Sistemas y sensores incorporados a ropa inteligente para monitoreo ambulatorio inalámbrico de la Insuficiencia Cardíaca Congestiva

Abstract

La Insuficiencia Cardíaca (IC) afecta a más de 25 millones de personas a nivel mundial siendo la principal causa de hospitalizaciones en mayores de 65 años en los países desarrollados. Gran parte de estas hospitalizaciones ocurren debido a congestión venosa, por lo que, su detección temprana constituye un objetivo fundamental para poder evitarlas. En este contexto, resulta necesario investigar y desarrollar tecnologías no invasivas capaces de detectar precozmente la congestión en pacientes hospitalizados y ambulatorios. En esta tesis se diseña y desarrolla un sistema no invasivo para la detección temprana de la congestión mediante el cálculo de parámetros vasculares utilizando la técnica de pletismografía de oclusión venosa (POV) en los miembros. El sistema incluye un pletismógrafo analógico digital automático, electrodos textiles y sensores de presión capaces de medir la presión de contacto sistema/paciente. El pletismógrafo es un impedancímetro tetrapolar con hardware y software dedicados comunicados por una placa de adquisición, manguito oclusor y bomba/electroválvula para el inflado/desinflado automático del manguito. Su repetibilidad es del 95% y permite obtener señales de POV con el patrón de la bibliografía. La técnica empleada por el pletismógrafo permite utilizarlo en el hogar para seguimiento ambulatorio. Se construyen y evalúan 5 tipos de electrodos textiles fabricados con diferentes telas conductoras; se determinan sus características eléctricas 3resistencia laminar vs. distancia e impedancia de contacto electrodo/piel- utilizando 2 sets experimentales especialmente desarrollados y se evalúa su desempeño registrando señales POV en voluntarios sanos. Se obtiene correlación directa entre los resultados de la caracterización eléctrica y su desempeño en el registro. Los electrodos fabricados con una tela bañada en plata -76% nylon y 24% fibra elástica- presentan el mejor desempeño permitiendo obtener señales de mayor amplitud. Se fabrican 11 tipos de sensores de presión colocando láminas piezorresistivas entre telas conductoras; variando área activa, tipo de tela y/o número de láminas piezorresistivas. Se evalúa repetibilidad, sensibilidad y rango a partir de sus curvas de calibración; se analiza -con experimentos factoriales usando ANOVA- la influencia del área activa y del tipo de tela en la sensibilidad y rango. Se encuentra que los sensores multicapas y los fabricados con ciertas telas no se desempeñan adecuadamente mientras que el resto de los mismos poseen repetibilidad>90%; sensibilidad dependiente del área activa, del tipo de tela y de la interacción entre ambos; y rango dependiente inversamente de dicha área. Los electrodos textiles y los sensores de presión son aptos para incorporarse a "ropa inteligente". Finalmente, se evalúa la capacidad del sistema completo para la detección de la congestión midiendo 9 parámetros vasculares en voluntarios sanos y en pacientes con distintos grados de congestión. Se encuentra que ciertos parámetros permiten detectar desde niveles bajos de congestión y que el flujo sanguíneo y la capacitancia venosa son los que mejor representan el grado de la misma. El monitoreo en el hogar de algunos de los parámetros vasculares propuestos, utilizando un sistema de vestir que incluya el equipo de pletismografía, los electrodos textiles y los sensores de presión, podría servir para detectar precozmente la congestión en pacientes con IC.