ES2220607T3 - Aparato, programa informatico y conjunto de cateter venoso central para control hemodinamico. - Google Patents
Aparato, programa informatico y conjunto de cateter venoso central para control hemodinamico.Info
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Abstract
Aparato para el control hemodinámico, comprendiendo dicho aparato: (a) un conjunto de catéter venoso central (1, 21) que presenta un extremo próximo (208) y un extremo distal (5, 25, 102, 204), comprendiendo dicho conjunto de catéter venoso central (1, 21) por lo menos un lumen (20, 103, 104, 105, 106, 202, 203) y medios de calentamiento (3, 23, 113, 205) en la inmediata proximidad de dicho extremo distal (5, 25, 102, 204) adaptado para emitir impulsos caloríficos para introducir diferencias de temperatura que se propagan siguiendo la circulación sanguínea del paciente, (b) unos medios para determinar la energía transmitida por los medios de calentamiento (3, 23, 113, 205) en función del tiempo, representando la energía transmitida durante la emisión de cada uno de los impulsos caloríficos una señal de entrada correspondiente al respectivo impulso calorífico, y (c) un conjunto de catéter arterial (14, 34) que comprende medios (15) para la detección de la temperatura para medir la temperatura local de la sangre en una arteria (16) de dicho paciente en función del tiempo, determinando así para cada una de dichas señales de entrada una correspondiente respuesta del sistema, (d) medios informáticos (18, 38) que tienen introducidas operaciones ejecutables para determinar un valor de referencia de la capacidad cardiaca de dicho paciente a partir de por lo menos una de dichas señales de entrada y la correspondiente respuesta del sistema.
Description
Aparato, programa informático y conjunto de
catéter venoso central para control hemodinámico.
La presente invención se refiere a un aparato, a
un programa informático y al conjunto de un catéter venoso central
para el control hemodinámico.
Uno de los parámetros más importantes en el
control hemodinámico es la capacidad cardiaca, que habitualmente se
mide utilizando mediciones intermitentes con termodilución en bolos,
tal como se describe por ejemplo en la patente U.S. nº 3.651.318, en
la patente U.S. nº 4.217.910 y en la patente U.S. nº 4.236.527.
Para las mediciones de termodilución en bolos, se
inyecta como bolo una cierta cantidad de un líquido a una
temperatura superior o inferior a la temperatura de la sangre a
través de un catéter colocado en el torrente sanguíneo del paciente,
y se controla la diferencia de temperatura de la sangre en función
del tiempo en un lugar situado más abajo del sitio donde ha sido
inyectado el bolo. De esta forma puede determinarse la capacidad
cardiaca CO mediante algoritmos basados en la ecuación de
Stewart-Hamilton:
CO=\frac{V_{L}(T_{B}-T_{L})K_{1}K_{2}}{\int_{\Delta}
T_{B}(t)dt}
en la que T_{B} es la temperatura
inicial de la sangre, T_{L} es la temperatura del bolo, V_{L} es
el volumen del bolo, K_{1} y K_{2} son constantes considerando
las condiciones concretas de medición, y \DeltaT_{B}(t)
es la diferencia de la temperatura de la sangre en función del
tiempo con respecto a la línea de temperatura base de la sangre
T_{B}.
Según la técnica anterior, generalmente se
utilizan catéteres en la arteria pulmonar inyectando el bolo a
través de un orificio de salida o lumen, sustancialmente distanciado
del extremo más alejado del catéter y detectando la diferencia de
temperatura de la sangre en función del tiempo en el extremo más
alejado del catéter.
En un procedimiento de medición típico, se
inyecta un bolo frío de solución salina a la temperatura del hielo o
a la temperatura ambiente en una cantidad de 5 a 10 mililitros, o
como orientación de 0,1 ml/kg de peso corporal, a través del catéter
pulmonar. Efectuar este procedimiento supone unos 2 minutos. Con el
fin de obtener una precisión suficiente, el procedimiento se repite
varias veces promedíandose los resultados. Utilizando este método
convencional, la determinación de una capacidad cardiaca fiable
precisa un tiempo de medición de unos 10 minutos y conlleva la
inyección de unos 50 ml de fluido en el sistema cardiovascular del
paciente y por consiguiente solamente puede efectuarse una o dos
veces por hora.
En vez de utilizar inyecciones de un bolo frío,
se utilizan catéteres de calentamiento en la arteria pulmonar en
procedimientos modificados de termodilución, tales como los
descritos en la patente US nº 4.507.974 y en la patente US nº
5.217.019. En un lugar sustancialmente alejado del extremo más
distante del catéter, se introducen impulsos periódicos de calor a
un ritmo dado mediante un devanado de calentamiento o un filamento
térmico montado en el catéter introducido. Los cambios de
temperatura en la sangre que se calienta al pasar por el devanado de
calentamiento o por el filamento térmico, respectivamente, se miden
más adelante mediante una termistancia en el extremo más alejado del
catéter. La capacidad cardiaca se determina de forma casi continua
según los datos tomados como muestra durante varios minutos
utilizando algoritmos de procesado y promediado de señales. De esta
forma, los valores de la capacidad cardiaca determinados son valores
promedio tomados durante periodos de varios minutos. La exactitud de
los procedimientos de termodilución modificados utilizando catéteres
pulmonares es sensible a la sangre con temperatura elevada e
inestable.
La cantidad de calor que puede ser introducida de
la manera antes descrita, queda limitada al tener que evitar la
termocoagulación de la sangre o para no producir daños en los
tejidos cercanos al calentador. En las patentes US nº 5.701.908 y nº
5.857.976 se describen unos planteamientos para regular el calor
transferido por el catéter.
Generalmente, la utilización de catéteres en la
arteria pulmonar es bastante invasiva y comporta riesgos para el
paciente controlado, tales como arritmias malignas e infartos o
rupturas de la arteria pulmonar. El procedimiento denominado
termodilución transpulmonar es menos invasivo debido a que se aplica
un catéter venoso central en vez de un catéter en la arteria
pulmonar. A través de un lumen se inyecta un indicador térmico en el
catéter venoso central y se utiliza un catéter arterial adicional
introducido por ejemplo en la arteria femoral para detectar la curva
de termodilución, una vez que el indicador térmico ha pasado por el
corazón. De igual forma, la realización de este procedimiento
requiere varios minutos y no es adecuada para determinaciones
repetitivas de la capacidad cardiaca en intervalos cortos de
tiempo.
El análisis del contorno de los impulsos es un
procedimiento continuo para determinar la capacidad cardiaca
multiplicando el ritmo cardíaco por el volumen impulsado latido a
latido por cada latido del corazón. El volumen impulsado se
determina por la forma y por el área situada por debajo de la curva
de presión arterial sistólica, en la que la presión de la sangre
arterial se mide en la arteria femoral o en otra gran arteria. En el
sistema denominado PICCO disponible comercialmente, de la empresa
Pulsion Medical Systems AG de Alemania, se determina la llamada
capacidad del contorno de los impulsos cardiacos PCCO utilizando la
relación:
PCCO \propto
HR \int \limits_{Systole} \left(\frac{p(t)}{SVR} +
C(p) \cdot
\frac{dp}{dt}\right)dt
en la que HR es el ritmo cardíaco,
p(t) la presión de impulsión de la sangre dependiente del
tiempo (o sea, la presión medida de la sangre arterial AP(t)
dependiente del tiempo menos la presión media de la sangre venosa
central CVP), dp/dt es la primera derivada de p(t) respecto
al tiempo, SVR es la resistencia vascular sistémica y C(p)
la función de conformidad de la aorta del paciente controlado. La
integral se calcula para la fase sistólica. El calibrado se consigue
mediante el procedimiento convencional de inyección de un bolo con
los procedimientos de termodilución transpulmonar. La función de
conformidad C(p) caracteriza el cambio de volumen y el
consiguiente cambio de presión en la aorta debido a la capacidad de
la aorta de dilatarse durante la sístole y de contraerse durante la
diástole. Asimismo deben determinarse C(p) y SVR utilizando
una medición de termodilución de referencia. En el documento DE
19814371 A1 incluido en la presente memoria como referencia, se
describe un procedimiento y un aparato para determinar la función de
conformidad C(p). Para obtener resultados fiables durante un
prolongado periodo de tiempo, es necesario un recalibrado. Según la
técnica anterior, en la práctica clínica generalmente se realiza
cada 8 horas el lento procedimiento de recalibrado, llevando a cabo
una medición de la termodilución transpulmonar con la inyección de
bolos fríos
convencionales.
Por consiguiente, un objetivo de la presente
invención es proporcionar medios para un recalibrado continuo de las
mediciones del contorno de los impulsos con sólo unos breves
intervalos de tiempo entre las respectivas etapas del recalibrado.
También es un objetivo de la presente invención aumentar la
precisión en la determinación de los parámetros hemodinámicos y, al
mismo tiempo, mantener la invasividad tan baja como sea posible al
aplicar los equipos médicos necesarios.
Para conseguir estos objetivos, la presente
invención proporciona un aparato para el control hemodinámico que
comprende un conjunto formado por un catéter venoso central que
incluye por lo menos un lumen y medios de calentamiento en la
inmediata proximidad del extremo más alejado del conjunto del
catéter venoso central. Los medios de calentamiento están adaptados
para emitir impulsos caloríficos para introducir diferencias en la
temperatura que se propagan siguiendo la circulación sanguínea del
paciente. El aparato comprende además medios para determinar la
energía transmitida por el calentamiento en función del tiempo. La
energía transmitida durante la emisión de cada impulso calorífico
representa de esta manera una señal de entrada que corresponde al
respectivo impulso calorífico. Además, el aparato comprende
adicionalmente un conjunto de un catéter arterial que comprende
medios de detección para la medición de la temperatura local de la
sangre en una arteria del paciente en función del tiempo,
determinando de este modo para cada señal de entrada la
correspondiente respuesta del sistema. Asimismo, el aparato
comprende medios informáticos que tienen introducidas operaciones
ejecutables para determinar un valor de referencia de la capacidad
cardiaca del paciente a partir de por lo menos una señal de entrada
y la respectiva respuesta correspondiente del sistema.
Según una forma de realización preferida de la
invención, los medios de programación presentan adicionalmente
introducidas operaciones ejecutables para determinar el volumen
global al final de la diástole y/o el volumen de sangre
intratorácica y/o el termovolumen extravascular del paciente a
partir de por lo menos una señal de entrada y la respectiva
respuesta correspondiente del sistema.
Según otra forma de realización preferida de la
invención, el conjunto del catéter venoso central está adaptado para
emitir los impulsos caloríficos al azar o por lo menos con una pauta
predefinida, tal como ondas sinusoidales o funciones escalonadas con
duraciones y amplitudes predefinidas.
Según otra forma de realización preferida de la
invención, los medios de calentamiento comprenden un filamento que
puede calentarse eléctricamente o un devanado de calentamiento.
Según otra forma de realización preferida de la
invención, los medios de calentamiento son medios para emitir
radiaciones electromagnéticas comprendiendo un haz de fibra óptica
que o bien puede ser introducido en un lumen del conjunto del
catéter, o montado en un lumen del conjunto del catéter.
Según otra forma de realización preferida de la
invención, la radiación electromagnética es una radiación
electromagnética modulada a diferentes longitudes de onda.
Según otra forma de realización preferida de la
invención, el haz de fibra óptica comprende por lo menos una fibra
adaptada para recoger la radiación reflejada a las distintas
longitudes de onda y los medios de programación disponen de
instrucciones para determinar la saturación de oxígeno en el sistema
venoso central a partir de la radiación
reflejada.
reflejada.
Según otra forma de realización preferida de la
invención, el conjunto del catéter venoso central comprende medios,
por ejemplo un sensor de presión, montados en uno de los lúmenes del
conjunto del catéter venoso central para medir la presión sanguínea
venosa central. Preferentemente, los medios están adaptados para
medir la presión sanguínea venosa central de forma continua o
intermitente.
Según otra forma de realización preferida de la
invención, la determinación del valor de la capacidad cardiaca de
referencia, incluye una evaluación estadística de una pluralidad de
señales de entrada y las correspondientes respuestas del
sistema.
Según otra forma de realización preferida de la
invención, el conjunto del catéter arterial comprende de forma
adicional unos medios de detección de la presión para medir la
presión arterial de la sangre de los pacientes AP(t) en
función del tiempo, creando de esta manera una curva de presión
arterial sanguínea, disponiendo los medios de programación de
operaciones ejecutables para determinar de forma repetitiva los
parámetros hemodinámicos de la curva de presión sanguínea arterial
mediante el análisis del contorno de los impulsos utilizando el
valor de referencia de la capacidad cardiaca.
Según otra forma de realización preferida de la
invención, los medios de programación disponen adicionalmente de
instrucciones para recalcular los parámetros hemodinámicos obtenidos
a partir de la curva de presión sanguínea arterial y del valor de
referencia de la capacidad cardiaca después de determinar el valor
de la capacidad cardiaca de referencia.
Según otra forma de realización preferida de la
invención, el conjunto del catéter venoso central comprende un lumen
adicional para la inyección del indicador térmico. De esta forma,
puede utilizarse la medición de termodilución transpulmonar en
bolos para obtener un valor inicial de la capacidad cardiaca para el
calibrado inicial.
Para realizar el objetivo antes mencionado, la
presente solicitud describe también un programa informático para el
control hemodinámico que comprende instrucciones ejecutables por un
sistema informático para realizar de forma repetida las etapas
de:
- (a)
- determinar un valor de referencia de la capacidad cardiaca mediante la evaluación estadística de una pluralidad de señales de entrada y las correspondientes respuestas del sistema, representando las señales de entrada la energía transmitida durante la emisión de una pluralidad de impulsos caloríficos en función del tiempo, introduciendo los impulsos de calor diferencias de temperatura que se propagan en la circulación sanguínea de un paciente, estando determinadas las correspondientes respuestas del sistema midiendo la temperatura local de la sangre en una arteria del paciente en función del tiempo, y
- (b)
- determinar los parámetros hemodinámicos a partir de una curva de presión arterial mediante el análisis del contorno de los impulsos utilizando el valor de la capacidad cardiaca de referencia, estando determinada la curva de presión arterial por la medición de la presión arterial de la sangre en una arteria del paciente en función del tiempo.
Preferentemente, la determinación de los
parámetros hemodinámicos comprende las etapas de:
- (1)
- calcular una presión sanguínea arterial media MAP a partir de la presión arterial medida de la sangre, AP(t),
- (2)
- calcular la resistencia sistémica vascular SVR del paciente según la fórmula:
SRV = (MAP -
CPV)/CO_{ref}
en la que CVP es una presión venosa
central arbitraria que es medida (preferentemente de forma continua
o intermitente), determinada o estimada, y CO_{ref} es la
capacidad cardiaca de
referencia,
- (3)
- calcular la presión sanguínea de impulsión de la sangre p(t) según la fórmula:
p(t) =
AP(t) -
CPV
- (4)
- calcular por lo menos la primera derivada de la presión sanguínea de impulsión con respecto al tiempo p (t) = dp/dt, y
- (5)
- determinar los parámetros hemodinámicos de por lo menos p(t), p(t) y SVR según un modelo no lineal.
Preferentemente, la etapa de determinar los
parámetros hemodinámicos a partir de por lo menos p(l),
p(t) y SVR según un modelo no lineal, incluye la
determinación de un caudal de sangre q(l) en base a la
presión sanguínea de impulsión p(t) y la primera derivada con
respecto al tiempo p(t), y el cálculo de una función de
conformidad según:
C(p) =
\frac{q(t) - p(t)/SVR}{\upbar{p}(t) - Z(p)
\cdot (q(t) -
\upbar{p}(t)/SVR}
para funciones arbitrarias de la
impedancia Z(p) y tiempos arbitrarios, de forma
que:
q(t) =
\frac{p(t)}{SVR} + C(p)\left[\dot{p}(t) - Z(p)
\cdot (q(t) -
\frac{\dot{p}(t)}{SVR}\right]
se cumpla de forma
óptima.
En otra forma de realización preferida, los
parámetros hemodinámicos comprenden la capacidad del contorno de los
pulsos cardíacos PCCO y/o el volumen por impulso SV y/o la variación
de volumen por impulso SVV.
Asimismo, la presente solicitud describe el
conjunto de un catéter venoso central para el control hemodinámico,
que comprende por lo menos un lumen y medios de calentamiento en la
proximidad inmediata del extremo más alejado.
En una forma de realización preferida, el lumen
en cuyo interior puede insertarse o montarse un haz de fibra óptica
para la emisión de una radiación electromagnética para introducir
las diferencias de temperatura que se propagan siguiendo la
circulación sanguínea del paciente presenta una abertura más próxima
al extremo más alejado del conjunto del catéter que todas las demás
aberturas de todos los lúmenes del conjunto del catéter.
Los dibujos adjuntos que a efectos de una mayor
claridad no están a escala real, sirven para una mejor comprensión
de lo anterior y de otras características de la presente invención,
dichos dibujos serán descritos brevemente a continuación.
La Figura 1 ilustra de forma esquemática tanto el
corazón de un paciente como el sistema vascular, los cuales están
sujetos a control hemodinámico y también una forma de realización
preferida de un aparato según la presente invención.
La Figura 2 ilustra de forma esquemática tanto
el corazón de un paciente como el sistema vascular, los cuales están
sujetos a control hemodinámico, y otra forma de realización
preferida de un aparato según la presente invención.
La Figura 3a es un diagrama de flujo que ilustra
la secuencia de etapas para la determinación rutinaria de la
capacidad cardiaca de referencia en una forma de realización de un
programa informático.
La Figura 3b es un diagrama de flujo que ilustra
la secuencia de etapas para la determinación de la capacidad del
contorno de los impulsos cardíacos en una forma de realización de un
programa informático.
La Figura 4a ilustra de forma esquemática una
forma de realización preferida de un conjunto de un catéter venoso
central.
La Figura 4b presenta una vista ampliada de la
parte del extremo más alejado del conjunto del catéter de la Figura
4a.
La Figura 4c presenta de forma esquemática una
vista en sección de la parte del extremo más alejado del conjunto
del catéter de las Figuras 4a-b en una sección a lo
largo del plano Z-Z'.
La Figura 4d presenta de forma esquemática una
vista en sección del cuerpo alargado del conjunto del catéter de las
Figuras 4a-c en una sección a lo largo del plano
Y-Y'.
La Figura 5a presenta de forma esquemática otra
forma de realización preferida de un conjunto de un catéter venoso
central.
La Figura 5b ilustra de forma esquemática una
vista en sección de la parte alargada del conjunto del catéter de la
Figura 5a en una sección a lo largo del plano
X-X'.
La Figura 1 ilustra de forma esquemática los
principales componentes necesarios para poner en práctica una forma
de realización de un aparato según la invención. Un catéter venoso
central 1 está dispuesto en la vena cava superior 2 de un paciente.
Un devanado de calentamiento 3 calentada eléctricamente está
conectada a través de un lumen del catéter 1 a una fuente de
corriente 4 para emitir impulsos de calor en la inmediata proximidad
del extremo 5 más alejado del catéter 1, con el fin de introducir
diferencias de temperatura que se propagan siguiendo la circulación
del paciente. La fuente de corriente incluye un conjunto de
circuitos para determinar la energía transmitida al torrente
sanguíneo del paciente en función del tiempo. La energía transmitida
al torrente sanguíneo durante la emisión de cada impulso calorífico
representa una señal de entrada para las mediciones de
termodilución modificadas.
De forma continua o intermitente, un sensor de
presión 8 mide la presión de la sangre del sistema venoso
central.
Las diferencias de temperatura que se propagan
pasan a través de la aurícula derecha 6 y del ventrículo derecho 7
del corazón del paciente, a la circulación pulmonar 9 a la aurícula
izquierda 10 y el ventrículo izquierdo 11 del corazón del paciente
para entrar a través de la aorta 12 en la circulación sistémica 13.
Un catéter arterial 14 está provisto de un sensor de temperatura 15
para medir en una arteria 16 del paciente, por ejemplo en la arteria
femoral del paciente o en la arteria radial o en la arteria axilar,
la temperatura local de la sangre en función del tiempo. De esta
forma, cualquier diferencia de temperatura que se propaga es
detectada como una respuesta del sistema correspondiente a una señal
de entrada de las mediciones de termodilución modificadas cuando
llegan al catéter arterial 14. Además, el catéter arterial 14
comprende un sensor de presión 17 para medir la presión local de la
sangre en la arteria 16 en función del tiempo.
La fuente de corriente 4 así como el sensor de
temperatura 15 y los sensores de presión 8, 17 están conectados a un
ordenador 18 para transmitir las respectivas señales de entrada
como la correspondiente respuesta del sistema y las lecturas de la
presión sanguínea arterial y del sistema venoso central a la memoria
del ordenador 18 haciendo que de esta forma los datos de las
mediciones sean accesibles para su procesamiento adecuado. El
ordenador 18 ha almacenado un programa informático realizable que
comprende instrucciones para determinar de forma repetida un valor
de la capacidad cardiaca de referencia a partir de una pluralidad
de señales de entrada y de las correspondientes respuestas por los
procedimientos conocidos de evaluación de la curva de termodilución
y para determinar a partir de la función de la presión sanguínea los
parámetros hemodinámicos tales como la capacidad cardiaca por el
contorno de los impulsos PCCO, el volumen del impulso SV y la
variación del volumen del impulso SVV mediante el procedimiento de
análisis del contorno de los impulsos, utilizando los más recientes
valores de la correspondiente capacidad cardiaca de referencia para
recalibrar de forma casi continua el análisis del contorno de
impulsos. A partir de las mismas mediciones, pueden obtenerse
también el volumen global al final de la diástole GEDV, el volumen
intratorácico de sangre ITBV y el volumen térmico extravascular ETV
de forma casi continua.
Adicionalmente, un lumen 20 del catéter 1 puede
utilizarse para inyectar un bolo frío a través del correspondiente
puerto próximo 19 para efectuar la medición de la termodilución y
obtener así un valor inicial de referencia de la capacidad cardiaca
para una calibración inicial rápida o para un análisis del contorno
de los impulsos.
La Figura 2 ilustra de forma esquemática los
componentes principales necesarios para aplicar otra forma de
realización de un aparato según la invención. Un catéter venoso
central 21 está colocado en la vena cava superior 22 de un paciente.
Un haz de fibra óptica 23 está conectado a un dispositivo de una
fuente luminosa 24 para conducir impulsos luminosos a través del
catéter 21 y así emitir impulsos caloríficos en las proximidades del
extremo más alejado 25 del catéter 21, con el fin de introducir
diferencias de temperatura que se propagan siguiendo la circulación
del paciente. El dispositivo de la fuente luminosa 24 está adaptado
para emitir los impulsos luminosos a un ritmo predefinido e incluye
elementos de un circuito para determinar la energía transmitida en
función del tiempo. La energía transmitida durante la emisión de
cada impulso calorífico representa una señal de entrada para las
mediciones modificadas de la termodilución.
Adicionalmente, una parte de las fibras del haz
de fibra óptica 23 puede ser utilizada para transmitir la luz
reflejada desde la sangre a un detector (no representado) integrado
en el dispositivo de la fuente luminosa 24. Si la emisión luminosa
está modulada con diferentes longitudes de onda, o sea una longitud
de onda que es sustancialmente absorbida por la sangre y una
longitud de onda de referencia que en su mayor parte es reflejada,
puede utilizarse la información de la radiación reflejada para
controlar la energía transmitida al torrente sanguíneo del paciente.
Si por otra parte las longitudes de onda han sido escogidas de forma
que estén comprendidas dentro de la gama de longitudes de onda
corrientemente utilizadas en las mediciones espectrométricas de
saturación de oxígeno en la sangre, puede determinarse la saturación
de oxígeno en la sangre venosa central mediante las intensidades
reflejadas según las diferentes longitudes de onda.
Las diferencias de temperatura que se propagan
pasan por la aurícula derecha 26, el ventrículo derecho 27 del
corazón del paciente 28, la circulación pulmonar 29, la aurícula
izquierda 30 y el ventrículo izquierdo 31 del corazón del paciente
28 para entrar a través de la aorta 32 en el sistema circulatorio
33. Un catéter arterial 34 está provisto de un sensor de temperatura
35 para medir en una arteria 36 del paciente, por ejemplo en la
arteria femoral del paciente o en la arteria axilar, la temperatura
local de la sangre en función del tiempo. De esta manera cualquier
diferencia de la temperatura que se propaga es detectada como una
respuesta del sistema que corresponde a una señal de entrada para
una medición de la termodilución modificada cuando llega al catéter
arterial 34. Además, el catéter arterial 34 comprende un sensor de
presión 37 para medir la presión sanguínea local en la arteria 36 en
función del tiempo.
La fuente luminosa 24 así como el sensor de
temperatura 35 y el sensor de presión 37 están conectados a un
ordenador 38 con el fin de transmitir las señales de entrada, las
respectivas respuestas del sistema y las lecturas de la presión
arterial de la sangre a la memoria del ordenador 38, haciendo así
que la medición basta de los datos sea accesible para su adecuado
procesado. El ordenador 38 tiene almacenado un programa informático
ejecutable que comprende instrucciones para determinar de forma
repetida un valor de referencia de la capacidad cardiaca a partir de
una pluralidad de señales de entrada y las correspondientes
respuestas del sistema mediante los procedimientos conocidos de
evaluación de la curva de termodilución y para determinar, en
función de la presión arterial sanguínea, los parámetros
hemodinámicos tales como la capacidad cardiaca por el contorno de
los impulsos PCCO, el volumen por impulso SV, y la variación del
volumen por impulso SVV, mediante procedimientos de análisis del
contorno de los impulsos, utilizando los más recientes valores de
referencia correspondientes a los valores de la capacidad cardiaca
para recalibrar de forma casi continua el análisis del contorno de
los impulsos. A partir de las mismas mediciones, pueden obtenerse
también de forma casi continua el volumen diastólico interno GEDV,
el volumen de sangre intratorácica ITBV, y el volumen extravascular
térmico ETV.
La Figura 3a es un diagrama de flujo que ilustra
la secuencia de las etapas para la determinación rutinaria de la
capacidad cardiaca de referencia en una forma de realización de un
programa informático, suponiendo que la respuesta número n del
sistema correspondiente al impulso de calor número n emitido en el
interior del torrente sanguíneo de un paciente ha sido detectada. Se
obtienen la señal de entrada número n, IS_{n}, que caracteriza la
diferencia de temperatura propagada que se detecta en el torrente
sanguíneo del paciente y la respuesta del sistema número n,
SR_{n}, que caracteriza la diferencia de temperatura propagada que
se detecta más adelante en la arteria femoral del paciente (etapas
S1, S2). La capacidad cardiaca de referencia CO_{ref} se
determina por el conocido procedimiento de
Stewart-Hamilton a partir de una curva de
termodilución obtenida a partir de las respuestas número n más
recientes del sistema SR_{m...}.SR_{n} y las respectivas señales
de entrada número n (IS_{m}...IS_{n}) aplicando los algoritmos
apropiados para el promediado y el procesado de las señales (etapa
S3). Las variables opuestas n y m son incrementadas ambas una por
una (etapas S4, S5). Si no se introduce una orden de detención, la
rutina se ejecutará de nuevo empezando por la etapa S1 (etapa
S6).
La Figura 3b es un diagrama de flujo que ilustra
la secuencia de etapas para la determinación rutinaria de la
capacidad cardiaca de referencia en una forma de realización de un
programa informático. Se introduce la curva de presión arterial
sanguínea, AP(t) de la última sístole (etapa S11). A
continuación se calculan la presión arterial de impulsión
p(t) y la presión media de la sangre arterial MAP (etapa
S12). Para la calibración, se introduce la capacidad cardiaca de
referencia, CO_{ref}, más reciente (etapa S13) que es utilizada
para calcular la resistencia sistémica vascular (SVR) (etapa S14),
según la fórmula:
SVR = (MAP -
CVP)/CO_{ref}
en la que CVP es la presión venosa
central que es medida de forma continua o intermitente. El valor del
caudal sanguíneo se inicializa utilizando CO_{ref} y p(t)
(etapa S15). La función de conformidad se determina de forma
iterativa (etapa S16) según la
fórmula:
C(p) =
\frac{q(t) - p(t)/SVR}{\upbar{p}(t) - Z(p)
\cdot (q(t) -
\upbar{p}(t)/SVR}
para la función de impedancia
arbitraria Z(p) y tiempo arbitrario t, en que p(l) es
la primera derivada de p(t) respecto a (dp/dt), hasta que la
condición:
q(t) =
\frac{p(t)}{SVR} + C(p)\left[\dot{p}(t) - Z(p)
\cdot (q(t) -
\frac{\dot{p}(t)}{SVR}\right]
queda óptimamente satisfecha. El
contorno de la capacidad cardiaca de los impulsos, PCCO, se calcula
(etapa 17) usando la
relación:
PCCO \propto
HR \int \limits_{Systole} \left(\frac{p(t)}{SVR} +
C(p) \cdot
\frac{dp}{dt}dt\right)
en la que HR es el ritmo cardíaco.
Entonces se obtiene PCCO y puede ser almacenado en un archivo o
impreso (etapa 18). Si no se introduce una orden de detención, la
rutina se ejecutará de nuevo empezando por el etapa S11 (etapa
S19).
Las Figuras 4a-d ilustran de
forma esquemática un conjunto de un catéter venoso central,
ilustrando la Figura 4b una vista ampliada de la parte del extremo
distal 150 del conjunto del catéter venoso de la Figura 4a,
ilustrando la Figura 4c una vista en sección por el plano indicado
con Z-Z' en las Figuras 4a-b e
ilustrando la Figura 4d otra vista en sección por el plano indicado
con Y-Y' en la Figura 4a. En ambas Figuras, 4a y 4b,
la parte del extremo 150 aparece parcialmente en una sección
longitudinal (indicada por sombreado rayado) para ilustrar de forma
esquemática el interior de la parte más alejada 150. El conjunto del
catéter se compone del cuerpo alargado del catéter 100 que incluye
una parte intravascular del catéter 101 adecuada para ser
introducida, primero por la parte del extremo 102, en la vena cava
superior del paciente. El cuerpo del catéter 100 comprende un primer
lumen 103, un segundo lumen 104, un tercer lumen 105 y un cuarto
lumen 106. Desde la unión del cuerpo del catéter 107, dispuesta en
el extremo más cercano del cuerpo del catéter 100, los lúmenes 103,
104, 105 y 106 se extienden además por el interior de los
respectivos canales independientes 108, 109, 110, 111 hasta los
puertos próximos respectivos (solamente uno de los cuales se
muestra como puerto próximo 112), a través de los cuales son
accesibles los lúmenes 103, 104, 105 y 106. La parte intravascular
del catéter 101 presenta una longitud de aproximadamente 15 cm y es
capaz de curvarse durante la introducción pero presenta suficiente
rigidez para permitir una manipulación sin problemas y para evitar
que los lúmenes 103, 104, 105 y 106 se hundan. Un devanado calentado
eléctricamente 113 recubierto por una capa superficial conductora
del calor 114, se extiende en un arrollamiento de varias capas
alrededor del cuerpo del catéter 100 cerca del extremo más alejado
102. El devanado de calentamiento está conectado a una fuente de
energía eléctrica (no representada) mediante cables de conexión 115,
116 en el primer lumen 103. El devanado de calentamiento está
adaptado para emitir impulsos caloríficos en la inmediata proximidad
del extremo más alejado 102, transmitiendo así energía desde la
fuente de energía eléctrica al torrente sanguíneo del paciente, una
vez que la parte intravascular del catéter 101 ha sido introducida
en la vena cava superior. La energía térmica transmitida a la sangre
con la emisión de cada impulso calorífico representa la
correspondiente señal de entrada para las mediciones modificadas de
termodilución transpulmonar. En el contexto del control hemodinámico
puede determinarse el final considerando la temperatura del devanado
de calentamiento 113, 3, medida por un sensor de temperatura 117 que
está en contacto térmico con el devanado de calentamiento 113 y
dispuesto en el segundo lumen 104. El sensor de temperatura 117 está
conectado a través de un cable 118 con un sistema de circuitos
adecuado para la adquisición de datos y está mantenido firmemente en
posición mediante una pieza de posicionado 119. El tercer lumen 105,
que presenta un orificio de salida 120 por el cual puede accederse
al puerto próximo 112, puede utilizarse para inyectar un indicador
térmico para las mediciones de termodifusión transpulmonar (a
efectos de calibrado) una vez que ha sido introducida la parte
intravascular 101 del catéter en la vena cava superior. El cuarto
lumen 106 con el orificio de salida 121 puede utilizarse para
aplicar un sensor de presión (no representado) para medir la presión
sanguínea del sistema venoso central. El conjunto del catéter
incluye lúmenes adicionales para otros fines.
Las Figuras 5a-b ilustran otro
conjunto de un catéter venoso central, presentando la Figura 5b una
vista en sección indicada con X-X' en la Figura 5a.
El conjunto del catéter incluye un cuerpo alargado del catéter 200,
que comprende una parte intravascular 201 del catéter adecuada para
ser introducida, primero en el extremo más alejado 204, y a
continuación en la vena cava superior del paciente. La parte
intravascular del catéter 201 presenta una longitud de
aproximadamente 15 cm y es capaz de curvarse durante la
introducción, pero presenta una rigidez suficiente para permitir una
manipulación sin problemas y para evitar que un primer lumen 202 y
un segundo lumen 203 se hundan. Un haz de fibra óptica 205 que puede
disponerse en el primer lumen 202 puede estar fijamente unido al
cuerpo del catéter 200 o ser insertado en el primer lumen 202
después de que la parte intravascular del catéter 201 ha sido
insertada en la vena cava superior. El haz de fibra óptica 205 se
utiliza para conducir impulsos luminosos desde una fuente (no
representada) hasta el orificio de salida 206 del primer lumen 202
cerca del extremo más alejado 204 con el fin de emitir impulsos
luminosos en la inmediata proximidad del extremo más alejado 204,
transmitiendo de esta forma energía desde la fuente hasta el
torrente sanguíneo del paciente, una vez que la parte intravascular
del catéter 201 ha sido introducida en la vena cava superior. La
energía transmitida por la emisión de cada uno de los impulsos
caloríficos representa la correspondiente señal de entrada para las
mediciones modificadas de termodilución transpulmonar en el contexto
del control hemodinámico. Adicionalmente, una parte de las fibras
del haz de fibra óptica 205 puede utilizarse para transmitir la luz
reflejada por la sangre a un detector (no representado). Si la
fuente luminosa está modulada en diferentes longitudes de onda, es
decir, una de las longitudes de onda es sustancialmente absorbida
por la sangre y una longitud de onda de referencia es reflejada en
su mayor parte; la información de la radiación reflejada puede
servir para controlar la energía que es transferida al torrente
sanguíneo del paciente. Si, por otra parte, las longitudes de onda
se escogen de manera que estén dentro de la gama de longitudes de
onda comúnmente usadas en las mediciones de saturación
espectrométrica del oxígeno en la sangre, la saturación en oxígeno
del sistema venoso central puede ser determinada por medio de las
intensidades reflejadas en la distintas longitudes de onda. El
segundo lumen 203, al cual se puede acceder por el extremo más
próximo 208, puede ser utilizado para otros fines tales como para
extraer muestras de sangre. El orificio de salida 206 del primer
lumen 202 está más próximo al extremo más alejado 204 del conjunto
del catéter que el orificio de salida 207 del segundo lumen 203. El
conjunto del catéter puede comprender lúmenes adicionales para otros
fines.
Claims (17)
1. Aparato para el control hemodinámico,
comprendiendo dicho aparato:
- (a)
- un conjunto de catéter venoso central (1, 21) que presenta un extremo próximo (208) y un extremo distal (5, 25, 102, 204), comprendiendo dicho conjunto de catéter venoso central (1, 21) por lo menos un lumen (20, 103, 104, 105, 106, 202, 203) y medios de calentamiento (3, 23, 113, 205) en la inmediata proximidad de dicho extremo distal (5, 25, 102, 204) adaptado para emitir impulsos caloríficos para introducir diferencias de temperatura que se propagan siguiendo la circulación sanguínea del paciente,
- (b)
- unos medios para determinar la energía transmitida por los medios de calentamiento (3, 23, 113, 205) en función del tiempo, representando la energía transmitida durante la emisión de cada uno de los impulsos caloríficos una señal de entrada correspondiente al respectivo impulso calorífico, y
- (c)
- un conjunto de catéter arterial (14, 34) que comprende medios (15) para la detección de la temperatura para medir la temperatura local de la sangre en una arteria (16) de dicho paciente en función del tiempo, determinando así para cada una de dichas señales de entrada una correspondiente respuesta del sistema,
- (d)
- medios informáticos (18, 38) que tienen introducidas operaciones ejecutables para determinar un valor de referencia de la capacidad cardiaca de dicho paciente a partir de por lo menos una de dichas señales de entrada y la correspondiente respuesta del sistema.
2. Aparato, según la reivindicación 1, en el que
dichos medios informáticos (18, 38) tienen introducidas
adicionalmente operaciones ejecutables para determinar por lo menos
uno de los parámetros del grupo del volumen global del final de la
diástole, del volumen sanguíneo intratorácico y del termovolumen
extravascular de dicho paciente, a partir de por lo menos una de
dichas señales de entrada y la respectiva señal de respuesta del
sistema.
3. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho conjunto de catéter
venoso central (1, 21) está adaptado para emitir impulsos
caloríficos al azar o por lo menos siguiendo una pauta predefinida,
tal como de ondas sinusoidales o funciones escalonadas con
amplitudes y duraciones predefinidas.
4. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dichos medios de
calentamiento (3, 113) comprenden un filamento que puede ser
calentado eléctricamente o un devanado de calentamiento (3,
113).
5. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que dichos medios de calentamiento
(23, 205) son medios (23, 205) para emitir radiaciones
electromagnéticas.
6. Aparato según la reivindicación 5, en el que
dichos medios (23, 205) para emitir radiaciones electromagnéticas
comprenden un haz de fibra óptica (23, 205) que puede ser
introducido en dicho lumen (202) de dicho conjunto de catéter
(21).
7. Aparato según la reivindicación 5, en el que
dichos medios (23, 205) para emitir radiaciones electromagnéticas
comprenden un haz de fibra óptica (23, 205) que está montado en
dicho lumen (202) de dicho conjunto del catéter (21).
8. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 6 ó 7, en el que dicha radiación electromagnética
es una radiación electromagnética modulada en diferentes longitudes
de onda.
9. Aparato según la reivindicación 8, en el que
dicho haz de fibra óptica (23, 205) comprende por lo menos una fibra
adaptada para recoger la radiación reflejada en dichas diferentes
longitudes de onda y dichos medios informáticos (38) tienen
adicionalmente introducidas instrucciones en los mismos para
determinar a partir de dicha radiación reflejada la saturación en
oxígeno de dicho sistema venoso central.
10. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho conjunto de catéter
venoso central (1, 21) comprende unos medios (8) para medir la
presión sanguínea del sistema venoso central.
11. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la determinación de dicho
valor de referencia de la capacidad cardiaca, incluye la evaluación
estadística de una pluralidad de dichas señales de entrada y las
correspondientes respuestas del sistema respectivas.
12. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho conjunto de catéter
arterial (14, 34) comprende adicionalmente medios para detectar la
presión (17) para medir dicha presión arterial del paciente
AP(t) en función del tiempo, creando de esta forma una curva
de presión arterial de la sangre y dichos medios informáticos (18,
38) tienen introducidos en los mismos operaciones ejecutables para
determinar de forma repetida los parámetros hemodinámicos a partir
de dicha curva de presión arterial sanguínea mediante el análisis
del contorno de impulsos utilizando dicho valor de referencia de
la capacidad cardiaca.
13. Aparato según la reivindicación 12, en el que
dichos medios informáticos (18, 38) tienen introducidos en el mismo
instrucciones para recalcular dichos parámetros hemodinámicos
obtenidos a partir de dicha curva de presión sanguínea arterial y
dicho valor de referencia de la capacidad cardiaca después de
determinar dicho valor de referencia de la capacidad cardiaca.
14. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho conjunto del catéter
venoso central (1, 21) comprende un lumen adicional (20, 105) para
la inyección de un indicador térmico para realizar mediciones de
termodilución transpulmonar con el fin de obtener un valor inicial
de la capacidad cardiaca de referencia para el calibrado
inicial.
15. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 14, en el que la determinación de dichos
parámetros hemodinámicos comprende las etapas de:
- (1)
- calcular una presión arterial sanguínea media MAP a partir de dicha presión arterial de la sangre AP(t) medida en función del tiempo,
- (2)
- calcular la resistencia sistémica vascular SVR de dicho paciente según la fórmula:
SVR = (MAP -
CVP)/CO_{ref}
en la que CVP es una presión venosa
central arbitraria que es medida, comprobada o estimada y CO_{ref}
es dicho valor de la capacidad cardiaca de
referencia.
- (3)
- calcular la presión de impulsión de la sangre p(t) según la fórmula:
p(t) =
AP(t) -
CVP
- (4)
- calcular por lo menos la primera derivada de la presión de impulsión de la sangre con respecto al tiempo p(t) = dp/dt, y
- (5)
- determinar dichos parámetros hemodinámicos a partir de por lo menos p(t), p(t) y SVR según un modelo no lineal.
16. Aparato según la reivindicación 15, en el que
dicha etapa en la que se determinan dichos parámetros hemodinámicos
a partir de por lo menos: p(t), p(t) y SVR según un
modelo no lineal incluye la determinación del caudal sanguíneo
q(t) según dicha presión de impulsión de la sangre
p(t) y de la primera derivada con respecto al tiempo
p(t),
y el cálculo de una función de conformidad
según:
C(p) =
\frac{q(t) - p(t)/SVR}{\upbar{p}(t) - Z(p)
\cdot (q(t) -
\upbar{p}(t)/SVR}
para las funciones arbitrarias de
impedancia Z(p) y tiempos arbitrarios de forma
que:
q(t) =
\frac{p(t)}{SVR} + C(p)\left[\dot{p}(t) - Z(p)
\cdot (q(t) -
\frac{\dot{p}(t)}{SVR}\right]
quede óptimamente
satisfecha.
17. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 14, en el que dichos parámetros hemodinámicos
comprenden por lo menos un parámetro de los del grupo de: contorno
de los impulsos de la capacidad cardiaca PCCO, volumen por impulso
SV, y variación del volumen por impulso, SVV.
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