección Ksc y Kdc almacenados en el producto se actualizan en consecuencia.

Dicha fórmula de presión sistólica corregida SYS es, en concreto,

donde Kses 1.5.

La primera fórmula de presión diastólica DIA corregida es, en concreto,

donde Kd1es 2.7, Kd2 es 0.5, y HR es la frecuencia cardiaca.

La segunda fórmula de presión diastólica DIA corregida es, en concreto,

donde Kd1 es 2, Kd2 es 15, Kd3 es 66 (Pnor-DC), y SL es la pendiente normalizada.

Dicha distribución RWTT en todas las fórmulas anteriores se puede reemplazar por una RTM mediana de la distribución RWTT calculada para todos los períodos de pulso recopilados en 10 segundos para calcular las medianas de las presiones sistólica y diastólica durante 10 segundos.

El cálculo con la distribución RWTT proporciona un grupo de datos, que pueden interpretarse como datos de presión arterial en tiempo real. Puede haber desviaciones entre este grupo de datos, o ciertos datos pueden tener un error de cálculo porque cierta forma de onda recopilada no es lo suficientemente buena. Mediante el uso de la mediana RTM, se pueden obtener medianas de las presiones sistólica y diastólica en 10 segundos, lo que garantiza resultados de medición correctos y estables. Dicha frecuencia cardiaca HR y pendiente normalizada SL en todas las fórmulas anteriores pueden ser reemplazadas por una mediana o promedio de las frecuencias cardiacas HR y las pendientes normalizadas SL calculadas para todos los periodos de pulso recogidos en 10 segundos.

El procedimiento específico de uso del método se proporciona tomando como ejemplo a un paciente de 1.7 m de altura: antes del primer uso del producto electrónico de la presente divulgación, el paciente primero usa un esfigmomanómetro de mercurio estándar para medir los datos de presión arterial del paciente de la siguiente manera: presión sistólica 120 mmHg, presión diastólica 78 mmHg. El paciente introduce el conjunto de valores estándar en el producto electrónico de la presente divulgación y realiza mediciones con el producto electrónico de la presente divulgación en 5 minutos. Suponiendo que, en la primera medición, el producto mide y obtiene en 10 segundos una distribución RWTT con una mediana de 0.27 s, frecuencias cardiacas con una media de 65, Td con una media de 0.56 s y SL con una media de 1.61 (suponiendo Pnor = 2.6 V, DC = 2 V, Kd3 = 40). Sustituyendo estos datos de medición en la fórmula de presión sistólica SYS corregida y la primera (o segunda) fórmula de presión diastólica DIA corregida con una unidad unificada de mmHg da:

presión sistólica SYS=118 Ksc y

primera presión diastólica DIA = 69.5 Kdc o

segunda presión diastólica DIA = 79 Kdc.

Al comparar con los valores estándar de presión arterial, se podría obtener que Ksc = 120/118 = 1.017, Kdc = 78-69.5 = 8.5 o Kdc = 78-79 = -l. Los valores de los parámetros de corrección Ksc y Kdc se almacenan permanentemente, y cuando la próxima vez el paciente usa el producto electrónico de la presente divulgación para realizar mediciones, el producto usa automáticamente la fórmula de presión sistólica SYS corregida y la primera (o segunda) fórmula de presión diastólica DIA corregida para realizar los cálculos. Cada vez que el paciente realiza el proceso de corrección anterior, los valores de los parámetros de corrección Ksc y Kdc almacenados en el producto se actualizan en consecuencia.

Por ejemplo, cuando el paciente utiliza el producto electrónico de la presente divulgación por una segunda vez, el producto mide y obtiene en 10 segundos la distribución RWTT con un valor medio de 0.26 s, frecuencias cardiacas con un promedio de 70, Td con un promedio de 0.6 s, y SL con un promedio de 1.33 (Pdor, DC, Kd3 se mantienen sin cambios, ya que es el mismo producto). Sustituyendo estos datos medidos, así como los parámetros de corrección almacenados Ksc y Kdc, en la fórmula de presión sistólica SYS corregida y la primera (o segunda) fórmula de presión diastólica DIA corregida da:

presión sistólica

Primera presión diastólica

segunda presión diastólica

Realización 6

Un tensiómetro basado en el tiempo de transmisión de onda de retorno de pulso, como se muestra en la Fig.3, incluye un sensor de pulso que puede usar un sensor de pulso basado en fotopletismografía que es altamente sensible y más adecuado para equipos de detección de contacto con los dedos.

Dicho sensor de pulso se conecta a su vez a un circuito de conversión de corriente-voltaje lineal, un búfer de ganancia unitaria, un circuito amplificador de paso bajo, un circuito de conversión de analógico a digital y un procesador. El procesador también se conecta con una fuente de alimentación, que puede usar una batería de litio recargable de 3.7 V (o 3.8 V) o una batería de hidrógeno de níquel para alimentar el circuito, o puede usar una fuente de alimentación USB (5 V).

Los circuitos anteriores pueden diseñarse e integrarse utilizando tecnología de semiconductores de óxido de metal complementario (Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS). La tecnología CMOS es económica, tiene un diseño maduro y una tecnología de fabricación, un rendimiento estable y un desarrollo rápido, por lo que se prefiere para la estandarización y miniaturización de chips de circuitos integrados a gran escala.

Como otras preferencias, la circuitería anterior también puede implementarse usando componentes discretos e integrando estos componentes discretos en una placa de circuito impreso. El procesador puede implementarse mediante una matriz de puertas programables en campo (Field Programmable Gate Array, FPGA), o un procesador de señales digitales (Digital Signal Processing, DSP), un microordenador u otros similares.

El procesador también se conecta con un módulo de memoria y/o exposición y entrada y/o un regulador lineal de caída baja. Antes de que el usuario introduzca su propia altura o el valor individual de presión arterial corregido en el módulo de entrada, el sistema selecciona una altura y fórmula de cálculo predeterminada para calcular la presión arterial. Después de que el usuario introduzca su propia altura o el valor individual de presión arterial corregido, la altura del usuario y los parámetros de corrección individuales calculados se guardarán de forma permanente hasta que se reemplace la siguiente nueva entrada por un nuevo valor. Dicha memoria puede ser memoria interna y/o memoria externa, específicamente seleccionada según sea necesario, sin limitación específica.

Si parte del circuito requiere el uso de voltaje estándar de 3.3 V, puede generarse mediante un regulador de caída baja (Low Dropout, LDO) y el nivel de señal correspondiente puede ajustarse mediante un circuito de cambio de nivel.

La frecuencia de corte del circuito de amplificador de paso bajo es de 20 a 50 Hz y no debe establecerse demasiado baja para evitar la deformación de la forma de onda de pulso original. En un análisis posterior de la forma de onda de pulso original, el procesador puede eliminar el ruido de baja frecuencia realizando un filtrado digital adicional.

La frecuencia de muestreo de dicho circuito de conversión de analógico a digital se establece en 1 kS/s, y el circuito de conversión de analógico a digital debe tener una precisión de 10 o más bits para mantener la precisión del muestreo, es decir, se pueden obtener alrededor de 10000 muestras en 10 segundos.

Dicho procesador realiza un filtrado digital de paso bajo sobre los datos digitalizados con una frecuencia de corte de 10 Hz para eliminar aún más el ruido.

La forma específica de uso del método se proporciona a continuación: un sensor de onda de pulso 1 detecta un cambio de pulso en el dedo y emite (generalmente) una pequeña señal de corriente correspondiente, y un circuito lineal de conversión de corriente-voltaje 2 convierte la pequeña señal de corriente en una pequeña señal de voltaje. Un búfer de ganancia unitaria 3 tiene una alta impedancia de entrada que actúa como un aislamiento de señal y activa un circuito amplificador de paso bajo 4 en la siguiente etapa como un búfer. El circuito amplificador de paso bajo 4 amplifica la pequeña señal de voltaje del pulso a un nivel apropiado y realiza un primer filtrado de paso bajo con una frecuencia de corte de aproximadamente 50 Hz para eliminar el ruido de alta frecuencia en gran medida sin causar la deformación de la forma de onda de pulso original a deformar. Un circuito de conversión de analógico a digital 5 convierte la señal de voltaje analógico en una señal digital mediante muestreo y la envía a un procesador 6.

El circuito de conversión de analógico a digital 5 debe tener una tasa de muestreo suficientemente alta para obtener una cantidad suficiente de información de forma de onda de pulso original y deja de recopilar después de haber recopilado un número predeterminado (por ejemplo, 10000) de puntos de datos. El procesador 6 almacena los datos de estas formas de onda originales en una memoria interna 7 o en una memoria externa 8. El procesador realiza el método de cálculo de presión arterial basadas en el tiempo de transmisión de onda de retorno de pulso como se describe anteriormente. El procesador 6 luego realiza procesos y análisis en profundidad sobre los datos de la forma de onda original, encuentra el punto de inicio de onda primaria de la onda de pulso y el punto de crecimiento de la onda de retorno en cada período de pulso según el algoritmo proporcionado por la presente divulgación, y calcula un intervalo de tiempo entre estos dos como el RWTT del período. El procesador 6 calcula el RWTT para todos los períodos y toma el RTM mediano y calcula la frecuencia cardiaca, la presión sistólica y la presión diastólica, respectivamente, según el algoritmo de la presente divulgación.

Los expertos en la técnica apreciarán que las realizaciones de la presente divulgación pueden proporcionarse como método, sistema o producto de programa informático. Por lo tanto, la presente divulgación puede tomar la forma de una realización pura de hardware, una realización pura de software o una combinación de aspectos de software y hardware. Además, la presente divulgación puede adoptar la forma de un producto de programa informático implementado en uno o más medios de almacenamiento utilizables por ordenador (incluidos, entre otros, almacenamiento en disco, CD-ROM, memoria óptica, etc.) en los que se incluye el código del programa utilizable por ordenador.

La presente divulgación se ha descrito con referencia a un diagrama de flujo y/o diagrama de bloques de un método, aparato (sistema) y producto de programa informático según una realización del mismo. Se apreciará que cada proceso y/o bloque en el diagrama de flujo y/o diagrama de bloques, así como una combinación de procesos y/o bloques en diagramas de flujo y/o diagramas de bloques, puede implementarse mediante instrucciones de programas informáticos. Estas instrucciones de programas informáticos pueden proporcionarse a un procesador de un ordenador de propósito general, un ordenador dedicado, un procesador integrado u otros aparatos de procesamiento de datos programables para generar una máquina tal que las instrucciones ejecutadas por un procesador de un ordenador u otros aparatos de procesamiento de datos programables generan un dispositivo que implementa las funciones especificadas en uno o más flujos del diagrama de flujo o uno o más bloques del diagrama de bloques.

Estas instrucciones de programas informáticos también pueden almacenarse en una memoria legible por ordenador que es capaz de operar un ordenador u otros aparatos de procesamiento de datos programables de una manera particular, de modo que las instrucciones almacenadas en la memoria legible por ordenador produzcan un producto que incluye un dispositivo de mando que implementa una función especificada en uno o más flujos del diagrama de flujo o uno o más bloques del diagrama de bloques.

Estas instrucciones de programas de ordenador también pueden cargarse en un ordenador u otros aparatos de procesamiento de datos programables de modo que se realice una serie de etapas operativas en el ordenador u otros aparatos programables para producir un procesamiento implementado por ordenador, por lo tanto, las instrucciones ejecutadas en un ordenador u otros aparatos programables proporcionarán etapas para implementar las funciones especificadas en uno o más flujos del diagrama de flujo o uno o más bloques del diagrama de bloques.

Si bien se han descrito las realizaciones preferidas de la presente divulgación, los expertos en la técnica pueden, una vez que se conozca el concepto básico de inventiva, realizar cambios y modificaciones adicionales a estas realizaciones. En consecuencia, se pretende que las reivindicaciones adjuntas se interpreten como que incluyen las realizaciones preferidas y todos los cambios y modificaciones que caen dentro del alcance de la presente divulgación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método implementado por ordenador para calcular la presión arterial basado en el tiempo de transmisión de onda de retorno de pulso, que comprende las etapas de:

S1: recopilar datos de forma de onda de pulso en la punta de un dedo por medio de un sensor de pulso (1) y almacenar los datos en un procesador (6);

S2: procesar dichos datos de forma de onda de pulso por medio del procesador (6) para obtener la frecuencia cardiaca y parámetros de una pluralidad de períodos de pulso, detectar las coordenadas del eje de tiempo de un punto de inicio de onda primaria SPL1 de una onda de pulso y un punto de crecimiento SPL2 de una onda de retorno en cada uno de dichos periodos de pulso, y calcular el tiempo de transmisión de onda de retorno de pulso correspondiente RWTT: RWTT = SPL2 - SPL1;

S3: calcular por medio del procesador (6), el tiempo de transmisión de onda de retorno de pulso RWTT en cada uno de dichos periodos de pulso para formar una distribución RWTT; caracterizado por que el método comprende además la etapa de:

S4: calcular, mediante el procesador (6), presiones sistólica y diastólica basadas en dicha distribución RWTT y la frecuencia cardiaca,

en donde la etapa de calcular la presión sistólica comprende establecer una fórmula SYS de presión sistólica según dicha distribución RWTT

donde Ks es 1.2-1.8.

2. El método de la reivindicación 1, en donde la etapa de calcular la presión diastólica comprende establecer una primera fórmula DIA de presión arterial diastólica según dicha distribución RWTT

donde Kd1 es 2.1-3.3, Kd2 es 0.3-0.8, y HR es la frecuencia cardiaca.

3. El método de la reivindicación 1, en donde la etapa de calcular la presión diastólica comprende establecer una segunda fórmula DIA de presión arterial diastólica según dicha distribución RWTT

donde K d1 es 1.6-2.4, K d2 es 12-18, K d3 es 52 (Pnor-DC) a 79 (Pnor-DC), SL es una pendiente normalizada, Td es la duración de diástole en el período de pulso, y Pnor y DC son el pico de referencia y el voltaje de CC de referencia en el período de pulso, respectivamente.

4. El método según la reivindicación 1, 2 o 3, que comprende además una etapa S21 de corregir dicho punto de crecimiento SPL2 de la onda de retorno según las características de perfil de diferentes tipos de ondas de pulso.

5. El método según la reivindicación 1, que comprende además una etapa S5 de corregir la presión sistólica calculada para cada individuo, la etapa S5 comprende:

comparar la presión sistólica calculada con el valor estándar predeterminado y obtener un parámetro de corrección de presión sistólica Ksc; y

sustituir el parámetro de corrección de presión sistólica Ksc en la fórmula SYS de presión sistólica para formar una fórmula SYS de presión sistólica corregida, en donde la fórmula SYS de presión sistólica es

donde Ks es 1.2-1.8, y Ksc es el parámetro de corrección de presión sistólica.

6. El método según la reivindicación 2, que comprende además una etapa S5 de corregir la presión diastólica calculada para cada individuo, la etapa S5 comprende:

comparar la presión diastólica calculada con el valor estándar predeterminado y obtener un parámetro de corrección de presión diastólica Kdc; y

sustituir el parámetro de corrección de presión diastólica Kdc en la primera fórmula de presión arterial diastólica DIA para formar una primera fórmula de presión diastólica DIA corregida, en donde la fórmula de presión sistólica DIA corregida es

en donde Kd1 es 2.1-3.3, Kd2 es 0.3-0.8, HR es la frecuencia cardiaca, y Kdc es el parámetro de corrección de presión diastólica.

7. El método según la reivindicación 3, que comprende además una etapa S5 de corregir la presión diastólica calculada para cada individuo, la etapa S5 comprende:

sustituir el parámetro de corrección de presión diastólica Kdc en la segunda fórmula de presión arterial diastólica DIA para formar una segunda fórmula de presión diastólica DIA corregida, en donde la fórmula de presión sistólica DIA corregida es

donde Kd1 es 1.6-2.4, Kd2 es 12-18, Kd3 es 52 (Pnor-DC) a 79 (Pnor-DC), SL es la pendiente normalizada, Kdc es el parámetro de corrección de presión diastólica, y Td es la duración de la diástole en el período de pulso.

8. El método según la reivindicación 5, en donde el valor estándar predeterminado comprende una presión sistólica medida con un esfigmomanómetro de mercurio estándar, y el parámetro de corrección de la presión sistólica Ksc se obtiene dividiendo la presión sistólica medida con el esfigmomanómetro de mercurio estándar por la presión sistólica calculada por la fórmula de presión sistólica SYS.

9. El método según la reivindicación 6, en donde el valor estándar predeterminado comprende una presión diastólica medida con un esfigmomanómetro de mercurio estándar, y el parámetro de corrección de la presión diastólica Kdc se obtiene dividiendo la presión diastólica calculada por la primera fórmula de presión arterial diastólica DIA a partir de la presión diastólica medida con el esfigmomanómetro de mercurio estándar.

10. El método según la reivindicación 7, en donde el valor estándar predeterminado comprende una presión diastólica medida con un esfigmomanómetro de mercurio estándar, y el parámetro de corrección de la presión diastólica Kdc se obtiene dividiendo la presión diastólica calculada por la segunda fórmula de presión arterial diastólica DIA a partir de la presión diastólica medida con el esfigmomanómetro de mercurio estándar.

11. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde en lugar de dicha distribución RWTT, se utiliza una RTM mediana de la distribución RWTT calculada para todos los períodos de pulso recopilados en 10 segundos para calcular las medianas de las presiones sistólica y diastólica durante 10 segundos, y/o la mediana o el promedio de la frecuencia cardiaca HR calculada para todos los períodos de pulso recopilados en 10 segundos se usa como dicha frecuencia cardiaca HR, y/o

mediana o promedio de la pendiente normalizada SL calculada para todos los períodos de pulso recopilados en 10 segundos se utiliza como dicha pendiente normalizada SL.

12. Un tensiómetro para calcular la presión sanguínea basándose en el tiempo de transmisión de onda de retorno de pulso, comprende:

un sensor de pulso (1) configurado para recopilar datos de forma de onda de pulso en la punta de un dedo; y un procesador (6) configurado para recibir dichos datos de forma de onda de pulso recopilados por el sensor de pulso, procesar dichos datos para obtener la frecuencia cardiaca y parámetros de una pluralidad de períodos de pulso, detectar las coordenadas del eje de tiempo de un punto de inicio de onda principal SPL1 de una onda de pulso y un punto de crecimiento SPL2 de una onda de retorno en cada uno de dichos períodos de pulso, y calcular un tiempo de transmisión de onda de retorno de pulso RWTT: RWTT = SPL2 - SPL1 en cada uno de dichos períodos de pulso para formar una distribución RWTT, y calcular presiones sistólica y diastólica basadas en dicha distribución RWTT y la frecuencia cardiaca,

caracterizado por que el procesador (6) se configura para calcular la presión sistólica al establecer una fórmula de presión sistólica SYS según dicha distribución RWTT

donde Ks es 1.2-1.8.

13. El tensiómetro de la reivindicación 12, en donde el procesador se configura para calcular la presión diastólica al establecer una primera fórmula de presión arterial diastólica DIA según dicha distribución RWTT

donde Kd1 es 2.1-3.3, Kd2 es 0.3-0.8, y HR es la frecuencia cardiaca.

14. El tensiómetro de la reivindicación 12, en donde el procesador se configura para calcular la presión diastólica al establecer una segunda fórmula de presión arterial diastólica DIA según dicha distribución RWTT

15. El tensiómetro según la reivindicación 12, 13 o 14, en donde un circuito de conversión de corriente a voltaje lineal (2), un búfer de ganancia unitaria (3), un circuito amplificador de paso bajo (4), un circuito de conversión de analógico a digital (5) se conectan entre el sensor de pulso y el procesador, y

el procesador se conecta además con una fuente de alimentación (10), y/o

el circuito amplificador de paso bajo tiene una frecuencia de corte de 20-50 Hz, y/o

el circuito de conversión de analógico a digital tiene su tasa de muestreo establecida en 1 Ks/s, y/o

el procesador realiza un filtrado digital de paso bajo en los datos digitalizados con una frecuencia de corte de 10 Hz para eliminar aún más el ruido.

16. El tensiómetro según la reivindicación 12, 13 o 14, en donde solo se proporciona dicho sensor de pulso, y dicho procesador se conecta además con una memoria (7, 8) y/o un módulo de exposición y entrada (9) y/o un regulador lineal de caída baja (11).