ES2299249T3 - Monitor ultrasonico de gasto cardiaco. - Google Patents
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Abstract
Método de monitorización cardiaca que comprende las etapas de: (a) unir un elemento (11) transductor ultrasónico externo a un paciente (10) y dirigir el elemento (11) transductor apropiadamente para proporcionar mediante insonación Doppler una imagen Doppler de onda continua derivada directamente del flujo sanguíneo transaórtico o transpulmonar; (b) utilizar dicho elemento transductor unido al paciente para determinar una señal de información indicativa del flujo sanguíneo dentro del corazón del paciente; (c) enviar dicha señal de información como una señal de salida espectral a un analizador espectral que incluye una disposición de procesador informático de señales digitales; (d) procesar dicha señal de información para determinar parámetros fisiológicos asociados con el corazón, comprendiendo dicho procesamiento realizar en el procesador de señales digitales las etapas de capturar (31) una imagen Doppler de onda continua y realizar una extracción (32) de bordes y una operación de análisis en la imagen; (e) proporcionar una lectura informatizada de latido a latido en tiempo real de los parámetros fisiológicos; y (f) monitorizar el cambio en el tiempo de los parámetros fisiológicos a través de la monitorización continua de dicha señal de información.
Description
Monitor ultrasónico de gasto cardiaco.
La presente invención se refiere al campo de la
monitorización cardiaca y, en particular, da a conocer un método
para la utilización de un elemento transductor externo en la
monitorización cardiaca ultrasónica.
El procedimiento de la monitorización
fisiológica cardiaca precisa es obviamente un procedimiento
importante durante la enfermedad aguda y la anestesia. En
particular, la detección temprana de cambios en la función cardiaca
puede ser crítica en la reducción de la morbimortalidad del
paciente.
Los métodos actuales de monitorización cardiaca
directa son caros, técnicamente difíciles de hacer funcionar y
proporcionan resultados variables.
Una forma común de monitorizar es el método
electrocardiográfico que monitoriza la actividad eléctrica cardiaca.
Desgraciadamente, este método sólo proporciona una monitorización
indirecta de la conductividad del músculo cardiaco y no del flujo
sanguíneo. También se utiliza actualmente un método ultrasónico de
monitorización fisiológica cardiaca utilizando secciones
transversales ventriculares ecocardiográficas transesofágicas
bidimensionales. Sin embargo, este método es invasivo, caro e
impreciso en virtud de su dificultad técnica y de que sólo se
obtienen imágenes de 6 de los 16 segmentos miocárdicos en cualquier
momento. Desgraciadamente, la función miocárdica ventricular
izquierda normal varía de manera transmural, transtemporal e
intersegmentaria y la evaluación bidimensional del movimiento de la
pared requiere habilidades de integración espacial y temporal
adquiridas únicamente tras un programa de formación médica amplio y
caro.
Por tanto, existe una necesidad general de una
forma mejorada, más conveniente de monitorización fisiológica
cardiaca.
El documento US 4509526 da a conocer un método y
un sistema para medir el gasto cardiaco mediante sensores
manipulados por un operario para medir el diámetro aórtico y para
medir el flujo en la aorta ascendente.
El documento EP 0 311 431 A1 da a conocer un
método para la monitorización continua no invasiva del gasto
cardiaco. El documento EP 0 172 687 A2 da a conocer un método para
la medición en tiempo real de la velocidad del flujo sanguíneo.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar una forma mejorada de monitorización fisiológica
cardiaca que utiliza técnicas por ultrasonidos.
Según la presente invención, se proporciona un
método de monitorización fisiológica cardiaca según la
reivindicación 1.
El método puede incluir preferiblemente los
aspectos definidos en las reivindicaciones 2-9.
Sin perjuicio de cualquier otra forma que puede
caer dentro del alcance de la presente invención, ahora se
describirán las formas preferidas de la invención, a modo de ejemplo
únicamente, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 ilustra una salida ejemplo de una
insonación ventricular;
las figuras 2 y 3 ilustran diversas
características de la salida de la figura 1;
la figura 4 es una vista en perspectiva de una
disposición de la realización preferida cuando se utiliza para
monitorizar a un paciente;
la figura 5 ilustra es una vista en sección
transversal del elemento transductor;
la figura 6 es un diagrama de bloques
funcionales de la realización preferida; y
la figura 7 ilustra una forma ejemplo de
interfaz de usuario adecuada para su uso con la realización
preferida.
En la realización preferida, se utiliza la
evaluación ecocardiográfica Doppler simple del flujo sanguíneo
cardiaco para proporcionar información precisa y reproducible sobre
el gasto cardiaco, lo que permite la utilización de un equipo que
es sencillo en su diseño, duradero, económico en su fabricación y
fácil de hacer funcionar.
En la realización preferida, se adapta un
análisis Doppler de onda continua (CW) transaórtico y transpulmonar
para su uso como un dispositivo de monitorización del corazón. El
Doppler de onda continua está bien validado y es un método
ecocardiográfico de rutina para cuantificar el gasto cardiaco con
baja variabilidad intra e inter-observador.
Volviendo a la figura 1, se ilustra una salida 1
de captura de pantalla de CW ejemplo a partir de un dispositivo
7777 que proporciona una medición de la velocidad de la sangre a lo
largo del tiempo. El método de CW detecta la velocidad de las
células sanguíneas individuales mediante la medición del cambio de
frecuencia de un haz de ultrasonidos reflejado y su representación
como un perfil de flujo frente a la velocidad en el tiempo, tal
como se indica en la figura 1.
De manera apropiada, la insonación Doppler
dirigida desde la ventana acústica apical o supraesternal
proporciona un perfil de tiempo - velocidad del flujo transaórtico,
mientras que la insonación desde la ventana paraesternal
proporciona un perfil del flujo transpulmonar. Este perfil de flujo
es un análogo al gasto cardiaco y es una medida de latido a latido
en tiempo real de la fisiología cardiaca.
La realización preferida utiliza el perfil de
flujo para generar una monitorización del cambio correspondiente
del perfil de flujo con el tiempo. El perfil de flujo espectral
puede procesarse mediante imágenes para la detección de bordes con
precisión, proporcionando una lectura informatizado en tiempo real
de la velocidad máxima transaórtica (Vpk), la frecuencia cardiaca
(HR), el gradiente de presión transvalvular medio (Pmn), la
integral de velocidad - tiempo (tvi) y, con un diámetro de la
arteria pulmonar (PA) o aórtico (Ao) medidos previamente a partir
de un examen bidimensional, el gasto cardiaco (CO) o cualquier otro
producto como análogo del gasto. Las medidas (Vpk), tvi y HR se
ilustran en la figura 2.
El flujo intracardiaco a través de la válvula
aórtica y la válvula pulmonar debe ser igual en ausencia de flujo a
través del tabique (derivación) o regurgitación significativa, e
independientemente, ambos pueden utilizarse para reflejar los
cambios en el gasto cardiaco, por lo que la elección de si se escoge
la monitorización transpulmonar o transaórtica puede depender
únicamente de la facilidad de acceso a la señal.
Aunque puede determinarse un flujo absoluto
usando el diámetro de la válvula aórtica o de la arteria pulmonar
derivado de un ecocardiograma bidimensional, puede que esto no se
requiera ya que la relevancia de la monitorización fisiológica
depende de detectar cambios temporales en el gasto. Por tanto, un
cambio de cualquiera del perfil inicial transaórtico o
transpulmonar podría representar, siempre que no haya ningún cambio
significativo en el ángulo de insonación, un cambio en el gasto
proporcional al cambio en los parámetros iniciales (tvi, Pmn, Vpk y
CO), etc.
En la realización preferida, los intervalos de
varianza normales para los parámetros hemodinámicos pueden
seleccionarse preferiblemente por el usuario a partir de los ciclos
de referencia, de manera que sonaría una alarma si las señales
superasen este intervalo. Tal como se ilustra en la figura 3, la
tolerancia para la activación de la alarma para (Vpk) podría ser
una variable escalonada seleccionada por el usuario fijada para
compensar la variabilidad de latido a latido inicial individual
(-15%, -20%, -30%, etc.).
Las arritmias están asociadas con la enfermedad
cardiaca y pueden producir una alta variabilidad de latido a latido
de los parámetros hemodinámicos haciendo que el análisis
automatizado de las señales de ciclos individuales no sea
representativo. Esto puede tratarse utilizando la determinación del
promedio de las señales de múltiples ciclos, de modo que podría
determinarse el promedio del número de ciclos variables
seleccionados por el usuario para dar los parámetros Vpk, Pmn, tvi
y CO medios para la detección de la alarma y la fijación de amplios
parámetros de la alarma para la variabilidad de latido a latido.
La medición directa del flujo transpulmonar
puede lograrse mediante la aplicación de un pequeño transductor de
CW con una capa de acoplamiento de gel adherente a la superficie de
la piel en la ventana acústica paraesternal izquierda adyacente al
esternón en un espacio intercostal, mientras que el flujo
transaórtico puede detectarse a partir del espacio intercostal
asociado con el choque de la punta ventricular palpable o partir del
hueco supraesternal. El transductor puede fijarse en su sitio con
lámina o cinta adhesiva y/o una correa transtorácica utilizando una
capa de acoplamiento de gel fina para garantizar el contacto del
transductor con la piel.
En la figura 4, se ilustra una disposición
ejemplo con un paciente 10 que se está monitorizando mediante el
uso de un elemento 11 transductor interconectado con una unidad 12
informática de procesamiento de señales.
En la figura 5, se ilustra una vista en sección
ampliada del elemento 11 transductor que incluye un transductor 15
unido a un asa que sirve como un dispositivo 16 de colocación que
puede utilizarse para fijar inicialmente la posición del
transductor. Entre el transductor 15 y la piel 17 de una persona se
coloca una capa 18 de acoplamiento de gel para acoplar las
vibraciones del transductor ultrasónico a la piel 17.
Volviendo ahora a la figura 6, se ilustra, en
forma de diagrama de bloques funcionales, una forma de construcción
del sistema 12 informático de la figura 4. El sistema 12 incluye un
oscilador 20 maestro que está interconectado a un transmisor 21 que
es responsable de transmitir la oscilación al transductor 11. El
transductor 11 incluye el receptor 22 que se envía a un elemento 23
de demodulación que utiliza las salidas de fase del oscilador 20
maestro de manera que se demodula la señal recibida desde el
receptor 22 para proporcionar una salida espectral que se envía a
un analizador 24 espectral que, a su vez, puede incluir una
disposición de procesador informático de señales digitales para
procesar la señal de gasto, de manera que se determinen los
parámetros relevantes. El analizador 24 espectral puede comprender
un dispositivo de tipo ordenador con un hardware DSP (procesador de
señales digitales) apropiado. El analizador 24 espectral produce una
representación 25 espectral que puede incluir un interfaz de
usuario convencional de información relevante. Por ejemplo, en la
figura 7, se muestra una salida de representación ejemplo que
incluye botones para fijar diversos intervalos de sensibilidad y
alarma, de manera que se proporciona la monitorización fisiológica
cardiaca completa.
El transductor 11 por ultrasonidos de onda
continua (de 1,0 a 3,0 MHz) puede incluir una pequeña palanca
elevada para el ajuste angular. El transductor puede sujetarse a la
ventana intercostal apical ventricular izquierda, la ventana
intercostal paraesternal izquierda o el hueco supraesternal y
fijarse en su sitio con una lámina o cinta adhesiva y una
correa.
Volviendo a la figura 8, se ilustran las etapas
implicadas en el método de extracción de las características
necesarias realizado por el procesador DSP. Las etapas 30 se basan
en técnicas de procesamiento de imágenes convencionales bien
conocidas por los expertos en la técnica del procesamiento de
imágenes por ordenador.
Inicialmente, se captura 31 una primera imagen
por CW. A partir de esta imagen, se extraen 32 los bordes y se
analizar para determinar los parámetros 33 relevantes. Mediante la
repetición del proceso 31-33 para múltiples marcos,
es posible determinar variaciones en los parámetros 34 basados en el
tiempo. Estas variaciones pueden guardarse 35 o producirse 36 para
su representación y monitorización.
Obviamente, son posibles muchas disposiciones
diferentes de un sistema. El sistema podría utilizarse como monitor
fisiológico autónomo, integrado con oximetría, ECG, etc., o para
proporcionar un monitor remoto con análisis integrado o transmisión
remota.
Una persona experta en la técnica apreciaría que
pueden realizarse numerosas variaciones y/o modificaciones a la
presente invención tal como se muestra en las realizaciones
específicas sin apartarse del alcance de la invención, tal como se
ha descrito ampliamente. Por tanto, las presentes realizaciones
deben considerarse en todos los aspectos como ilustrativas y no
limitativas.
Claims (9)
1. Método de monitorización cardiaca que
comprende las etapas de:
- (a)
- unir un elemento (11) transductor ultrasónico externo a un paciente (10) y dirigir el elemento (11) transductor apropiadamente para proporcionar mediante insonación Doppler una imagen Doppler de onda continua derivada directamente del flujo sanguíneo transaórtico o transpulmonar;
- (b)
- utilizar dicho elemento transductor unido al paciente para determinar una señal de información indicativa del flujo sanguíneo dentro del corazón del paciente;
- (c)
- enviar dicha señal de información como una señal de salida espectral a un analizador espectral que incluye una disposición de procesador informático de señales digitales;
- (d)
- procesar dicha señal de información para determinar parámetros fisiológicos asociados con el corazón, comprendiendo dicho procesamiento realizar en el procesador de señales digitales las etapas de capturar (31) una imagen Doppler de onda continua y realizar una extracción (32) de bordes y una operación de análisis en la imagen;
- (e)
- proporcionar una lectura informatizada de latido a latido en tiempo real de los parámetros fisiológicos; y
- (f)
- monitorizar el cambio en el tiempo de los parámetros fisiológicos a través de la monitorización continua de dicha señal de información.
2. Método según la reivindicación 1, en el que
el elemento (11) transductor se dirige desde el tórax del paciente
usando el acceso acústico torácico apical o paraesternal.
3. Método según la reivindicación 1, en el que
dichos parámetros fisiológicos incluyen al menos uno de velocidad
máxima transaórtica, gradiente de presión transvalvular medio,
integral de velocidad - tiempo, volumen sistólico, gasto
cardiaco.
4. Método según la reivindicación 1, en el que
dicha etapa de monitorización incluye determinar un estado de
alarma si dichos parámetros están fuera de un intervalo
predeterminado.
5. Uso de un sistema de monitorización cardiaca
para la monitorización continua de parámetros fisiológicos
asociados con el corazón de un paciente, en un método según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el
sistema de monitorización cardiaca:
- el transductor (11) ultrasónico externo para su unión al paciente (10) para proporcionar la señal de información;
- el analizador (24) espectral que incluye medios de procesamiento informático, interconectados a dicho elemento transductor y adaptados para procesar dicha señal de información para determinar parámetros fisiológicos asociados con el corazón y para proporcionar una lectura en tiempo real de los parámetros fisiológicos.
6. Uso de un sistema de monitorización cardiaca
según la reivindicación 5, en el que dicho elemento (11)
transductor externo está adaptado para fijarse a un punto de acceso
acústico torácico o apical paraesternal.
7. Uso de un sistema de monitorización cardiaca
según la reivindicación 5, en el que dichos parámetros fisiológicos
incluyen al menos uno de velocidad máxima transaórtica, gradiente de
presión transvalvular medio, integral de velocidad - tiempo,
volumen sistólico, gasto cardiaco.
8. Uso de un sistema de monitorización cardiaca
según la reivindicación 5, que comprende además:
- medios de alarma interconectados a dichos medios (24) de procesamiento informático y adaptados para emitir una alarma si dichos parámetros están fuera de un intervalo predeterminado.
9. Uso de un sistema de monitorización cardiaca
según la reivindicación 5, en el que dicho elemento (11)
transductor ultrasónico externo incluye un asa (16) unida operativa
para colocar dicho transductor (11) en una orientación
predeterminada con respecto al corazón de dicho paciente.
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