ES2255197T3 - Correccion de mediciones de presion sanguinea en sistemas invasivos rellenos de liquido. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para la corrección de falseamientos en los valores de medición en mediciones invasivas de la presión con un sistema relleno de líquido, con un convertidor (3) de presión para la conversión de las presiones registradas en señales eléctricas, un convertidor (4) analógico ¿ digital conectado al convertidor (3) de presión para la digitalización de las señales eléctricas y una unidad (5) de análisis y procesamiento de señales conectada al convertidor (4) analógico ¿ digital, así como una unidad (6) de salida o evaluación conectada a la unidad (5) de análisis y procesamiento de señales, caracterizado porque la unidad (5) de análisis y procesamiento de señales - presenta medios para la realización de un análisis de Fourier, que descompone la señal en segmentos y los somete a un análisis de Fourier, - interconecta la señal segmentada con datos de corrección que se pueden preestablecer en forma de coeficientes de Fourier, variándose la longitud de los segmentos de tal manera que apareceun fallo mínimo en el análisis de Fourier, y - emite la señal corregida a la unidad (6) de salida o evaluación.

Description

Corrección de mediciones de presión sanguínea en sistemas invasivos rellenos de líquido.

La invención se refiere a un dispositivo para la corrección de falseamientos en los valores de medición en mediciones invasivas de la presión con un sistema relleno de líquido, en las que se transmite la presión medida a través de un sistema relleno de líquido a un convertidor de presión externo que transforma la señal de presión en una señal eléctrica.

En relación con la medición invasiva de la presión se usan desde hace décadas sistemas rellenos de líquido para la medición de la presión intravenosa e intraarterial. Estos sistemas, también denominados catéter, encuentran frecuente aplicación en la cardiología invasiva, la medicina intensiva y en la anestesiología, en las que se usan para la medición exacta de la presión. Es especialmente práctico un uso para mediciones de la impedancia en sistemas vasculares arteriales o derivadas de la presión con respecto al tiempo (dp/dt) para la medición de la fuerza de contracción isovolumétrica o de los trastornos de relajación de los ventrículos del corazón. Para esto, deben poder analizarse las resonancias de las señales de presión originales hasta aproximadamente 30 Hz de manera fiel al original, es decir de manera fiel a las fases y amplitudes.

En el diagnóstico invasivo con catéter tiene lugar la medición de la presión en un punto determinado de la circulación sanguínea a través de un sistema relleno de líquido con un convertidor de presión colocado externamente (es decir, fuera del cuerpo del paciente). Dependiendo de la longitud, la sección transversal, la estructura y las propiedades elásticas del material de estos sistemas se obtienen diferentes resonancias, atenuaciones y pérdidas de energía de la señal de entrada de presión en la punta del catéter.

A partir del documento US-4 232 373 se conoce un procedimiento de corrección para datos de medición de un catéter cardiaco relleno de líquido, en el que la señal registrada periódicamente se convierte en una señal eléctrica, se digitaliza y se ramifica. Se conduce una parte de esta señal en primer lugar a una unidad de corrección y posteriormente a un filtro, mientras que la otra parte se conduce sin corregir y retardada al filtro. En el filtro se juntan ambas partes de la señal y se emite la señal corregida.

En el manuscrito "Characterization of laser-induced pressure transients by means of piezoelectric PVDF-films" de S. Lohmann et al.; Proc.SPIE 2624; 83-92; (1995) se describe entre otras cosas la corrección de ondas de presión inducidas por láser en láminas piezoeléctricas. A este respecto, se describe la corrección de una señal de tensión emitida por la lámina por medio de una transformación de Fourier, en la que se transforma la señal en la gama de frecuencias y se corrige en la gama de frecuencias por medio de un valor de corrección calculado en un algoritmo. Posteriormente, se realiza una transformación inversa en el intervalo de tiempo.

Para evitar falseamientos a lo largo del transcurso de la transferencia, se integró el convertidor de presión en la punta del catéter y se extrajo la señal convertida del cuerpo a través de una línea eléctrica. Esta solución se conoce como catéter con sensor de la presión en la punta. Es una desventaja en esta forma de la medición de la presión que los catéteres sensibles a la presión en la punta son muy caros y presentan sólo una gama de variaciones muy limitada en cuanto a la forma y al tamaño. Por ello, esta solución sólo pudo establecerse de manera limitada en el sector científico.

Una posibilidad adicional para la compensación de los falseamientos en los valores de medición consiste en considerar en sentido físico el sistema como una simple oscilación forzada (forced oscillation) y realizar una corrección de la función de transferencia de este sistema de 2º orden tras la determinación de la frecuencia de resonancia y del coeficiente de atenuación por medio de una conexión eléctrica análoga o un algoritmo numérico correspondiente. Los inconvenientes de este planteamiento son que la consideración como sistema de 2º orden representa una simplificación considerable de la física real del sistema, en el que pueden aparecer resonancias múltiples especialmente en sistemas más complejos. Debe determinarse, en principio, de nuevo la función de transferencia para cada sistema concreto, también en las modificaciones habituales y frecuentes como el cambio del catéter en el sistema, siendo la determinación de la función de transferencia por medio de la prueba de irrigación o la prueba en ángulo recto en el paciente problemática. La función de transferencia depende además de la elasticidad del sistema y ésta depende a su vez de la presión de llenado, de los gases disueltos en el líquido y de las propiedades de los materiales del sistema. Finalmente, el manejo de estos sistemas es muy complicado.

Otros dispositivos introducidos en el mercado están formados como sistemas completos, configurados especialmente y optimizados de manera fluidomecánica mediante exámenes de prueba in vitro, con un convertidor de presión, tubo, grifo de tres pasos, banco de grifo, catéter y eventualmente atenuador. Es un inconveniente en estos dispositivos que el coste en pruebas es muy elevado y que en la cardiología invasiva se usa una variedad extremadamente grande de sistemas que limitan el uso de estos dispositivos. Además, no es posible una desconexión de esta atenuación para eliminar una atenuación por sangre o aire en el sistema. Las costumbres visuales del personal a cargo del catéter asocian un sistema insuficientemente irrigado con una atenuación y malinterpretarían fácilmente un sistema atenuado de este tipo.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo mejorado con respecto a la corrección de falseamientos en los valores de medición para la medición invasiva de la presión con sistemas rellenos de líquido, que sea económico y versátil.

Según la invención, se resuelve el objetivo mediante un dispositivo con las características de la reivindicación 1 o de la reivindicación 7.

El dispositivo según la invención permite una corrección de la evolución de la presión fiel a las fases y amplitudes mediante la evaluación y el procesamiento de la señal por medio del análisis de Fourier digital, no usándose una transformación de Fourier de una señal de longitud fija, sino que se trabaja con longitudes de señal variables. De esta manera, puede determinarse la longitud de segmento óptima para la corrección posterior en la que aparece un fallo mínimo.

El dispositivo puede usarse para múltiples sistemas, con lo que se reducen los costes económicos e instrumentales en mediciones de presión invasivas. Además, desaparecen las restricciones condicionadas por la estructura, de manera que pueden usarse los sistemas o catéteres óptimos para el paciente, sin tener que prescindir de la exactitud correspondiente.

La distribución a distintas unidades de evaluación o de lectura permite una evaluación rápida y completa de los datos. Una corrección de las señales es posible tanto en línea como fuera de línea.

Para determinar la longitud de segmento de la señal que va a corregirse se realiza una comparación de la desviación de la transformada inversa de la señal original sobre el principio de la variación de la longitud de una señal base. Partiendo de una longitud de señal base preestablecida se realiza una comparación de la transformada inversa de la señal base con la señal original. Con esto se detecta una desviación o un fallo, que se modifica dependiendo de la longitud de señal seleccionada. Entonces se aumenta o disminuye gradualmente la longitud de la señal, según la longitud de señal base de la que se haya partido. Si el fallo alcanza un valor preestablecido, es decir, si alcanza una exactitud determinada, se detiene la variación de la longitud de segmento para reducir el esfuerzo del cálculo. Se encuentra una longitud de segmento óptima, cuando se ha determinado el mínimo de la desviación de la transformada inversa de la señal original.

Se ha observado que resulta conveniente, en la variación de la longitud de señal base partir de una longitud mínima que se va aumentando gradualmente. Si disminuye la desviación al aumentar la longitud de segmento, se repite la rutina de transformación con la determinación del fallo, hasta que se alcanza el valor preestablecido de la desviación o el mínimo. La longitud de segmento o longitud de curva encontrada de esta manera es óptima para la transformación de Fourier, ya que puede descomponerse la señal medida casi completamente en oscilaciones armónicas y el fallo es mínimo. Como longitud mínima debe tomarse un valor que sea más pequeño que la longitud de un latido del corazón. Se ha observado que una longitud de señal mínima de 0,3 segundos es un valor conveniente.

Para determinar más rápidamente el valor óptimo o preestablecido se varía la anchura de paso de la modificación de la longitud de segmento proporcionalmente a la desviación de la transformada inversa de la señal original. En caso de un fallo pequeño, se lleva a cabo una modificación correspondientemente pequeña, ya que la longitud del segmento se encuentra ya cerca del óptimo y se pretende una solución lo más elevada posible mediante una anchura de paso pequeña. Para un valor del fallo grande, se aplica justo lo contrario.

Una variante del dispositivo según la invención permite una corrección de la evolución de la presión fiel a las fases y amplitudes mediante la evaluación intermitente y el procesamiento de la señal por medio del análisis de Fourier digital. Otros dispositivos de corrección sólo pueden considerar de manera insuficiente las diferentes frecuencias de los latidos del corazón.

Para la corrección de las señales registradas en el análisis intermitente es muy importante que se conozca la longitud del latido del corazón, ya que sólo puede procesarse de manera tan exacta un latido. La longitud del latido se calcula según la invención a través de una función de autocorrelación y su primera derivada con respecto al tiempo. Opcionalmente, se prevé una filtración previa con un filtro de baja frecuencia con una frecuencia alta límite de 30-40 Hz, para eliminar interferencias eventuales de la red de corriente alterna.

En una realización ventajosa de la invención, se toman los datos de corrección, que se determinaron sobre el principio de mediciones de presión de referencia, de una matriz de registros de corrección, haciéndose accesibles rápida y fácilmente una variedad de registros. Para mantener el número de registros de corrección determinados empíricamente en un orden de magnitud justificable económicamente, en caso de que falte el registro que se ajusta exactamente, se realiza una interpolación entre los registros más próximos.

Para obtener una señal corregida lo más acertada posible, se prevé tanto una corrección de fases como de amplitudes, habiéndose demostrado ventajoso realizar una corrección de fases de la señal sólo en los puntos en los que la señal presenta una amplitud.

Para determinar los registros de corrección se introduce, en una forma de realización de la invención, la punta del catéter en un dispositivo presurizable y se presuriza este dispositivo con diferentes presiones medias y frecuencias. En mediciones separadas se varía la presión media en anchuras de paso equidistantes definidas y se varía la frecuencia más baja (frecuencia fundamental) de la composición de frecuencias en anchuras de paso igualmente equidistantes definidas. Estos ajustes dan lugar a una red de coordenadas de presión media - frecuencia, que representa la base de la matriz de registros de corrección. Alternativamente a esto, se determina la característica de transferencia por medio de un ruido de frecuencia blanco y la corrección tiene lugar por medio de la deconvolución de la señal de partida con la función de transferencia. Una medición de la presión de referencia tiene lugar con otro sistema de medición, preferiblemente con un catéter con sensor de la presión en la punta.

Se ha observado que es conveniente, con respecto al esfuerzo de cálculo y a los resultados de corrección, que para determinar los registros de corrección para la activación del sistema se utilice una señal definida en forma de una red de frecuencias. Basándose en una oscilación fundamental, que se encuentra por motivos de la técnica computacional en el intervalo de entre 0,2 y 3 Hz, se activa el sistema con oscilaciones armónicas equidistantes. A partir de un límite superior prefijado se deduce de esta manera el número de frecuencias de activación necesarias. Se ha observado que tienen sentido como un límite superior fisiológico de la frecuencia de activación 40 Hz.

En mediciones separadas se varía la presión media en anchuras de paso equidistantes definidas. Estos ajustes dan como resultado un juego de registros de corrección para distintas presiones medias. Una medición de la presión de referencia tiene lugar, como anteriormente, con otro sistema de medición.

Para lograr una coincidencia de las líneas espectrales de la señal que va a corregirse con las del vector del registro de corrección, se multiplica tantas veces el segmento de señal de presión, hasta que dé como resultado una razón de la tasa de muestreo con respecto a la longitud del trozo de la curva, que se corresponde con la solución del registro de corrección. Si no corresponde la solución, se ajusta convenientemente la razón menor más próxima entre la tasa de muestreo y la longitud del trozo de la curva y la asignación del registro de corrección a las líneas espectrales tiene lugar mediante el redondeo hasta la línea más próxima correspondiente.

Ya que por norma un convertidor de presión no emite una señal suficientemente fuerte, se prevé un amplificador entre el convertidor de presión y el convertidor analógico / digital. El convertidor de presión se activa a través de una línea de alimentación de la unidad de procesamiento y análisis de señales y se alimenta con la tensión de funcionamiento necesaria.

Para una corrección fiable de las señales es necesario que la unidad de análisis y procesamiento de señales asigne cada registro de corrección correctamente. Puesto que los distintos sistemas están diseñados de manera distinta, presentan frecuencias de resonancia diferentes y pueden modificarse considerablemente mediante piezas estructurales, se realiza antes del registro de los valores de medición una identificación del sistema a través de una respuesta de señal de prueba. Preferiblemente se envía una señal definida desde un transmisor de presión de referencia (calibrador) en la punta del catéter hacia el convertidor de presión y se compara la respuesta del sistema con respuestas del sistema obtenidas experimentalmente. De esta manera puede llevarse a cabo una clasificación y obtenerse información a cerca de qué sistema se trata o qué registros de corrección son adecuados para el sistema en cuestión. También es posible enviar una señal desde el convertidor de presión hacia la punta del catéter y comparar la respuesta del sistema con respuestas del sistema obtenidas experimentalmente.

Se ha demostrado en el análisis intermitente que es ventajoso determinar la frecuencia fundamental por medio de una combinación de un análisis de distribución de los máximos de las funciones de autocorrelación de longitud variable con el análisis de los mínimos y los máximos de la curva. Precisamente en la determinación en línea de la frecuencia fundamental es conveniente repetir la función de autocorrelación con longitud creciente y recopilar todos los primeros máximos de las funciones de autocorrelación de longitud creciente. Posteriormente se determina el máximo que aparece con más frecuencia por medio de un análisis de distribución.

De manera ventajosa, para determinar la longitud del sistema relleno de líquido, es decir, el tiempo de propagación de la señal, se realiza una correlación cruzada de la señal de presión y el ECG del paciente. En una variante se realiza la identificación del sistema automáticamente.

Además de intercalar el catéter y el sistema de tubos se prevé de manera ventajosa una identificación de los diferentes convertidores de presión, teniéndolos en cuenta correspondientemente en la selección de los registros de corrección. Puesto que cada uno de los convertidores de presión transforman las señales de presión de manera diferente dependiendo del tipo y la estructura, necesitan tensiones de funcionamiento diferentes y deben activarse individualmente, tal adecuación es ventajosa para mantener el falseamiento de los valores de medición lo más bajo posible y realizar una activación correcta.

Como control adicional y para aprovechar la experiencia del personal de servicio, se prevé una interacción manual en la identificación del sistema, de manera que puede llevarse a cabo, de manera complementaria o divergente a la opción calculada, una selección o una introducción.

Las propiedades de transferencia de sistema del sistema relleno de líquido se correlacionan con la elasticidad del sistema del catéter y de conducción. Dependiendo de las propiedades del material, una tensión previa diferente puede por tanto modificar sustancialmente las propiedades de transferencia del sistema mediante la presión interna media que predomina en el sistema. Una medición continua de la presión media es por tanto parte del análisis automático de las señales. La selección de los registros de corrección se realiza dependiendo de la presión media.

Para una corrección fiable de la señal de presión es ventajoso cuando se detectan los denominados artefactos. Esto tiene lugar basándose en la identificación del sistema determinada. Se detectan desviaciones demasiado grandes y no se toman en consideración. En una variante del dispositivo se realiza, adicionalmente a la corrección de la señal de presión, una identificación y eliminación del artefacto por medio de autocorrelación corta. En la función de autocorrelación pueden detectarse y localizarse automáticamente picos de interferencia en la evolución de la presión. Una interpolación de la curva en el punto del pico elimina la interferencia.

Adicionalmente a los instrumentos de corrección descritos puede realizarse, dado el caso, un análisis de forma de la señal de presión considerando oscilaciones fundamentales armónicas superiores, de manera que en la creación y selección de los registros de corrección el dispositivo puede realizar un análisis correspondientemente sofisticado.

En una realización adicional de la invención se prevé una emisión opcional de la señal sin transformar, por lo que se le permite al personal de servicio detectar la atenuación mecánica por coágulos de sangre o pequeñas burbujas de aire.

Se prevén convenientemente opciones de calibración estáticas, que simplifican el manejo o proporcionan resultados o evoluciones de señal más fácilmente comparables. Mediante una calibración al punto cero, se toma la presión medida como punto cero y sirve como base para el sistema de monitorización de la presión que visualiza las señales. De esta manera, son posibles lecturas comparables entre sí, sin que por ejemplo haya que considerar fluctuaciones de la presión sanguínea y desfases u offsets dependientes del sistema entre las diferentes mediciones. Para la comprobación de la conexión entre la unidad de análisis y procesamiento de señales y el sistema de monitorización de la presión y para la comprobación de la calibración puede emitirse una presión de referencia (por ejemplo 100 mmHg ajustable en el menú del aparato) al sistema de monitorización de la presión. De manera análoga a la presión de referencia pueden emitirse diferentes curvas de presión memorizadas como señal de prueba al sistema de monitorización de la presión.

En una forma de realización adicional de la invención se filtra posteriormente o se corrige posteriormente la señal, para eliminar señales de interferencia y tener una evolución de la señal lo menos falseada posible. Una corrección posterior de este tipo se realiza preferiblemente basándose en la primera derivada de la señal de presión corregida y, dado el caso, suavizada, con respecto al tiempo. Para una filtración posterior son aptos filtros de frecuencia y de valor medio.

En una realización ventajosa de la invención se realiza un ajuste automático a las modificaciones del comportamiento de resonancia del sistema como consecuencia de modificaciones en la presión. Las modificaciones de la presión sanguínea pueden producirse por ejemplo por reacciones dependientes de la circulación sanguínea o medicamentos, siendo las modificaciones del comportamiento de resonancia de naturaleza específica del sistema. Se determinan de forma continua las magnitudes correspondientes y se suministran a la unidad de análisis y procesamiento de señales de forma continua, la cual tiene en cuenta las modificaciones en la selección de los registros de corrección.

Una variante presenta un interfaz preferiblemente entre la unidad de análisis de señales y de procesamiento y la unidad de salida, en forma de un convertidor digital / analógico, amplificador y/o adaptador, de manera que la señal corregida puede suministrarse a un sistema de monitorización, amplificarse y/o transmitirse permaneciendo en forma digital a una calculadora o a un ordenador.

Preferiblemente se almacena en una memoria de la unidad de análisis y procesamiento de señales una matriz de registros de corrección que contiene factores de corrección determinados a partir de mediciones de presión de referencia experimentales. En relación con los programas de procesamiento de datos correspondientes pueden seleccionarse entonces los vectores de corrección respectivos o interpolados, dado el caso interpolados e interconectados con la señal de presión digitalizada.

Normalmente, una atenuación está asociada a un sistema insuficientemente irrigado. Para aprovechar las experiencias hasta el momento, el dispositivo presenta ventajosamente una salida de señal para la señal sin compensar, para que el personal de servicio tenga la posibilidad de comparar las señales de presión corregidas con las señales en forma pura y tenga así un control sobre la corrección realizada mediante el dispositivo.

Para que el dispositivo pueda considerar fluctuaciones de la presión sanguínea en la corrección, se prevé en una variación adicional de la invención un dispositivo para su medición, teniendo los valores de medición determinados influencia sobre la selección de los registros de corrección.

Mediante los ejemplos de realización representados en los dibujos se explica a continuación con más detalle la invención. Muestran:

la figura 1, una estructura principal para la corrección del valor de medición,

la figura 2, una estructura principal para la creación de registros de corrección, así como

la figura 3, una representación para la determinación de la longitud de la oscilación fundamental.

La figura 1 muestra una estructura principal de una medición invasiva de la presión por medio de un sistema relleno de líquido. A este respecto, se mueve un denominado catéter 1 a través del sistema venoso o arterial de un paciente cerca del punto en el que debe medirse la presión. Para influenciar lo menos posible al paciente a través del catéter 1, éste presenta dimensiones lo más pequeñas posibles. El propio catéter 1 se compone de un material elástico y tiene forma de tubo. En la punta del catéter 1 relleno de líquido se encuentra un orificio, mediante el que se registran los impulsos de presión y mediante el catéter 1 y un conducto 2 igualmente relleno de líquido se transmiten a un convertidor 3 de presión.

El convertidor 3 de presión genera señales eléctricas, dependiendo de los impulsos de presión, que pueden representarse o evaluarse correspondientemente. Un dispositivo de este tipo se conoce en principio desde hace tiempo. Una corrección eventual de la función de transferencia de este sistema de segundo orden tenía lugar tras la determinación de la frecuencia de resonancia y del coeficiente de atenuación por medio de un circuito eléctrico analógico o un algoritmo numérico correspondiente.

Para corregir eficazmente los falseamientos de la medición que surgen al utilizar el método descrito anteriormente, que se encuentran en el intervalo de hasta el 40%, se intercala en el dispositivo según la invención un convertidor 4 analógico / digital entre el convertidor 3 de presión y la unidad 5 de análisis y procesamiento de señales, el cual transforma las señales analógicas del convertidor 3 de presión en señales digitales, aplicadas a la entrada de la unidad 5 de análisis y procesamiento de señales. Dentro de la unidad 5 de análisis y procesamiento de señales se someten los datos medidos basándose en un análisis de Fourier digital a factores de corrección y se transmiten al dispositivo 6 de salida o evaluación.

Antes de la corrección de las señales se realiza una identificación del sistema completa de la parte mecánica del sistema. En primer lugar tiene lugar una identificación manual o automática del convertidor 3 de presión. A continuación se emite una señal de prueba en forma de un impulso de presión, preferiblemente generado por un calibrador. Como alternativa, la generación del impulso la realiza un convertidor 3 de presión. Mediante la respuesta de la señal se determinan parámetros del sistema catéter - conducto, en los que se basa después una selección de los registros de corrección. Puesto que, para la variedad de componentes que se usan en la medición invasiva de la presión y la variedad de los parámetros, no siempre se dispone de un registro de corrección que se ajuste exactamente, se determinan por medio de la interpolación de los registros presentes los valores necesarios y se proporcionan para la corrección.

Las señales digitalizadas y sometidas a coeficientes de Fourier corregidos se transmiten desde la unidad 5 de análisis y procesamiento de señales a una unidad 6 de visualización o evaluación, pudiendo tener lugar una lectura tanto en un sistema de monitorización como en una impresión. Según el estándar del monitor, se suministran en primer lugar las señales a un convertidor digital / analógico y posteriormente se emiten o se reproducen directamente en un monitor que puede procesar señales digitales. Dado el caso deben prepararse todavía las señales de manera que se encuentren en un formato adecuado para la presentación.

Otra posibilidad consiste en la transmisión de los datos a un ordenador, que los almacena y los evalúa. En este caso no se procesan los datos en un convertidor digital / analógico, sino que se transmiten directamente desde la corrección.

Existe además la posibilidad de no realizar la corrección en línea, sino almacenar los datos y evaluarlos o corregirlos posteriormente. Un requisito para ello es la existencia de los datos específicos del sistema así como de información sobre las condiciones de medición, para que posteriormente pueda tener lugar una selección apropiada de los registros de corrección. Para ello, se graban los datos de manera ventajosa directamente después del convertidor 3 de presión y se almacenan en un medio de almacenamiento adecuado, por ejemplo un CD o un disquete.

En una variante de la invención se prevé una posibilidad para la emisión de la señal sin corregir, para que exista la posibilidad de comparar las señales corregidas con las señales sin corregir. Por un lado, de esta manera no se someten las costumbres visuales del personal de servicio a una modificación completa, por otro lado tiene lugar un control de la corrección realizada mediante el dispositivo. La existencia de burbujas de aire en el sistema relleno de líquido puede detectarse por ejemplo en la señal sin corregir por las personas del servicio, de manera que pueden tomarse medidas correspondientes. La derivación de la señal puede tener lugar tanto antes como después del convertidor 4 analógico / digital, siendo conveniente la conexión previa de un amplificador para que se disponga de una señal suficientemente fuerte.

Antes de la propia medición se realiza habitualmente una comparación de la presión que va a medirse con la presión atmosférica, accionándose habitualmente un grifo de tres pasos previsto en el convertidor de presión. En la unidad de análisis y procesamiento de señales se prevé un elemento de accionamiento, con cuyo accionamiento se toma la presión que va a medirse como punto cero y sirve como base para la medición y emisión posterior.

Para comprobar la conexión entre la unidad 5 de análisis y procesamiento de señales y la unidad 6 de salida, así como para comprobar la calibración, se envía una señal de presión de referencia o distintas curvas de presión almacenadas a la unidad 6 de salida. A partir de la diferencia entre la señal del valor teórico y la del valor real puede determinarse la desviación y la compensación que hay que realizar. Si debe comprobarse la cadena de medición completa, puede conectarse una señal de presión de referencia en vez de una señal de presión de un paciente y, dado el caso, pueden realizarse las necesarias correcciones del offset y de la linealidad en la unidad 5 de análisis y procesamiento de señales para cada canal.

\newpage

En la figura 2 se representa una estructura principal para la determinación empírica de los registros de corrección. Para determinar la dinámica propia de un sistema y de esa manera los registros de corrección, se utiliza un tubo 7 relleno de líquido y desaireado. En el tubo se encuentran respectivamente una conexión 8 para el relleno, el desaireado, la medición de la presión de referencia por medio de un catéter 10 con sensor de la presión en la punta y la introducción del catéter (sistema de prueba) así como un dispositivo para la creación 9 de presión (Biotek).

Tras la introducción de la punta del catéter 1 cerca de la medición de la presión de referencia, se activa el tubo 7 con una presión de composición de frecuencias definida. En mediciones separadas se varía la presión media, normalmente en el intervalo de desde 0 mmHg hasta 130 mmHg, en anchuras de paso equidistantes. El contenido de frecuencia de la señal de activación se compone de una oscilación fundamental y varias oscilaciones armónicas. La oscilación fundamental asciende normalmente a 0,25 Hz y se activan 160 oscilaciones armónicas, de manera que, mediante los espaciados equidistantes, se alcanza una frecuencia superior a 40 Hz. Por supuesto, son posibles otras frecuencias de la oscilación fundamental, de la misma manera que puede variarse el número de oscilaciones armónicas. Sin embargo, los valores mencionados representan una selección práctica.

A partir de cada medición se calcula el espectro de Fourier de la señal de referencia y de la señal de presión del fluido por medio de una transformación de Fourier. El vector de registros de corrección resulta entonces de la división compleja de cada línea espectral de la presión de referencia entre la línea espectral correspondiente de la presión del fluido. El resultado es un factor de corrección complejo sin unidades para cada línea espectral de esta medición. Todas las mediciones juntas dan como resultado la matriz de registros de corrección para el sistema estudiado, que se almacena en la unidad 5 de análisis y procesamiento de señales.

En el análisis intermitente, la longitud de oscilación fundamental en una medición invasiva de la presión corresponde a un latido del corazón, pudiendo modificarse considerablemente la frecuencia cardiaca en cada latido. Por eso un análisis continuo de la frecuencia básica es parte del análisis automático de señales y se determina mediante una función de autocorrelación.

En el análisis por segmentos de las señales registradas se trabaja con diferentes longitudes de segmento, que resultan de una comparación de la transformada inversa con la señal original, seleccionándose las longitudes de segmento convenientemente de tal manera que existe un fallo mínimo, que según la experiencia se encuentra aproximadamente en el 1%. Esto significa que la corrección ha determinado una longitud de segmento óptima.

El número de coeficientes de Fourier y con ello el registro de corrección dependen por tanto de la longitud de los segmentos analizados o de la frecuencia fundamental.

Además de la determinación de la frecuencia fundamental o de la longitud del segmento, la presión media es una magnitud que tiene que determinarse. Las propiedades de transferencia de sistema del sistema relleno de líquido dependen entre otras cosas de la elasticidad del sistema catéter - conducto 1, 2. Dependiendo de las propiedades del material, una tensión previa diferente puede por tanto modificar sustancialmente las propiedades de transferencia de sistema mediante la presión interna media que predomina en el sistema. Por tanto, una medición continua de la presión media es igualmente parte del análisis automático de señales. La selección de los registros de corrección tiene lugar dependiendo de la presión media.

Antes del comienzo de la propia corrección puede filtrarse la señal en función de la frecuencia, estando previsto para el filtro numérico un uso opcional, al igual que una variación de la frecuencia límite de filtración, que según la experiencia se encuentra entre 40 y 100 Hz. Puede ser necesaria una filtración de este tipo por ejemplo en caso de interferencias, que se producen por la red de corriente alterna de 50 Hz.

Para la caracterización de la señal para la corrección es necesaria la frecuencia fundamental o la longitud del segmento.

En la figura 3 se representa un ejemplo para la determinación de la longitud de oscilación fundamental. Para ello se calcula en primer lugar la función de autocorrelación (FA). El tiempo hasta que aparece un máximo principal que supera un valor umbral es la longitud de oscilación fundamental.

Según la altura de la presión media se selecciona el registro de corrección correspondiente. La presión media resulta de la altura normalizada de la primera línea espectral (línea de la frecuencia cero, componente continua) de la transformada de Fourier de la señal.

Adicionalmente, tiene lugar una posible dependencia de la característica de transferencia del sistema por el contenido de frecuencia de la señal estimulada mediante un simple análisis de forma de la señal, basándose en oscilaciones fundamentales superiores con modificación correspondiente de los registros de corrección. En una alternativa preferida se multiplican entonces los coeficientes de Fourier complejos de la señal de presión con los coeficientes de corrección complejos del vector de corrección seleccionado. De manera similar a la creación de los registros de corrección, en el análisis intermitente se corrigen también en la señal de presión sólo la frecuencia fundamental y sus oscilaciones armónicas superiores, siempre que superen un valor umbral, hasta una frecuencia superior correspondiente a la mayor frecuencia de los registros de corrección, en el presente caso 40 Hz. Todas las demás porciones de frecuencia se sitúan a cero.

De la multiplicación surge el espectro de Fourier corregido de la señal de presión, que se transforma inversamente entonces por medio de la transformación inversa de Fourier discreta en la señal de presión corregida.

En otra forma de realización de la invención, se selecciona en el análisis intermitente, a partir de las magnitudes frecuencia fundamental y presión media, el registro de corrección correspondiente de la matriz de registros de corrección. Si la posición de la medición no se encuentra exactamente sobre un punto de coordenadas de la matriz, entonces se calculan de nuevo todos los coeficientes con una interpolación ponderada de los coeficientes contiguos.

El valor inverso de la frecuencia fundamental, la longitud de oscilación fundamental, determina el número de puntos para la posterior transformación de Fourier discreta de la señal de presión, duplicándose o multiplicándose el segmento que va a corregirse para el análisis de Fourier según se necesite. Los coeficientes de Fourier complejos de la señal de presión se multiplican entonces por los coeficientes de corrección complejos del vector de corrección seleccionado o interpolado.

Para alcanzar una coincidencia de las líneas espectrales de la señal que va a corregirse con las del vector de registros de corrección, se multiplica tantas veces el segmento de señal de presión (aquí un latido del corazón), hasta que dé como resultado una relación entre la tasa de muestreo y la longitud del trozo de curva, que corresponde a la solución del registro de corrección.

Si por ejemplo hay coeficientes de corrección para las frecuencias de 0,25 Hz, 0,50 Hz, 0,75 Hz,... 40 Hz (solución espectral 0,25 Hz), el trozo de curva de la señal de presión deber contener para una tasa de muestreo de 1.000 Hz al menos 4.000 puntos, porque entonces se produce una razón entre la tasa de muestreo y la longitud del trozo de curva de 1/4 (<=> 0,25 Hz). Si no puede alcanzarse esta razón con exactitud, se ajusta la relación menor más próxima (<1/4). La asignación a las líneas espectrales del registro de corrección tiene lugar entonces mediante el redondeo a la próxima línea correspondiente.

Para determinar la frecuencia fundamental se combinan un análisis de distribución de máximos de funciones de autocorrelación de longitud variable con el análisis de los mínimos y máximos de la curva.

Para la determinación en línea de la frecuencia fundamental de una señal de presión, la unidad 5 de análisis y procesamiento de señales del dispositivo calcula la frecuencia fundamental por medio de la función de autocorrelación (FA). A este respecto, el número de valores de la función hasta el primer máximo principal corresponde a la longitud del latido, o sea al valor inverso de la frecuencia fundamental. Dado que en el funcionamiento en línea el número de los valores de medición es al principio pequeño, se repite la FA con longitud creciente. En esto surge el problema de que un segundo latido muy modificado afecta considerablemente al resultado. Para la decisión óptima de cuándo se determinó correctamente el latido, se recopilan todos los primeros máximos de la FA de longitud creciente y se selecciona por medio de un análisis de distribución el máximo que aparece con más frecuencia.

En un análisis por segmentos de la señal medida puede renunciarse a una determinación de la frecuencia fundamental por medio de la autocorrelación. Para la determinación de la longitud de los segmentos se calcula el espectro de Fourier complejo para una longitud mínima, de por ejemplo 0,3 segundos, de la señal de presión digitalizada. Las porciones de frecuencia por encima del límite fijado, que se determina mediante la mayor frecuencia del registro de corrección, en el presente caso 40 Hz, se ponen a cero. A continuación se transforma inversamente el espectro en el intervalo de tiempo y se compara punto por punto con la curva original. La comparación da como resultado una desviación con un valor determinado. La longitud del segmento estudiado se aumenta ahora gradualmente y se repiten la transformación, filtración de frecuencias, transformación inversa y determinación de la desviación hasta que se encuentre un mínimo de la desviación. La longitud de segmento así determinada es óptima para la transformación de Fourier realizada mediante la unidad 5 del análisis y procesamiento de señales del dispositivo, que es posterior a la determinación de la longitud del segmento.

Una señal detectada con 1.000 puntos por segundo para el registro de corrección se trata con una transformación de Fourier de 4.000 puntos. De ello resulta:

f_{1} = 0 Hz, f_{2} = 0,5 Hz, etc. hasta f_{n} = 40 Hz.

Si se detecta igualmente el trozo de curva que va a corregirse con 1.000 puntos por segundo y la longitud de la oscilación fundamental es de 1.000 puntos, entonces las frecuencias de la transformación de Fourier dan como resultado:

h_{1} = 0 Hz, h_{2} = 1 Hz, h_{3} = 2 Hz, etc. hasta h_{m} = 999 Hz.

Para poder aplicar los 160 puntos de la transformación de Fourier del registro de corrección sobre los 1.000 puntos del segmento de la curva manteniendo una evolución de la presión constante, se utilizan para la corrección las líneas de frecuencia correspondientes hasta 40 Hz y se multiplican por los valores del segmento de la curva. Todas las líneas de frecuencia restantes se ponen a cero. A partir de la multiplicación surge el espectro de Fourier corregido de la señal de presión, que entonces puede transformarse inversamente por medio de una transformación inversa de Fourier discreta en la señal de presión corregida.

Para operaciones de procesamiento posterior puede filtrarse por frecuencias igualmente la señal de salida, al igual que en el caso de la entrada de señal. El filtro numérico puede encenderse y apagarse de manera opcional por parte del usuario, así como variarse la frecuencia límite del filtro. Se alcanza también una mejora de la señal mediante una filtración de valor medio posterior a la filtración de frecuencias, por lo que se prevé un filtro de valor medio configurable libremente (Moving Average Filter) con una longitud de desde 2 hasta 20 puntos. También puede apagarse o encenderse este filtro. Para una mejora del resultado de corrección puede conectarse una corrección adicional, que suma o resta punto por punto la primera derivada con respecto al tiempo desplazada en n puntos a la señal corregida.

Claims (38)

1. Dispositivo para la corrección de falseamientos en los valores de medición en mediciones invasivas de la presión con un sistema relleno de líquido, con un convertidor (3) de presión para la conversión de las presiones registradas en señales eléctricas, un convertidor (4) analógico - digital conectado al convertidor (3) de presión para la digitalización de las señales eléctricas y una unidad (5) de análisis y procesamiento de señales conectada al convertidor (4) analógico - digital, así como una unidad (6) de salida o evaluación conectada a la unidad (5) de análisis y procesamiento de señales, caracterizado porque la unidad (5) de análisis y procesamiento de señales

- presenta medios para la realización de un análisis de Fourier, que descompone la señal en segmentos y los somete a un análisis de Fourier,

- interconecta la señal segmentada con datos de corrección que se pueden preestablecer en forma de coeficientes de Fourier, variándose la longitud de los segmentos de tal manera que aparece un fallo mínimo en el análisis de Fourier, y

- emite la señal corregida a la unidad (6) de salida o evaluación.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad (5) de análisis y procesamiento de señales determina la longitud de los segmentos de la señal que va a corregirse mediante una variación de la longitud de una señal base y una comparación de la transformada inversa de la señal base con la señal original, adoptando la desviación de la transformada inversa de la señal original un valor preestablecido.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque la unidad (5) de análisis y procesamiento de señales determina la longitud de los segmentos mediante el mínimo de la desviación de la transformada inversa de la señal original.

4. Dispositivo según la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque la unidad (5) de análisis y procesamiento de señales modifica gradualmente la longitud de los segmentos partiendo de una longitud de señal base.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque la unidad (5) de análisis y procesamiento de señales aumenta gradualmente la longitud de los segmentos partiendo de una longitud mínima.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque la unidad (5) de análisis y procesamiento de señales varía la anchura de paso de la modificación de la longitud de los segmentos proporcionalmente a la desviación de la transformada inversa de la señal original.

7. Dispositivo para la corrección de falseamientos en los valores de medición de: mediciones invasivas de la presión con un sistema relleno de líquido, con un convertidor (3) de presión para la conversión de las presiones registradas en señales eléctricas, un convertidor (4) analógico - digital conectado al convertidor (3) de presión para la digitalización de las señales eléctricas y una unidad (5) de análisis y procesamiento de señales conectada al convertidor (4) analógico - digital, a la que puede suministrarse la señal digitalizada, así como una unidad (6) de salida o evaluación conectada a la unidad (5) de análisis y procesamiento de señales, caracterizado porque la unidad (5) de análisis y procesamiento de señales

- presenta medios para la realización de un análisis de Fourier, que descompone la señal en segmentos de la longitud de un latido del corazón y somete la señal así intermitentemente a un análisis de Fourier,

- interconecta la señal sobre el principio del análisis intermitente con datos de corrección que pueden preestablecerse en forma de coeficientes de Fourier, determinándose la frecuencia fundamental correspondiente a la frecuencia cardiaca a través de una función de autocorrelación y su primera derivada con respecto al tiempo, y

- emite la señal corregida a la unidad (6) de salida o evaluación.

8. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad (5) de análisis y procesamiento de señales toma los datos de corrección de los valores de medición de una matriz de registros de corrección, preferiblemente como vector de un registro de corrección.

9. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad (5) de análisis y procesamiento de señales realiza un corrección de fases y/o de amplitudes de la señal, preferiblemente sólo en los puntos en los que la señal presenta una amplitud.

10. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad (5) de análisis y procesamiento de señales realiza una interpolación entre los registros de corrección.

11. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por un dispositivo (7) presurizable para determinar la matriz de registros de corrección, en el que puede introducirse el sistema relleno de líquido y que puede presurizarse con diferentes presiones medias y frecuencias, y con el que tiene lugar una medición de la presión de referencia con un sistema (10) de medición diferente así como se realiza un análisis armónico.

12. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad (5) de análisis y procesamiento de señales utiliza, para la determinación de los registros de corrección para la activación del sistema, una red de frecuencias basada en una oscilación fundamental de entre 0,2 Hz y 3 Hz y oscilaciones armónicas.

13. Dispositivo según la reivindicación 12, caracterizado porque se activa un número correspondiente de oscilaciones armónicas, hasta que se alcanza mediante espaciados equidistantes un límite superior fijo de preferiblemente 40 Hz.

14. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se multiplica el segmento de la señal de presión tantas veces, hasta que dé como resultado una razón de la tasa de muestreo con respecto a la longitud del trozo de curva, que corresponde a la solución del registro de corrección, para alcanzar una coincidencia de las líneas espectrales de la señal que va a corregirse con las del vector del registro de corrección.

15. Dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado porque, en caso de no corresponder la solución, se ajusta la razón menor más próxima de la tasa de muestreo con respecto a la longitud del trozo de curva y tiene lugar la asignación a las líneas espectrales del registro de corrección mediante el redondeo hasta la línea más próxima correspondiente.

16. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque se determina la característica de transferencia del sistema relleno de líquido por medio de un ruido de frecuencia blanco y se realiza la corrección por medio de la deconvolución de la señal de partida con la función de transferencia.

17. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se dispone un amplificador entre el convertidor (3) de presión y el convertidor (4) analógico - digital.

18. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad (5) de análisis y procesamiento de señales activa el convertidor (3) de presión y lo alimenta con tensión.

19. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 7 a 18, caracterizado porque se determina la frecuencia fundamental a través de una función de autocorrelación y su primera derivada con respecto al tiempo.

20. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 7 a 18, caracterizado porque se determina la frecuencia fundamental por medio de una combinación de un análisis de distribución de máximos de funciones de autocorrelación de longitud variable con el análisis de los mínimos y los máximos de la curva.

21. Dispositivo según la reivindicación 20, caracterizado porque se repite la función de autocorrelación con longitud creciente para la determinación en línea de la frecuencia fundamental y se recopilan todos los primeros máximos de las funciones de autocorrelación de longitud creciente y se determina el máximo que aparece con más frecuencia por medio de un análisis de distribución.

22. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 7 a 21, caracterizado porque se realiza una correlación cruzada de la señal de presión y el ECG del paciente para determinar el tiempo de propagación de la señal.

23. Dispositivo según al menos una de la reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se realiza una identificación del sistema a través de una respuesta de señal de prueba o automáticamente.

24. Dispositivo según la reivindicación 23, caracterizado por una interacción manual para la identificación del sistema.

25. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por una medición continua de la presión media.

26. Dispositivo según la reivindicación 23, caracterizado porque el convertidor (3) de presión o un calibrador genera una señal de prueba.

27. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por una identificación de artefactos basándose en la identificación del sistema, en la frecuencia fundamental armónica y en la presión media de la señal.

28. Dispositivo según la reivindicación 27, caracterizado por una identificación y eliminación de artefactos por medio de una función de autocorrelación y por una interpolación de los valores de medición en el punto de un pico para la suavización de una interferencia.

29. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por un análisis de la frecuencia fundamental, de la presión media y de la forma de la señal de presión por medio de análisis armónicos.

30. Dispositivo según la reivindicación 29, caracterizado por una corrección teniendo en cuenta oscilaciones fundamentales armónicas superiores.

31. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad (6) de salida o evaluación emite la señal sin transformar.

32. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por una calibración del sistema de medición en forma de una calibración al punto cero, una medición de la presión de referencia y/o una señal de prueba.

33. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la unidad (5) de análisis y de procesamiento de señales filtra posteriormente la señal por medio de filtros de frecuencia y/o de valor medio y/o la corrige posteriormente basándose en la primera derivada con respecto al tiempo de la señal de presión.

34. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por un ajuste automático a las modificaciones del comportamiento de resonancia como consecuencia de modificaciones de la presión.

35. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se prevé un interfaz configurado como convertidor digital - analógico, amplificador y/o adaptador entre la unidad (5) de análisis y procesamiento de señales y la unidad (6) de salida o evaluación.

36. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se almacena una matriz de registros de corrección en una memoria de la unidad (5) de análisis y procesamiento de señales.

37. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por una salida de señal para la señal sin corregir.

38. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se prevé un dispositivo para la medición de fluctuaciones de la presión sanguínea.