Breathing pattern characterization in patients with respiratory and cardiac failure
El objetivo principal de la tesis es estudiar los patrones respiratorios de pacientes en proceso de extubación y pacientes con insuficiencia cardiaca crónica (CHF), a partirde la señal de flujo respiratorio. La información obtenida de este estudio puede contribuir a la comprensión de los procesos fi...
| Autor: | |
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| Formato: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2010 |
| País: | España |
| Recursos: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/6209 |
| Acesso em linha: | http://www.tdx.cat/TDX-0729110-101806 http://hdl.handle.net/10803/6209 https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-93521 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palavra-chave: | biomédica procesamiento de señal 621.3 |
| Resumo: | El objetivo principal de la tesis es estudiar los patrones respiratorios de pacientes en proceso de extubación y pacientes con insuficiencia cardiaca crónica (CHF), a partirde la señal de flujo respiratorio. La información obtenida de este estudio puede contribuir a la comprensión de los procesos fisiológicos subyacentes,y ayudar en el diagnóstico de estos pacientes. <br/>Uno de los problemas más desafiantes en unidades de cuidados intensivos es elproceso de desconexión de pacientes asistidos mediante ventilación mecánica. Más del 10% de pacientes que se extuban tienen que ser reintubados antes de 48 horas. Una prueba fallida puede ocasionar distrés cardiopulmonar y una mayor tasa de mortalidad. Se caracterizó el patrón respiratorio y la interacción dinámica entre la frecuenciacardiaca y frecuencia respiratoria, para obtener índices no invasivos que proporcionen una mayor información en el proceso de destete y mejorar el éxito de la desconexión.Las señales de flujo respiratorio y electrocardiográfica utilizadas en este estudio fueron obtenidas durante 30 minutos aplicando la prueba de tubo en T. Se compararon94 pacientes que tuvieron éxito en el proceso de extubación (GE), 39 pacientes que fracasaron en la prueba al mantener la respiración espontánea (GF), y 21 pacientes quesuperaron la prueba con éxito y fueron extubados, pero antes de 48 horas tuvieron que ser reintubados (GR). <br/>El patrón respiratorio se caracterizó a partir de las series temporales. Se aplicó la dinámica simbólica conjunta a las series correspondientes a las frecuencias cardiaca y respiratoria, para describir las interacciones cardiorrespiratoria de estos pacientes. Técnicas de "clustering", ecualización del histograma, clasificación mediante máquinasde soporte vectorial (SVM) y técnicas de validación permitieron seleccionar el conjunto de características más relevantes. <br/>Se propuso una nueva métrica B (índice de equilibrio) para la optimización de la clasificación con muestras desbalanceadas. Basado en este nuevo índice, aplicando SVM, se seleccionaron las mejores características que mantenían el mejor equilibrio entre sensibilidad y especificidad en todas las clasificaciones. El mejor resultado se obtuvo considerando conjuntamente la precisión y el valor de B, con una clasificación del 80% entre los grupos GE y GF, con 6 características. Clasificando GE vs. el resto de los pacientes, el mejor resultado se obtuvo con 9 características, con 81%. Clasificando GR vs. GE y GR vs. el resto de pacientes la precisión fue del 83% y 81% con 9 y 10 características, respectivamente. <br/><br/>La tasa de mortalidad en pacientes con CHF es alta y la estratificación de estos<br/>pacientes en función del riesgo es uno de los principales retos de la cardiología contemporánea. Estos pacientes a menudo desarrollan patrones de respiraciónperiódica (PB) incluyendo la respiración de Cheyne-Stokes (CSR) y respiración periódica sin apnea. La respiración periódica en estos pacientes se ha asociadocon una mayor mortalidad, especialmente en pacientes con CSR. Por lo tanto, el estudio de estos patrones respiratorios podría servir como un marcador de riesgo y proporcionar una mayor información sobre el estado fisiopatológico de pacientes con CHF. <br/>Se pretende identificar la condición de los pacientes con CHFde forma no invasiva mediante la caracterización y clasificación de patrones respiratorios con PBy respiración no periódica (nPB), y patrón de sujetos sanos, a partir registros de 15minutos de la señal de flujo respiratorio. <br/>Se caracterizó el patrón respiratorio mediante un estudio tiempo-frecuencia estacionario y no estacionario, de la envolvente de la señal de flujo respiratorio. Parámetros relacionados con la potencia espectral de la envolvente de la señal presentaron losmejores resultados en la clasificación de sujetos sanos y pacientes con CHF con CSR, PB y nPB. Las curvas ROC validan los resultados obtenidos. <br/>Se aplicó la "correntropy" para una caracterización tiempo-frecuencia mas completa del patrón respiratorio de pacientes con CHF. La "corretronpy" considera los momentos estadísticos de orden superior, siendo más robusta frente a los "outliers". Con la densidad espectral de correntropy (CSD) tanto la frecuencia de modulación como la dela respiración se representan en su posición real en el eje frecuencial. <br/>Los pacientes con PB y nPB, presentan diferentesgrados de periodicidad en función de su condición, mientras que los sujetos sanos no tienen periodicidad marcada. Con único parámetro se obtuvieron resultados del 88.9% clasificando pacientes PB vs. nPB, 95.2% para CHF vs. sanos, 94.4% para nPB vs. sanos. |
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