Caracterización de la fluctuación en la impedancia torácica debido a ventilaciones

Abstract

[ES]La parada cardiorrespiratoria consiste en la detención de la respiración y de la actividad cardiaca. Para la supervivencia de un episodio de este tipo, es crítica una respuesta inmediata y eficiente. La mayoría de paradas cardiorrespiratorias ocurren fuera del hospital, donde el tratamiento consiste principalmente en la aplicación inmediata de reanimación cardiopulmonar y la desfibrilación temprana. La reanimación cardiopulmonar consiste en el suministro de ventilaciones artificiales, para entregar oxígeno a los pulmones, y en la aplicación de compresiones en el tórax del individuo, para que la sangre oxigenada circule por el cuerpo. Por lo tanto, el suministro eficiente de las ventilaciones es muy importante para aumentar la probabilidad de supervivencia del paciente y para disminuir la probabilidad de secuelas en caso de supervivencia. Actualmente, fuera del hospital las ventilaciones se suministran de manera manual y no hay forma de conocer si el proceso se está realizando de la forma más eficiente. No existe ninguna herramienta que permita conocer en tiempo real la calidad de las ventilaciones que se están suministrando. Por lo tanto, encontrar un método que permita tener disponible dicha información sería muy útil y beneficioso. Para ello, en este trabajo se propone utilizar una de las señales que actualmente ya obtienen los desfibriladores a través de los parches de desfibrilación: la señal de impedancia torácica. Esta señal representa la resistencia del tórax al paso de la corriente eléctrica y es una señal que fluctúa como consecuencia de las ventilaciones suministradas. Esta fluctuación se debe a la mala conducción del aire, por lo que, al llenarse el tórax de aire la impedancia torácica aumenta. Para la realización de este trabajo, se cuenta con una base de datos que posibilita caracterizar la fluctuación de la impedancia torácica en función de las ventilaciones suministradas. Esto se debe a que se cuenta con la señal de impedancia torácica de varios pacientes conectados a un respirador mecánico, el cual permite configurar y conocer las características de las ventilaciones que se suministran. Por lo tanto, en este trabajo se estudia la relación entre las características de las fluctuaciones de la señal de impedancia torácica debidas a ventilaciones (tiempos, amplitudes y pendientes) y las características de las ventilaciones suministradas (frecuencia, volumen y presión). Conocer dicha relación permitiría en un futuro saber en tiempo real las características de las ventilaciones que se están suministrando, teniendo disponible únicamente la señal de impedancia torácica. De esta manera, se podría saber en todo momento la calidad de las ventilaciones y asegurarse de que se suministran según las recomendaciones, para así maximizar la probabilidad de supervivencia del paciente.

[EU]Bihotz-biriketako gelditzea arnasketaren eta bihotzaren ohiko jardueraren bat bateko gelditzea da. Mota honetako gertaera batetik bizirik irteteko, berehalako erantzun eraginkorra guztiz ezinbestekoa da. Bihotz-biriketako gelditze gehienak ospitaletik kanpo gertatzen dira. Kasu horietan tratamendua berehalako bihotz-biriketako berpiztea eta desfibrilazio goiztiarra ematea da. Bihotz-biriketako berpiztea aireztapen artifizialak eta bihotz-masajea ematean datza. Horrela, aireztapenen bidez biriketara oxigenoa bidaltzen da eta, masajearen bidez odol oxigenatua gorputzean zehar zirkularazten da. Hori dela-eta, aireztapenak modu eraginkorrean ematea oso garrantzitsua da, pazientearen biziraupen aukerak handitzeko eta bizirik irteten diren pazienteen egoera neurologikoa hobetzeko. Gaur egun, ospitaletik kanpo aireztapenak eskuz ematen dira eta ezin da jakin prozesua modu eraginkor batean egiten ari den. Oraindik ez dago denbora errealean aireztapenen kalitatea ezagutzeko tresnarik. Horregatik, informazio hori eskuragai edukitzeko metodo bat aurkitzea oso erabilgarria eta onuragarria izango litzateke. Horretarako, lan honetan aireztapenen ezaugarriak neurtzea proposatzen da gaur egun desfibriladoreek haien txaplaten bidez eskuratzen duten seinale bat erabiliz: bular-inpedantzia seinalea. Seinale honek uneoro neurtzen du korronte elektrikoak bularra zeharkatzean jasaten duen erresistentzia, eta aireztapenek seinalean fluktuazioa eragiten dute. Fluktuazio horren zergatia airearen kondukzio txarra da, ondorioz toraxa airez betetzen denean, bular-inpedantzia handitzen da. Lan honetarako, aireztapenen ondorioz gertatzen diren bular-inpedantzia fluktuazioak ezaugarritzeko aukera ematen duen datu base bat eskuragarri dago. Arnasgailu mekaniko bati konektatutako paziente batzuen bular-inpedantzia grabatuta duen datu basea, alegia. Arnasgailu horrekin aireztapenen ezaugarriak zehaztu eta neurtu daitezke. Hori dela-eta, lan honetan aireztapenen ondorioz gertatzen diren bular-inpedantziaren torazikoaren fluktuazioen ezaugarrien (denbora, anplitudea eta malda) eta emandako aireztapenen ezaugarrien (frekuentzia, bolumena eta presioa) arteko erlazioak bilatzen da. Erlazio horiek ezagutzeak etorkizunean bular-inpedantzia soilik erabilita erreskatatzaileak ematen ari dituen aireztapenen ezaugarriak denbora errealean jakitea ahalbidetuko luke. Horrela, aireztapenen kalitatea denbora errealean jakin ahal izango litzateke, aireztapenen kalitatea hobetzeko eta pazientearen biziraupen aukerak handitzeko.

[EN]Cardiac arrest consists in the sudden cessation of breathing and the normal activity of the heart. In order to survive cardiac arrest, an immediate and efficient response is essential. Most cardiac arrests occur out of hospital, where treatment consists fundamentally in the immediate application of cardiopulmonary resuscitation and early defibrillation. Cardiopulmonary resuscitation consists in supplying artificial ventilations, in order to deliver oxygen to the lungs, and applying compressions to the patient’s thorax of, so that the oxygenated blood circulates all over the body. Consequently, the efficient supply of ventilations is very important to increase the probability of survival of the patient and, in case of survival, to improve de patient’s state after hospital discharge. Nowadays, in out of hospital scenarios ventilations are supplied manually and it is not possible to know if the process is being done efficiently. It is not possible to know in real time the quality of the supplied ventilations. Therefore, finding a method to give feedback on the quality of ventilations would be very useful and beneficial. In this work, we propose for ventilation quality assessment using one of the signals that defibrillators already record through their defibrillation pads: the thoracic impedance signal. This signal represents the resistance of the thorax to the electric current flow and fluctuates as consequence of the supplied ventilations. Air is a bad conductor and causes this fluctuation because when the thorax fills with air the thoracic impedance increases. As a starting point a database was available for the characterization of the fluctuation of the thoracic impedance caused by ventilations. The thoracic impedance of several patients connected to a mechanical ventilator were available. This kind of ventilator allows the configuration and knowledge of the characteristics of the ventilations supplied. Therefore, this work studies the relation between the characteristics of the fluctuations of the thoracic impedance signal caused by ventilations (times, amplitudes and slopes) and the characteristics of the supplied ventilations (frequency, volume and pressure). Knowledge of these relations would allow feedback on the quality of ventilations supplied to the patient in real time having available only the thoracic impedance signal. In fact, it would be possible to know the quality of the ventilations and to assess whether they are being supplied according to the recommendations, in order to maximize the probability of survival.