Aspectos básicos de la tecnología

utilizada en los estudios de sueño

Ramon Farré

Unitat de Biofísica i Bioenginyeria

Facultat de Medicina, UB

CIBER Respiratorio

La polisomnografía (PSG) consiste en el registro de DISTINTAS variables

fisiológicas (naturaleza, amplitud y rapidez de variación).

La medida de PSG tiene lugar mediante una serie de sensores/transductores

que transforman las variables fisiológicas en señales eléctricas que se

registran mediante un polígrafo analógico o un ordenador.

VARIABLE SENSOR

EEG, ECG, EMG Electrodos + amplificador

Saturación O2 Pulsioxímetro

Flujo Termistor, gafas nasales

Esfuerzo inspiratorio Bandas toracoabdominales

Postura corporal Sensor gravimétrico

Variable fisiológica Señal eléctrica (V)Sensor

Transductor

La señal eléctrica proporcionada por el sensor debe ser un fiel reflejo de

la variable fisiológica medida.

Para ello se requiere que el sensor sea LINEAL, es decir que proporcione

una señal que sea proporcional a la variable medida (linealidad del sensor).

Variable fisiológica

Señ

al elé

ctr

ica

Variable fisiológicaS

eñ

al elé

ctr

ica

Calibración:

Factor de escala (ganancia)

(Volt / cmH2O)

Δy

Δx

Calibración:

Factor de escala (ganancia)

Corrección de cero (offset)

No siempre los sensores que se utilizan en PSG son lineales.

Por ejemplo, para el registro del flujo (ventilación), que es una variable

fundamental para valorar el grado de apnea/hipopnea.

No obstante, su uso en la rutina clínica de PSG no es posible ya que requiere

el uso de una máscara nasal.

El transductor lineal de referencia para el flujo es el neumotacógrafo:

ya sea de tipo malla (Lilly) o de tipo capilar (Fleisch).

Para registrar una señal de flujo cómoda para el paciente se utilizan

termistores/termopares o gafas nasales.

Ambos sensores proporcionan una señal que no es lineal.

Por tanto, la señal de estos sensores puede dar lugar a una infravaloración o

a una sobrevaloración de las hipopneas.

Farré et al. Eur Respir J 11:179-182, 1998

TERMISTOR

50% reducción

20% reducción

Hipopnea:

Falso negativo

Farré et al. Am J Respir Crit Care Med 163: 494-497, 2001.

GAFAS NASALES

40% reducción

70% reducción

Hipopnea:

Falso positivo

Farré et al. Am J Respir Crit Care Med 163: 494-497, 2001.

Una ventaja de las gafas nasales es que su señal se puede linearizar

mediante el cálculo automático de su raiz cuadrada.

Como se ha indicado anteriormente, la señal proporcionada por el sensor

debe ser un fiel reflejo de la variable fisiológica medida.

Además de ser lineal, el sensor debe tener una respuesta

suficientemente rápida.

20 ºC

TIEMPO

TEMPERATURA

20 ºC

37 ºC

Temperatura real

Sensor rápido

Sensor lento

37 ºC

H2O

TIEMPO

TEMPERATURA

20 ºC

37 ºC

Temperatura real

Sensor rápido

Sensor lento

Se dice que un sensor de respuesta rápida (pequeña constante de tiempo) tiene:

a) una buena respuesta dinámica

b) una buena respuesta en frecuencia

Un sensor puede tener una buena respuesta estática pero una mala

respuesta dinámica.

Constante de tiempo (τ): tiempo en alcanzar el 63% del valor total.

τ τ

Farré et al. Eur Respir J 11:179-182, 1998

El TERMISTOR es un ejemplo de sensor

con buena respuesta estática pero muy

mala respuesta dinámica: es demasiado

lento para registrar correctamente la

respiración

PULSIOXIMETRÍA

El pulsioxímetro es sensible a los artefactos

de movimiento y coloración de la zona donde

se aplica

El PULSIOXÍMETRO puede tener una respuesta dinámica inadecuada si

está configurado para un tiempo de promediado (ΔT) demasiado largo.

Farré et al. 1998. Sleep 21: 386-90.

Sa

O2

(%)

Sa

O2

(%)

TIME (s)

0 60 120 180 240

70

80

90

100

70

80

90

100

ΔT = 3 s

ΔT = 3 s ΔT = 21 sInfravaloración

de la

desaturación

Variable fisiológica Señal eléctrica (V)Sensor

Transductor

Amplificación

Filtrado

Muestreo

Digitalización

Visualización

Cálculo

Un aspecto práctico del registro de señales en la PSG es el uso de filtros.

El filtrado de una señal es un proceso (analógico o digital) que elimina

ciertas componentes de la señal.

Por ejemplo, un filtro paso-bajo es un sistema que únicamente permite

el paso de las componentes de una señal que varían lentamente (bajas

frecuencias) y elimina aquellas componentes que varían rápidamente (altas

frecuencias).

Contrariamente, un filtro paso-alto es un sistema que permite únicamente

el paso de las componentes de una señal que varían rápidamente (altas

frecuencias) y elimina aquellas componentes que varían lentamente (bajas

frecuencias).

Ejemplo de uso de un FILTRO PASO-BAJO para eliminar el ruido eléctrico

(50 Hz) de una señal.

Ejemplo de uso de un FILTRO PASO-ALTO para eliminar la deriva térmica

en un sensor de flujo basado en termistor.

0

Tambiente = 20 ºC

0

Tambiente = 20 ºC

0

Tambiente = 27 ºC

SIN FILTRAR (DC)

0

Tambiente = 27 ºC

FILTRADO PASO-ALTO (AC)

Efectos de distintos parámetros de filtrado sobre una señal de ECG

Es muy importante respetar las frecuencias de corte (o constantes

de tiempo) de los filtros especificadas en las recomendaciones.

Puede haber una cierta confusión en la nomenclatura:

FILTRO PASO-BAJO: deja pasar inalteradas las bajas frecuencias y elimina

las altas frecuencias.

FILTRO DE BAJAS: elimina la bajas frecuencias y deja pasar las altas

frecuencias.

EEG: Low frequency filter: 0.3 Hz

High frequency filter: 30 Hz

EMG: Low frequency filter: 10 Hz

High frequency filter: 90 Hz

ECG: Low frequency filter: 1 Hz

High frequency filter: 15 Hz

Respiración: Low frequency filter: 0.1 Hz

High frequency filter: 1 Hz

CONEXIÓN DE LA INSTRUMENTACIÓN A TIERRA: RUIDO

CONEXIÓN DE LA INSTRUMENTACIÓN A TIERRA: SEGURIDAD