Evaluación del uso de la neumografía por impedancia en la...

"Evaluación del uso de la neumografía por impedancia en la valoración de apnea del sueño"

Institución en donde se realizó

• Departamento de Ingeniería Biomédica. Instituto Nacional de Enfennedades Respiratorias.

• Clínica del sueño. Instituto Nacional de Enfennedades Respiratorias.

• Laboratorio de docencia. Licenciatura en Ingeniería Biomédica. Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa.

Universidad Autónoma MetropolitanaUnidad Iztapalapa

Ciencias Básicas e Ingeniería (CBI)

Licenciatura en Ingeniería Biomédica

“Evaluación del uso de la neumografía por impedancia en la valoración de apnea del sueño”

Institución en donde se realizó

Departamento de Ingeniería Biomédica. Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias.

Clínica del sueño. Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias.

Laboratorio de docencia. Licenciatura en Ingeniería Biomédica. Universidad

Autónoma Metropolitana-Iztapalapa.

Nombre de los asesores del proyecto Mercedes Jatziri Gaitán González

Ana Bertha Pimentel Aguilar

Nombre de los alumnos

Olmos Torres Daniel matrícula: 200318586 Rodríguez Contreras José Luis matrícula: 200316982

Fecha de inicio: Enero 2005 Fecha de conclusión: Septiembre 2005

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Índice ESTRUCTURA DEL DOCUMENTO............................................................................................................ 0

INTRODUCCIÓN............................................................................................................................................ 1

OBJETIVOS ..................................................................................................................................................... 8 OBJETIVO GENERAL ........................................................................................................................................ 8 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.................................................................................................................................. 8

HIPÓTESIS ...................................................................................................................................................... 9

SECCIÓN 1: VALORACIÓN DEL MÉTODO ALTERNATIVO .............................................................. 9 METODOLOGÍA................................................................................................................................................ 9

Sujetos ........................................................................................................................................................ 9 Etapa 1 ..................................................................................................................................................................... 9 Etapa 2 ..................................................................................................................................................................... 9

Mediciones.................................................................................................................................................. 9 Etapa 1 ..................................................................................................................................................................... 9 Etapa 2 ................................................................................................................................................................... 10

Protocolo experimental ............................................................................................................................ 11 Etapa 1 ................................................................................................................................................................... 11 Etapa 2 ................................................................................................................................................................... 12

Análisis de datos....................................................................................................................................... 12 Etapa 1 ................................................................................................................................................................... 12 Etapa 2 ................................................................................................................................................................... 14

RESULTADOS................................................................................................................................................. 15 Etapa 1 ..................................................................................................................................................... 15

Protocolo A............................................................................................................................................................ 15 Protocolo B ............................................................................................................................................................ 18

Etapa 2 ..................................................................................................................................................... 19 DISCUSIÓN .................................................................................................................................................... 23

SECCIÓN 2: ANÁLISIS COSTO-BENEFICIO ......................................................................................... 25 ASPECTOS GENERALES .................................................................................................................................. 25 METODOLOGÍA.............................................................................................................................................. 26 RESULTADOS................................................................................................................................................. 27 DISCUSIONES................................................................................................................................................. 28

CONCLUSIONES GENERALES................................................................................................................. 29

BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................................................ 30

Estructura del documento En el presente documento “Evaluación del uso de la neumografía por impedancia en la valoración de apnea del sueño” se busca dar una opción viable para la adquisición de la señal del movimiento respiratorio durante estudios de polisomnografía, que además aporte información relevante o similar a la pletismografía por inductancia. El documento se divide en dos secciones, en la primera sección se realizó la parte experimental del proyecto que constó de dos etapas: en la primera, se realizó la comparación de métodos alternativos para la detección de movimientos respiratorio y su relación con el volumen respirado, en sujetos sanos, bajo condiciones controladas, determinando la mejor opción. A partir de determinar que la mejor opción de los métodos alternativos fue la neumografía por impedancia, la segunda etapa constó en evaluar la neumografía por impedancia contra la pletismografía por inductancia, para la valoración de la apnea del sueño. La estructura de esta primera sección fue la siguiente, incluyendo ambas etapas: metodología, resultados y discusiones. La segunda sección del documento contiene el análisis costo beneficio entre la pletismografía por inductancia y la neumografía por impedancia. La estructura de la segunda etapa es la siguiente: aspectos generales, metodología, resultados y discusiones. Finalizando el documento se encuentran las conclusiones generales a partir de la primera y segunda secciones.

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Introducción Existen distintas hipótesis sobre las funciones del dormir, por ejemplo: la maduración del cerebro, el procesamiento de la información adquirida durante la vigilia para ser almacenada en la memoria, la secreción de la hormona del crecimiento, el mantenimiento de la temperatura corporal y cerebral, mantenimiento continuo de las redes neuronales, la regulación de la excitabilidad cerebral, la consolidación de la memoria. Por lo cual, el dormir es fundamental para tener una mejor calidad de vida. Los desórdenes del sueño afectan de forma muy significativa la calidad de vida de los individuos, tanto física como mental; dichos desórdenes se clasifican en parasomnias y disomnias principalmente. Las parasomnias son condiciones asociadas con el comportamiento del paciente en etapas específicas de sueño o en la transición entre el dormir y el despertar [1], por ejemplo: terrores nocturnos, sonambulismo y pesadillas. Las disomnias son un conjunto de síndromes caracterizados por la interrupción en la cantidad, tranquilidad y tiempo del sueño, por ejemplo: insomnio, síndrome de piernas inquietas, narcolepsia y desórdenes asociados con problemas en la interrupción de la respiración (apnea del sueño). La apnea del sueño es un trastorno crónico que se caracteriza por hipersomnolencia diurna, ronquidos e hipoxemia, con episodios repetidos de reducción (hipoapnea) o suspensión completa (apnea) del flujo del aire durante el sueño [2]. Este trastorno puede traer consecuencias como: fatiga, cansancio del conductor, narcolepsia, deterioro intelectual, problemas de memoria, cefalea, cambios de la personalidad, alteraciones del comportamiento, depresión, sueño intranquilo, desfases de horario, impotencia, hiperventilación crónica, hipertensión arterial sistémica, hipertensión pulmonar, insuficiencia cardiaca, hipertensión arterial, entre otras. Además existen consecuencias que se cree están relacionadas con la apnea del sueño, pero no han sido comprobadas aun, como la muerte nocturna inexplicable (síndrome de la dificultad aérea del adulto) [3]. Se ha calculado que alrededor del 1% de la población general está afectada por dicho padecimiento [4]; La apnea del sueño se define como el cese de flujo aéreo nasal y bucal durante más de 10 segundos. A la ausencia de flujo aéreo de menos de 10 segundos, con una desaturación de oxígeno de por lo menos el 3% se le considera como una hipoapnea [5]. Otra definición utilizada para definir hipoapnea es: la reducción del flujo del aire en aproximadamente 50%, con una reducción de la saturación de oxígeno de por lo menos 4% [2]. Se considera que existe síndrome de apnea del sueño cuando hay una presencia de 30 apneas durante un estudio de seis a ocho horas y/o una frecuencia de apnea de cinco por hora de sueño [2]. Se conocen tres tipos de apnea del sueño: central, obstructiva y mixta. En la apnea central (AC) existe la suspensión del esfuerzo por respirar y por lo tanto la suspensión del flujo de aéreo, la cual es generada por la inhibición transitoria del impulso ventilatorio del sistema nervioso central (SNC), encargado de estimular a los músculos respiratorios. El cese del impulso respiratorio durante el sueño puede producirse por dos mecanismos

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principalmente: el primero es debido a un defecto en el sistema de control metabólico de la respiración y del aparato neuromuscular; el segundo se debe a una inestabilidad transitoria del sistema de control de la respiración. Es común a todos estos procesos una disminución de la presión parcial de bióxido de carbono (PCO2) por debajo del nivel crítico necesario para la generación del ritmo respiratorio. La inestabilidad más frecuente en sujetos con apnea central ocurre al principio del sueño, porque el nivel de la PCO2 mientras se está despierto suele ser más bajo del requerido para la generación del ritmo respiratorio durante el sueño, por ello la apnea aparece al comienzo del sueño, hasta que la PCO2 asciende al nivel crítico. Sin embargo, si el SNC está fluctuando al comienzo del sueño entre “despierto” y “dormido” se desarrolla un patrón de respiración periódica, ya que la respiración sigue los cambios de estado; esto causa una hiperventilación y favorece la hipocapnea [3]. En la apnea obstructiva, se presentan esfuerzos de los músculos torácicos y abdominales para realizar la respiración, pero durante esos periodos existe suspensión del flujo de aire originado por el estrechamiento y oclusión de vías aéreas superiores. El lugar de oclusión es variable, pero en más frecuente en el velo de la faringe. Hay dos factores bien reconocidos que tienen un papel muy importante en el colapso de vías aéreas superiores durante el sueño: angostamiento de la cavidad faríngea y disminución en la actividad de los músculos dilatadores de la faringe. Las anormalidades más frecuentes de las vías aéreas superiores se muestran en la tabla I. La acumulación de grasa en el cuello y lengua también ocasiona angostamiento de vías respiratorias, mientras que el alcohol y los sedantes reducen la actividad muscular de las vías aéreas superiores predisponiendo a los pacientes a presentar apneas [2].

TABLA I ANORMALIDADES FRECUENTES DE VÍAS AÉREAS SUPERIORES

Vía aérea Anormalidad Nariz Desviación septal, pólipos, dislocación septal Nasofaringe adenoides, tumores colgajo faríngeo, papilomatosis Orofaringe Alargamiento de la úvula, y paladar blando, hipertrofia amigdalina,

tumor, macroglosia, quiste linguiar Laringe Parálisis de las cuerdas vocales, edema de la glotis Otra Micrognatia, retrognatia, masas en el cuello

En la apnea mixta, se caracteriza por tener eventos de ambos tipos de apnea, tanto central como obstructiva. La apnea mixta suele ser centro-obstructiva o apnea obstructivo-central, esta última es muy rara. De los tres tipos de apnea, la más común es la apnea obstructiva. De acuerdo con la Academia Americana de Medicina del Sueño (AASM) [6] la presencia de 5 o más episodios de apnea obstructiva, de al menos 10 segundos de duración, por hora de sueño se denomina síndrome de apnea obstructiva del sueño (SAOS). Al tiempo que la evolución del SAOS se presenta, existen trastornos en el intercambio de gases sanguíneos acompañados de cambios hemodinámicos que potencializan el riesgo de daño cardiovascular y cardiopulmonar en el paciente. Por este motivo, algunos autores prefieren definir el SAOS

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como la aparición de 10 o más episodios de apnea y/o hipoapnea durante una hora de sueño [7]. La prevalecía de enfermedad del SAOS es del 2% en mujeres y 4% en hombres. En la figura 1, se muestran las diferentes fases del ciclo del SAOS. En el sueño normal, el paladar blando cae, la lengua se mueve hacia atrás y las paredes laterales de la hipofaringe se aproximan a la parte media durante la inspiración, disminuyendo el área faríngea sin colapsarse; en los pacientes con SAOS, cuando cualquiera de las anomalías descritas en la tabla I acontece, o existe una incompetencia de los músculos dilatadores de la faringe, la vía aérea produce el colapso de las vías aéreas respiratorias originando la oclusión. La mayor relajación ocurre durante el sueño REM, además existe una predisposición a la oclusión en la posición decúbito supino originada por la disminución del volumen residual [5]. Esta oclusión se manifiesta como una reducción (hipoapnea) o cese (apnea) del flujo aéreo a pesar del esfuerzo respiratorio. La inadecuada ventilación resulta generalmente en una desaturación de oxígeno y en casos prolongados, un incremento PCO2 (hipercapnea). Los eventos son interrumpidos con la manifestación de microdespertares, que reestablecen el flujo aéreo y éste a su vez mejora la ventilación, decrementando la PCO2 (hipocapnea) [6].

Figura 2. Descripción del ciclo del SAOS.

La técnica más empleada en para el diagnóstico y evaluación de diversos trastornos del sueño es la polisomnografía. El término polisomnografía fue propuesto por Holland en 1974 para describir el registro simultáneo de varios parámetros fisiológicos, así como el análisis e interpretación de los mismos durante el sueño [8]. La palabra polisomnografía, deriva del griego “poli” mucho ó múltiples, “somno” que significa dormir y “grafía” escribir.

DormirDecúbito supino

Capacidad residual funcional⇓

Hipocapnea Colapso Faringeo

Obstrucción de vía aérea superior

Esfuerzo respiratorio

Hipoxia/Hipercapnea

Hiperventilación

Apertura de vía aérea superior

Reestablece el flujo

Microdespertares

Anormalidad de la VRS

Tono músculos de la⇓ VAS

⇓ Ventilación alveolar

Bradicardia Vagal

Vasoconstricción pulmonar

Disfunción cerebral Pérdida del sueño profundo Hiperactividad motora

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El estándar internacional para un estudio de polisomnografía requiere que se obtengan cuatro señales fisiológicas básicas distribuidas de la siguiente manera: un canal de electroencefalografía (EEG), un canal para electromiografía (EMG) y dos canales para electrooculografía (EOG), utilizando un polígrafo para el registro de estas señales [8]. De acuerdo al tipo de trastorno que se desee detectar se define la instrumentación adicional que se necesita para la determinación del mismo; en el caso específico del SAOS es necesario registrar las siguientes señales:

Electroencefalografía. Con el fin de determinar las etapas de sueño, despertares, crisis epilépticas o la presencia de cualquier anormalidad electroencefalográfica, es necesario aplicar un montaje completo o parcial de acuerdo al sistema de colocación internacional 10-20.

Electrooculograma. El registro del EOG se basa en una pequeña diferencia de

potencial debida al movimiento de los globos oculares. Una de las razones principales para registrar el EOG es determinar la fase de movimientos oculares rápidos (REM) durante el sueño, además de detectar los movimientos laterales lentos que ocurren al inicio del sueño.

Electromiografía El registro de la actividad eléctrica de los músculos del mentón

inferior es un criterio indicativo del relajamiento muscular presente en las etapas de sueño. Sin embargo, también se puede utilizar otro grupo de músculos para estimar ciertos desórdenes del sueño. Por ejemplo, los músculos de las extremidades inferiores para detectar movimientos o los músculos intercostales para monitorear los esfuerzos respiratorios.

Electrocardiograma. El registro de la actividad eléctrica cardiaca es usada para la

detección de arritmias cardiacas que pueden ocurrir durante los periodos de apnea del sueño.

El flujo nasal y el volumen aéreo se determinan por medio de termistores o

termoacopladores. Estos sensores miden la diferencia de temperatura entre el aire inhalado y el aire exhalado. Los sensores pueden colocarse por debajo de las fosas nasales y cerca de la boca; se utilizan principalmente para proveer información acerca de la presencia o ausencia de aire respirado. La señal de estos sensores no está bien correlacionada con la amplitud del aire respirado, por lo que la información que proporcionan sólo es cualitativa.

La saturación de oxígeno (SO2) se determina por oximetría de pulso. Los oxímetros

de pulso monitorean de forma no invasiva la saturación de oxígeno (expresada como porcentaje o en decimales) de la hemoglobina arterial midiendo los cambios de absorción de luz que resultan de las pulsaciones del flujo de la sangre arterial. La oximetría es utilizada para detectar el descenso de los niveles de saturación de oxígeno indicativo de la presencia de apneas e hipoapneas.

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Esfuerzo respiratorio (movimiento toraco-abdominal). Son utilizados para diferenciar episodios apnéicos obstructivos de los centrales. Para el registro de los movimientos del tórax y del abdomen existe una gran diversidad de detectores entre los cuales están los indicadores de respirometría por sensores de desplazamiento, pletismografía por inductancia y neumografía por impedancia. En el caso del primero, consta de un tubo elástico que contiene un conductor eléctrico, generalmente mercurio, o un material pizoeléctrico, a través del cual pasa la corriente eléctrica. Los cambios en la longitud (estiramiento) y en el área transversal del conductor dan como resultado un cambio proporcional de la corriente. El sensor de pletismografía por inductancia consta generalmente de un cable en forma de 8 ondas triangulares colocadas en una banda rectangular cilíndrica por la cual se hace pasar una corriente eléctrica, generando un campo magnético constante cuando el diámetro y la forma de la banda no es modificada. Al respirar o al realizar intento por respirar, las ondas triangulares son modificadas tanto en forma como en tamaño debido a la distensión del tórax o abdomen generando un cambio en el campo magnético y por lo tanto en el voltaje registrado que es asociado al movimiento respiratorio. La neumografía por impedancia registra los cambios en la resistencia generados con los movimientos del diafragma. El valor de la impedancia está relacionado con la complexión del individuo y las variaciones de la configuración y posición de los electrodos, la posición del sujeto durante las mediciones; la geometría torácica y la conductividad del tórax generan valores de impedancia diferentes en los individuos. Además, la resistividad eléctrica de la sangre aumenta al incrementarse el hematocrito y al disminuir la temperatura [9].

Ronquido. Para el registro de los sonidos respiratorios se utiliza un micrófono de

tamaño pequeño colocado en la parte posterior del cuello o en las puntas nasales; permite hacer una cuantificación del nivel de los ronquidos.

Medición CO2. La capnometría /capnografía es un método no invasivo que se utiliza

para valorar la eficacia de la ventilación alveolar al informar acerca del estado metabólico y de la circulación general, midiendo la concentración de CO2 del aire exhalado.

En la Clínica del Sueño del Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias (INER) se realizan estudios a pacientes que presentan síntomas específicos relacionados con síndrome de apnea obstructiva del sueño. Tales síntomas son: ronquido fuerte, periodos sin respiración (apnea), cansancio al despertar por la mañana, somnolencia anormal durante el día, incluyendo quedarse dormido a horas no adecuadas, dolores de cabeza por la mañana, aumento de peso reciente, dificultad de atención, pérdida de la memoria, deterioro del juicio, cambios en la personalidad y letargo. Se atienden alrededor de 1500 pacientes anuales con posible apnea del sueño. En el año 2004 se realizaron 677 estudios, de los cuales 415 estudios fueron simplificados y 262 fueron polisomnografías.

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En un estudio simplificado se adquieren 4 señales fisiológicas: Ruido respiratorio Saturación de oxígeno Presión parcial de CO2 Flujo nasal

Para un estudio de polisomnografía se adquieren las siguientes señales fisiológicas:

4 canales de EEG 2 canales de EOG 1 canal de EMG para piernas 1 canal de EMG de mentón 1 canal para el ruido respiratorio 1 canal de ECG 1 canal para la SO2 2 canales para el flujo aéreo 1 canal para la PCO2 2 canales para movimientos respiratorios 1 canal para marcar la posición del paciente

El costo real de un estudio de polisomnografía en el INER es $5,802.00 pesos. Debido a que el INER es una institución pública sin fines de lucro, un paciente de la clase 1 paga $99.00 pesos, mientras que un paciente por convenio con otra institución paga $6,000.00 pesos aproximadamente. Una de las causas del alto costo real del estudio polisomnográfico es el número de instrumentos necesarios para la detección de apnea, los consumibles y el alto costo de los mismos, lo que ha llevado a la necesidad de buscar otras alternativas viables para la detección de algunas de estas variables, con calidad de medición similar a la de los métodos ya establecidos. Actualmente, el método que se utiliza en la Clínica del Sueño del INER para la valoración de la señal de movimientos respiratorios es el método de pletismografía por inductancia. La pletismografía por inductancia ayuda a diferenciar las apneas obstructivas de las centrales y mixtas, además de identificar hipoapneas [10]. En la figura 2 se muestra la forma de evaluar los eventos apneicos en clínica del sueño del INER: la figura 2-a, presenta el patrón respiratorio de un sujeto sano; como se puede apreciar la inspiración y espiración genera una forma de onda tipo senoidal en las señales de volumen respiratorio, movimiento respiratorio torácico y movimiento respiratorio abdominal. La figura 2-b muestra un episodio de apnea central; existe un aplanamiento de las señales de volumen respiratorio, movimiento respiratorio torácico y movimiento respiratorio abdominal durante este episodio .En la figura 2-c se observa un episodio de apnea obstructiva; en la señal de volumen respiratorio se observa el cese de volumen aéreo, mientras que en las señales de movimiento respiratorio torácico y abdominal se siguen observando intentos de movimientos respiratorios. Durante la apnea mixta se observa una combinación de los eventos de apnea central y obstructiva, como se puede observar en la figura 2-d. En una hipoapnea se observa una reducción de a lo menos un 50% del volumen respiratorio durante más de 10 segundos; esto se muestra en la figura 2-e.

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Figura 2. Forma de evaluar periodos de apnea obstructivos, mixtos, centrales e hipoapneas en

clínica del sueño del INER. VR: volumen respiratorio, MRA: movimiento respiratorio abdominal, MRT: movimiento respiratorio torácico. La figura 2-a muestra un periodo de respiración normal, la

figura 2-b muestra un periodo de apnea central, la figura 2-c muestra un periodo de apnea obstructiva, la figura 2-d muestra un periodo de apnea mixta, la figura 2-e muestra un periodo de

hipoapnea.

El problema de la pletismografía por inductancia (Respitrace) radica en el equipo y en fragilidad de los elementos que componen el transductor del mismo. Tanto el mantenimiento preventivo como correctivo del equipo es complicado, debido a que es una tecnología de importación sin proveedor en México. Los cables que conforman el transductor se rompen con mucha facilidad, requiriendo de mantenimiento continuo; además, la ruptura de los cables se incrementa por la falta de abastecimiento de tallas adecuadas para los pacientes. Debido a los diversos problemas que presentan el Respitrace y su transductor en el INER, ha surgido la necesidad de buscar otras alternativas para la detección de las señales de movimientos respiratorios. Entre las alternativas se encuentran la respirometría por sensores de desplazamiento y la neumografía por impedancia. Los sensores de desplazamiento se consideran como un método con el que no se puede evaluar adecuadamente el volumen; son altamente sensibles a interferencias por 4100movimiento, además la detección adecuada de la señal respiratoria es altamente dependiente de lograr una ubicación adecuada del sensor. La ventaja que presenta este tipo de sensores es su bajo costo. La señal de neumografía por impedancia es poco usada debido a que se ha citado [10] las desventajas de este método, entre ellas están: que sólo provee información cualitativa de los

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movimientos toráxicos, no existe una relación directa del volumen de aire inspirado, es susceptible a los movimientos y artefactos cardiacos, es propenso a la degradación de la señal con los cambios en la posición del cuerpo, no se pueden diferenciar los episodios apnéicos obstructivos de los centrales o mixtos en la ausencia de la medición del flujo aéreo [10]. Pero a pesar de estos problemas, otros autores han encontrado que existe una buena correlación entre el volumen de aire inspirado y la impedancia de la cavidad torácica [11]. Además la coherencia estimada de la función de transferencia entre la espirometría y la impedancia es de aproximadamente 90%, sin fase y la señal de impedancia comparada con las mediciones espirométricas reflejan una alta coherencia del valor de la señal de impedancia, p = 0.002 [11]. Una ventaja potencial de esta señal es que permitiría obtener otras mediciones como la frecuencia cardiaca, el volumen y tiempo de eyección [12]; y junto con una señal de pulso periférica, se obtendría el tiempo de propagación de la onda de pulso que se ha relacionado con la presión esofágica [12], principal índice de esfuerzo respiratorio.

Objetivos Objetivo general Explorar la señal respiratoria originada por el método de neumografía por impedancia con el fin de identificar información relevante en la señal, que sea utilizable en la detección del padecimiento de apnea del sueño y analizar el impacto costo-beneficio de aplicar este tipo de tecnologías con respecto a la actualmente empleada. Objetivos específicos

Corroborar que la señal de neumografía por impedancia proporciona más información que la señal obtenida por respirometría por sensores de desplazamiento

Evaluar cualitativamente la detección de movimientos respiratorios a través de la

señal de neumografía por impedancia, bajo condiciones de movimiento, ronquidos, y apnea

Evaluar la dependencia lineal entre la señal de neumografía por impedancia y los

volúmenes respirados

Comparar la señal de neumografía por impedancia contra la señal de pletismografía por inductancia para la valoración de la apnea del sueño

Realizar el análisis de costos de las tecnologías evaluadas

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Hipótesis

La señal de neumografía por impedancia proporciona mayor información que la señal obtenida por sensores de desplazamiento.

A partir de la señal de neumografía por impedancia es posible obtener información

relevante para la valoración de la apnea obstructiva del sueño

Existe una relación lineal entre la señal de respiración obtenida por neumografía por impedancia y el volumen respiratorio, que permite obtener mayor información de la obtenida por los sensores de desplazamiento

El costo asociado con la utilización de esta técnica es menor al costo relacionado

con la utilización de la técnica empleada actualmente en la Clínica de Sueño del INER

Sección 1: Valoración del método alternativo Metodología Sujetos Etapa 1 Se estudiaron 8 hombres y 1 mujer, entre 24.6 ± 3.6 (22-30) años de edad, con un índice de masa corporal entre 22 a 30 Kg/m2, no fumadores, sin historial de enfermedades cardiopulmonares, sin restricciones específicas de alimentación o condición física. A todos los participantes se les informó sobre los riesgos y beneficios del estudio. Etapa 2 Se estudiaron a 2 hombres y 1 mujer, entre 36-49 años de edad, con un índice de masa corporal de 30.5-53.0 Kg/m2, con padecimiento de apnea del sueño, diagnosticado por un somnólogo. A todos los participantes se les informó sobre los riesgos y beneficios del estudio. Mediciones Etapa 1 La señal de neumografía por impedancia se registró utilizando un amplificador de bioimpedancia marca Biopac modelo EB100C (Santa Barbara, California, EU). Se usó un arreglo de ocho electrodos puntuales distribuidos de la siguiente forma: un par de electrodos se colocó de lado izquierdo, entre la base del lóbulo de la oreja y la clavícula superior; y paralelamente del lado derecho el segundo par, entre la base del lóbulo de la oreja y la clavícula superior, los dos pares de electrodos restantes se colocaron en el costado

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izquierdo y derecho del tórax, ubicados en la línea media axilar a la altura de la xifoides, en la figura 3 se muestra la colocación de los electrodos.

Figura 3. Distribución de los electrodos para la adquisición de la señal de neumografía por

impedancia en la etapa 1. IIN = corriente inyectada; IOUT= corriente de salida; VIN = medición del voltaje de entrada; VOUT = medición del voltaje de salida.

El flujo respiratorio se registró por medio de un neumotacógrafo Biopac modelo TSD117 (Santa Barbara, California, EU), acoplado a un amplificador de propósito general Biopac modelo DA100C (Santa Barbara, California, EU). El transductor se colocó en la boca del sujeto por medio de un adaptador bucal, ocluyendo la nariz por medio de pinzas nasales. El movimiento respiratorio abdominal se obtuvo por un sensor de desplazamiento utilizando un transductor tipo banda, marca Biopac modelo TSD101B (Santa Barbara, California, EU) acoplado a un amplificador de respiración neumográfica Biopac modelo RSP100B (Santa Barbara, California, EU). Para el registro de los movimientos respiratorios abdominales se colocó el transductor tipo banda en el abdomen, a la altura umbilical. Todas las señales fueron adquiridas por medio del sistema de adquisición de señales Biopac MP100 System (Santa Barbara, California, EU) con software AcqKnowledge 3.7.1, a una frecuencia de muestreo de 100 Hz. La instrumentación se calibró según el manual de usuario del fabricante. Etapa 2 El monitoreo de la polisomnografía fue adquirido de acuerdo al protocolo empleado habitualmente en clínica del sueño del INER, registrando las señales bioeléctricas de EEG (C3-A2, C4-A1, O1-A2, O2-A1), EOG (ojo izquierdo y derecho), EMG, submentoniana y de piernas, y ECG. Los sonidos de las vías aéreas superiores se registraron por un micrófono, el flujo oronasal por medio de termistor marca Validyne modelo MC1-3 (Northridge, California, EU), la saturación de oxígeno y la concentración de PCO2 se obtuvo con un oxímetro-capnógrafo marca Ohmeda modelo 4700-OxiCap (Louisville, Colorado, EU), los movimientos respiratorios toráxicos y abdominales se registraron por un pletismógrafo por inductancia marca Respitrace modelo Respitrace (North Bay Village, Florida, EU). La señal de neumografía por impedancia se registró usando un amplificador de bioimpedancia de Biopac modelo EB100C (Santa Barbara, California, EU); utilizando un

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arreglo de ocho electrodos puntuales, colocando un par de electrodos por debajo de la clavícula situados a la altura de la línea clavicular media izquierda y el primer espacio intercostal. El segundo par de electrodos se colocó de la misma manera en el lado derecho. Los dos pares de electrodos restantes se colocaron en el costado izquierdo y derecho del tórax, ubicados en la línea media axilar a la altura de la xifoides. La figura 4 muestra la colocación de los electrodos en el estudio de polisomnografía.

Figura 3. Distribución de los electrodos para la adquisición de la señal de neumografía por

impedancia. IIN = corriente inyectada; IOUT= corriente de salida; VIN = medición del voltaje de entrada; VOUT = medición del voltaje de salida.

Todas las señales fueron adquiridas por medio del polígrafo Grass-Telefactor modelo Gamma versión 4.2 (West Warwick, Rhode Island, EU), con una frecuencia de muestreo de 100 Hz. Los instrumentos se calibraron de acuerdo especificaciones del fabricante. Protocolo experimental Etapa 1 Protocolo A. Se evaluó la dependencia lineal entre la señal movimiento respiratorio abdominal (MRA) obtenida por el sensor de desplazamiento (SD) y neumografía por impedancia (NI), con respecto a la señal de volumen respirado (VR). Con el sujeto en posición supina, se comenzó con respiraciones a volumen corriente normal con incrementos aproximados del 50, 25, 12 y 6% del volumen inicial cada minuto, durante 4 minutos. En el último minuto se realizó una maniobra de respiración forzada. Protocolo B. Se evaluó cualitativamente la capacidad de detección de los movimientos respiratorios tanto de la neumografía por impedancia como la del sensor de desplazamiento. Para está evaluación, cada uno de los sujetos realizó maniobras durante 5 minutos, que consistieron en simulaciones de: apnea obstructiva, apnea central, ronquidos y respiración forzada, el orden dichas simulaciones se muestran en la tabla II. Cada sujeto simuló la maniobra de apnea obstructiva ocluyendo la vía aérea nasal-bucal y realizando esfuerzos por inspirar; para la maniobra de apnea central se ocluyó la vía aérea nasal-bucal al tiempo que el sujeto evitó realizar esfuerzos respiratorios. Durante los periodos de recuperación se permitió respirar al sujeto en forma espontánea. Entre los protocolos A y B se le dio a cada uno de los sujetos, un periodo de descanso de 5 minutos.

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TABLA II MANIOBRAS DEL PROTOCOLO B

Tiempo (s) Posición Maniobra 0-60 Supina Respiración normal

60-70 Supina Apnea obstructiva 70-120 Supina Recuperación

120-130 Supina Apnea central 130-180 Supina Recuperación 180-190 Supina Ronquidos 190-210 Supina Recuperación 210-220 Supina Ronquidos 220-240 Supina Recuperación 240-250 Supina Apnea obstructiva 250-300 Supina Recuperación 300-310 Supina Apnea central 310-360 Supina Recuperación 360-420 Movimiento de supino lateral izquierdo a

supino lateral derecho Respiración normal

Etapa 2 Los sujetos llegaron a clínica de sueño del INER a las 20:30 horas, se instrumentó a los pacientes en un periodo de tiempo de 30 a 45 minutos, destinado los últimos 7 minutos de la instrumentación a la colocación de los electrodos para la adquisición de la señal de neumografía por impedancia. Una vez que la instrumentación fue colocada en su totalidad, los sujetos fueron llevados a sus camas para conectarlos a los diferentes instrumentos de adquisición; posteriormente se les indicó que se colocaran en posición supina mientras se verificaba que las señales eran adquiridas adecuadamente; al apagar las luces se comenzó el registro. Durante las primeras tres horas aproximadamente los sujetos fueron registrados de forma basal, una vez terminado el tiempo destinado para el registro basal y en caso de ser necesario, se comenzó a dar tratamiento a sujetos que lo requirieran, el tratamiento pudo constar de oxígeno, CPAP, BIPAP, o combinaciones de las dos anteriores con oxígeno. El registro de las señales se realizó hasta las 6:00 horas, obteniendo aproximadamente 8 horas de registro. El análisis del estudio se realizó fuera de línea posteriormente a su registro. Solamente se analizaron los registros en la parte basal, es decir, las partes del registro sin tratamiento. Análisis de datos Etapa 1 Las señales del transductor de desplazamiento y de la señal de neumografía por impedancia se filtraron por medio de un filtro pasa bajas Butterworth, con una frecuencia de corte a 0.6 Hz. Se eliminaron las líneas de tendencia para cada una de las señales, a través de la localización de los máximos y mínimos, y discriminando los falsos positivos por medio de un criterio de tiempos, generado a partir de la frecuencia respiratoria promedio en diferentes ventanas de tiempo del registro para cada sujeto; los máximos y mínimos resultantes, se interpolaron por medio de splines cúbicos obteniendo las envolventes de la

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señal, las cuales fueron promediadas para obtener la línea de tendencia, para finalmente eliminarla de la señal original. En la figura 4 se muestra el procedimiento para eliminar la línea de tendencia.

Figura 4. Eliminación de la línea de tendencia. Los asteriscos indican los máximos y mínimos

detectados, la línea rosa y negra muestran la interpolación de máximos y mínimos detectados, la línea roja muestra la línea de tendencia que se elimina de la señal original, el resultado de eliminar

la línea de tendencia se muestra en color verde. NI = Señal de neumografía por impedancia.

En el protocolo A, se obtuvo el volumen respiratorio patrón a partir de la integración numérica de la señal de flujo proporcionada por el neumotacógrafo, con una eliminación posterior de la tendencia lineal. Para cada señal respiratoria, el volumen respirado a comparar, se obtuvo como la diferencia entre amplitudes pico a pico de cada respiración y la frecuencia respiratoria se calculó como la diferencia en el tiempo de máximos consecutivos. Previo a lo anterior, se realizó la calibración en amplitud de las señales respiratorias tanto la del MRA obtenida por el SD como de la señal de NI, tomando como patrón los volúmenes de la señal integrada del neumotacógrafo. En dicha calibración se desplegaron al usuario los volúmenes respirados en pantalla, permitiéndole elegir un volumen respirado bajo y otro alto, con los cuales se realizó una calibración lineal de dos puntos. En la figura 5 se muestra el tipo de gráfico que se le desplegó al usuario para la selección del volumen alto y bajo.

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Figura 5. Despliegue de los volúmenes respirados para calibración. VR: volumen respirado calculado de la señal de neumotacógrafo, NI: volumen respirado calculado por la señal de

neumografía por impedancia, MRA: volumen respirado calculado por la señal de movimiento respiratorio abdominal obtenida por el sensor de desplazamiento.

Para la comparación de los métodos, se determinó el coeficiente de correlación lineal punto a punto de las señales de NI y la señal de MRA obtenida por el SD contra la señal de volumen respiratorio (neumografía por impedancia vs volumen respiratorio, movimientos respiratorios abdominales vs volumen respiratorio). Se obtuvo el coeficiente de correlación de amplitudes y frecuencias obtenidas de los volúmenes respirados entre las señales de: volúmenes respirados vs la señal de neumografía por impedancia; los volúmenes respirados vs la señal de movimiento respiratorio abdominal. Además, para los valores medios de cada minuto (1 al 4) y la respiración forzada, se realizó un análisis de varianza de mediciones repetidas usando un nivel de significancia de p<0.05. Para el protocolo B, se evaluó de forma cualitativa el comportamiento de las señales obtenidas en los métodos de SD y la NI durante las maniobras simuladas. Etapa 2 El registro de polisomnografía se separó por eventos (respiración normal, apneas obstructivas, hipoapneas y respiración con ronquidos). Los eventos fueron determinados por un técnico en polisomnografía experto, al realizar el análisis del registro fuera de línea. Se consideraron eventos de respiración normal a los periodos del registro en los cuales el sujeto respiró de forma espontánea, sin movimientos corporales, además de no incluir periodos en donde el sujeto cambiara de posición. La respiración con ronquidos se considero como respiración normal debido a que estos no modifican la señal respiratoria. El promedio de la frecuencia respiratoria se determinó como el promedio de diez frecuencias respiradas continuas, es decir, segmentos de 10 respiraciones continuas, la frecuencia

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respirada se calculó como la diferencia en el tiempo de máximos consecutivos. Las hipoapneas y apneas obstructivas fueron determinados por el técnico en polisomnografía. Para cada uno de los eventos se extrajo las señales de respiración por pletismografía por inductancia tanto torácica como abdominal, flujo aéreo nasal y bucal además la señal de neumografía por impedancia. Los eventos de las diferentes señales obtenidas se filtraron con un filtro Butterworth con una frecuencia de corte de 0.6Hz, se eliminó la línea tendencia de cada una de las señales, utilizando el mismo método de eliminación que en la etapa 1. En las etapas de respiración normal, respiración con ronquidos, apneas obstructivas e hipoapneas se calculó el coeficiente de correlación punto a punto y el coeficiente de correlación entre las frecuencias respiratorias promedio calculadas entre las señales de pletismografía por inductancia torácica y abdominal contra la señal de neumografía por impedancia, a demás de determinar la pendiente y el intercepto de las de las mismas. Resultados Etapa 1 Protocolo A En la tabla III se muestran los promedios de los coeficientes de correlación punto a punto entre las señales de: volúmenes respiratorios (VR) y la señal NI; los volúmenes respirados y la señal de movimiento respiratorio abdominal (MRA), detectado por el sensor de desplazamiento. También se presentan los promedios de los coeficientes de correlación para el volumen respirado y la frecuencia respiratoria entre las mismas señales. Los métodos muestran una alta correlación tanto en los volúmenes instantáneos como en la amplitud y frecuencia respiratoria.

TABLA III COEFICIENTES DE CORRELACIÓN PROMEDIO ±

DESVIACIÓN ESTÁNDAR ENTRE LAS SEÑALES EVALUADAS Tipo de correlación VR vs NI VR vs MRA

Punto a Punto 0.932 ±0.049 0.678 ±0.560

Volumen Respirado 0.907 ±0.139 0.702 ±0.192

Frecuencia Respiratoria 0.981 ±0.026 0.972 ±0.025

VR: volumen respiratorio por neumotacografía, NI: volumen por neumografía por impedancia, MRA: volumen de movimientos respiratorios abdominales por sensor de desplazamiento.

En las tablas IV y V se muestran respectivamente los promedios de las pendientes e interceptos obtenidos de las señales punto a punto entre las señales de: volúmenes respiratorios (VR) y la señal NI; los volúmenes respirados y la señal de movimiento respiratorio abdominal (MRA) detectado por el sensor de desplazamiento. También se presentan los promedios de pendientes e interceptos para el volumen respirado y la

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frecuencia respiratoria entre las mismas señales. Los métodos muestran un valor de pendiente e intercepto aceptable (pendientes cercanas a uno e interceptos cercanos a cero).

TABLA IV PENDIENTE PROMEDIO ± DESVIACIÓN ESTÁNDAR

ENTRE LAS SEÑALES EVALUADAS Tipo de correlación VR vs NI VR vs MRA

Punto a Punto 0.881 ±0.306 0.832±0.700


Frecuencia Respiratoria 0.966 ±0.055 0.970 ±0.023


TABLA V

INTERCEPTO ± DESVIACIÓN ESTÁNDAR ENTRE LAS SEÑALES EVALUADAS

Tipo de correlación VR vs NI VR vs MRA

Punto a Punto -0.063 ±0.341 -0.232 ±1.165


Frecuencia Respiratoria 0.006±0.012 0.006±0.004


En la figura 6 se muestra el coeficiente de correlación punto a punto y la gráfica punto a punto de las variables de volumen respiratorio vs NI y volumen respiratorio vs MRA, en un sujeto típico; se observa el comportamiento lineal de ambos métodos con respecto de la señal de volumen respiratorio además de reflejar un alto coeficiente de correlación para ambos métodos en comparación con el volumen respiratorio calculado con el registro neumotacográfico.

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Figura. 6. Coeficiente de correlación punto a punto y el diagrama punto a punto del volumen

respiratorio (VR) vs el volumen obtenido por la señal neumografía por impedancia (NI) y volumen respiratorio (VR) vs el volumen obtenido por la señal del movimiento respiratorio abdominal

(MRA) por el sensor de desplazamiento. Los volúmenes se muestran en litros (l). En la figura 7 se muestra el comportamiento de los volúmenes respirados obtenidos a partir de las señales de NI y MRA con respecto al volumen respirado calculado con la señal de neumotacógrafo de un sujeto típico. En dicha figura se pueden observar el comportamiento lineal de ambos métodos, así como su alto coeficiente de correlación.

Figura. 7. Correspondencia lineal de los volúmenes respirados en litros (l) de la señal de volumen

respirado a partir de neumografía por impedancia (NI) y el volumen respirado a partir de la señal de movimiento respiratorio abdominal (MRA) contra el volumen respirado calculado a través de la

señal del neumotacógrafo (VR). En la figura 8, se muestra la relación lineal entre las frecuencias respiratorias de ambos métodos, con la frecuencia respiratoria obtenida a partir de la señal de la neumotacografía. El resultado muestra que existen altos coeficientes de correlación tanto para el SD como para la NI.

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Figura. 8. Correspondencia lineal de las frecuencias respiratorias de la señal de volumen respirado a

partir de neumografía por impedancia (NI) y el volumen respirado a partir de la señal de movimiento respiratorio abdominal (MRA) contra el volumen respirado calculado a través de la

señal del neumotacógrafo (VR). Al realizar el análisis de ANOVA de la frecuencia respiratoria de los sujetos no se encontraron diferencias significativas en cuanto la comparación de método con una p>0.05, además de no existir diferencias entre los métodos. Para el caso del volumen respirado de los sujetos se realizó también un análisis de ANOVA, en el cual se encontraron diferencias significativas entre los métodos, con una p<0.01. La diferencia entre los grupos se muestra en la tabla VI, al observar la tabla el método que resulto ser distinto fue la señal de MRA (obtenido por la señal de pletismografía por inductancia) de las otras dos señales.

TABLA VI DIFERENCIAS ENTRE LOS MÉTODOS EN FRECUENCIA

Grupo Diferencia de grupos Vol MRA Vol, Z

Vol Vol MRA Vol Z Vol MRA

Vol MRA: volumen calculado de señal del movimiento respiratorio abdominal, Vol Z: volumen calculado de la señal de neumografía por impedancia,

Vol: Volumen calculado a partir de la señal del neumotacógrafo. Protocolo B En la figura 9 se muestran las maniobras realizadas por un sujeto típico durante este protocolo. Las marcas separan los cambios de maniobra descritas en la tabla I. En todos los casos durante la simulación de la apnea central se observó de manera adecuada una disminución significativa de la señal. A pesar, de que quedó algún remante cardiaco en la señal de NI, este remanente no interfirió en la valoración de la misma. Durante las maniobras de apnea obstructiva, en todos los sujetos el esfuerzo respiratorio se apreció de manera considerable para ambos métodos. Lo mismo ocurrió durante la respiración normal y la simulación de ronquido.

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Figura. 9. Ejemplo de las maniobras realizadas por sujetos sanos en la sección 1, etapa 1, protocolo A, el orden de las maniobras se muestra en la tabla II, las líneas rojas dividen el tiempo en que se realizó las maniobras, en la figura se muestra la señal de neumografía por impedancia (NI) y la señal de movimiento respiratorio abdominal (MRA) obtenida por el sensor de desplazamiento.

UA: unidades arbitrarias. Etapa 2 En la tabla VII se muestran los promedios de los coeficientes de correlación punto a punto durante respiración normal entre las señales de: pletismografía por inductancia tanto torácica como abdominal, contra la señal de neumografía por impedancia, además se muestra el coeficiente de correlación de los promedios de las señales punto a punto entre ambas señales pletismográficas. Como se puede observar, la señal de neumografía por impedancia en su comparación punto a punto con las señales de pletismografía por inductancia para ambos casos, el promedio del coeficiente de correlación es mayor que la comparación entre las mismas señales por inductancia.

TABLA VII COEFICIENTES DE CORRELACIÓN PUNTO A PUNTO ± DESVIACIÓN ESTÁNDAR

ENTRE LAS SEÑALES EVALUADAS EN RESPIRACIÓN NORMAL NI vs MRT NI vs MRA MRT vs MRA

Sujeto 1 0.9061 + 0.0586 0.8469 + 0.1501 0.8411 + 0.1836 Sujeto 2 0.8565 + 0.1161 0.9357 + 0.0517 0.8089 + 0.1468 Sujeto 3 0.7840 + 0.9530 0.2300 + 0.2358 0.1566 + 0.2476

NI: señal por neumografía por impedancia, MRA: señal de movimiento respiratorio abdominal por pletismografía por inductancia, MRT: señal de movimiento respiratorio torácico por pletismografía por inductancia.

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La tabla VIII muestra los coeficientes de correlación de la frecuencia respiratoria promedio durante la respiración normal entre las señales de pletismografía por inductancia tanto torácica como abdominal así como la comparación entre ellas mismas. En la tabla se puede observar que existe un alto coeficiente de correlación para cualquiera de los métodos en la detección del movimiento respiratorio.

TABLA VIII COEFICIENTES DE CORRELACIÓN DE LAS FRECUENCIAS PROMEDIO ENTRE LAS SEÑALES

EVALUADAS EN RESPIRACIÓN NORMAL NI vs MRT NI vs MRA MRT vs MRA

Sujeto 1 0.9914 0.9864 0.9942 Sujeto 2 0.9855 0.9935 0.9888 Sujeto 3 0.9898 0.9436 0.9444


Las tablas IX y X muestran respectivamente la pendiente e intercepto de las frecuencias respiratorias promedio en respiración normal, en las tablas se puede se puede observar que existe una relación directa entre los datos.

TABLA IX

PENDIENTE PROMEDIO ± DESVIACIÓN ESTÁNDAR ENTRE LAS SEÑALES EVALUADAS DE LAS FRECUENCIAS PROMEDIO

EN RESPIRACIÓN NORMAL NI vs MRT NI vs MRA MRT vs MRA



TABLA X

INTERCEPTO PROMEDIO ± DESVIACIÓN ESTÁNDAR ENTRE LAS SEÑALES EVALUADAS DE LAS FRECUENCIAS PROMEDIO

EN RESPIRACIÓN NORMAL NI vs MRT NI vs MRA MRT vs MRA

Sujeto 1 0.3311 + 0.1315 0.7929 + 0.1629 0.4516 + 0.1072 Sujeto 2 -0.0606 + 1.3350 -0.5630 + 0.9193 -01007 + 1.1785 Sujeto 3 2.8073 + 0.7900 3.8101 + 1.8449 0.8500 + 2.1368


En la tabla XI se muestran los promedios de los coeficientes de correlación punto a punto entre las señales de pletismografía por inductancia tanto torácica como abdominal contra la señal de neumografía por impedancia, durante periodos de apnea obstructiva, además se muestra el coeficiente de correlación de los promedios de las señales punto a punto entre ambas señales pletismográficas (torácica y abdominal). Se observa que de forma general tanto la pletismografía por inductancia como la neumografía por impedancia presentan coeficientes de correlación bajos.

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TABLA XI COEFICIENTES DE CORRELACIÓN PUNTO A PUNTO ± DESVIACIÓN ESTÁNDAR

ENTRE LAS SEÑALES EVALUADAS EN APNEA OBSTRUCTIVA NI vs MRT NI vs MRA MRT vs MRA



En las tablas XII y XIII se presentan los coeficientes de correlación promedio tanto de las frecuencias y pendientes de los movimientos respiratorios, en episodios apneicos obstructivos; en las tablas (XII y XIII) se observa que existe una relación uno a uno entre cada una de las señales lo que nos sugiere que existe una relación muy cercana a la identidad. A pesar de esto, los interceptos obtenidos de las frecuencias de los movimientos respiratorios en episodios apneicos (tabla XIV) muestran valores malos para todas las señales, en comparación a los valores obtenidos para las respiraciones normales.

TABLA XII COEFICIENTES DE CORRELACIÓN PROMEDIO DE FRECUENCIAS ± DESVIACIÓN ESTÁNDAR

ENTRE LAS SEÑALES EVALUADAS EN APNEA OBSTRUCTIVA NI vs MRT NI vs MRA MRT vs MRA

Sujeto 1 0.9240 0.8928 0.9669 Sujeto 2 0.9732 0.9896 0.9661 Sujeto 3 0.8313 0.3499 0.2040


TABLA XIII PENDIENTE PROMEDIO ± DESVIACIÓN ESTÁNDAR

ENTRE LAS SEÑALES EVALUADAS DE LAS FRECUENCIAS PROMEDIO EN APNEA OBSTRUCTIVA

NI vs MRT NI vs MRA MRT vs MRA Sujeto 1 0.8848 + 0.0372 0.8412 + 0.0431 0.9513. + 0.0255 Sujeto 2 0.6070 + 0.1434 0.9280 + 0.1346 1.4975 + 0.1320 Sujeto 3 0.9758 + 0.1744 0.5346 + 0.3825 0.2655 + 0.3406


TABLA XIV INTERCEPTO PROMEDIO ± DESVIACIÓN ESTÁNDAR

ENTRE LAS SEÑALES EVALUADAS DE LAS FRECUENCIAS PROMEDIO EN APNEA OBSTRUCTIVA

NI vs MRT NI vs MRA MRT vs MRA Sujeto 1 1.7171 + 0.6448 2.5243 + 0.7472 0.8818 + 0.4353 Sujeto 2 6.9749 + 2.8176 0.4314 + 2.6446 -9.6424 + 2.4943 Sujeto 3 1.9760 + 2.9898. 7.2738 + 6.5585 11.3585 + 6.4104.


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En la tabla XV se muestran los promedios de los coeficientes de correlación punto a punto entre las señales de pletismografía por inductancia tanto torácica como abdominal contra la señal de neumografía por impedancia, durante periodos de hipoapnea; además se muestra el coeficiente de correlación de los promedios de las señales punto a punto entre ambas señales pletismográficas. Se observan bajos coeficientes de correlación entre cada uno de los métodos estos mismos resultados se observan de manera similar a lo ocurrido durante los episodios de apnea obstructiva.

TABLA XV COEFICIENTES DE CORRELACIÓN PUNTO A PUNTO ± DESVIACIÓN ESTÁNDAR

ENTRE LAS SEÑALES EVALUADAS HIPOAPNEA NI vs MRT NI vs MRA MRT vs MRA

Sujeto 1 0.7045 + 0.2287 0.4458 + 0.2776 0.4441 + 0.2678 Sujeto 2 0. 3739+ 0.2614 0.6501 + 0.2688 0.3680 + 0.2709 Sujeto 3 0.4265 + 0.3179 0.2094 + 0.1436 0.2048 + 0.1407


Los coeficientes de correlación del promedio de frecuencias, pendientes e interceptos durante episodios hipoapneicos se muestran en las tablas XVI, XVII y XVIII respectivamente. En ellas se observa la existencia de una relación directa entre las señales, pero a pesar de ello, los valores de interceptos no se encuentran cercanos a cero. En el sujeto 3, la corta duración de los periodos hipoaneicos (menor a 10 segundos) combinados con el bajo número de respiraciones en estos periodos, provocó un número reducido en la detección de respiraciones lo cual originó pocos puntos, los cuales no fueron suficientes para el análisis en frecuencia.

TABLA XVI COEFICIENTES DE CORRELACIÓN PROMEDIO DE FRECUENCIAS

ENTRE LAS SEÑALES EVALUADAS EN HIPOAPNEA NI vs MRT NI vs MRA MRT vs MRA

Sujeto 1 0.9033 0.8613 0.9621 Sujeto 2 0.9111 0.8613 0.9714 Sujeto 3 --- --- ---


TABLA XVII PENDIENTE PROMEDIO ± DESVIACIÓN ESTÁNDAR

ENTRE LAS SEÑALES EVALUADAS DE LAS FRECUENCIAS PROMEDIO EN HIPOAPNEA NI vs MRT NI vs MRA MRT vs MRA

Sujeto 1 0.7689 + 0.0976 0.7021 + 0.1107 1.0047 + 0.0761 Sujeto 2 0.7118 + 0.1441 0.7122 + 0.1879 1.0280 + 0.1124 Sujeto 3 ---- --- ---


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TABLA XVIII INTERCEPTO PROMEDIO ± DESVIACIÓN ESTÁNDAR

ENTRE LAS SEÑALES EVALUADAS DE LAS FRECUENCIAS PROMEDIO EN HIPOAPNEA NI vs MRT NI vs MRA MRT vs MRA

Sujeto 1 3.8339 + 1.7664 5.1846. + 2.0031 -0.2344 + 1.3613 Sujeto 2 4.3966 + 2.7286 4.3604 + 3.5582 -0.5221 + 2.0074 Sujeto 3 --- --- ---


Discusión Si bien se corrobora la alta correlación en general entre el método de respirometría por sensores de desplazamiento y la neumografía por impedancia con respecto a la señal patrón de volumen, los resultados mostraron ser mayores para el método de neumografía por impedancia, tanto en morfología (coeficiente de correlación punto a punto), como en amplitud (coeficiente de correlación volumen respirado) y frecuencia (coeficiente de correlación frecuencia respiratoria). La correlación es muy alta confirmando lo reportado por Ernst y colaboradores [4] que reportan correlaciones mayores a 0.9. Así mismo al comparar el coeficiente de correlación calculado por la NI es superior al coeficiente de correlación obtenido por la banda de desplazamiento. La calibración de volumen utilizando dos puntos fue adecuada y no se encontraron diferencias significativas con una p = 0.5 entre el volumen calculado por el neumotacógrafo y la señal de NI. Si bien quedó algún remante cardiaco en la señal NI, la aplicación de un filtro Buttewoth fue suficiente para eliminar considerablemente los artefactos cardiacos, ya que no interfirieron en la valoración de las apneas centrales. Sin embargo, la aplicación de métodos de filtrado más sofisticados, como un filtro adaptable [6], podrían eliminar satisfactoriamente estos remanentes. En lo que se refiere a las señales obtenidas de los estudios de polisomnografía, las características fisiológicas de los sujetos de la etapa 2 y el filtro utilizado ya mencionado, se observó la presencia de ciertos artefactos cardiacos que interfirieron en la detección adecuada de los máximos de la señal respiratoria; por ello se decidió calcular la frecuencia promedio de 10 respiraciones. Indistintamente del método utilizado, los movimientos de supino lateral izquierdo a supino lateral derecho, efectuados en las maniobras de simulación, afectaron las señales. Estos efectos han sido reportados igualmente en la pletismografía por inductancia [3]. Sin embargo, dicho problema no afecta en forma importante la valoración en el estudio de sueño, debido a que los pacientes no cambian de posición frecuentemente durante el estudio. De acuerdo a los especialistas de la clínica del sueño del Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias, para determinar la existencia de una apnea central o apnea obstructiva es necesario utilizar una señal auxiliar, indicativa de ausencia de flujo aéreo naso-bucal, independientemente del método que se utilice para la detección del movimiento

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respiratorio. Por lo que este aspecto no representa una desventaja adicional para ningún método de respiración. La ubicación de los electrodos para la adquisición de la señal de neumografía por impedancia para la etapa 2 fue modificada debido a las características físicas de los sujetos que atiende la clínica del sueño, por lo general presentan sudoración constante y cuello prominente a causa de la obesidad característica de estos. Para ello se realizaron pruebas de reubicación de los electrodos en un sujeto sano, con esto se comprobó que el cambio de ubicación de los electrodos no alteró las características de la señal de neumografía por impedancia. Los resultados obtenidos del sujeto 3 son distintos a los esperados. Esto puede deberse a que el sujeto presentaba respiración paradójica aleatoria, no sólo durante los eventos de apnea obstructiva, sino en respiración normal e hipoapneas, generando cambios de fase durante todo registro. El análisis de las señales reflejó que a pesar del tipo de maniobra que esté realizando (respiración normal, hipoapnea o apnea) el sujeto durante la polisomnografía, se encontró que la correlación entre la señal neumografía por impedancia en comparación con cualquiera de las señales de pletismografía por inductancia siempre fue mayor a la correlación encontrada entre ambas señales de pletismografía. Esto se debe a que por la naturaleza del método de la neumografía por impedancia se obtiene el movimiento o desplazamiento de un volumen y no solamente de una sección trasversal superficial obtenida por la banda de pletismografía por inductancia. Debido a que la sección donde se obtiene la información de la señal de impedancia es mayor, la señal es capaz de adquirir información tanto de la caja torácica como del abdomen, lo que puede explicar la alta correlación obtenida entre la neumografía por impedancia y ambas señales de pletismografía por inductancia. El aplicar tratamiento con CPAP (presión positiva continua en las vías aéreas) a los sujetos estudiados que lo necesitaron, generó un cambio en la morfología de las señales respiratorias (flujo aéreo naso-bucal, pletismografía por inductancia toraco-abdominal y neumografía por impedancia); una causa posible de esto es la lucha del paciente contra el tratamiento (CPAP), dado que la presión positiva genera incomodidad al paciente, debido a que el sujeto no esta acostumbrado a utilizar este tipo de tecnología, lo cual puede originar el requerimiento de un análisis posterior, para confirmar esta hipótesis. Las limitantes en la sección 1 fueron: En la ejecución de las maniobras de apnea obstructiva no fueron ejecutadas de manera adecuada en la mayoría de los sujetos, ya que los sujetos no realizaron esfuerzo torácico-abdominal como lo presentan sujetos con SAOS. La complexión de la mayoría de los sujetos no fue similar a la de los sujetos con SAOS estudiados ya que no presentan obesidades tan severas como estos, además los sujetos estudiados en la primera parte eran jóvenes, sanos y no fumadores.

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Los sujetos sanos de la primera parte presentaron mayor respiración abdominal, por lo cual la señal de movimiento respiratorio torácico fue eliminada del análisis. El número de sujetos estudiados para la segunda parte fue reducido, lo cual provocó una muestra heterogénea con pocos datos, trayendo consigo dificultades para la realización e interpretación de los mismos. Por la falta de calibración en la metodología de adquisición de las señales respiratorias en los estudios de polisomnografía, provocó la eliminación del análisis del volumen respirado y su relación con las señales de volumen adquiridas por el sistema de neumografía por impedancia con respeto a la señal de pletismografía por inductancia para la segunda etapa.

Sección 2: Análisis costo-beneficio Aspectos generales Debido a las características socio-económicas de las instituciones públicas en el sector salud causadas por la falta de recursos económicos y materiales, se ha visto la necesidad de buscar sustitución de ciertas tecnologías que por su naturaleza son productos de importación en el país, con el fin de obtener una maximización de beneficios a un bajo costo. En el Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias se busca encontrar sustituciones inteligentes a ciertas tecnologías de importación que ofrezcan calidad similar a las existentes; en el caso particular de la Clínica de Sueño de este instituto, se ha propuesto encontrar un sustituto para la adquisición de la señal de movimientos respiratorios torácico-abdominales utilizados en estudios de polisomnografía, que aporte calidad similar a la tecnología actualmente utilizada (pletismografía por inductancia). A través de los estudios de evaluación realizados entre dos diferentes métodos alternativos para la detección de movimientos respiratorios (respirometría por sensores de desplazamiento y neumografía por impedancia), nuestra propuesta es realizar un análisis de costos entre la neumografía por inductancia contra la pletismografía por inductancia. Por medio de la metodología de costo beneficio se pretende encontrar la mejor alternativa tecnológica.

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Metodología

1. En la tabla XVIII y XIX se muestran respectivamente los costos y beneficios generales de la pletismografía por inductancia y la neumografía por impedancia.

TABLA XVIII

IDENTIFICACIÓN DE COSTOS Tipos de costos Descripción del costo Cuantitativos Costos por horas ingeniero por adaptación de tecnología Costos del equipo actualmente empleado Costos del equipo propuesto Costos de capacitación Costo de los insumos del equipo actualmente empleado Costo de los insumos del equipo propuesto Costos de convenio con otras instituciones Costos de mantenimiento correctivo y preventivo para la tecnología actual Costos de mantenimiento correctivo y preventivo para la tecnología propuesta Costos por adecuación del inmueble Costos de servicios (electricidad) Costos por incremento de personal debido a la tecnología propuesta Cualitativos Reducción del tiempo muerto por falla de equipo Tiempos de espera en el equipo actualmente empleado Tiempos de espera en el equipo propuesto Tiempos de mantenimiento correctivo y preventivo

TABLA XIX IDENTIFICACIÓN DE BENEFICIOS

Tipos de beneficio

Descripción del beneficio

Cuantitativos Costo del equipo Eliminación de tiempos de reparación de los cables del transductor de

pletismografía por inductancia Cualitativos Calidad de diagnóstico similar al actual Representante en México de la tecnología propuesta Disminución de tiempos muertos de adquisición por desconexión de los electrodos

de neumografía por impedancia Disminución de tiempos muertos debido a fallas del equipo Robustez ante la desconexión de los electros de neumografía por impedancia Flexibilidad de la colocación de los electrodos de neumografía por impedancia Tiempos de colocación de instrumentación similar, entre el método de

neumografía por impedancia en comparación con el método de pletismografía por inductancia

En la tabla XX se muestran los costos cuantitativos de ambas tecnologías que se consideraron como significativos para la evaluación del análisis de costo-beneficio, el

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criterio utilizado para seleccionar los costos cuantitativos fueron aquellos costos que representen un gasto extra y significativo.

TABLA XX IDENTIFICACIÓN COSTOS PARA EL ANÁLISIS COSTO BENEFICIO

Tipos de beneficio Descripción Cuantitativos

Costo del equipo tecnología actual Costo del equipo tecnología propuesta Costos de consumibles tecnología actual Costos de consumibles tecnología propuesta Costos por capacitación Costos equivalentes

2. Se realizó un análisis de costo, los cálculos realizados fueron calculados a un año (52 semanas), todos lo costos calculados en dólares, considerando 260 estudios de polisomnografía en un año, con un promedio de 5 estudios por semana.

Resultados

La tabla XXI muestra el costo de los equipos de la tecnología actualmente empleada y la tecnología propuesta.

TABLA XXI COSTOS DE LAS TECNOLOGÍAS EN DÓLARES

Tecnología actual Costo Tecnología propuesta Costo Respitrace $9,280.00 Amp. de bioimpedancia $1,647.95

MP100 System $8,271.72 Total $9,280.00 Total $9,919.67

La tabla XXII muestra los costos totales de consumibles de ambas tecnologías, los costos fueron calculados a un año.

TABLA XXII COSTOS DE LOS CONSUMIBLES EN DÓLARES DE AMBAS TECNOLOGÍAS A UN AÑO

Tecnología actual Tecnología propuesta Descripción Cant. Total (dlls) Descripción Cant. Total (dlls)

Banda de Respitrace 2 $182.00 Cables Y para el módulo

de impedancia 4 $165.60

Precios de los cables 2 $162.50

Cables de electrocardiografía tipo

broche 8 $169.01 Parches de

electrocardiografía 8 $222.12 Total $344.50 Total $553.73

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La tabla XXIII muestra los costos totales para ambas tecnologías, este total incluye tanto los costos de los equipos como el total de consumibles en un año.

TABLA XXIII

COSTO TOTAL EN DÓLARES TOTAL PARA AMBAS TECNOLOGÍAS A UN AÑO Pletismografía por inductancia Neumografía por impedancia

Costos de tecnología $9,280.00 Costos de tecnología $9,919.67 Costo de consumibles $344.50 Costos de consumibles $553.73 Costo total $9,624.50 Costo total 10,473.40 Discusiones Si bien el costo de ambas tecnologías sin considerar los consumibles necesarios a un año, son altos, hay que tomar en cuenta que dicha tecnología no se adquieren anualmente, se adquieren hasta que sea necesario o inminente su substitución, el tiempo de vida de la tecnología varia de acuerdo a la forma de utilización y cuidados que se le de a la misma. Sí bien los costos del sistema de neumografía por impedancia son más altos que el sistema de pletismografía, esto se debe a que el amplificador de bioimpedancia necesita del sistema MP100 System para funcionar, en realidad este último módulo solo proporciona la alimentación necesaria para el funcionamiento del amplificador. En clínica del sueño hay un sistema MP100 System subutilizado el cual podría brindar la alimentación necesaria para que el amplificador de bioimpedancia funcione. La utilización de este equipo subutilizado reduciría los costos de la tecnología propuesta en alrededor de $8,271.72 lo cual dejaría el costo de la tecnología de neumografía por impedancia en un costo de $2,201.68. Otra alternativa para la reducción del costo del sistema de neumografía por impedancia es el diseño o compra de una fuente aislada la cual proporcione la cantidad necesaria de alimentación en voltaje y corriente para que el amplificador de bioimpedancia funcione en condiciones óptimas, tanto en funcionamiento como seguridad. Es un hecho que el costo de consumibles del sistema de neumografía por impedancia ($553.73 dólares) excede el costo de los consumibles del sistema de pletismografía por inductancia ($344.50 dólares), a diferencia de los costos de las tecnologías, este costo no es reducible, por lo cual, el costo de consumibles de la neumografía por impedancia es mayor al costo de la pletismografía por inductancia. Los beneficios no cualitativos del uso de los consumibles del sistema de neumografía por impedancia radican en la reducción total de los tiempos de mantenimiento destinados para la conservación de las bandas del sistema de pletismografía por inductancia, la banda de pletismografía se tiene que lavar, remendar y reparar, cada vez que es necesario, además las bandas no son reparadas de la mejor forma dado que muchas ocasiones se modifican las propiedades del inductor al no respetar la simetría de las ondas triangulares, importante en el uso de esta tecnología. Los requerimientos de mantenimiento se incrementan debido a la carencia de un número suficiente de tallas en el instituto. Los electrodos del sistema de neumografía por impedancia, al ser desechables, evitarían el tiempo de mantenimiento en su totalidad, ya que al final del estudios éstos se desechan.

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Hay que desatacar que la fragilidad de la banda de neumografía por inductancia en los estudios de polisomnografía en el INER ha obligado al personal de clínica del sueño a reparar dichas bandas, tal personal incluye desde técnicos hasta residentes. El empleo del sistema de neumografía por impedancia no genera gastos extra de personal, adecuación de área, almacenamiento y aumento en el gasto de energía eléctrica, por las características del sistema, por cual en lo referente a este rubro los gastos con el sistema de pletismografía por inductancia son similares. Los tiempos de espera tanto para mantenimiento correctivo así como para adquisición del equipo de neumografía por impedancia se reduce debido a la representación del fabricante en México de Biopac, además de que los trámites necesarios para los mismos son menores ya que no se requiere que el equipo salga o entre al país como es el caso del equipo de pletismografía por inductancia. La tecnología propuesta no generaría gastos adicionales de capacitación debido a que en clínica del sueño del INER el personal tiene tiempos libre dentro de sus jornadas laborales lo cual no obligaría a que el personal salga de sus labores cotidianas para tomar capacitación acerca de la nueva tecnología.

Conclusiones generales Bajo condiciones simuladas, la señal de neumografía por impedancia detectó adecuadamente los movimientos respiratorios o la ausencia de éstos, aún bajo condiciones de ronquido, al igual que la señal obtenida por sensores de desplazamiento. Además, se corroboró una correlación lineal muy alta entre la señal del neumotacógrafo y la señal de neumografía por impedancia, mayor a la obtenida a partir de la señal de respirometría por sensores de desplazamiento. Estos resultados sugieren que la neumografía por impedancia podría ser utilizada como una alternativa apropiada para la detección de los movimientos respiratorios presentes durante la apnea obstructiva del sueño con suficiente calidad y con la capacidad de valoración del volumen respirado, utilizando una calibración sencilla con dos puntos. Se comprobó que la señal de neumografía por impedancia puede dar información con calidad similar a la obtenida por el método de pletismografía por inductancia; esto, aunado a que en la clínica del sueño del INER solamente se utilizan las señales de movimiento respiratorio de forma cualitativa, da más oportunidad al método propuesto de sustituir o auxiliar al método actualmente empleado, siempre y cuando la señal sea filtrada de forma adecuada de acuerdo a las características especificas de los pacientes sobre los que se utilizaría esta tecnología. Los costos generados por la tecnología de neumografía por impedancia son reducibles, al grado de poder llegar a ser menores a los establecidos en la utilización del método de pletismografía por inductancia. Sin embargo, los beneficios que se obtendrían en el empleo de la neumografía por impedancia son mayores; esto se reflejaría tanto en el mantenimiento correctivo y preventivo, así como en la sustitución de la tecnología y en la compra de consumibles de la misma.

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