ES2212811T3 - Proceso y aparato para identificar el latido cardiaco. - Google Patents
Proceso y aparato para identificar el latido cardiaco.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN PROCEDIMIENTO Y A UN APARATO PARA IDENTIFICAR EL PULSO CARDIACO. EN EL PROCEDIMIENTO SE MIDE UNA SEÑAL DE PRESION ARTERIAL EN FORMA DE MEDICION DE MULTICANAL Y, SI ES PRECISO, SE LLEVAN A CABO LAS NECESARIAS OPERACIONES DE PROCESAMIENTO DE SEÑALES, COMO LA FILTRACION. EL PROCEDIMIENTO TAMBIEN COMPRENDE LA DETECCION DE SEÑALES Y TOMA DE DECISIONES SOBRE LA ACEPTACION DE LA SEÑAL COMO DE PULSO CARDIACO. DE ACUERDO CON LA INVENCION, LA DETECCION DE LA SEÑAL INCLUYE LA DETECCION MULTICANAL POR CANAL ESPECIFICO AL OBJETO DE IDENTIFICAR LOS COMPONENTES DE LA SEÑAL DE DISTINTOS CANALES; LAS SEÑALES DE CANAL DETECTADO POR CANAL ESPECIFICO OBTENIDAS SE EMPLEAN COMO DATOS ENTRANTES DURANTE LA FASE DE TOMA DE DECISIONES.
Description
Proceso y aparato para identificar el latido
cardiaco.
Esta invención se refiere a un procedimiento para
identificar un latido cardiaco, comprendiendo el procedimiento medir
una señal de presión arterial en forma de medida multicanal y llevar
a cabo las operaciones de procesamiento de señal necesarias, como,
por ejemplo, filtración, si es necesario, y realizar la detección de
señal y la toma de decisiones sobre la identificación de una señal
como una señal de latido cardiaco.
La invención se refiere también a un aparato para
identificar un latido cardiaco, comprendiendo el aparato un sensor
multicanal, opcionalmente medios de procesamiento de señal para
procesar una señal obtenida desde el sensor multicanal, medios de
detección para detectar una señal y medios de toma de decisiones
para identificar una señal como una señal de latido cardiaco.
Los dispositivos convencionales de la técnica
anterior para medir el latido cardiaco realizados sobre un pulso de
presión arterial están basados en el uso de un elemento sensible; en
otras palabras, la medida se lleva a cabo por un canal. El problema
es, no obstante, que la medida de latido cardiaco, basada en el uso
de un elemento sensible, a partir de un pulso de presión arterial es
solamente posible en reposo y en una situación sin interferencia. Un
movimiento de un miembro, un tendón o un músculo causa gran
interferencia en la señal medida por el sensor, lo que puede
producir una medida infructuosa. El problema se agrava por la gran
similitud de las bandas de frecuencia y formas de onda de la
interferencia y la señal real en un canal de medida individual, lo
que hace más difícil distinguir una señal y una forma de
interferencia entre sí.
Se conocen también dispositivos que usan medida
multicanal. La medida multicanal de un pulso de presión proporciona
mejor capacidad que un procedimiento de canal único. En una señal de
pulso de presión multicanal, la interferencia es principalmente en
modo común o parecida en diferentes canales, lo que permite la
eliminación de interferencia causada por movimientos. Un
procedimiento conocido se describe en el documento US5.243.992. El
procedimiento descrito en esta referencia usa procedimientos
conocidos para disminuir las señales de interferencia, como
filtración de paso de banda y sustracción de un promedio de señales
de todos los canales de cada señal de canal. En el documento
US5.243.992 la detección de latido cardiaco se basa en la selección
del canal de mejor señal. El pulso en el canal seleccionado se
acepta como un pulso de latido cardiaco por medio de una función de
correlación. Como criterios de selección para el canal se usan
algunas amplitudes de pulso anteriores. Esta selección de un canal
conduce a un funcionamiento dudoso durante situaciones de
interferencia y cuando el sensor se mueve respecto a la arteria.
Debido al elevado nivel de interferencia, el procedimiento basado en
la selección de un canal puede conducir a la selección de un canal
distinto al de la mejor señal de latido cardiaco. También, cuando se
mide el latido cardiaco de una persona en movimiento, el movimiento
del sensor en la muñeca respecto a la arteria puede trasladar la
señal del latido cardiaco a un canal diferente y, por lo tanto, la
señal se puede perder durante algún tiempo hasta que se localiza
otra vez un canal que proporcione una buena señal. También, el uso
de operaciones matemáticas, como, por ejemplo, una función de
correlación, necesita una gran cantidad de capacidad de cálculo, en
cuyo caso se necesita poner en práctica un procesador de señal, lo
que a su vez conduce a un tamaño grande y gran consumo de energía.
Otros procedimientos de medida multicanal conocidos se describen en
los documentos EP404.594 Y SE425.290.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar un nuevo tipo de procedimiento y sistema que evite los
problemas de los dispositivos anteriores.
Para lograr esto, el procedimiento según la
invención está caracterizado porque en el procedimiento la detección
de señal incluye detección multicanal en canal específico con objeto
de identificar componentes de señal de diferentes canales y que las
señales de canal detectadas en un canal específico obtenidas se usan
como datos de entrada en la etapa de toma de decisiones y que, con
objeto de la toma de decisiones, las señales de canal se ponderan
dependiendo de cómo ha ocurrido previamente el pulso de latido
cardiaco en los canales mencionados.
Para lograr esto, el aparato según la invención
está caracterizado porque los medios de detección se disponen para
llevar a cabo detección multicanal en canal específico en varios
canales diferentes y que los medios de toma de decisiones están
conectados para realizar la identificación de una señal de latido
cardiaco de entre dichas varias señales de canal detectadas
específicamente para cada canal y que el aparato comprende medios de
ponderación para ponderar el significado de uno o más canales de
forma diferente de los otros canales, dependiendo de cómo ha
ocurrido previamente el pulso de latido cardiaco en los canales
mencionados.
La invención proporciona varias ventajas. El
dispositivo según la invención proporciona mejor fiabilidad y
capacidad con el uso de más de un canal de señal para la detección
de latido cardiaco o pulso. El traslado del sensor respecto a la
arteria no elimina necesariamente la señal de todos los canales,
como podría pasar en un procedimiento de canal único. El algoritmo
según el procedimiento de la invención se puede poner en práctica de
una manera simple, por ejemplo, con un componente de procesador de
uso general o un circuito integrado de aplicación específica (ASIC)
digital o, preferentemente, analógico, que proporcione un aparato
pequeño y ligero parecido a un reloj de pulsera de funcionamiento
con una pila. Las formas de realización preferidas de la invención y
otras formas de realización más detalladas subrayan las ventajas de
la invención.
Se describirá la invención en mayor detalle a
continuación por medio de ejemplos con referencia a los dibujos
adjuntos, en los que
Figura 1 muestra un aparato según la
invención,
Figura 2 muestra un canal de procesamiento de
señal de la Figura 1,
Figura 3 muestra una señal multicanal de pulso de
presión,
Figura 4 muestra una señal multicanal de pulso de
presión después de haber girado la muñeca,
Figura 5 muestra un componente de pulso de latido
cardiaco de una señal de presión y umbrales de detección usados
para detectarla,
Figura 6 muestra una correa de muñeca de medidor
de frecuencia de pulso colocada sobre la muñeca y que comprende un
aparato según la invención integrado en ella.
En la Figura 1 se muestra un diagrama de bloque
del aparato/procedimiento según la invención. La invención se
refiere a un aparato para identificar un latido cardiaco. La
invención comprende un sensor multicanal 2 y opcionalmente medios de
procesamiento de señal 3, más preferentemente medios de filtración
3, para procesar una señal obtenida desde el sensor multicanal 2. En
la Figura 2, la filtración se divide en dos bloques 3a y 3b.
El aparato para identificar un latido cardiaco
comprende también medios de detección 4 para llevar a cabo detección
de señal y medios de toma de decisiones 5 para identificar una señal
como una señal de latido cardiaco.
Las Figuras 1 y 6 muestran que el sensor
multicanal comprende, por ejemplo, ocho elementos sensibles 21 a 28.
Igualmente, las Figuras 3 y 4 que ilustran señales de pulso de
presión S1 a S8 muestran canales C1 a C8 correspondientes a los
elementos sensibles 21 a 28. El sensor multicanal 2 puede ser
cualquier sensor, por ejemplo, un sensor de fluoruro de
polivinilideno (PVDF) basado en el efecto piezoeléctrico o, por
ejemplo, un sensor de película electromecánica (EMF) basado en una
película de electreto. La Figura 6 muestra una correa de muñeca de
medidor de frecuencia de pulso 30 envuelta alrededor de la muñeca de
una persona 29 con un aparato asociado 1 según la invención para
identificar un latido cardiaco. El bloque 30 que representa un
medidor de frecuencia de pulso o algún otro denominado aparato
central se muestra también en la Figura 1. El medidor de frecuencia
de pulso 30 o algún otro aparato central comprende medios de cálculo
31 y una pantalla 32 y posiblemente también otros componentes. La
conexión entre el aparato 1 y el aparato 30 puede ser con o sin
hilos. Si la conexión es con hilos, el aparato 1 y el aparato 30
están muy preferentemente integrados en el mismo complejo de
aparatos. El número de referencia 33 indica una conexión con
hilos.
En la situación mostrada en la Figura 6, la
conexión es sin hilos, es decir, entre el aparato 1 y el aparato 30
hay una conexión telemétrica para teleindicación 34 por medios para
teleindicación 35 y 36, como, por ejemplo, las bobinas para
teleindicación 35 y 36. La técnica de teleindicación que se basa en
el acoplamiento inductivo magnético se basa en circuitos oscilantes
que producen oscilación magnética. A este respecto, se hace
referencia a solicitudes de patente y patentes previas del
Solicitante.
El aparato 1 está caracterizado porque los medios
de detección 4 están dispuestos para llevar a cabo detección
multicanal en canal específico para varios canales diferentes C1 a
C8 y que los medios de toma de decisiones 5 están conectados para
identificar una señal de latido cardiaco de entre las numerosas
señales de canal detectadas específicamente para cada canal. En el
procedimiento, se mide una señal de presión en una arteria 40 en la
forma de medida multicanal y, si es necesario, se llevan a cabo las
medidas de procesamiento de señal necesarias, como, por ejemplo,
filtración, así como detección de señal y toma de decisiones sobre
la identificación de una señal como una señal de latido cardiaco. El
procedimiento está caracterizado porque la detección de señal
incluye detección multicanal en canal específico con objeto de
identificar componentes de señal de canales diferentes y que las
señales de canal detectadas en un canal específico obtenidas se usan
como datos de entrada en la etapa de toma de decisiones en el bloque
5. En la forma de realización preferida de la invención, la
detección en canal específico multicanal incluye la identificación
del componente de pulso de latido cardiaco de la señal de presión
como parte de la identificación de los componentes de la señal de
los diferentes canales.
La Figura 6 muestra que el sensor multicanal 2
está colocado de tal modo que al menos un elemento sensible del
sensor 2, por ejemplo, los elementos 23 a 26, está colocado sobre la
arteria 40 y que al menos otro elemento sensible del sensor 2, por
ejemplo, los elementos 21 a 22 y 27 a 28, no está situado sobre la
arteria 40. Además de una medida llevada a cabo desde un punto con
una señal de latido cardiaco, el procedimiento comprende también la
medida desde un punto sin señal de latido cardiaco. Igualmente,
además de la formación de al menos una señal de canal con un pulso
de latido cardiaco en la detección en canal específico, se forma
también al menos una señal de canal sin pulso de latido cardiaco. La
medida de un canal que no contiene latido cardiaco, por ejemplo, el
canal C8, se usa en la filtración de señal, ya que por medio de la
señal S8 del canal C8 sin latido cardiaco es posible determinar el
valor promedio de la señal de interferencia en modo común.
Las señales obtenidas desde el sensor de presión
multicanal son así filtradas tanto específicamente para cada canal
como respecto a los otros canales. El procedimiento es de tal modo
que se enfatiza la señal de cada canal C1 a C8 y se reduce la
interferencia sometiendo la señal S1 a S8 de cada canal C1 a C8 a
filtración de paso de banda y sustrayendo el valor que describe la
señal de interferencia en modo común de la señal en los canales
adyacentes a los canales mencionados. El orden en que se llevan a
cabo las filtraciones puede ser diferente del anteriormente
descrito.
En una forma de realización preferida de la
invención, se detecta un pulso de presión a partir de la señal de
cada canal detectando picos positivos H y picos negativos L de la
señal filtrada dentro de una ventana temporal W, que preferentemente
está predeterminada. En la forma de realización, la detección de la
señal de canal usa una ventana temporal W variable o fija. La
detección de un valor de pico es simple y ventajosa. Para
simplificar el dispositivo se hace notar, con referencia a las
Figuras 2 y 5, que la detección usa umbrales de detección THR1 y
THR2 y que estos umbrales de detección son bien fijos y comunes a
todos los canales, bien adaptables y comunes a todos los canales o
bien adaptables específicamente para cada canal. La Figura 5 puede
representar, por ejemplo, la señal S3 en cuanto a su componente de
pulso de latido cardiaco SC3. El umbral de detección THR1 muestra el
umbral de detección del valor de pico positivo H y el umbral de
detección THR2 muestra el umbral de detección del valor de pico
negativo L. Con referencia a la Figura 2, se expone que este retraso
temporal entre el pico y el mínimo, es decir, la ventana temporal W,
es muy preferiblemente aproximadamente 100 a 200 milisegundos.
Para mejorar más la eficacia y adaptabilidad de
la invención, en la forma de realización preferida el aparato 1
comprende medios de ponderación 6 para ponderar el significado de
uno o varios canales de forma diferente de los otros canales. El
aparato 1 comprende muy preferentemente un bloque de reglas 7 que
controla los medios de ponderación 6. El bloque de reglas 7 está
conectado también para controlar el bloque de toma de decisiones
5.
En la forma de realización preferida, las señales
de canal C1 a C8 se ponderan con objeto de la toma de decisiones
dependiendo de cómo ha ocurrido previamente el pulso de latido
cardiaco, por ejemplo, SC3, en los canales mencionados, por ejemplo,
en el canal C3. La ponderación se puede llevar a cabo bien antes de
la detección o bien más preferentemente después de la detección,
como se muestra en las figuras.
En la forma de realización preferida de la
invención, la ponderación usa coeficientes de ponderación p1 a p8
que se pueden actualizar, como se muestra en la Figura 1. Los
coeficientes de ponderación se actualizan entonces sobre la base de
reglas empíricas almacenadas en el bloque 7.
En la forma de realización preferida de la
invención, una regla empírica eficaz determina que si se ha
detectado una señal parecida en canales adyacentes en medidas
previas, durante la toma de decisiones estos canales se ponderan más
que los otros canales. La Figura 3 muestra que los canales C3 a C6
comprenden señales parecidas en canales adyacentes y, por lo tanto,
los coeficientes de ponderación p3 a p6 se actualizan de modo que en
medidas posteriores, bien durante el mismo periodo de medida o bien
en una medida posterior independiente, se ponderarán más los canales
C3 a C6.
En la forma de realización preferida de la
invención, si se ha detectado una señal parecida en canales no
adyacentes en medidas previas, durante la toma de decisiones estos
canales se ponderan menos que los otros canales. En un caso así, los
coeficientes de ponderación se actualizan de modo que en medidas
posteriores, bien durante el mismo periodo de medida o en una medida
independiente, estos canales no adyacentes se ponderarán menos.
La ponderación es, por lo tanto, más
preferiblemente adaptable y enfatiza los canales de los que se ha
detectado previamente una señal de pulso. La toma de decisiones
sobre la identificación como una señal de latido cardiaco se basa en
el número de canales C1 a C8 en los que ha ocurrido en promedio la
señal. Los coeficientes p1 a p8 se actualizan continuamente sobre la
base de las reglas empíricas, de modo que, al moverse los sensores
21 a 28 respecto a la arteria 40, el algoritmo es capaz de localizar
rápidamente los canales donde ocurre la señal adecuada. El
movimiento de los elementos sensibles 21 a 28 del sensor 2 respecto
a la arteria 40 y el traslado resultante de las señales de latido
cardiaco a diferentes canales se ilustra mediante una comparación de
las Figuras 3 y 4. En la Figura 3, las señales de latido cardiaco se
pueden detectar en los canales C3 a C6. En la Figura 4, como
consecuencia de una rotación de la muñeca 29 o algún otro movimiento
o algún otro factor interferente, las señales de latido cardiaco se
han movido a otros canales y constituyen ahora las señales S5 a S8
en los canales C5 a C8.
En la forma de realización preferida de la
invención, la decisión sobre la identificación como una señal de
latido cardiaco se lleva a cabo en la etapa de toma de decisiones
sobre la base de la correlación cruzada de señales en dos o más
canales adyacentes. En una forma de realización preferida, la
decisión se lleva a cabo en la etapa de toma de decisiones sobre la
base de señales en modo común que ocurren simultáneamente en dos o
más canales adyacentes. Según el Solicitante, la comparación de dos
o más canales adyacentes es una manera eficaz de alcanzar una
decisión. La Figura 3 muestra que los canales adyacentes C3 a C6
contienen señales en modo común S3 a S6 que ocurren
simultáneamente.
Cuando no se puede identificar una señal de
latido cardiaco sobre la base de monitorizar dos o más canales
adyacentes, en la siguiente etapa de la invención la decisión en la
etapa de toma de decisiones se lleva a cabo sobre la base de una
señal que ocurra regularmente en un canal.
El aparato se puede poner en práctica por medio
de tecnología analógica o digital, tecnología de microprocesador o
una combinación de ellas. En cuanto a los componentes, pueden
consistir en componentes separados, circuitos integrados o una
combinación de ellos.
Aun cuando la invención se describe anteriormente
con referencia a ejemplos según los dibujos adjuntos, es evidente
que la invención no se limita a ellos, sino que se puede modificar
de varios modos, siendo la invención solamente como se define en el
conjunto anexo de reivindicaciones.
Claims (21)
1. Un procedimiento para identificar un latido
cardiaco, comprendiendo el procedimiento
- -
- medir una señal de presión arterial en forma de medida multicanal y
- -
- llevar a cabo las operaciones de procesamiento de señal necesarias, como, por ejemplo, filtración, si es necesario, y realizar detección de señal y toma de decisiones sobre la identificación de una señal como una señal de latido cardiaco,
caracterizado porque
en el procedimiento la detección de señal incluye
detección multicanal en canal específico con objeto de identificar
componentes de señal de canales diferentes y porque las señales de
canal detectadas en un canal específico obtenido se usan como datos
de entrada en la etapa de toma de decisiones y que, con objeto de la
toma de decisiones, las señales de canal se ponderan dependiendo de
cómo ha ocurrido previamente el pulso de latido cardiaco en los
canales mencionados.
2. Un procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la ponderación usa coeficientes de
ponderación que se pueden actualizar.
3. Un procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque los coeficientes de ponderación se
actualizan sobre la base de reglas empíricas.
4. Un procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque si se ha detectado una señal parecida en
canales adyacentes, durante la toma de decisiones estos canales se
ponderan más que otros canales.
5. Un procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque si se ha detectado una señal parecida en
canales no adyacentes, durante la toma de decisiones estos canales
se ponderan menos que otros canales.
6. Un procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la ponderación se lleva a cabo después
de la detección en un canal específico antes de la toma de
decisiones.
7. Un procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque además de una medida llevada a cabo en
un punto con una señal de latido cardiaco, el procedimiento
comprende también una medida llevada a cabo en un punto sin señal de
latido cardiaco.
8. Un procedimiento según la reivindicación 1 ó
7, caracterizado porque además de la formación de al menos
una medida de canal con un pulso de latido cardiaco en detección en
canal específico, el procedimiento comprende también formar al menos
una medida de canal sin señal de pulso cardiaco.
9. Un procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se detecta un pulso de presión de la
señal de cada canal detectando los picos positivos y negativos de la
señal filtrada dentro de una ventana temporal, que preferentemente
está determinada.
10. Un procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque la detección de una señal de canal usa
una ventana temporal fija o variable.
11. Un procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque la detección usa umbrales de detección y
porque estos umbrales de detección son bien fijos y comunes a todos
los canales, bien adaptables y comunes a canales diferentes o bien
adaptables específicamente para cada canal.
12. Un procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque las señales obtenidas desde un sensor de
presión multicanal se filtran tanto específicamente para cada canal
como respecto a los otros canales.
13. Un procedimiento según la reivindicación 1 ó
12, caracterizado porque se enfatiza una señal de cada canal
y se reduce la interferencia sometiendo señales de todos los canales
a filtración de paso de banda y sustrayendo el valor que describe la
señal de interferencia en modo común de las señales en los canales
adyacentes a los canales mencionados.
14. Un procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se adopta una decisión en la etapa de
toma de decisiones sobre la base de la correlación cruzada de
señales que ocurren en dos o más canales adyacentes.
15. Un procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se adopta una decisión en la etapa de
toma de decisiones sobre la base de señales en modo común que
ocurren simultáneamente en dos o más canales adyacentes.
16. Un procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se adopta una decisión en la etapa de
toma de decisiones sobre la base de una señal que ocurre
regularmente en un canal y porque este procedimiento se usa más
preferentemente cuando no se puede identificar una señal de latido
cardiaco sobre la base de monitorizar dos o más canales
adyacentes.
17. Un procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque las señales de medida se obtienen de la
arteria en la muñeca usando una correa de muñeca que contiene un
sensor.
18. Un procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque en detección multicanal en un canal
específico, el componente de pulso de latido cardiaco de la señal de
presión se identifica como parte de la identificación de los
componentes de la señal de los diferentes canales.
19. Un aparato para identificar un latido
cardiaco, comprendiendo el aparato un sensor multicanal (2,
21-28), opcionalmente medios de procesamiento de
señal (3, 3a, 3b) para procesar una señal obtenida desde el sensor
multicanal, medios de detección (4) para detectar una señal y medios
de toma de decisión (5) para identificar una señal como una señal de
latido cardiaco,
caracterizado porque los medios de
detección (4) se disponen para llevar a cabo detección multicanal en
un canal específico en varios canales diferentes
(C1-C8) y porque los medios de toma de decisiones
(5) están conectados para realizar la identificación de una señal de
latido cardiaco de entre dichas varias señales de canal detectadas
específicamente para cada canal y porque el aparato comprende medios
de ponderación (6) para ponderar el significado de uno o más canales
de forma diferente de los otros canales dependiendo de cómo ha
ocurrido previamente el pulso de latido cardiaco en los canales
mencionados.
20. Un aparato según la reivindicación 19,
caracterizado porque el aparato comprende un bloque de reglas
(7) que controla los medios de ponderación (6).
21. Un aparato según la reivindicación 20,
caracterizado porque el sensor multicanal (2) está colocado
de tal modo que al menos uno de sus elementos sensibles
(23-26) está colocado sobre una arteria (40) y
porque al menos otro elemento sensible (21-22,
27-28) del sensor no está situado sobre la
arteria.
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