ES3036331T3 - Method for providing real-time information about the cardiac and/or respiratory performance of an individual, and corresponding device - Google Patents

Abstract

Se describe en este documento un método para proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento cardíaco y/o respiratorio de un individuo, que comprende los pasos de: a) someter a dicho individuo a una prueba de esfuerzo cardiopulmonar adecuada para detectar, a lo largo del tiempo, una frecuencia respiratoria y otros parámetros cardíacos o respiratorios de dicho individuo; b) determinar las curvas características respectivas de dicho individuo, con dicha frecuencia respiratoria como variable dependiente y uno de dichos otros parámetros cardíacos o respiratorios como variable independiente; c) detectar, a través de un dispositivo portátil, la frecuencia respiratoria actual de dicho individuo; d) determinar, con base en la frecuencia respiratoria actual de dicho individuo y dichas curvas características obtenidas en el paso b), los otros parámetros cardíacos o respiratorios actuales de dicho individuo; e) proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento cardíaco y/o respiratorio de dicho individuo con base en los otros parámetros cardíacos o respiratorios actuales determinados en el paso d). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método para proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento cardíaco y/o respiratorio de un individuo, y dispositivo correspondiente

La presente invención se refiere a un método para proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento cardíaco y/o respiratorio de un individuo, así como a un dispositivo asociado.

Se sabe que la potencia aeróbica de un individuo se define normalmente en términos de consumo máximo de oxígeno: dicho parámetro también se denomina VO<2>máx. El parámetro VO<2>máx se utiliza, por ejemplo, para controlar las adaptaciones cardiorrespiratorias a los programas de entrenamiento aeróbico, prescribir la intensidad del ejercicio para el entrenamiento aeróbico y predecir los niveles de rendimiento durante las pruebas deportivas basadas en la resistencia.

También se sabe que una medición directa de las muestras de gases espirados de un individuo proporciona datos altamente fiables y precisos y, por lo tanto, se considera el "patrón de oro", es decir, la prueba de diagnóstico más precisa para determinar el parámetro VO<2>máx de un individuo.

En particular, el patrón de oro utilizado para detectar el parámetro VO<2>máx, entre otros, es sin duda la prueba de esfuerzo cardiopulmonar.

Muy a menudo, sin embargo, esta prueba solo está disponible para individuos seleccionados, en particular, atletas profesionales o pacientes afectados por trastornos particulares, porque requiere equipos costosos y personal cualificado.

Como consecuencia, se han desarrollado muchas ecuaciones para estimar el parámetro VO<2>máx, que utilizan diferentes variables tal como, por ejemplo, el sexo, la edad, la altura, el peso, el tiempo de ejecución de una caminata o una carrera en una cinta rodante y la potencia así generada, etcétera.

Tales ecuaciones se han definido para diversas poblaciones de referencia, incluyendo, por ejemplo, hombres, mujeres, atletas adolescentes, estudiantes universitarios, personas mayores, etc. Un ejemplo de tales ecuaciones puede encontrarse en el artículo de Malek et al. "A new non-exercise-based VO2max prediction equation for aerobically trained men", Journal of Strength and Conditioning Research, 2005, 19(3), páginas 559-565. Tales ecuaciones son necesariamente inexactas porque, por supuesto, no pueden medir con precisión el parámetro VO<2>máx de cada individuo. En cambio, lo estiman a partir de hipótesis aproximadas que asignan el individuo a una población de referencia determinada.

También existen comercialmente prendas ponibles, en particular, cinturones pectorales, que son utilizados, en particular, por personas que practican deportes, ya sea a nivel aficionado o profesional, y miden la frecuencia cardíaca de una persona.

Dichas prendas obtienen el parámetro ventilatorio y metabólico (VO<2>máx) a partir de la frecuencia cardíaca. Sin embargo, no proporcionan datos fiables, en comparación con el "patrón de oro" de la prueba de esfuerzo cardiopulmonar.

Más en detalle, en el mundo del deporte se han dedicado muchos recursos por parte de profesionales, en particular, médicos y científicos del deporte, para evaluar los diversos aspectos de la respuesta física al ejercicio, con especial referencia a la fuerza muscular, la potencia, la velocidad máxima alcanzable y las fases de esfuerzo aeróbico y anaeróbico; no se ha prestado mucha atención a la respuesta ventilatoria al ejercicio.

En muchos estudios, la respuesta cardiorrespiratoria al ejercicio se ha utilizado esencialmente para hallar los valores de VO<2>máx y umbral anaeróbico.

Los sistemas de entrenamiento también han evolucionado con el tiempo con la llegada del GPS, pero siguen basándose esencialmente solo en la respuesta cardíaca al ejercicio.

Por ejemplo, la potencia metabólica (postulada comparando el sprint de un jugador de fútbol con una carrera cuesta arriba) extrapola a partir de los datos del GPS el gasto energético del deportista (GPEXE); o los cinturones pectorales estiman, mediante un software adecuado, el parámetro VO<2>máx a partir de la frecuencia cardíaca: véase, a este respecto, el artículo de Prampero et al. titulado "Sprint running: a new energetic approach", The Journal of Experimental Biology, agosto de 2005, páginas 2809-2816.

Un artículo disponible en la página de Internet https://www.firstbeat.com/wpcontent/uploads/2015/10/white paper vo2 estimation.pdf sugiere la inexactitud de los datos respiratorios obtenidos de los cinturones torácicos, ya que no pueden medirse directamente.

Uno de los inventores de la presente solicitud de patente ha ejecutado aproximadamente 2.500 pruebas de esfuerzo cardiopulmonar en deportistas profesionales nacionales e internacionales, publicando dos artículos científicos en los que se destaca que la respuesta ventilatoria y la eficiencia al ejercicio son elementos ineludibles para la evaluación del rendimiento deportivo de dichos deportistas (véanse los artículos de Di Paco et al, "Changes in ventilatory response to exercise in trained athletes: respiratory physiological benefits beyond cardiovascular performance", Archivos de Bronconeumología, febrero de 2017, páginas 237-244; Di Paco et al, "Ventilatory response to exercise of elite soccer players", Multidisciplinary Respiratory Medicine, abril de 2014, 9:20).

El documento EP 3643227 A1 se refiere a un método para proporcionar una aproximación de una frecuencia cardíaca mínima a partir de datos de frecuencia cardíaca recogidos de un usuario. El método comprende el cálculo, a partir de la señal de latido cardíaco recogida de un usuario, de un valor de frecuencia cardíaca y de un porcentaje de artefacto para uno o más periodos de tiempo de la señal de latido cardíaco recogida y los datos calificativos del periodo o periodos de tiempo para los que se verifica que el usuario está despierto e inmóvil, y para los que el porcentaje de artefacto está por debajo de un valor predeterminado. Los datos de los demás periodos de tiempo quedan descalificados. El método comprende además el cálculo de parámetros de frecuencia cardíaca a partir de los datos cualificados y la aplicación de una función a los parámetros de frecuencia cardíaca para obtener la aproximación de la frecuencia cardíaca mínima.

El documento US 2004/186390 A1 describe un analizador respiratorio que comprende un módulo de flujo, que tiene un tubo de flujo a través del cual se determina el caudal de gases utilizando un caudalímetro, y un módulo de cálculo, en comunicación con el módulo de flujo, operable para determinar un caudal de gases respirados. El módulo de cálculo también puede ser operable para determinar una tasa metabólica del sujeto.

El documento US 2017/231576 A1 describe un filtro para cortar al menos un componente armónico de un componente de frecuencia derivado de la respiración de una persona a observar que se aplica a una señal detectada de un sensor inalámbrico, y se detecta un componente de latido del corazón de la persona en una señal que ha pasado por el filtro.

El documento EP 3318197 A2 se refiere a un método para medir simultáneamente una frecuencia respiratoria y una frecuencia cardíaca utilizando cámaras duales de un teléfono inteligente. El método incluye: recoger una señal PPG y datos visuales sobre los movimientos del pecho y el abdomen de un ser humano; convertir los datos visuales en una señal RGBA; aplicar un filtro de paso de banda de forma que sólo pase una frecuencia dentro de un intervalo en la señal RGBA; eliminar la primera y la última porciones predeterminadas de la señal RGBA a las que se aplica el filtro de paso de banda; seleccionar un canal de color que tenga una desviación estándar más alta de la señal RGBA en la que se eliminan las porciones predeterminadas; aplicar un filtro spline al canal de color seleccionado; calcular la densidad del espectro de potencia; y calcular una frecuencia cardíaca y una frecuencia respiratoria.

El artículo a nombre de T. Beltrame et al. titulado "Prediction of oxygen uptake dynamics by machine learning analysis of wearable sensors during activities of daily living", Scientific Reports, Vol. 7, n.° 1, 1 de mayo de 2017, desarrolla y verifica métodos necesarios para predecir e investigar la dinámica del VO2 durante las actividades de la vida diaria. Las variables derivadas de los sensores portátiles se utilizan para crear un predictor de VO2 basado en un método de bosque aleatorio.

Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un método para proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento cardíaco y/o respiratorio de un individuo, así como un dispositivo asociado.

Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar un método para proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento cardíaco y/o respiratorio de un individuo, que sea adecuado para atletas profesionales y aficionados y también para simples entusiastas del deporte.

En resumen, la presente invención contempla una primera realización que comprende un método dividido en dos fases.

Durante una primera fase, un sujeto se somete a una prueba de esfuerzo cardiopulmonar de acuerdo con un protocolo dado, por ejemplo en una cinta rodante, y utilizando un protocolo estándar (comenzando a 8 km/h y aumentando la velocidad en 1 km/h por minuto hasta el agotamiento físico), para medir directamente los gases y volúmenes espirados. Posteriormente, se obtienen una pluralidad de curvas características, que son funciones matemáticas que correlacionan los parámetros ventilatorios y metabólicos del individuo con la frecuencia respiratoria únicamente.

Durante una segunda fase del método, dichas funciones, que están unívocamente asociadas al sujeto que se ha sometido a la prueba de esfuerzo cardiopulmonar, se utilizan en un algoritmo, por ej. implementado en un dispositivo electrónico como, por ejemplo, un dispositivo portátil, tal como un reloj inteligente o un reloj inteligente, o una tableta, un iPad, o incluso en la nube, para monitorizar en tiempo real los parámetros respiratorios del individuo y compararlos con sus datos personales obtenidos durante la prueba de esfuerzo cardiopulmonar, y así proporcionar indicaciones fisiológicas, recomendar ejercicios físicos, predecir niveles de rendimiento, etc.

Esta realización de la invención ha sido especialmente concebida para deportistas profesionales (futbolistas, ciclistas, marchadores, corredores de fondo, etc.), que son sometidos regularmente a pruebas de esfuerzo cardiopulmonar para obtener la autorización para actividades deportivas de competición.

Una segunda realización de la invención ha sido especialmente ideada para atletas no profesionales y aficionados, así como para simples entusiastas del deporte.

Más en detalle, un individuo que no puede o no quiere someterse a una prueba de esfuerzo cardiopulmonar, que, como se ha dicho, es costosa y requiere personal debidamente formado para su ejecución, puede sin embargo beneficiarse ventajosamente de los resultados obtenidos de una pluralidad de otros individuos que han realizado la prueba de esfuerzo cardiopulmonar.

De hecho, los datos obtenidos de las personas que se han sometido a una prueba de esfuerzo cardiopulmonar se recogen en una base de datos especial.

Un individuo que no pueda o no quiera someterse a una prueba de esfuerzo cardiopulmonar tendrá que llevar una prenda de vestir, en particular, un cinturón pectoral, y repetirá el mismo protocolo, por ejemplo, en una cinta de correr, que el que utilizan las personas que realizan una prueba de esfuerzo cardiopulmonar (por ejemplo. comenzando a 8 km/h y aumentando la velocidad en 1 km/h por minuto hasta el agotamiento físico); midiendo únicamente la frecuencia respiratoria, se identificarán las curvas características de un sujeto, entre todas las curvas características de las personas que se sometieron a la prueba de esfuerzo cardiopulmonar, que más se aproximen a las curvas características del individuo. Esta búsqueda se verá facilitada por la utilización de los datos antropométricos de los distintos sujetos, en particular el sexo, la estatura, el peso y la edad, con el fin de crear una especie de división inicial de los mismos en distintos grupos. Una vez identificadas las curvas características de referencia, se implementarán en medios de memoria del cinturón torácico que llevará el deportista no profesional, aficionado o entusiasta para controlar en tiempo real su rendimiento, recomendarle ejercicios, etc.

Una ventaja sustancial del método de acuerdo con la invención reside en el hecho de que las funciones desarrolladas mediante el patrón oro proporcionan un perfil preciso en términos de respuesta cardíaca ventilatoria y metabólica, mientras que con sólo la frecuencia cardíaca y la frecuencia respiratoria no sería posible extrapolar el aspecto relacionado con la ventilación y con el componente metabólico.

Otras características ventajosas de la presente invención se exponen en las reivindicaciones adjuntas.

Otras características y ventajas de la presente invención se harán más evidentes a partir de la siguiente descripción de una realización de la misma como se muestra en los dibujos adjuntos, que se proporcionan meramente a modo de ejemplo no limitativo, en los que:

• La figura 1 muestra un diagrama de flujo de un método para proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento cardíaco y/o respiratorio de un individuo comparado con datos personales;

• La figura 2 ilustra una tabla con un extracto de los valores medidos durante una prueba de esfuerzo cardiopulmonar;

• Las figuras 3 y 4 muestran gráficos que comprenden valores medidos y valores obtenidos mediante una fórmula de acuerdo con la presente invención, relativos a los parámetros de ventilación y VO<2>, respectivamente;

• La figura 5 muestra un diagrama de bloques de una prenda de vestir que implementa curvas características de parámetros cardíacos y/o respiratorios de acuerdo con la invención;

• La figura 6 muestra un diagrama de flujo de un método para proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento cardíaco y/o respiratorio de un individuo en comparación con datos personales de sujetos que ya se han sometido a una prueba de esfuerzo cardiopulmonar.

Con referencia a la figura 1, se muestra un diagrama de flujo 100 de un método para proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento cardíaco y/o respiratorio de un individuo en comparación con datos personales del mismo individuo obtenidos anteriormente.

En la etapa 102, un sujeto inicia una prueba de esfuerzo cardiopulmonar de acuerdo con un protocolo dado, por ejemplo, en una cinta de correr utilizando un protocolo estándar (comenzando a 8 km/h y aumentando la velocidad en 1 km/h por minuto hasta el agotamiento físico). Por supuesto, la prueba puede realizarse utilizando medios diferentes, por ejemplo, un ergómetro de bicicleta, y siguiendo protocolos distintos de dicho protocolo estándar.

El sujeto está conectado a un electrocardiógrafo y, mediante una boquilla o una máscara, a un detector de respiración que mide los volúmenes de aire aspirados en cada acción respiratoria, y a un analizador que analiza los gases (dióxido de carbono y oxígeno) que se intercambian a nivel de los alvéolos. Todos los datos recogidos durante el ejercicio son procesados por un software específico, que proporciona un conjunto de curvas características que representan la adaptación individual al ejercicio en términos de ventilación y metabolismo.

En la etapa 104, un aparato adecuado conocido en la técnica mide directamente una serie de parámetros cardíacos o respiratorios, un extracto de los cuales se muestra a modo de ejemplo en la figura 2.

Los parámetros que suelen medirse durante una prueba de esfuerzo cardiopulmonar son:

"HH:MM": tiempo, medido en horas, minutos y segundos, transcurrido desde el inicio de la prueba de esfuerzo cardiopulmonar;

"KPH": velocidad de la cinta, expresada en Km/h;

"VE": ventilación, medida en l/min;

"FREC. RESP": frecuencia respiratoria, medida en apm (acciones por minuto);

"Vt": volumen actual, expresado en ml;

"VO<2>": consumo máximo de oxígeno, expresado en ml/kg/min;

"VCO<2>": consumo máximo de dióxido de carbono, expresado en ml/kg/min;

"HR": frecuencia cardíaca, expresada en lpm (pulsaciones por minuto);

"PetO/: presión parcial de oxígeno al final de la espiración, expresada en mmHg;

"PetCO/: presión parcial de dióxido de carbono al final de la espiración, expresada en mmHg.

En la etapa 106, el individuo finaliza la prueba de esfuerzo cardiopulmonar.

En la etapa 108, estos parámetros se registran en una base de datos.

En la etapa 110, utilizando los valores introducidos en la base de datos, se calculan una o más curvas características, o funciones matemáticas, que incluyen únicamente la frecuencia respiratoria como variable dependiente y, como variables independientes, la ventilación, el volumen corriente, el consumo máximo de oxígeno, el consumo máximo de dióxido de carbono, la presión parcial de oxígeno al final de la espiración y la presión parcial de dióxido de carbono al final de la espiración.

Tales funciones son, preferentemente, funciones polinómicas de segundo grado obtenidas mediante un ajuste polinómico de segundo grado de los valores medidos.

Tales funciones permiten obtener los parámetros ventilatorios y metabólicos del sujeto partiendo únicamente de la frecuencia respiratoria del sujeto.

A modo de ejemplo, la ventilación VE puede obtenerse a través de los parámetros a, b, c obtenidos a partir de la frecuencia respiratoria FREC.RESP sola, aplicando los datos obtenidos de la prueba de esfuerzo cardiopulmonar a la fórmula:

VE = a - (FREC.RESP)2 b - (FREC.RESP) c (1)

donde a, b, c son parámetros desconocidos que caracterizan la curva característica de la ventilación VE.

Al hacerlo, se obtendrá un único valor de ventilación para una frecuencia respiratoria dada, representando dicho valor una especie de valor medio de ventilación de todos los valores detectados en el sujeto durante la prueba de esfuerzo cardiopulmonar.

En otra realización, dichas funciones son, preferentemente, funciones polinómicas de tercer grado obtenidas mediante un ajuste polinómico de tercer grado de los valores medidos.

A modo de ejemplo, como se muestra en la figura 3, la ventilación VE se puede obtener a través de los parámetros a, b, c, d obtenidos de la frecuencia respiratoria FREC.RESP, aplicando los datos obtenidos de la prueba de esfuerzo cardiopulmonar a la fórmula:

VE = a - (FREC.RESP)3 b - (FREC.RESP)2 c - (FREC.RESP) d (2) En el ejemplo aquí mostrado, la curva 300 que muestra una tendencia creciente con picos moderados es la curva medida durante la prueba de esfuerzo cardiopulmonar, mientras que la curva 302 que muestra picos más pronunciados es la aproximada por la función cúbica representada en la figura mediante el uso de la fórmula (2).

Todavía a modo de ejemplo, como se muestra en la figura 4, el consumo máximo de oxígeno VO<2>puede obtenerse a través de los parámetros a, b, c, d obtenidos de la frecuencia respiratoria FREC.RESP, aplicando los datos obtenidos de la prueba de esfuerzo cardiopulmonar a la fórmula:

VO<2>= a - (FREC.RESP)3 b - (FREC.RESP)2 c - (FREC.RESP) d (2) En el ejemplo aquí mostrado, la curva 304 que muestra una tendencia creciente con picos moderados es la curva medida durante la prueba de esfuerzo cardiopulmonar, mientras que la curva 306 que muestra picos más pronunciados es la aproximada por la función cúbica representada en la figura mediante el uso de la fórmula (3).

Haciendo referencia de nuevo a la figura 1, en la etapa 112 las curvas características, o funciones matemáticas, obtenidas en la etapa 110 se utilizan en un algoritmo, por ejemplo implementado en un dispositivo electrónico como, por ejemplo, un dispositivo portátil tal como un reloj inteligente o un teléfono inteligente, o una tableta, un iPad, o una prenda portátil que comprende medios de memoria, o incluso en la nube, para monitorizar en tiempo real los parámetros respiratorios del individuo y compararlos con sus datos personales obtenidos durante la prueba de esfuerzo cardiopulmonar, y a continuación proporcionar indicaciones fisiológicas, recomendar ejercicios físicos, predecir niveles de rendimiento, etc.

El dispositivo electrónico comprende generalmente una pantalla, y posiblemente una interfaz gráfica, para proporcionar indicaciones visuales al usuario. También puede comprender medios de señalización acústica para proporcionar al usuario otros tipos de mensajes y/o alarmas y/o indicaciones.

Con referencia a la figura 5, se muestra un diagrama de bloques de una prenda de vestir 150 de acuerdo con la presente invención.

Para monitorizar en tiempo real el rendimiento deportivo de un sujeto, en particular un atleta, éste deberá llevar la prenda de vestir 150 que comprende medios 152 para medir al menos su frecuencia respiratoria.

Preferiblemente, el dispositivo portátil es un cinturón pectoral.

Aún más preferiblemente, el dispositivo portátil 150 es un cinturón pectoral que mide la frecuencia respiratoria del sujeto a través de medios adaptados para detectar la extensión del material, por ejemplo un tejido, del que está hecho. Cinturones pectorales de este tipo son conocidos, por ejemplo, a partir de los documentos de patente n.° CN204133468U, WO2018037855 y EP2578141.

La prenda de vestir 150 comprende además al menos:

• medios de alimentación 154, en particular, una batería de Li-Po;

• un circuito integrado 156, en particular, un ASIC dedicado;

• un microcontrolador 158;

• un módulo de transmisión y recepción de datos 160, en particular del tipo inalámbrico o Bluetooth;

• medios de memoria 162, para implementar las curvas características, o fórmulas matemáticas, obtenidas en la etapa 110.

Típicamente, tales curvas características se transmiten a la prenda de vestir 150 desde la base de datos a través del módulo de transmisión de datos 160.

El dispositivo portátil puede comprender además uno o más de las siguientes módulos:

• un módulo 164 para la detección de señales GPS;

• un módulo 166 adaptado para detectar la frecuencia cardíaca;

• un módulo 168 adaptado para filtrar la señal cardíaca o respiratoria detectada.

Al medir únicamente la frecuencia respiratoria a través de la prenda de vestir 150, el sujeto, en particular un deportista, podrá monitorizar, a través de su frecuencia cardíaca, por ejemplo, la ventilación y el consumo máximo de oxígeno, así como la evolución de su trayectoria de entrenamiento, observando en tiempo real sus mejoras (o regresiones) en función de la tendencia de dichos valores actuales.

Por ejemplo, siendo el esfuerzo igual, el sujeto podrá comparar los valores y definir una estrategia para mejorar una cualidad (ventilatoria/metabólica o cardíaca) y calibrar su trabajo en función de la precisión ligada al dato ventilatorio y metabólico, es decir, el consumo máximo de oxígeno.

Con referencia a la figura 6, se muestra un diagrama de flujo 200 de un método para proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento cardíaco y/o respiratorio de un individuo en comparación con datos personales de sujetos que ya se han sometido a una prueba de esfuerzo cardiopulmonar siguiendo las mismas etapas 102, 104, 106, 108 y 110 ilustradas en el presente documento con referencia al método de la figura 1. En esta segunda realización, la base de datos contiene valores derivados de pruebas de esfuerzo cardiopulmonar realizadas por una pluralidad de sujetos. A efectos del método de la invención, cuanto mayor sea el número de pruebas almacenadas en la base de datos, mayor será la eficacia del método.

Esta segunda realización del método de acuerdo con la invención se ha ideado especialmente para atletas no profesionales y aficionados, así como para simples entusiastas del deporte.

En la etapa 202, un individuo que no puede o no desea someterse a una prueba de esfuerzo cardiopulmonar lleva un dispositivo portátil que comprende medios adaptados para detectar su frecuencia respiratoria. Se sabe, de hecho, como ya se ha mencionado, que para la realización de una prueba de esfuerzo cardiopulmonar es necesario emplear equipos costosos y personal cualificado.

En la etapa 204, el individuo, utilizando el mismo protocolo ilustrado en la etapa 102, lleva a cabo una prueba dinámica corriendo en un tapiz rodante o pedaleando en un ergómetro de bicicleta u otro medio similar. Es esencial, para la correcta aplicación de esta realización del método, que el protocolo seguido por el individuo sea el mismo que el utilizado por los sujetos que se sometieron a la prueba de esfuerzo cardiopulmonar según las etapas 102, 104, 106, 108 y 110, ilustradas en el presente documento con referencia al método de la figura 1. Por lo tanto, si el protocolo requería, por ejemplo, empezar a 8 km/h y aumentar la velocidad en 1 km/h por minuto hasta el agotamiento físico, el individuo tendrá que repetir el mismo protocolo durante la prueba de esfuerzo.

En la etapa 206, la frecuencia respiratoria detectada por el dispositivo portátil llevado por el individuo se almacena en medios de memoria adecuados del mismo dispositivo y/o se comunica a un registrador externo.

El equipo necesario para la prueba de esfuerzo de los pasos 204-206 es ventajosamente mínimo y no muy caro: de hecho, bastará con una cinta de correr (o un ergómetro de bicicleta) y un dispositivo portátil que detecte la frecuencia respiratoria del individuo. Por lo tanto, la prueba puede realizarse sin un electrocardiógrafo, una máscara con una boquilla, ni personal cualificado. La prueba puede realizarse incluso en un entorno doméstico, siempre que la persona conozca el protocolo que debe seguir.

En la etapa 208, el individuo finaliza la actividad motora prevista por el protocolo.

En la etapa 210, la frecuencia respiratoria detectada por el dispositivo portátil se transmite a una nube, donde a continuación se compara con los valores almacenados en la base de datos, que contiene los valores respiratorios de los individuos que han realizado una prueba de esfuerzo cardiopulmonar.

En la etapa 212, se identifican las funciones de un sujeto, entre las contenidas en la base de datos, que más se aproximan a los valores respiratorios del individuo que ha realizado la prueba en la etapa 202, posiblemente también teniendo en cuenta datos antropométricos de dicho sujeto, en particular, sexo, altura, peso y edad.

Las funciones pueden elegirse utilizando técnicas estadísticas (por ejemplo, las técnicas de menor residuo o mayor verosimilitud) o técnicas de aprendizaje automático (por ejemplo, el algoritmo K-Means o redes neuronales).

En la etapa 214, la curva obtenida en la etapa 212 se transmite a la prenda de vestir 150 y se utiliza en un algoritmo, por ejemplo, implementado en un dispositivo electrónico tal como, en particular, un dispositivo portátil como un reloj inteligente o un teléfono inteligente, o una tableta, un iPad, o incluso en la nube, para monitorizar en tiempo real los parámetros respiratorios y/o cardíacos actuales del individuo y proporcionar indicaciones fisiológicas, recomendar ejercicios físicos, predecir el rendimiento, etc.

Ventajosamente, por lo tanto, el individuo que no se ha sometido a una prueba de esfuerzo cardiopulmonar costosa podrá beneficiarse de datos precisos de sujetos que realizaron la prueba de esfuerzo cardiopulmonar, que se considera el patrón oro.

El método para proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento cardíaco y/o respiratorio de un individuo, y el dispositivo asociado, descritos en el presente documento a modo de ejemplo pueden estar sujetos a muchas variaciones posibles sin apartarse del espíritu de novedad de la idea inventiva; también es evidente que en la realización práctica de la invención los detalles ilustrados pueden tener formas diferentes o ser sustituidos por otros elementos técnicamente equivalentes.

Por ejemplo, la invención también se refiere a un sistema que comprende una prenda de vestir 150, en la que se almacenan las curvas características del individuo, y un dispositivo electrónico, en particular, un reloj inteligente, un teléfono inteligente, una tableta, un iPad o una nube, que se comunica adecuadamente con dicha prenda de vestir 150 para proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento cardíaco y/o respiratorio del individuo que lleva la prenda 150.

Como alternativa, el sistema comprende una prenda de vestir que simplemente mide la frecuencia respiratoria del individuo y se comunica con un dispositivo electrónico que lleva el usuario, en particular, un reloj inteligente o un teléfono inteligente, en el que se almacenan las curvas características.

Por lo tanto, puede entenderse fácilmente que la presente invención no se limita a un método para proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento cardíaco y/o respiratorio de un individuo y un dispositivo asociado descrito en el presente documento a modo de ejemplo, sino que puede estar sujeta a muchas modificaciones, mejoras o sustituciones de partes y elementos equivalentes sin apartarse del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones siguientes.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Método para proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento cardíaco y/o respiratorio de un individuo, que comprende las etapas de:

a) someter a dicho individuo a una prueba de esfuerzo cardiopulmonar adecuada para detectar, a lo largo del tiempo, una frecuencia respiratoria y otros parámetros cardíacos o respiratorios de dicho individuo;

b) determinar las curvas características respectivas de dicho individuo, con dicha frecuencia respiratoria como variable dependiente y uno de dichos otros parámetros cardíacos o respiratorios como variable independiente; c) medir, mediante un dispositivo portátil, la frecuencia respiratoria actual de dicho individuo;

d) determinar, basándose en la frecuencia respiratoria actual de dicho individuo y en dichas curvas características obtenidas en la etapa b), los demás parámetros cardíacos o respiratorios actuales de dicho individuo;

e) proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento cardíaco y/o respiratorio de dicho individuo en función de los demás parámetros cardíacos o respiratorios actuales determinados en la etapa d).

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dichos otros parámetros cardíacos o respiratorios comprenden: volumen actual; consumo máximo de oxígeno; consumo máximo de dióxido de carbono; frecuencia cardíaca; presión parcial de oxígeno al final de la espiración; presión parcial de dióxido de carbono al final de la espiración.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que dichas curvas características respectivas de dicho individuo comprenden funciones polinómicas de segundo o tercer grado, respectivamente, obtenidas mediante un ajuste polinómico de segundo o tercer grado de un parámetro cardíaco o respiratorio respectivo.

4. Método de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha información se pone a disposición en un dispositivo, en particular un reloj inteligente, un teléfono inteligente, una tableta, un iPad, dicho dispositivo portátil o una nube.

5. Método de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho dispositivo portátil comprende una prenda de vestir (150), en particular, un cinturón pectoral.

6. Método de acuerdo con la reivindicación 5, en el que dicho cinturón pectoral mide dicha frecuencia respiratoria del individuo a través de medios adaptados para detectar la extensión del material del que está hecho.

7. Método para proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento cardíaco y/o respiratorio de un individuo, que comprende las etapas de:

a) someter a una pluralidad de sujetos a una prueba de esfuerzo cardiopulmonar de acuerdo con un protocolo predefinido, estando dicha prueba de esfuerzo cardiopulmonar adaptada para detectar, a lo largo del tiempo, una frecuencia respiratoria y otros parámetros cardíacos o respiratorios de dicha pluralidad de sujetos; b) para cada uno de dichos sujetos, determinar las curvas características respectivas, con dicha frecuencia respiratoria como variable dependiente y uno de dichos otros parámetros cardíacos o respiratorios como variable independiente;

c) detectar, mediante un dispositivo portátil, en particular un cinturón torácico, una frecuencia respiratoria de dicho individuo sometiéndolo a una prueba dinámica pulmonar, en particular pidiéndole que corra en un tapiz rodante o que pedalee en un ergómetro de bicicleta, de acuerdo con dicho protocolo predefinido;

d) identificar las curvas características de dicho individuo, siendo dichas curvas características de dicho individuo, entre todas las curvas características de dichos sujetos, las pertenecientes a un sujeto que se aproxime más a dicha frecuencia respiratoria de dicho individuo;

e) detectar, a través de dicho dispositivo portátil, la frecuencia respiratoria actual de dicho individuo;

f) determinar, basándose en la frecuencia respiratoria actual de dicho individuo y en dichas curvas características de dicho individuo, los demás parámetros cardíacos o respiratorios actuales de dicho individuo; g) proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento cardíaco y/o respiratorio de dicho individuo en función de los demás parámetros cardíacos y/o respiratorios actuales determinados en la etapa f).

8. Método de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la identificación de las curvas características de dicho individuo de la etapa d) se realiza utilizando técnicas estadísticas, en particular las menos residuales o de mayor verosimilitud, o técnicas de aprendizaje automático, en particular el algoritmo K-Means o redes neuronales.

9. Método de acuerdo con la reivindicación 7, en el que dichos otros parámetros cardíacos o respiratorios comprenden: volumen actual; consumo máximo de oxígeno; consumo máximo de dióxido de carbono; frecuencia cardíaca; presión parcial de oxígeno al final de la espiración; presión parcial de dióxido de carbono al final de la espiración.

10. Método de acuerdo con la reivindicación 7, en el que dichas primeras curvas características respectivas de dicho individuo comprenden funciones polinómicas de segundo o tercer grado, respectivamente, obtenidas mediante un ajuste polinómico de segundo o tercer grado de un parámetro cardíaco o respiratorio respectivo.

11. Dispositivo (150) portátil por parte de un individuo, que comprende:

- medios (152) para medir la frecuencia respiratoria de dicho individuo a fin de obtener una frecuencia respiratoria medida de dicho individuo;

- medios de alimentación (154), en particular, una batería de Li-Po;

- un circuito integrado (156), en particular, un ASIC dedicado;

- un microcontrolador (158);

- un módulo de transmisión y recepción de datos (160), en particular del tipo inalámbrico o Bluetooth;

- medios de memoria (162) que almacenan curvas características de parámetros cardíacos y respiratorios, dichas curvas características tienen una frecuencia respiratoria como variable dependiente y uno de otros parámetros cardíacos o respiratorios como variable independiente y se obtienen mediante una prueba de esfuerzo cardiopulmonar, en el que dicho dispositivo (150) está configurado para comparar dicha frecuencia respiratoria medida de dicho individuo con dichas curvas características para proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento cardíaco y/o respiratorio de dicho individuo.

12. Dispositivo portátil de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicho dispositivo comprende uno o más de los siguientes módulos: un módulo (164) para detectar señales GPS; un módulo (166) adaptado para detectar la frecuencia cardíaca; un módulo (168) adaptado para filtrar la señal detectada.

13. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 11 o 12, en el que dicho dispositivo comprende una prenda de vestir, en particular, un cinturón pectoral.

14. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 13, en el que dicho cinturón pectoral está adaptado para medir la frecuencia respiratoria de dicho individuo a través de medios adaptados para detectar la extensión del material, en particular, un tejido, del que está hecho.

15. Sistema para proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento cardíaco y/o respiratorio de un individuo, que comprende un dispositivo (150) que puede llevar un individuo de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 11 a 14, en particular, un cinturón pectoral, y un dispositivo electrónico, estando dicho dispositivo (150) que puede llevar dicho individuo adaptado para proporcionar información en tiempo real sobre el rendimiento cardíaco y/o respiratorio del individuo a dicho dispositivo electrónico.