Estudio sobre métodos para la medida no intrusiva de la presión arterial

Abstract

La presión arterial es uno de los parámetros de monitorización más importantes en la medicina clínica. Una presión arterial (PA) alta o hipertensión causan enfermedades cardiovasculares, que son la principal causa de morbilidad y mortalidad en los países desarrollados. Por tanto, reducir el riesgo cardiovascular en personas con hipertensión es vital para reducir la presión arterial, previniendo el desarrollo de enfermedades cardiovasculares. Durante años, el esfigmomanómetro de manguito y la línea arterial invasiva han sido los estándares de oro para que los profesionales sanitarios evalúen la PA. La amplia difusión de los dispositivos con brazaletes de PA para el brazo o la muñeca basados en oscilometría ha hecho que la evaluación de la PA en el hogar sea más accesible. Sin embargo, la incomodidad del manguito al inflarse para el paciente, la variabilidad de la presión sanguínea con este método, la naturaleza discontinua, la relativa inexactitud con el movimiento hacen que estos dispositivos sean inadecuados para la infraestructura de atención médica de próxima generación. Una medida no intrusiva ayudará al control de la presión arterial, ya que facilitará la medida al paciente, no será incomoda, se podrá medir en cualquier momento, tendrá control de los datos y será muy importante para la detección de la hipertensión. El trabajo consiste en una revisión de los modelos que se están analizando en los últimos años para realizar medidas no intrusivas de la presión arterial. Consiste en comparar los diferentes métodos que se proponen, analizar los problemas y las soluciones propuestas para unas medidas fiables. Uno de los modelos principales es la Velocidad de Onda de Pulso (PWV), relacionado directamente con la presión arterial, que se puede medir calculando el tiempo de tránsito del pulso (PTT) o el tiempo de llegada del pulso (PAT) Técnicas no intrusivas para medir PTT/PAT son las siguientes: -Fotopletismografía (PPG) que consiste en la emisión de luz en un tejido, y la medida de la luz reflejada o transmitida por el mismo. El sensor PPG permite obtener unas curvas de pulso que son análogas a las que se obtienen mediante el método intrusivo de medida de presión arterial. -Electrocardiograma, onda P, complejo QRS y onda T. -Bioimpedancia, técnica de impedancia eléctrica que detecta cambios en el volumen de la sangre. -Microondas Métodos para la estimación de la presión arterial son los siguientes: -Algoritmos matemáticos -Algoritmos de máquinas de aprendizaje -Algoritmos de aprendizaje profundo En el trabajo se realiza un análisis comparativo de los métodos no intrusivos desde diversos puntos de vista (tecnología, métodos de estimación, precisión, dispositivos) Finalmente se realiza una propuesta de un sistema para la medida no intrusiva de la presión arterial teniendo en cuenta la portabilidad, precisión, capacidad de cálculo, conectividad y comodidad para el usuario.

Blood pressure is one of the most important monitoring parameters in clinical medicine. High blood pressure (BP) or hypertension causes cardiovascular disease, which is the leading cause of morbidity and mortality in developed countries. Therefore, reducing cardiovascular risk in people with hypertension is vital to reduce blood pressure, preventing the development of cardiovascular diseases. For years, the cuff sphygmomanometer and invasive arterial line have been the gold standards for BP testing by healthcare professionals. The widespread use of oscillometry-based wrist or arm BP cuff devices has made home BP assessment more accessible. However, the discomfort of the cuff to inflate for the patient, the variability of blood pressure with this method, the discontinuous nature, the relative inaccuracy with movement make these devices unsuitable for the next generation healthcare infrastructure. A non-intrusive measurement will help control blood pressure, since it will facilitate the measurement for the patient, it will not be uncomfortable, it can be measured at any time, it will have control of the data and it will be very important for the detection of hypertension. The work consists of studying the models that are being analyzed in recent years to perform non-intrusive measurements of blood pressure. It consists of comparing the different methods that are proposed, analyzing the problems and the solutions proposed for reliable measurements. One of the main models is Pulse Wave Velocity (PWV), directly related to blood pressure, which can be measured by calculating pulse transit time (PTT) or pulse arrival time (PAT) Non-intrusives techniques to measure PTT / PAT are as follows: -Photoplethysmography (PPG) that consists of the emission of light in a tissue and the measurement of the light reflected or transmitted by it. The PPG sensor allows to obtain pulse curves that are analogous to those obtained by the intrusive method of blood pressure measurement. -Electrocardiogram, P wave, QRS complex and T wave. -Bioimpedance, electrical impedance technique that detects changes in blood volume. -Microwave Methods for estimating blood pressure are as follows: -Mathematical algorithms -Machine Learning algorithms -Deep learning algorithms In the work, a comparative analysis of non-intrusive methods is carried out from various points of view (technology, estimation methods, precision, devices). Finally, a proposal is made for a system for the non-intrusive measurement of blood pressure, taking into account portability, precision, calculation capacity, connectivity and user comfort.

La pressió arterial és un dels paràmetres de monitoratge més importants a la medicina clínica. Una pressió arterial (PA) alta o hipertensió causen malalties cardiovasculars, que són la principal causa de morbiditat i mortalitat als països desenvolupats. Per tant, reduir el risc cardiovascular en persones amb hipertensió és vital per reduir la pressió arterial, prevenint el desenvolupament de malalties cardiovasculars. Durant anys, l'esfigmomanòmetre de braçalet i la línia arterial invasiva han estat els estàndards d'or perquè els professionals sanitaris avaluïn la PA. L'àmplia difusió dels dispositius amb braçalets de PA per al braç o el canell basats en oscil·lometria ha fet que l'avaluació de la PA a la llar sigui més accessible. No obstant això, la incomoditat del braçalet en inflar-se per al pacient, la variabilitat de la pressió sanguínia amb aquest mètode, la naturalesa discontínua, la relativa inexactitud amb el moviment fan que aquests dispositius siguin inadequats per a la infraestructura d'atenció mèdica de propera generació. Una mesura no intrusiva ajudarà al control de la pressió arterial, ja que facilitarà la mesura al pacient, no serà incomoda, es podrà mesurar en qualsevol moment, tindrà control de les dades i serà molt important per a la detecció de la hipertensió. El treball consisteix en una revisió dels models que s'estan analitzant en els darrers anys per realitzar mesures no intrusives de la pressió arterial. Consisteix a comparar els diferents mètodes que es proposen, analitzar els problemes i les solucions proposades per a unes mesures fiables. Un dels models principals és la Velocitat d'Ona de Pols (PWV), relacionat directament amb la pressió arterial, que es pot mesurar calculant el temps de trànsit del pols (PTT) o el temps d'arribada del pols (PAT) Tècniques no intrusives per mesurar PTT/PAT són les següents: -Fotopletismografia (PPG) que consisteix en l'emissió de llum en un teixit, i la mesura de la llum reflectida o transmesa pel mateix. El sensor PPG permet obtenir unes corbes de pols que són anàlogues a les que s'obtenen mitjançant el mètode intrusiu de mesura de pressió arterial. -Electrocardiograma, ona P, complex QRS i ona T. -Bioimpedància, tècnica d'impedància elèctrica que detecta canvis al volum de la sang. -Microones Mètodes per a l'estimació de la pressió arterial són els següents: -Algoritmes matemàtics -Algoritmes de màquines d'aprenentatge -Algoritmes d'aprenentatge profund A la feina es realitza una anàlisi comparativa dels mètodes no intrusius des de diversos punts de vista (tecnologia, mètodes d'estimació, precisió, dispositius). Finalment es fa una proposta d'un sistema per a la mesura no intrusiva de la pressió arterial tenint en compte la portabilitat, la precisió, la capacitat de càlcul, la connectivitat i la comoditat per a l'usuari.