ES2287174T3 - Determinacion del estado de hidratacion de un paciente. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para determinar el volumen de un compartimento corporal VEChidr(t) de un paciente en un tiempo t, que comprende las etapas de: determinar al menos una media antropométrica X(t) del paciente en el tiempo t, determinar el volumen de agua extracelular VEC (t) del paciente en el tiempo t, determinar el volumen de agua intracelular VIC (t) del paciente en el tiempo t, deducir el volumen de agua extracelular VECbásico(t) de un primer compartimento con peso Pbásico(t) del paciente en el tiempo t, mediante la utilización de X(t), deducir el volumen de agua extracelular VECseg(t) de un segundo compartimento con peso Pseg(t) del paciente en el tiempo t, mediante la utilización de VIC(t), deducir el volumen VEChidr(t) como el volumen de agua extracelular de un tercer compartimento del paciente con peso Phidr(t), mediante la utilización de la ecuación VEChidr(t) = VEC(t) - VECbásico(t) - VECseg(t).

Description

Determinación del estado de hidratación de un paciente.

La invención está relacionada con el campo de monitorización del estado de hidratación y/o nutrición de un paciente.

Los riñones llevan a cabo diversas funciones para el mantenimiento de la salud del cuerpo humano. En primer lugar, controlan el equilibrio de fluidos mediante la separación de cualquier exceso de fluido del volumen de sangre de un paciente. En segundo lugar, sirven para purificar la sangre de cualquier sustancia de desecho como la urea o la creatinina. Por último pero no por ello menos importante, controlan, también, los niveles de ciertas sustancias en la sangre, como electrolitos, con el fin de asegurar un nivel de concentración necesario y saludable.

En caso de fallo renal, el fluido ingerido se acumula en los tejidos corporales y en el sistema vascular provocando un incremento de tensión en el sistema circulatorio. El excedente de fluido se tiene que eliminar mediante un tratamiento de diálisis por ultrafiltración de la sangre. Si se elimina una cantidad de fluido insuficiente, las consecuencias a largo plazo pueden ser severas, conduciendo a una presión sanguínea alta y a fallo cardiaco. En muchas ocasiones, es más probable que ocurra fallo cardiaco, en si mismo, en pacientes de diálisis y se piensa que uno de los factores que más contribuyen a ello es un estado de sobrecarga de fluidos. La eliminación de demasiado fluido es, también, peligrosa debido a que el paciente de diálisis se deshidrata y esto conduce, invariablemente, a hipotensión.

El peso seco (por razones de simplicidad las palabras "peso" y "masa" se utilizaran como sinónimos a lo largo de este documento de solicitud de patente, lo que, en cualquier caso, es una práctica habitual en el campo médico) define el peso de un paciente que se alcanzaría si los riñones funcionaran normalmente. En otras palabras, representa el peso diana (o estado de los fluidos) óptimo que se debería alcanzar con el fin de minimizar el riesgo cardiovascular. El peso seco ha sido siempre un problema elusivo en la práctica clínica de rutina debido a la falta de procedimientos cuantitativos para su determinación. Actualmente, el problema del peso seco se resuelve utilizando indicadores indirectos tales como, por ejemplo, presión sanguínea, investigaciones ecocardiográficas e información subjetiva tal como rayos-X. Además, ha sido particularmente difícil definir un grupo de condiciones que se acepten universalmente como un patrón de peso seco.

Un procedimiento prometedor para deducir el estado de los fluidos de un paciente implica la utilización de medidas de bioimpedancia. Una pequeña corriente alterna se aplica a dos o más electrodos que se sujetan al paciente y se mide la diferencia de potencial eléctrico correspondiente. Los distintos compartimentos de fluido del cuerpo humano contribuyen de forma diferente a las señales medidas. La utilización de múltiples frecuencias permite determinar el volumen intracelular de agua (VIC) y el volumen extracelular de agua (VEC). Un ejemplo de estos dispositivos se describe en la solicitud de patente internacional WO 92/19153. Sin embargo, este documento no revela un procedimiento respecto a como se puede deducir el peso seco de un paciente particular.

La patente de EE.UU. 5.449.000 describe un sistema de bioimpedancia que utiliza, también, múltiples frecuencias para determinar VEC y VIC. Además, se utilizan ciertos datos dependientes de la población para elegir las llamadas fórmulas de predicción en grupos de población. La composición corporal se analiza, posteriormente, utilizando estas fórmulas y con la ayuda de señales segmentales de bioimpedancia. Este documento carece, también, de una revelación de un procedimiento para deducir el peso seco.

La solicitud de patente WO 02/36004 describe un dispositivo y un procedimiento para determinar el peso seco de un paciente con fallo renal con el fin de monitorizar el estado de sus fluidos. El dispositivo comprende instrumentación para determinar el volumen de agua extracelular, el volumen de agua intracelular y el peso del paciente. Sobre la base de estos valores se calculan el volumen seco (esto es, el peso teórico del paciente si sus riñones estuvieran sanos) y la masa muscular.

Por tanto, existe una necesidad de un procedimiento no invasivo, seguro y fácil para determinar el peso seco que tenga en cuenta, no obstante, las variaciones individuales sin limitar totalmente el análisis a ciertas poblaciones. Este procedimiento aportaría un gran beneficio para el control de pacientes de diálisis y podría reducir significativamente los costes de hospitalización a largo plazo. También, existe una necesidad de un procedimiento fácil de realizar para determinar la composición corporal de un paciente de una forma más general, proporcionando una percepción adicional del estado de nutrición y preparación.

Uno de los objetivos de esta invención es proporcionar este método.

Según la invención, este problema se resuelve mediante un procedimiento para determinar el compartimento corporal VEC_{hidr}(t) de un paciente en un tiempo t, que comprende las etapas de determinar, al menos, una medida antropométrica X(t) del paciente en el tiempo t, determinar el volumen de agua extracelular VEC(t) del paciente en el tiempo t, determinar el volumen de agua intracelular VIC(t) del paciente en el tiempo t, deducir el volumen extracelular de agua VEC_{básico}(t) del primer compartimento con peso P_{básico}(t) del paciente en el tiempo t utilizando X(t), deducir el volumen de agua extracelular VEC_{seg}(t) de un segundo compartimento del paciente en el tiempo t mediante la utilización de VIC(t), y deducir el volumen VEC_{hidr}(t) como el volumen de agua extracelular de un tercer compartimento del paciente con peso P_{hidr}(t) mediante la utilización de la ecuación

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La invención proporciona un procedimiento fácil y directo para determinar directamente el control del peso seco de un paciente. Como se esquematizará a continuación, esto es posible debido a que la invención se basa en la observación de que algunos compartimentos corporales sólo varían de una forma muy predecible de un individuo a otro, mientras que otros compartimentos muestran una variabilidad mucho mayor que se puede determinar sólo mediante medidas apropiadas. El procedimiento según esta invención se establece mediante la transferencia de esta observación al análisis de los compartimentos corporales con respecto a sus contribuciones VEC y VIC. El estado de hidratación se puede analizar, enteramente, por el estado de un único compartimento, el cual está separado apropiadamente de los otros compartimentos que corresponden al estatus de individuos que no están mal hidratados. Para estos individuos, el compartimento corporal único que está representando el estado de hidratación podría tener un volumen despreciable, Para individuos hidratados en exceso, como los pacientes con fallo renal, este compartimento corporal tiene un volumen positivo. Para individuos deshidratados, como los pacientes que sufren de perdida severa de fluidos o captación de fluidos demasiado baja, es negativa.

La variabilidad del primer compartimento del paciente depende, principalmente, de la medida antropométrica X(t). Las medidas antropométricas comprenderán todas las dimensiones geométricas/tallas y/o datos de peso del paciente, que se relacionan con el peso P_{básico}(t) del primer compartimento. Un ejemplo de X(t) es la altura H(t) del paciente.

El volumen VEC(t) del segundo compartimento se caracteriza por una variabilidad en la masa celular que se puede describir, apropiadamente, mediante una medida VIC (o un medida correlacionada con ésta). Un compartimento de este tipo es el compartimento de tejido muscular que tiene un peso P_{muscular}(t) y un volumen de agua extracelular VEC_{muscular}(t).

Una vez que se ha deducido el estado de hidratación del paciente, se puede deducir otra información en formas de realización adicionales de la invención. De acuerdo a una de estas formas de realización, también se pueden deducir el peso P_{seg} (t) del segundo compartimento y el peso P_{grasa}(t) de un cuarto compartimento del paciente en el tiempo t, representando este último la masa de grasa. Por tanto, la invención proporciona un procedimiento fácil y conveniente para determinar, también, el estado de nutrición y preparación del paciente.

En una forma de realización preferida de la invención, VEC(t) y VIC(t) se deducen mediante una medida de bioimpedancia. La medida de la bioimpedancia puede ser una medida del cuerpo completo o segmental La medida de bioimpedancia se puede realizar a una única frecuencia, a un número pequeño de frecuencias (típicamente 2-4) o de un modo en múltiples frecuencias, siendo esta última la forma de realización preferida debido a que este modo podría permitir una determinación más precisa de VEC(t) y VIC(t).

También, es un objetivo de esta invención proporcionar un dispositivo, no invasivo, preciso y fácil de usar para determinar el peso seco y/o el compartimento corporal. La invención, por tanto, concierne también, a un dispositivo para llevar a cabo el procedimiento según la invención que comprende una unidad microprocesadora que comprende, uno tras otro, una unidad de almacenamiento de un programa de microprocesamiento, una unidad de entrada que permite introducir los valores de VEC(t), VIC(t) y X(t), una unidad de almacenamiento de ordenador para almacenar los valores VEC(t), VIC(t) y X(t), en el que la unidad de almacenamiento de un programa de microprocesamiento comprende un programa para deducir el volumen de agua extracelular VEC_{hidr}(t) por deducción del volumen de agua extracelular VEC_{básico}(t) del primer compartimento, con peso P_{básico}(t), del paciente en el tiempo t, mediante la utilización del
valor(es) de X(t), por deducción del volumen VEC_{seg}(t) del segundo compartimento, con peso P_{seg}(t), mediante la utilización del valor de VIC (t) y por deducción del volumen VEC_{hidr}(t) como el volumen de agua extracelular del tercer compartimento, con peso P_{hidr}(t), del paciente mediante la utilización de la ecuación (1).

En una forma preferida de realización de la invención, el dispositivo comprende, además, la instrumentación necesaria para determinar los valores VEC(t) y VIC(t). La instrumentación para determinar estos valores puede ser un dispositivo de bioimpedancia aplicado en el cuerpo completo o en una forma de medida segmental.

La unidad de entrada puede ser una interfaz de uso manual, tal como un teclado, con el fin de capacitar la introducción de los valores VEC(t), VIC(t) y X(t). En una forma de realización particularmente conveniente, la instrumentación para determinar los valores VEC(t), VIC(t) y /o la instrumentación para determinar el valor X(t) están unidas directamente a la unidad de entrada, que contiene la interfaz correspondiente en este caso. La introducción manual de estos valores no es, entonces, necesaria.

La invención comprende, también, un procedimiento para deducir el peso muscular P_{muscular}(t) y/o la masa corporal magra LBM(t) de un paciente en el tiempo t. Según esta invención, el peso muscular P_{muscular}(t) se deduce mediante la determinación de, al menos, una medida antropométrica X(t) del paciente en el tiempo t, determinando el volumen de agua intracelular VIC(t) del paciente en el tiempo t, deduciendo el volumen VIC_{básico}(t) de un primer compartimento con el peso P_{básico}(t) del paciente en el tiempo t mediante la utilización de X(t), y deduciendo el peso muscular P_{músculo}(t) como el peso de un segundo compartimento del paciente mediante la utilización de VIC_{básico}(t) y VIC(t).

Como se esquematizó anteriormente el compartimento muscular está entre losa que presentan un grado mayor de variación individual. Debido al concepto de la invención, y a diferencia del tercer compartimento con peso P_{hidr}(t), el peso de la masa muscular se puede caracterizar sin ninguna medida del agua extracelular del paciente. Con la ayuda de la determinación del peso básico P_{básico}(t) es posible (de forma similar a la deducción de VEC_{hidr}(t)) identificar adecuadamente el peso del compartimento muscular del paciente.

El conocimiento del P_{músculo}(t) en si mismo podría ser interesante para el análisis de la composición corporal. Además, esto proporciona una posibilidad para calcular la masa corporal magra del paciente que es el peso seco del paciente excluyendo la masa grasa.

La invención comprende, también, un dispositivo para deducir el peso muscular P_{músculo}(t). Este dispositivo es similar al descrito anteriormente excepto que no tiene las unidades necesarias que le capacitan para introducir y almacenar los valores VEC(t) y que la unidad de almacenamiento del programa microprocesador comprende un programa para deducir el peso muscular P_{músculo}(t) del segundo compartimento mediante la deducción del volumen de agua intracelular VIC_{básico}(t) del primer compartimento del paciente en el tiempo t mediante la utilización del valor(es) de X(t) y mediante la deducción del peso P_{músculo}(t) del segundo compartimento del paciente en el tiempo t mediante la utilización de VIC_{básico}(t) y del VIC(t).

También constituye parte de la invención, una forma de almacenamiento computerizado en la que se almacene un programa de ordenador que se utilizará en un dispositivo según la invención para llevar a cabo los procedimientos según la invención.

Varias formas de realización adicionales de la invención están sometidas a subreivindicaciones de reivindicaciones independientes.

Para una mejor comprensión de la invención se describirán ejemplos, no restrictivos, con referencia a las figuras acompañantes, en las que

La Figura 1 muestra una ilustración esquemática del peso de un paciente y cuatro compartimentos corporales junto con sus contribuciones VEC y VIC,

La Figura 2 muestra esquemáticamente una forma de realización para determinar el peso seco de un paciente según la invención,

La Figura 3a muestra un electrodo de bioimpedancia dispuesto para realizar medidas de bioimpedancia de todo el cuerpo,

La Figura 3b muestra un electrodo de bioimpedancia dispuesto para realizar medidas segmentales de bioimpedancia del cuerpo,

La Figura 4 muestra una ilustración de una medida de bioimpedancia para determinar las contribuciones VEC y/o VIC.

La Figura 5 muestra la dependencia del peso medio de una población en la altura de un individuo,

La Figura 6 muestra una compilación de valores numéricos para los coeficientes k_{i}, relacionando los pesos básicos P_{básico, \ i}, con la media de peso P_{av},

La Figura 7 muestra una compilación de valores numéricos para los coeficientes \lambda_{VEC} y \lambda_{VIC} relacionando los pesos básicos de los subcompartimentos con sus contribuciones VEC y VIC y

La Figura 8 muestra un resumen gráfico del procedimiento según la invención para deducir las masas de varios compartimentos corporales.

Como se muestra en la Figura 1, el peso corporal total P(t) se puede considerar como la suma de los pesos de los cuatro compartimentos:

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en la que el segundo compartimento (P_{seg}(t)) se ha asignado al compartimento P_{músculo}(t) del tejido muscular que comprenderá los músculos esqueléticos, el tercer compartimento P_{hidr}(t) al volumen de fluido en condiciones de mala hidratación y el cuarto compartimento P_{grasa}(t) al tejido adiposo.

La invención hace uso de la observación de que el peso P_{básico}(t) del primer compartimento, esto es, el peso básico, que consistirá en todo lo demás (en el resto del cuerpo) excepto los tejidos nombrados, estos es, músculos, grasa y fluido en mala hidratación, permanece considerablemente constante de un individuo a otro, a condición de que ciertas medidas antropométricas X(t) (detalladas a continuación) permanezcan iguales. Los tejidos que contribuyen a este primer compartimento, comprenden principalmente huesos, órganos, sangre y piel.

A diferencia del peso básico P_{básico}(t), los pesos de los compartimentos segundo y cuarto, esto es, los compartimentos muscular y adiposo, con un peso muscular de P_{músculo}(t) y un peso de grasa P_{grasa}(t), presentan, con mucho, los grados de variabilidad mayores entre los diferentes individuos. En el caso de pacientes de diálisis u otros pacientes mal hidratados, se debe incluir un tercer compartimento con el fin de tener en cuenta el estado de hidratación o peso en condiciones de mala hidratación P_{hidr}(t). Para pacientes que no están mal hidratados, esto es, normohidratados, este último peso debe ser despreciable o, al menos, pequeño, reflejando variaciones diarias normales debidas a la ingestión y excreción de fluidos.

La invención se basa, adicionalmente, en la observación de que los espacios VEC y VIC contribuyen diferencialmente a estos cuatro compartimentos. El estatus de mala hidratación, en particular la hidratación excesiva, conduce particularmente a un cambio de volumen en el espacio VEC, mientras que el espacio VIC permanece, en su mayor parte, constante. También, se considera despreciable la proporción de agua contenida en el tejido adiposo.

Como se representa en la Figura 1, en homeostasis, unos pesos básico y muscular dados, se acompañan de valores específicos de VEC y VIC. Para una buena aproximación, VEC y VIC son linealmente proporcionales al peso en estos compartimentos (las desviaciones menores se discutirán más adelante).

A continuación, se describirá un ejemplo de un procedimiento, según la invención, para determinar el estado de hidratación de un paciente con la ayuda de una forma de realización de un dispositivo según la invención. Esta forma de realización de un dispositivo para determinar el volumen VEC de un compartimento corporal P_{hidr}(t) de un paciente, se muestra en la Figura 2. El dispositivo 10 comprende una unidad microprocesadora 1 que comprende, uno tras otro, una unidad de almacenamiento de un programa de microprocesamiento 1a. Mediante una unión 4, la unidad microprocesadora 1 se conecta con una unidad de entrada 2 y una unidad de almacenamiento de ordenador 3. En la unidad de almacenamiento de un programa de microprocesamiento 1a se almacena un programa para deducir el volumen VEC_{hidr}(t) de un paciente en un tiempo t.

El programa de microprocesamiento deduce el volumen VEC_{hidr}(t) de la forma siguiente: Los volúmenes de agua extracelular e intracelular VEC(t) y VIC(t) de un individuo en un tiempo t se determinan y se introducen en la unidad de entrada 2 que pasa los valores a la unidad de almacenamiento de ordenador 3 en la que se alma-
cenan.

Para determinar los valores VEC(t) y VIC(t) se proporciona la instrumentación 5 que se conecta a la unidad de entrada 2 mediante un enlace 6. La instrumentación 5 es un dispositivo de bioimpedancia. Para las medidas de bioimpedancia son posibles varias disposiciones de los electrodos. En la Figura 2, sólo dos elementos de electrodo 5a y 5b están unidos al dispositivo de medida de bioimpedancia. Cada una de las unidades de los electrodos 5a y 5b consiste en un electrodo de inyección de corriente y un electrodo que recoge el potencial (no mostrado). Mediante la aplicación de dos unidades de electrodo 5a y 5b en la muñeca y en el tobillo del paciente, respectivamente, como se representa en la Figura 3a, se puede determinar la impedancia de todo el cuerpo. Bajo esta configuración de electrodos, el cuerpo se puede considerar como una combinación de diversos cilindros homogéneos, que representan el tronco, piernas y brazos. Mediante la utilización de electrodos adicionales en el hombro o cadera, estos segmentos cilíndricos se pueden medir separadamente, incrementando, posiblemente, de este modo, la precisión de las determinaciones de volumen. Esta configuración está representada en la Figura 3b. Se conectan unidades de electrodo adicionales 5a' y 5b' cerca del hombro y de la cadera correspondientes del paciente posibilitando una aproximación segmental de los elementos corporales, pierna, brazo y tronco.

El valor VEC(t) se determina explotando el hecho de que la impedancia eléctrica de un tejido corporal cambia al aplicar corrientes alternas de diferentes frecuencias al paciente, por medio de los electrodos. A bajas frecuencias, las membranas celulares se comportan como aislantes y la corriente aplicada únicamente pasa a través de los espacios VEC. A altas frecuencias, las membranas celulares se hacen más conductivas y, de esta forma, la corriente pasa a través de los espacios VIC y VEC. Esto se ilustra en la figura 4. Las medidas de impedancia sobre, al menos, dos frecuencias, mejor sobre un intervalo de frecuencias, permiten construir un sitio de impedancia, a partir del cual se puede determinar la resistencia de los componentes VIC y VEC. Por tanto, los volúmenes de los compartimentos respectivos se pueden calcular, posteriormente, a partir de la información de resistencia, basada en las constantes de resistividad del compartimento, disponibles a partir de estudios anteriores por los que se determinan, también, los volúmenes mediante medidas de dilución.

Un dispositivo de bioimpedancia que realiza estos cálculos es distribuido por Xitron Technologies bajo la marca comercial Hydra^{TM}. Los detalles acerca de este dispositivo se revelan en la solicitud de patente internacional WO 92/19153.

Volviendo a la forma de realización mostrada en la Figura 2, también se proporciona el medio 7, para determinar la altura H(t) del paciente como un medida antropométrica X(t), que está conectada a la unidad de entrada 2 mediante el enlace 8. El medio 7 consiste en un dispositivo que es muy conocido en la técnica. En esta forma de realización avanzada de la invención, el medio 7 comprende, también, medios de medida para la determinación del peso P(t) del paciente.

En la forma de realización mostrada en la Figura 2, la unidad de entrada 2 contiene una interfaz mediante la que se transfieren directamente los valores de VEC(t), VIC(t), H(t) y P(t), mediante el enlace 4, a una unidad de almacenamiento de ordenador 3. También, puede ser posible que los valores determinados para todos o para una parte de los valores VEC(t), VIC(t), H(t) y P(t) sean introducidos manualmente en la unidad de entrada 2 por el usuario.

El programa almacenado en la unidad de almacenamiento del microprocesador 1a determina ahora, con la ayuda de datos establecidos almacenados previamente, las contribuciones VEC y VIC a algunos de los cuatro compartimentos, como se requiere para obtener el volumen en condiciones de mala hidratación VEC_{hidr}(t).

En una primera etapa, se deducen las contribuciones VEC_{básico}(t) y VIC_{básico}(t) al peso P_{básico}(t). Con el fin de determinar el peso básico, se identifican todos los componentes corporales que no son músculo, grasa o fluido en mala hidratación. Los componentes principales o los subcompartimentos de P_{básico}(t) son los huesos, órganos, sangre y piel. Se tiene por lo tanto

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Una aproximación útil es asumir que hay porcentajes de fracción de masa para estos subcompartimentos, que se refieren al peso medio P_{me} en una población, que dependen de, al menos, una medida antropométrica X(t). La altura H(t) del paciente ha resultado ser un parámetro muy valioso para su utilización para este propósito. El peso medio P_{me} es el peso que se esperaría si el contenido muscular y de grasa (así como los fluidos en mala hidratación) son comparables a la media de población utilizada.

En la Figura 5 se representa el peso frente a la altura (H y P) para una población de referencia de hombres/mujeres mezclados (sin enfermedad renal). A pesar de que la altura es un factor claramente dominante que influye en el peso, hay una variación considerable de peso para una altura dada, que se explica por variaciones en la masa de grasa y muscular entre personas de la misma altura.

En la Figura 5 se ilustran, también, las posibles relaciones entre H(t) y P_{me}(t). La línea discontinúa muestra el resultado de un análisis de regresión con

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en la que k_{HP}=0,877 kg/cm y H_{o}=90,7 cm. Una aproximación útil para un intervalo de altura de 150 cm a 200 cm es k_{HP}=1 kg/cm y H_{o}=100 cm (línea "H-100" en la Figura 5).

En la Figura 5, no se distinguen hombres de mujeres debido a que se observó la misma relación para ambos. No obstante, se podrían obtener unas relaciones mejoradas que reemplazaran a la ecuación (4), incluyendo varios datos adicionales como sexo, edad, etc., sin alejarse del concepto general de esta invención.

Las fracciones de masa de los subcompartimentos sobre esta media de peso P_{me}(t) se toman, al menos parcialmente, de datos establecidos previamente (H. Skelton: The storage of water by various tissues of the body, Arch. Int. Med. 40, 140 (1972); H.C. Lukaski, Estimation of muscle mass, capítulo 6, en Human Body Composition, editado por A.F. Roche, S.B. Heymsfield y T.G. Lohman, Human Kinetics, 1996, p. 109-128; H. Rico, M. Revilla y E.R. Hernadez: Sex differences in the acquisition of total bone mineral mass peak assessed through dual-energy x-ray absorbitometry, Calcified Tissue International 51, 251 (1992); E. Witzleb: Funktionen des Gefäßsystems, cápitulo 20, en: Physiologie des Menschen, editado por R.F. Schmidt y G. Thews, Berlín-Heidelberg, Springer-Verlag, 1987, p. 505-571; C. Weiss y W. Jelkmann, Funktionen des Blutes, cápitulo 18, en: Physiologie des Menschen, editado por R.F. Schmidt y G. Thews, Berlín-Heidelberg, Springer-Verlag, 1987, p. 422-460; D. DuBois y E.F. DuBois: A formula to estimate the approximate surface area if height and weight be known, Arch. Int. Med. 17, 863 (1916). Por tanto, para los pesos del subcompartimento P_{básico,i}(t) se utiliza la siguiente relación:

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Las fracciones k_{i}, como se extrae de la literatura, se resumen en una tabla en la Figura 6. Es importante mencionar que las fracciones k_{HP} (que relaciona el peso medio con la altura) y k_{i} (que relaciona los componentes de peso básico con la media de peso) dependen de la población seleccionada para la deducción de estos parámetros, aunque se espera que los P_{básico,i} presenten sólo una dependencia menor debido al concepto que define el peso básico P_{básico}. Debido a este concepto, los primeros resultados fiables del estado de hidratación se han obtenido ya con los datos de las Figuras 5 y 6, que se deducen de varias fuentes de la literatura en las que probablemente han diferido las poblaciones de referencia. Sin embargo, la precisión de P_{básico,i} sería particularmente precisa si k_{HP} y k_{i} se han determinado para la misma población.

Para los huesos, ha resultado muy útil distinguir entre hombres y mujeres. Esto es debido al hecho de que el contenido mineral del hueso es diferente entre hombres y mujeres. Para otros subcompartimentos, no se ha visto que sea necesaria esta diferenciación para dar lugar a resultados razonables.

Para P_{básico,sangre}(t) se ha comprobado que es útil aplicar un refinamiento adicional. Aunque la sangre está contenida en órganos y en los vasos arteriales y venosos que irrigan los órganos y músculos, está también considerablemente distribuida en tejido muscular. Una vez que se ha atribuido la variabilidad de masa de un individo a otro, al compartimento muscular y de grasa, el volumen del compartimento de masa sanguínea se descompone consecuentemente en una parte, que depende únicamente del parámetro antropométrico como en la ecuación (5), y en una segunda parte, que depende de la masa del compartimento muscular:

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en la que k_{sangre,me} y k_{sangre,músculo} son coeficientes empíricos que se dan también en la Figura 6.

La masa de sangre varía ligeramente debido al hematocrito Hct(t). Si se asume que la densidad de plasma es constante, entonces la masa de sangre se puede expresar como

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en la que \rho_{pl} es la densidad de plasma sanguíneo (1.027 kg/litro) y \rho_{eri} es la densidad de eritrocitos (1.099 kg/litro). En una primera aproximación, el procedimiento según la invención se puede aplicar asumiendo un valor medio fijo para Hct(t) debido a que las desviaciones debidas a variaciones en el hematocrito son pequeñas. Sin embargo, si se hubiera determinado el hematocrito, la aplicación de la ecuación (7) sería una mejora útil.

La piel ocupa una fracción relativamente grande de masa (ca. 18%) que incluye el tejido subcutáneo. Es probable que parte de la grasa esté contenida en este componente subcutáneo. Sin embargo, esta "grasa básica" junto con cualquier otro tejido se puede considerar, colectivamente, como "la piel" y no se incluye en el componente de grasa que se calculará más adelante.

Se considera que la masa de la piel es independiente del sexo, pero es dependiente del área de la superficie corporal (ASC). Si una persona gana mucho peso con la misma altura, se espera que la piel, no sólo se estire sino que se acumule piel adicional. Tras una perdida de peso debería ocurrir lo opuesto. Por tanto, el valor de la masa de piel no se debería adaptar, únicamente, según el valor medio de peso. Además, se debería considerar un factor que relacione el ASC real con el ASC en el peso medio para una altura dada:

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Para el cálculo del área de la superficie corporal ASC (P,H) se puede utilizar la fórmula dada por DuBois y DuBois (D. DuBois y E.F. DuBois: A formula to estimate the approximate surface area if height and weight be known, Arch. Int. Med. 17, 863 (1916):

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A la vista de las ecuaciones (3) a (9) es, por tanto, posible (tomando los valores determinados del parámetro antropométricos H(t) y del peso P(t)) determinar el peso básico P_{básico}(t). Realmente, el peso total P(t) sólo se integra en el cálculo para la deducción de P_{básico,piel}(t), según la ecuación (8), como un tipo de efecto de segundo orden. Si en una primera aproximación, P_{básico,piel}(t) se toma para que sea dependiente de P_{me}(t) únicamente, no se requeriría el peso total P(t) para el cálculo de P_{me}(t).

Sin embargo, de acuerdo con la ecuación (6) es necesario determinar también P_{músculo}(t) con el fin de deducir P_{básico,sangre}(t) y, de esta forma, P_{básico}(t). Este punto se analizará adicionalmente más adelante.

El procedimiento de la invención, que se ejecuta en el programa almacenado en la unidad de almacenamiento del microprocesador 1a, se beneficia ahora de los valores VEC(t) y VIC(t) determinados y los compara con algunas de las contribuciones VEC y VIC de los distintos compartimentos. Para el primer compartimento P_{básico} se tiene:

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Cada subcompartimento P_{básico,i}(t) contribuirá diferencialmente a los espacios VEC y VIC. Se ha comprobado que es razonable tomar las contribuciones VEC_{básico,i}(t) y VIC_{básico,i}(t) para que sean linealmente proporcionales a P_{básico,i}(t):

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Los ejemplos de valores de los coeficientes \lambda_{VEC,i} y \lambda_{VIC,i} que se han extraído de la literatura se resumen en la Figura 7. Para \lambda_{VEC,sangre} y \lambda_{VIC,sangre} se pueden utilizar correcciones similares a la ecuación (7), que tienen en cuenta cualquier dependencia del hematocrito. Tales correcciones parten del concepto de que VEC_{básico,sangre}(t) se obtiene por el volumen de plasma sanguíneo y VIC_{básico,sangre}(t) se obtiene por el volumen de células sanguíneas. Los valores mostrados para \lambda_{VEC,sangre} y \lambda_{VIC,sangre} se calculan, de acuerdo con esto, para un intervalo de hematocrito del 22% al 50%, cubriendo este intervalo, el intervalo de pacientes normohidratados y el intervalo de hematocrito bajo de pacientes de diálisis.

Con ayuda de las ecuaciones (10.1) a (11.2) es posible, ahora, deducir el volumen de agua extracelular VEC_{básico}(t) del primer compartimento (básico) y hacer lo mismo para el volumen de agua intracelular VIC_{básico}(t).

En referencia a la figura 1, se encuentra la siguiente relación, teniendo en cuenta que el peso en condiciones de mala hidratación P_{hidr}(t) y el peso de la grasa P_{grasa}(t), esto es el tercer y cuarto compartimentos, tienen sólo contenidos despreciables de VIC:

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Ya que el segundo compartimento, esto es el tejido muscular, tiene una relación de volúmenes de agua extra a intracelular:

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(\gamma=0,582 se ha deducido de los datos de población) es posible deducir el volumen VEC_{músculo}(t) como

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Considerando, además, una fracción fija \lambda_{PTS\_músculo} de agua por unidad de masa de músculo, el peso muscular P_{músculo}(t) se deduce como

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en la que \lambda_{PTS\_músculo} = 0,757 litros/kg está tomado de la literatura.

Ahora, con la ecuación (15) se puede calcular P_{músculo}(t), un parámetro que se requirió con anterioridad en la ecuación (6), que introduce una pequeña mejora para el cálculo del volumen de sangre. Por medio de un programa de ordenador adecuado, se podría aplicar un procedimiento que resuelve las ecuaciones mediante un procedimiento iterativo que es muy conocido en la técnica, por ejemplo, empezando con un valor medio en la población de P_{músculo}(t) y repitiendo iterativamente los cálculos en las ecuaciones (6) a (15) hasta que se encontraran datos consistentes.

Vale la pena advertir que la pequeña dependencia entre P_{básico}(t) y P_{músculo}(t) podría complicarse, también, por la utilización de una definición ligeramente diferente de P_{básico, sangre}(t): En lugar de asignar la sangre contenida en el compartimento muscular al subcompartimento de sangre del compartimento básico, también es posible asignarla al compartimento muscular. El segundo término de la ecuación (6) se añade, entonces, al P_{músculo}(t) en lugar de continuar como una contribución a P_{básico, sangre}(t). Los parámetros para ambos compartimentos podrían, entonces, deducirse directamente. Esta aproximación alternativa sólo representa una aproximación matemática equivalente que no se aleja del concepto de la invención.

El programa almacenado en la unidad de almacenamiento del ordenador 1a es ahora capaz de deducir el componente VEC_{hidr}(t) del tercer compartimento P_{hidr}(t) teniendo en cuenta, de nuevo, la situación mostrada en la Figura 1: Este componente VEC_{hidr}(t) se deduce mediante la ecuación1 asumiendo, primero que todos los fluidos en condiciones de mala hidratación se secuestran en el espacio VEC y, segundo que el cuarto compartimento, el compartimento de grasa, no contribuye al VEC(t) medido. Este componente VEC_{hidr}(t) se deduce de la ecuación (1).

Otro parámetro utilizado frecuentemente para caracterizar el estado de nutrición es la masa corporal magra (LBM). Sobre las bases del concepto descrito, este parámetro LBM(t) es simplemente la suma de los compartimentos básico y muscular, esto es

17

El valor LBM(t) se puede deducir fácilmente, de esta forma. Especialmente para pacientes mal hidratados, el concepto de esta invención debería permitir una determinación más precisa de LBM, debido a que otros conceptos conocidos para determinar LBM, normalmente no distinguen entre tejido y exceso de fluido, esto es, existe el peligro de que un paciente mal nutrido y sobrehidratado se podría caracterizar, erróneamente, como si estuviera bien nutrido y normohidratado.

En una forma adicional de la invención, una vez que se ha determinado VEC_{hidr}(t) se puede deducir el peso P_{hidr}(t) correspondiente, mediante el programa del micropocesador, multiplicando, simplemente, VEC_{hidr}(t) por \rho_{VEC}(=1 kg/litro). Posteriormente, se puede deducir, además, el peso P_{grasa}(t) del cuarto compartimento resolviendo esta variable a partir de la ecuación (2). El peso seco, si se requiere, se puede deducir sustrayendo P_{hidr}(t) de P(t).

En la Figura 8 se resume el procedimiento completo mediante el que se desarrolla el programa con el fin de deducir los distintos resultados.

El resultado para VEC_{hidr}(t) o P(t) se transmite, finalmente, a una unidad de salida 9, que es un dispositivo de visualización que muestra el resultado al usuario. Se podrían añadir resultados adicionales, independientemente de si es un resultado intermedio o un resultado adicional como el peso P_{grasa}(t), al carácter informativo del dispositivo de visualización.

Los resultados de los compartimentos se pueden almacenar en el dispositivo para hacer posible un análisis de tendencias que incluye resultados deducidos previamente. También, se ha comprobado que es útil para ajustar los datos mediante la deducción de valores medios ponderados de los datos últimos y de los previos. Para este propósito están disponibles en la técnica varios algoritmos para reducir la dispersión estadística en los datos. Una mejora útil en el procedimiento de promediar, para manifestar los resultados nuevos, se obtiene dando el peso máximo a la última medición y decreciendo el peso de otras mediciones previas a medida que aumenta el tiempo que ha pasado desde que se realizó la medición.

El dispositivo revelado y el procedimiento según la invención son, por tanto, capaces de proporcionar una poderosa técnica para el control del peso seco. En caso de que se determinen el peso P_{grasa}(t) del compartimento de masa adiposa y/o el peso P_{músculo}(t) del compartimento de masa muscular, la invención proporciona resultados útiles adicionales que permiten obtener conclusiones acerca del estado nutricional del paciente. Esto no depende, por supuesto, de si el paciente esta realmente mal hidratado o no.

Por tanto, es posible el control de cualquier individuo, independientemente de cualquier modalidad de tratamiento. La invención es particularmente aplicable a pacientes que sufren tratamientos por fallo renal en estado terminal, como hemodiálisis, hemofiltracion, hemodiafiltración o cualquier forma de diálisis peritoneal (todas estas modalidades de tratamiento se resumen a lo largo de esta solicitud de patente mediante la terminología "un tratamiento de diálisis". Una caracterización del estado de hidratación podría, también, ser altamente deseable en los ajustes de cuidados intensivos, debido a que los electrolitos anormalmente altos y las afecciones de fluidos son frecuentes en estos pacientes. Además, serían prácticos en mediciones realizadas en virtualmente cualquier ajuste en el que se requieran los parámetros de nutrición o condición física, que incluyen casa, farmacias, prácticas médicas, unidades de diálisis, servicios, centros de acondicionamiento físico, etc.

Claims (32)

1. Un procedimiento para determinar el volumen de un compartimento corporal VEC_{hidr}(t) de un paciente en un tiempo t, que comprende las etapas de:

determinar al menos una media antropométrica X(t) del paciente en el tiempo t,

determinar el volumen de agua extracelular VEC (t) del paciente en el tiempo t,

determinar el volumen de agua intracelular VIC (t) del paciente en el tiempo t,

deducir el volumen de agua extracelular VEC_{básico}(t) de un primer compartimento con peso P_{básico}(t) del paciente en el tiempo t, mediante la utilización de X(t),

deducir el volumen de agua extracelular VEC_{seg}(t) de un segundo compartimento con peso P_{seg}(t) del paciente en el tiempo t, mediante la utilización de VIC(t),

deducir el volumen VEC_{hidr}(t) como el volumen de agua extracelular de un tercer compartimento del paciente con peso P_{hidr}(t), mediante la utilización de la ecuación

18

2. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo compartimento representa el tejido muscular, con peso P_{músculo}(t) y volumen de agua extracelular VEC_{músculo}(t).

3. El procedimiento según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el volumen de agua intracelular
VIC(t) del primer compartimento se deduce también a partir de X(t) y porque VIC_{básico}(t) se utiliza también para deducir VEC_{seg}(t).

4. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se determina el peso P(t) del paciente en el tiempo t y porque el volumen de agua extracelular VEC_{básico}(t) y/o el volumen de agua intracelular VIC_{básico}(t) del primer compartimento se deducen mediante la utilización de X(t) y P(t).

5. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los volúmenes de agua extracelular y/o intracelular VEC_{básico}(t) y VIC_{básico}(t) del primer compartimento se deducen también mediante la utilización de VIC(t).

6. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que, al menos, una de las medidas antropométrica X(t) es la altura H(t) del paciente en el tiempo t.

7. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque VEC(t) y VIC(t) se deducen por una medida de bioimpedancia.

8. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque VEC_{básico}(t) se deduce a partir de varios subcompartimentos, mediante la siguiente ecuación:

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en la que VEC_{básico}(t) es VEC del subcompartimento de orden i del primer compartimento en el tiempo t.

9. El procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque, al menos, uno de los valores i VEC_{básico,i}(t) se deduce como una parte proporcional del peso P_{básico}(t) del subcompartimento de orden i, esto es

20

en la que \lambda_{VEC,i} es la constante de proporcionalidad correspondiente.

10. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque VIC_{básico}(t) se deduce a partir de varios subcompartimentos, mediante la siguiente ecuación:

21

en la que VIC_{básico}(t) es VIC del subcompartimento de orden i del primer compartimento en el tiempo t.

11. El procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque, al menos, uno de los valores i
VIC_{básico,i}(t) se deduce como una parte proporcional del peso P_{básico}(t) del subcompartimento de orden i, esto es

22

en la que \lambda_{VIC,i} es la constante de proporcionalidad correspondiente.

12. El procedimiento según las reivindicaciones 8 ó 10, caracterizado porque los subcompartimentos comprenden cuatro subcompartimentos que representan el esqueleto (VEC_{básico,esqueleto}, VIC_{básico,esqueleto}, P_{básico,esqueleto}), órganos (VEC_{básico,órgano}, VIC_{básico,órgano}, P_{básico,órgano}), sangre (VEC_{básico,sangre}, VIC_{básico,sangre}, P_{básico,sangre}) y piel (VEC_{básico,piel},
VIC_{básico,piel}, P_{básico,piel}).

13. El procedimiento según la reivindicación 6 y, al menos, una de las reivindicaciones 9 ó 11, caracterizado porque la media de peso P_{me}(H(t)) se deduce de la medida de altura H(t) de un paciente y de una medida H, establecida previamente frente a un relación P_{me}(H) de una población de referencia, y que, al menos, uno de los pesos de los subcompartimentos P_{básico,i} se deduce por

23

en la que k_{i} es la constante de proporcionalidad correspondiente.

14. El procedimiento según las reivindicaciones 12 y 13, caracterizado porque la relación para P_{básico, i}(t) se utiliza para el subcompartimento de esqueleto y órganos.

15. El procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque se determina el hematocrito Hct(t) del paciente en el tiempo t y porque Hct(t) se utiliza para deducir P_{básico, sangre}(t).

16. El procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque se determina el índice del área de la superficie corporal (ASC(t)) del paciente en el tiempo t y porque ASC(t) se utiliza para deducir P_{básico, piel}(t).

17. El procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque se deducen las masas P_{básico}(t), P_{seg}(t) y
P_{hidr}(t) del primer, segundo y tercer compartimentos y porque se deduce la masa P_{grasa}(t) de un cuarto compartimento del paciente en el tiempo t mediante la siguiente fórmula:

24

18. Un dispositivo (10) para llevar a cabo el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende

una unidad microprocesadora (1) que comprende, uno tras otro, una unidad de almacenamiento de un programa de microprocesamiento (1a),

una unidad de entrada (2) que permite introducir los valores de VEC(t), VIC(t) y X(t),

una unidad de almacenamiento de ordenador (3) para almacenar los valores VEC(t), VIC(t) y X(t),

en el que la unidad de almacenamiento de un programa de microprocesamiento (1a) comprende un programa para deducir el volumen de agua extracelular VEC_{hidr}(t) por deducción del volumen de agua extracelular VEC_{básico}(t) del primer compartimento, con peso P_{básico}(t), del paciente en el tiempo t, mediante la utilización del valor(es) de X(t),

por deducción del volumen VEC_{seg}(t) del segundo compartimento, con peso P_{seg}(t), del paciente en el tiempo t, mediante la utilización del valor de VIC (t) y

por deducción del volumen VEC_{hidr}(t) como el volumen de agua extracelular del tercer compartimento, con peso P_{hidr}(t), del paciente, mediante la utilización de la ecuación

25

19. El dispositivo según la reivindicación 18, caracterizado porque éste comprende, además, la instrumentación necesaria (5) para determinar los valores VEC(t) y VIC(t).

20. El dispositivo según las reivindicaciones 18 ó 19, caracterizado porque éste comprende, además, la instrumentación necesaria (7) para determinar los valores de, al menos, una medida antropométrica X(t) y/o el peso P(t) del paciente en el tiempo t.

21. El dispositivo según la reivindicación 19, caracterizado porque la instrumentación necesaria (5) para determinar los valores VEC(t) y VIC(t) es un dispositivo para medir bioimpedancia.

22. El dispositivo según la reivindicación 18, caracterizado porque la unidad de entrada (2) es una interfaz manual para el usuario, preferentemente un teclado.

23. El dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 22, caracterizado porque la unidad de entrada (2) comprende una interfaz para la instrumentación (5) para determinar los valores VEC(t) y VIC(t) y/o la instrumentación (7) para determinar los valores X(t) y/o P(t).

24. El dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 23, que comprende además una unidad de salida (9), que esta unida a la unidad microprocesadora (1) para permitir la salida, que muestra preferentemente el valor deducido de VEC_{hidr}(t).

25. El dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 24, caracterizado porque la unidad de entrada (2) está capacitada para recibir un valor correspondiente al hematocrito Hct(t) de sangre del paciente en el tiempo t, y porque la unidad de almacenamiento del ordenador (3) está capacitada para almacenar este valor, y porque el programa almacenado en la unidad de almacenamiento del programa de microprocesamiento (1a) corrige el peso del primer compartimento P_{básico}(t) para el valor del hematocrito.

26. Un procedimiento para determinar el peso muscular P_{músculo}(t) de un paciente en un tiempo t, que comprende las etapas de:

determinar, al menos, una medida antropométrica X(t) del paciente en el tiempo t,

determinar el volumen de agua intracelular VIC(t) del paciente en el tiempo t,

deducir el volumen de agua intracelular VIC_{básico}(t) de un primer compartimento, con peso P_{básico}(t), del paciente en el tiempo t, mediante la utilización de X(t), y

deducir la masa muscular P_{músculo}(t) como el peso de un segundo compartimento del paciente, mediante la utilización de VIC_{básico}(t) y de VIC(t).

27. El procedimiento según la reivindicación 26, caracterizado porque el P_{músculo}(t) se deduce por la relación

26

en la que \gamma es la relación entre el volumen de agua extracelular y el volumen de agua intracelular en el segundo compartimento y \lambda_{PTS\_músculo} es la fracción de agua por unidad de masa en el segundo compartimento.

28. El procedimiento según las reivindicaciones 26 ó 27, caracterizado porque el peso P_{básico}(t) del primer compartimento del paciente en el tiempo t, se deduce también utilizando X(t).

29. El procedimiento según la reivindicación 28, caracterizado porque la masa corporal magra LBM(t) del paciente en el tiempo t, se deduce mediante la ecuación

27

30. El procedimiento según las reivindicaciones 26 a 29, caracterizado porque el primer compartimento comprende el esqueleto, los órganos, la sangre y la piel del paciente.

31. Un dispositivo (10) para llevar a cabo el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 26 a 30, que comprende

una unidad microprocesadora (1) que comprende, uno tras otro, una unidad de almacenamiento de un programa de microprocesamiento (1a),

una unidad de entrada (2) que permite introducir los valores de VIC(t) y X(t),

una unidad de almacenamiento de ordenador (3) para almacenar los valores VIC(t) y X(t),

en el que la unidad de almacenamiento de un programa de microprocesamiento (1a) comprende un programa para deducir la masa muscular P_{músculo}(t) del segundo compartimento por deducción del volumen de agua intracelular VIC_{básico}(t) del primer compartimento, con peso P_{básico}(t), del paciente en el tiempo t, mediante la utilización del valor(es) de X(t),

y por deducción del peso P_{músculo}(t) del segundo compartimento del paciente en el tiempo t, utilizando VIC_{básico}(t) y VIC(t).

32. Un medio de almacenamiento de un programa de microprocesador, caracterizado porque el programa de microprocesador, según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 25 ó 31, se almacena en él.