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Junio 2012
J. Camacho(1), C. Puppo(2)
NEUROMONITOREO MÚLTIPLE:EQUIPO DE NEURO-MONITOREO DE LA PRESIÓN INTRACRANEAL
Y DE LA AUTORREGULACIÓN CEREBRAL
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
PROGRAMA DE VINCULACIÓN DE CIENTÍFICOS URUGUAYOS EN EL EXTERIOR (VCT)AGENCIA NACIONAL DE INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN (ANII)
(1) Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)Madrid, España. e-mail: j.camacho@csic.es
(2) Hospital de Clínicas, Facultad de Medicina.Montevideo, Uruguay. e-mail: coripuppo@gmail.com
Junio 2012
NEUROMONITOREO MÚLTIPLE:SISTEMA DE ADQUISICIÓN CONTINUA Y PROCESAMIENTO DE SEÑAL
1. INTRODUCCIÓN
1. AUTORREGULACIÓN CEREBRAL
2. SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE
2. ETAPA DE ACONDICIONAMIENTO DE SEÑAL
3. SOFTWARE DE ADQUISICIÓN DE DATOS
3. SOFTWARE DE PROCESAMIENTO DE SEÑALES
1. FILTRADO Y ACONDICIONAMIENTO DE SEÑAL
2. CALIBRACIÓN
3. CÁLCULO DE COEFICIENTES DE AUTO-REGULACIÓN
4. PRESIÓN CRÍTICA DE CIERRE
4. TRABAJO FUTURO
1. DESARROLLO DE UN SISTEMA DOPPLER TRANSCRANEAL
2. INTEGRACIÓN DE SEÑALES Y EVALUACIÓN EN TIEMPO REAL
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
CIRCULACIÓN Y PERFUSIÓN
1. INTRODUCCIÓN
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
ARTERIAS : Sangre oxigenada
VENAS : Sangre sin oxigenar
SISTEMA CIRCULATORIO
ORGANOS PULMONES : Aportan Oxígeno
OTROS : Consumen Oxígeno
¿COMO SE PRODUCE EL INTERCAMBIO DE OXÍGENO?
Junio 2012
CIRCULACIÓN Y PERFUSIÓN
1. INTRODUCCIÓN
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Presión Arterial (PA)
Presión Venosa (PV)
Flujo (F)Resistencia (R)Presión de perfusión(PP = PA - PV)
Junio 2012
CIRCULACIÓN Y PERFUSIÓN
1. INTRODUCCIÓN
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Presión de Entrada (PA)
Presión de salida (PV)
Resistencia (R) Flujo (F)
R
PP
R
PVPAF =
−=
MODELO SIMPLIFICADO
Junio 2012
CIRCULACIÓN CEREBRAL
1. INTRODUCCIÓN
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
DIFERENCIA : CAVIDAD INEXTENSIBLE
VARIABLES BÁSICAS
PA
PIC
FSC
PA : PRESIÓN ARTERIALPIC : PRESIÓN INTRA-CRANEAL
FSC : FLUJO SANGUINEO CEREBRAL
PRESIÓN DE PERFUSIÓNPPC = PA – PIC
R
PPC
R
PICPAFSC =
−=
PA PPC FSC VOLUMEN
INEXTENSIBLEPIC PPC FSC
REALIMENTACIÓN
PIC
Junio 2012
CIRCULACIÓN CEREBRAL
1. INTRODUCCIÓN
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
DIFERENCIA : CAVIDAD INEXTENSIBLE
PA
PIC
FSC
PA PPC FSC VOLUMEN
INEXTENSIBLEPIC PPC FSC
REALIMENTACIÓN
PIC
PA + 1/R FSC
1/C
PIC
+
-
CRT
R
PA
FSCH
c ./1
/1
+==
Junio 2012
CIRCULACIÓN CEREBRAL
1. INTRODUCCIÓN
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
DIFERENCIA : CAVIDAD INEXTENSIBLE
PA
PIC
FSC
PA PIC
MALO : LA PRESIÓN INTRACRANEAL DEBERÍA SER CONSTANTE E INDEPENDIENTE DE LA PRESIÓN ARTERIAL
¿COMO MANTENEMOS CONSTANTE EL FSC Y LA PIC?
Junio 2012
AUTORREGULACIÓN CEREBRAL
1. INTRODUCCIÓN
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
PA
PIC
FSC
R
PICPAFSC
−=
AUTORREGULACIÓN CEREBRAL:La resistencia del sistema capilar cambia para mantener un flujo constante frente a cambios de presión arterial
PA + 1/R FSC
F(ω)
PIC
+
-
1/C¿COMO MODELAR LA A.R.?¿COMO MEDIR LA A.R.?
A.R. es una función:
Junio 2012
1. INTRODUCCIÓN
ES UN MECANISMO AUTÓNOMO QUE INTENTA MANTENER CONSTANTE EL FLUJO SANGÍNEO AL CEREBRO FRENTE A LOS CAMBIOS EN LA PRESIÓN DE PERFUSIÓN
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
AUTORREGULACIÓN CEREBRAL
MALA AUTORREGULACIÓN
BUENA AUTORREGULACIÓN
IDEA: MEDIR CAMBIOS DE FLUJO FRENTE A CAMBIOS DE PRESIÓN
ESPONTÁNEOS O INDUCIDOS
Junio 2012
AUTORREGULACIÓN CEREBRAL
1. INTRODUCCIÓN
VARIABLES BÁSICAS
PA
PIC
FSC
PA : PRESIÓN ARTERIAL
PIC : PRESIÓN INTRA-CRANEAL
FSC : FLUJO SANGUINEO CEREBRAL
NO SE PUEDE MEDIR DIRECTAMENTE
EN UNA ARTERIA, CUYO DIÁMETRO NO CAMBIA CONSIDERABLEMENTE, EL FLUJO ES PROPORCIONAL A LA VELOCIDAD. ESTA ÚLTIMA SE PUEDE MEDIR MEDIANTE DOPPLER.
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
INVASIVANO INVASIVA
INVASIVA
¿Y no invasiva?
Junio 2012
AUTORREGULACIÓN CEREBRAL
1. INTRODUCCIÓN
VARIABLES BÁSICAS
PA
PIC
FSC
PA : PRESIÓN ARTERIAL
PIC : PRESIÓN INTRA-CRANEAL
FSC : FLUJO SANGUINEO CEREBRAL
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
INVASIVANO INVASIVA
INVASIVA
VF
AreaVF x A = FSC
cm
sx 2
cm =3
cm
s
CONSTANTE EN LA ACM
LA VELOCIDAD ES BUENA MEDIDA DEL FLUJO
Junio 2012
AUTORREGULACIÓN CEREBRAL
1. INTRODUCCIÓN
VARIABLES BÁSICAS
PA
PIC
FSC
PA : PRESIÓN ARTERIAL
PIC : PRESIÓN INTRA-CRANEAL
FSC : FLUJO SANGUINEO CEREBRAL
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
INVASIVANO INVASIVA
INVASIVA
NO INVASIVA
DOPPLER
Junio 2012
AUTORREGULACIÓN CEREBRAL
1. INTRODUCCIÓN
VARIABLES BÁSICAS
PA
PIC
FSC
PA : PRESIÓN ARTERIAL
PIC : PRESIÓN INTRA-CRANEAL
FSC : FLUJO SANGUINEO CEREBRAL
PRESIÓN DE PERFUSIÓN
PPC = PA – PIC
OTRAS VARIABLES
CO2 : CONCENTRACIÓN DE CO2 (Al fin de la espiración)
PTIO2 : PRESIÓN TISULAR DE OXÍGENO
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
vasodilatador
Indicador del intercambio de O2
Junio 2012
ESQUEMA GENERAL
2. ADQUISICIÓN DE DATOS
ECG
PA
PIC
VFSC
CO2
PTIO2
PA
CIE
NT
E
VARIABLES BIOLOGICAS
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
PROCESO DE ADQUISICIÓN
2. ADQUISICIÓN DE DATOS
PA
CIE
NT
E
PANTALLASALIDA ANALÓGICA:SEÑAL ELÉCTRICA PROPORCINAL A LA VARIABLE BIOLÓGICA
CONCENTRADOR DE SEÑALES
OTRAS SEÑALES
CONCENTRADOR DE SEÑALES:AGRUPA LAS SEÑALES DE LOS DISTINTOS MONITORES
PROPORCIONA AISLACIÓN ELÉCTRICA ENTRE LOS EQUIPOS
CONVERSOR ANALÓGICO-DIGITAL:MUESTREA LAS SEÑALES ANALÓGICAS
CONVIERTE EL VOLTAJE A VALORES NUMÉRICOS
SEÑALES DIGITALES
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
CONCENTRADOR
2. ADQUISICIÓN DE DATOS
6 Canales de medida independientes Aislamiento eléctrico 1400 V Rango de entrada ±12V Alta impedancia de entrada (200 kΩ)
CH_i 0
CH_i 1
CH_i 2
CH_i 3
CH_i 4
CH_i 5
CH_o 0
CH_o 1
CH_o 2
CH_o 3
CH_o 4
CH_o 5
EQUIPOS DE MEDIDA
TARJETA DE ADQUISICIÓN
Basado en amplificadores ISO122 (BurrBrown, Tucson, EEUU)
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
CONCENTRADOR
2. ADQUISICIÓN DE DATOS
6 Canales de medida independientes Aislamiento eléctrico 1400 V Rango de entrada ±12V Alta impedancia de entrada (200 kΩ)
MONITOR TARJETA DE ADQUISICIÓN
Basado en amplificadores ISO122 (BurrBrown, Tucson, EEUU)
FUENTEREGULADA
220 V12 V12 V
(desde el monitor)
ACOPLE CAPACITIVO
ALIMENTACIÓN INDEPENDIENTE
G = 1
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
OPTOACOPLADOR MUY LENTO
Junio 2012
DIGITALIZACIÓN
2. ADQUISICIÓN DE DATOS
CONCENTRADOR(señales analógicas)
ORDENADOR(señales digitales)
El proceso de digitalización consiste en obtener en cada ciclo de reloj una muestrade la señal analógica, representada en formato digital con una cierta cantidad de bits.
RELOJ DE MUESTREO
Frecuencia de muestreo : 50 HzResolución :12 bits
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
DIGITALIZACIÓN
2. ADQUISICIÓN DE DATOS
PERÍODO DEMUESTREO
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
DIGITALIZACIÓN
2. ADQUISICIÓN DE DATOS
PERÍODO DEMUESTREO
CRITERIO DE NYQUIST: La frecuencia de muestreo debe ser al menos el doble de la frecuencia más alta de la señal para que la misma se pueda reconstruir sin error
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
DIGITALIZACIÓN
2. ADQUISICIÓN DE DATOS
PERÍODO DEMUESTREO
CRITERIO DE NYQUIST: La frecuencia de muestreo debe ser al menos el doble de la frecuencia más alta de la señal para que la misma se pueda reconstruir sin error
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
SOFTWARE DE ADQUISICIÓN
2. ADQUISICIÓN DE DATOS
Desarrollado en Visual Basic
Adquisición continua de datos, limitado únicamente por la capacidad de disco
Visualización de las señales en tiempo real
Permite guardar anotaciones
CARACTERÍSTICAS
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
SOFTWARE DE ADQUISICIÓN
2. ADQUISICIÓN DE DATOS
VF
ECG
PA
PIC
MENU DE CONFIGURACION
PARAMETROS DE LA ADQUISICION
VALORES MEDIOS EN TIEMPO REAL
PROGRESO DE LA ADQUISICION
ANOTACION DE EVENTOS Y COMENTARIOS
CO2
PTi O2
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
SOFTWARE DE ADQUISICIÓN
2. ADQUISICIÓN DE DATOS
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
DRIVER
PCMCIA
TARJ. ADQ
SEÑALES
PROC.ACQ
RELOJ
BUFFER MEM. PROC. VIS.
TIMER
PANTALLA.
PROC. REG.
TIMER
DISCO DURO.
TIEMPO REALROBUSTOSIN PÉRDIDA DE DATOS
Junio 2012
SOFTWARE DE PROCESAMIENTO
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
Desarrollado en Matlab
Permite visualizar los datos adquiridos y exportar a formato EXCEL
Calculo de:
Valores medios Diagramas de Dispersión Índices de correlación PRX y MX Presión de perfusión óptima Presión crítica de cierre (3 métodos de cálculo) Índice de Pulsatilidad ………..
CARACTERÍSTICAS
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
SOFTWARE DE ADMINISTRACIÓN
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
Desarrollado en C# (C-Sharp) Ordena y mantiene la base de datos de pacientes
CARACTERÍSTICAS
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
SOFTWARE DE ADMINISTRACIÓN
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
DATOS ADQUIRIDOS
FILTRADO DIGITAL Y CALIBRACIÓN
SELECCION DE INTERVALOS VALIDOS
CALCULO DE VALORES MEDIOSVENTANA TEMPORAL DE 4 segundos
SOFTWARE DE PROCESAMIENTO
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
DIGRAMASDE DISPERSIÓN
VM vs. PPC PIC vs. PAM R vs. PPC
INDICES DE AUTOREGULACION
MX PRX PCC Optima
ÍNDICE DE PULSATILIDAD
PI
PRESIÓN CRÍTICA DE CIERRE
PCC (3 métodos)
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
SOFTWARE DE PROCESAMIENTO
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
ACONDICIONAMIENTO DE SEÑAL
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
APROX. 1s
FRECUENCIA CARDÍACA
1 Hz (Un ciclo por segundo)
APROX. 60 ms
RUIDO DE FRECUENCIA 17 Hz
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
ACONDICIONAMIENTO DE SEÑAL
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
Ruido de cuantizaciónES NECESARIO FILTRAR LAS SEÑALES PARA ELMININAR LOS ARTEFACTOS
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
ACONDICIONAMIENTO DE SEÑAL
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
FILTRO PASO-BAJOS
BANDA DE PASO5 Hz
FRECUENCIA DE CORTE10 Hz
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
ACONDICIONAMIENTO DE SEÑAL
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
VF
ORIGINAL
FILTRADA
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
ACONDICIONAMIENTO DE SEÑAL
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
PIC
ORIGINAL
FILTRADA
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
¿ES BUENA LA SEÑAL FILTRADA?
¿VARIACIONES REALES O ARTEFACTOS?
SI TRABAJAMOS CON EL VALOR MEDIO SON DESPRECIABLES
Junio 2012
CALIBRACIÓN
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
MONITOR (SALIDA ANALÓGICA)
TIEMPO
VO
LT
AJE
LA FÓRMULA DE CONVERSIÓN ES UN DATO DEL FABRICANTE DEL MONITOR
PR
ES
IÓN
(m
mH
g)
( )mmHg VP f P=
HEMOS ENCONTRADO DIFERENCIAS ENTRE LOS VALORES CONVERTIDOS Y LOS QUE SE LEEN DIRECTAMENTE DE LA PANTALLA DEL MONITOR
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
CORRECCIÓN DE LA CALIBRACIÓN
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
1. AL INICIO DE LA ADQUISICIÓN SE INGRESAN MANUALMENTE LA LECTURA DE LOS VALORES MÁXIMOS Y MÍNIMOS DEL MONITOR
2. SE APLICA LA FORMULA DE CONVERSIÓN DEL MONITOR
3. SE MUESTRAN EN UNA MISMA PANTALLA LAS SEÑALES CONVERTIDAS Y LOS VALORES INGRESADOS
4. SI NO COINCIDEN SE REALIZA UN AJUSTE AUTOMÁTICO PARA QUE LOS VALORES EN SÍSTOLE Y DIÁSTOLE COINCIDAN CON LOS MOSTRADOS EN EL MONITOR
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
PROCEDIMIENTO DE AJUSTE DE LA CALIBRACIÓN
Junio 2012
CORRECCIÓN DE LA CALIBRACIÓN
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
CORRECCIÓN DE LA CALIBRACIÓN
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
∆PMONITOR
∆PADQ
( )min( )
minORIG ORIG
CORR MONITOR MONITOR
ADQ
S SS P P
P
−= ∆ +
∆
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
CORRECCIÓN DE LA CALIBRACIÓN
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
VALORES MEDIOS
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
SE CALCULAN LOS VALORES MEDIOS EN INTERVALOS DE 4s
4 SEGUNDOS
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
COEFICIENTE PRX
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
PRX: COEFICIENTE DE CORRELACIÓN ENTRE PA Y PIC
( )cov ,
.PA PIC
PA PICPRX
σ σ=
PRX = 0 a 1
PRX = 0
PRX = 0 a -1
RELACIÓN LINEAL DIRECTA
NO HAY RELACIÓN LINEAL
RELACIÓN LINEAL INVERSA
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
¿COMO MIDO LA FUNCIÓN DE AUTO-REGULACIÓN?
Junio 2012
COEFICIENTE PRX
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
PRX: COEFICIENTE DE CORRELACIÓN ENTRE PA Y PIC
( )cov ,
.PA PIC
PA PICPRX
σ σ=
PRX = 0 a 1
PRX = 0
PRX = 0 a -1
PA PIC
PA PIC =
PA PIC
MALA A.R.
BUENA A.R.
ESTE CASO SE PUEDE INTERPRETAR COMO UNA BUENA A.R. PERO CON UNA COMPLIANCE CEREBRAL COMPROMETIDA
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
COEFICIENTE PRX
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
VFPPC
PA
PIC
PRX = 0.94
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
COEFICIENTE PRX
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
VF
PPC
PA
PIC
PRX = - 0.6
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
¿EL RESULTADO ES SIGNIFICATIVO?
Junio 2012
COEFICIENTE MX
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
MX: COEFICIENTE DE CORRELACIÓN ENTRE VFSC Y PCC
( )cov ,
.VF PPC
VF PPCMX
σ σ=
MX = 0 a 1
MX = 0
MX = 0 a -1
PPC VF
PPC VF =
PPC VF
MALA A.R.
BUENA A.R.
ESTE CASO SE PUEDE INTERPRETAR COMO UNA HIPER-REGULACIÓN
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
COEFICIENTE MX
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
VF
PPC
PA
PIC
MX = 0.92
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
COEFICIENTE MX
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
VF
PPC
PA
PIC
MX = - 0.45
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
VENTANAS NO SOLAPADAS
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
VAR00001: d
CPP
90807060
CB
FV
84
82
80
78
76
74 Rsq = 0.0000
VAR00001: d
CPP
90807060
CB
FV
84
82
80
78
76
74 Rsq = 0.0000
VAR00001: f
CPP
100908070
CB
FV
88
86
84
82
80
78
76
74
72
70 Rsq = 0.0457
VAR00001: g
CPP
100908070
CB
FV
88
86
84
82
80
78
76
74 Rsq = 0.3766
VAR00001: h
CPP
969492908886848280
CB
FV
88
86
84
82
80
78
76
74 Rsq = 0.0067
VAR00001: i
CPP
888684828078767472
CB
FV
84
82
80
78
76
74
72 Rsq = 0.1941
VAR00001: j
CPP
9080706050
CB
FV
80
78
76
74
72
70
68 Rsq = 0.2304
VAR00001: k
CPP
80706050
CB
FV
80
78
76
74
72
70
68
66 Rsq = 0.1056
VAR00001: b
CPP
80706050
CB
FV
80
78
76
74
72
70
68 Rsq = 0.0006
4 MIN
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
IMPORTANTE: VER COMO EVOLUCIONA LA A.R. (P.EJ. CON UN FARMACO)
Junio 2012
VENTANAS SOLAPADAS
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
MX
PRX
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
VENTANAS SOLAPADAS
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
MX
PRX
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
TIEMPO DE RESPUESTA
Junio 2012
VARIACIÓN DE LA PIC
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
EL COEFICIENTE MX ES VÁLIDO SI LA PIC VARÍA MÁS DE 5 mmHg
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
PRESION DE PERFUSION OPTIMA
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
¿CUAL ES LA PRESIÓN DE PERFUSIÓN ÓPTIMA?
BUENA A.R.
NOS INTERESA MANTENER AL PACIENTE ENTRE ESTAS PRESIONES.
Junio 2012
PRESION DE PERFUSION OPTIMA
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
SE DIVIDE LA PPC EN INTERVALOS DE 5 mmHg Y SE GRAFICA EL MX MEDIO EN CADA INTERVALO, JUNTO CON LA DESVIACIÓN ESTANDAR
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
PPC OPTIMA
Junio 2012
FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA DE LA A.R.
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
H(f)PA FSC
¿Cómo ES LA FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA Y COMO DEPENDE DE LA AUTO-REGULACIÓN CEREBRAL?
Junio 2012
INDICE DE PULSATILIDAD
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
S D
M
VF VFPI
VF
−= SE MIDE EN INTERVALOS SOLAPADOS DE 4 MIN
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
PRESION CRITICA DE CIERRE
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
PCC : PRESION ARTERIAL PARA LA CUAL EL FSC ES CERO
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
PA PICVF
PA PICFSC
R
−=
MODELO SIMPLIFICADO
EL FLUJO SERÍA CERO SOLAMENTE SI PA = PIC
PCC PIC=
ESTE MODELO NO TIENE EN CUENTA LA CONTRIBUCIÓN DEL TONO MUSCULAR DEL
SISTEMA ARTERIAL
Junio 2012
PRESION CRITICA DE CIERRE
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
PCC : PRESION ARTERIAL PARA LA CUAL EL FSC ES CERO
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
PA PICVF
PA PCCFSC
R
−=
EL FLUJO SERÍA CERO CUANDO PA = PCC
LA PCC DEPENDE DE LA PIC Y DEL TONO MUSCULAR, POR LO CUAL SE PUEDE VER
AFECTADA TANTO POR LA A.R. COMO POR LA PCO2
Tm
PCC PIC Tm= +PCC PIC Tm= +
Junio 2012
PRESION CRITICA DE CIERRE
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
EL CORTE DE LA RECTA DE REGRESIÓN LINEAL ENTRE PA Y VF CON EL EJE HORIZONTAL ES LA PRESIÓN CRÍTICA DE CIERRE
PCC
1/R
Junio 2012
PRESION CRITICA DE CIERRE
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
SI REPETIMOS EL PROCESO PARA CADA CICLO CARDÍACO OBTENEMOS LA EVOLUCIÓN TEMPORAL DE LA PCC
Junio 2012
PRESION CRITICA DE CIERRE
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
LA SEÑAL DE VF ESTÁ GENERALMENTE RETRASADA CON RESPECTO A LA PAES IMPORTANTE ALINEAR LAS SEÑALES DE PA Y VF
Sin corregir corregido
LA POSICIÓN DEL MÁXIMO DE LA CORRELACIÓN RETARDO ENTRE SEÑALES
Junio 2012
PRESION CRITICA DE CIERRE
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
LA POSICIÓN DEL MÁXIMO DE LA CORRELACIÓN RETARDO ENTRE SEÑALES
T
CORRELACIÓN
T τ
Junio 2012
PRESION CRITICA DE CIERRE
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
TAMBIÉN SE OBTIENE LA PCC MEDIANTE LA REGRASIÓN LINEAL UTILIZANDO SOLAMENTE LOS VALORES EN SÍSTOLE Y DIÁSTOLE
SI LA VENTANA DE OBSERVACIÓN ES MUY GRANDE PUEDE HABER INFLUENCIA DE LA A.R.
Junio 2012
PRESION CRITICA DE CIERRE
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
PA PCCFSC
R
−= .PCC PA R FSC= −
TRANSFORMADADE FOURIER
( ) ( ) ( ).PCC f PA f R FSC f= −
SUPONIENDO QUE LA PCC NO DEPENDE DE LA FRECUENCIA
( )( )
( )( )1
1
0 . 0PA f
PCC PA VFVF f
= −
VALOR MEDIO DE PA
VALOR MEDIO DE VF
RELACIÓN DE AMPLITUDDEL PRIMER ARMÓNICO
Junio 2012
PRESION CRITICA DE CIERRE
3. PROCESAMIENTO DE SEÑAL
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
f = 0 : Valores medios
f1 = 1.9 Hz : Primer Armónico
Autores: C. Puppo, J. Camacho, L. Moraes, H. Gómez, B. Yelicich, A. BiestroTítulo: CEREBRAL HEMODYNAMICS, CONTINUOUS AUTOREGULATION AND CRITICAL CLOSING PRESSURE IN SEVERE TRAUMATIC BRAIN INJURY PATIENTS WITH DECOMPRESSIVE CRANIECTOMYTipo de participación: PosterCongreso: Second Joint Symposium of the International and National Neurotrauma Societies (Neurotrauma’09)
PROBLEMA: NUESTRAS ONDAS NO SON DE BUENA CALIDAD
Junio 2012
TRABAJO FUTURO (Y PRESENTE)
4. TRABAJO FUTURO
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
CONCLUSIONES:
- HEMOS SIDO CAPACES DE CONSTRUIR UN SISTEMA DE NEURO-MONITOREO NO DISPONIBLE COMERCIALMENTE A PARTIR DE EQUIPOS COMERCIALES
- GENERAMOS UNA BASE DE DATOS DE SEÑALES REALES, QUE NOS HAN PERMITIDO ESTUDIAR LA HEMODINAMIA CEREBRAL
- HEMOS REALIZADO TRABAJOS DE INTER-COMPARACIÓN DE TÉCNICAS Y ESTUDIOS SOBRE LA MEDICIÓN DE LA A.R.
- LA CALIDAD DE LAS SEÑALES ANALÓGICAS QUE DAN LOS MONITORES NO ES SUFICIENTE PARA CIERTOS PROCESAMIENTOS AVANZADOS.
COMRAR UN MONITOR CON SEÑALES DIGITALES
MUY CARO : APROX. U$s 20.000NO DAN MUCHA INFORMACIÓNNO INCLUYEN DOPPLER TRANSCRANEAL
CONSTRUIR NUESTRO PROPIO MONITOR MULTI-MODAL CON REGISTRO CONTINUO Y DOPPLER
Junio 2012
TRABAJO FUTURO (Y PRESENTE)
4. TRABAJO FUTURO
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
CONCLUSIONES:
- HEMOS SIDO CAPACES DE CONSTRUIR UN SISTEMA DE NEURO-MONITOREO NO DISPONIBLE COMERCIALMENTE A PARTIR DE EQUIPOS COMERCIALES
- GENERAMOS UNA BASE DE DATOS DE SEÑALES REALES, QUE NOS HAN PERMITIDO ESTUDIAR LA HEMODINAMIA CEREBRAL
- HEMOS REALIZADO TRABAJOS DE INTER-COMPARACIÓN DE TÉCNICAS Y ESTUDIOS SOBRE LA MEDICIÓN DE LA A.R.
- LA CALIDAD DE LAS SEÑALES ANALÓGICAS QUE DAN LOS MONITORES NO ES SUFICIENTE PARA CIERTOS PROCESAMIENTOS AVANZADOS.
COMRAR UN MONITOR CON SEÑALES DIGITALES
MUY CARO : APROX. U$s 20.000NO DAN MUCHA INFORMACIÓNNO INCLUYEN DOPPLER TRANSCRANEAL
CONSTRUIR NUESTRO PROPIO MONITOR MULTI-MODAL CON REGISTRO CONTINUO Y DOPPLER
Junio 2012
MONITOR MULTI-MODAL
4. TRABAJO FUTURO
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
DOPPLER
PA
PIC
CO2
ECG
PtiO2
CONTROL CENTRAL(uP)
Puesto de
trabajo
Disco duro en
red
ethernetDISPLAY EN
TIEMPO REAL
PACIENTE
REQUISITOS
- SEGURIDAD AL PACIENTE- AUTONOMÍA (MOSTRAR VALORES)- ROBUSTO (MONITOR ÚNICO)
Junio 2012
MONITOR MULTI-MODAL
4. TRABAJO FUTURO
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
FSC
PA
PIC
CO2
ECG
PtiO2
CONTROL CENTRAL(uP)
DISPLAY EN TIEMPO REAL
MODULOS OEM
NO HAY MÓDULOS OEM
DESARROLLO PROPIO
Junio 2012
DOPPLER ULTRASOUND
BASIC PRINCIPLE : THE FREQUENCY OF THE BACKSCATTERED ECHO DEPENDS ON THE VELOCITY OF THE REFLECTOR
ARTERY WALL
RED CELLS
VULTRASOUND PROBE
FREQUENCYfE fR
∆f∆f is proportional to V
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
DOPPLER ULTRASOUND - MULTIGATE
MULTIGATE : MEASURING THE BLOOD FLOW VELOCITY AT SEVERAL DEPTHS, A VELOCITY PROFILE CAN BE OBTAINED.
v
0multigate
Image from General Electrics http://www.gehealthcare.com
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
DOPPLER ULTRASOUND - MULTIGATE
BLOOD FLOW PHANTOM : BLOOD MIMICKING FLUID PUMPED THROUGH A SILICON RUBBER TUBE
UTLRASOUND PROBE
SILICON TUBE
BLOOD MIMICKING FLUID
PERISTALTIC PUMP
ULTRASCOPE TECHNOLOGY
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
DOPPLER ULTRASOUND - MULTIGATE
DIGITAL PROCESSING : ALL DOPPLER SIGNAL PROCESSING COULD BE CARRIED OUT AT DIGITAL DOMAIN. LIMITATIONS MUST BE ADRESSED.
SINGLE GATE
MULTI - GATE
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
Junio 2012
DOPPLER ULTRASOUND – PROYECTO SMMAC
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
SMMAC - Sistema de Monitoreo Múltiple de la Autorregulación Cerebral
OBJETIVOS:
Implementación total del módulo de Doppler pulsado transcraneal de 2MHz.
Visualización en el PC mediante comunicación USB
Planteo de arquitectura para la integración de las señales provenientes de los equipos externos.
PROYECTO DE FIN DE CARRERAB. YELICICH – D. MORALES – M. OLIVERI
Junio 2012
DOPPLER ULTRASOUND – PROYECTO SMMAC
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
PLACA SONDA
ESPECTROGRAMA
Junio 2012
SISTEMA DE NEURO-MONITOREO MÚLTIPLE CONTINUO
4. TRABAJO FUTURO
DESARROLLO DE UN SISTEMA DOPPLER TRANSCRANEAL
DESARROLLO DE UN MONITOR MULTI-FUNCIÓN CON DOPPLER
INTEGRACIÓN DE LOS 3 BLOQUES ACTUALES DE SOFTWARE:
ADQUISICIÓN
ADMINISTRACIÓN DE PACIENTES
PROCESAMIENTO
IMPLEMENTACIÓN DE NUEVOS MÉTODOS DE PROCESAMIENTO
DETERMINACIÓN DE LA PIC DE FORMA NO INVASIVA
INDICE DE AUTORREGULACIÓN EN TIEMPO REAL
LINEAS A SEGUIR
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