ES2317817B2 - Sistema estimulador neumatico somatosensorial de sincronizacion manual. - Google Patents
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Abstract
Sistema estimulador neumático somatosensorial de
sincronización manual con dispositivos de medida que no contienen
trigger que comprende tres módulos:
- Un primer módulo de control que comprende
medios de visualización de datos y procesamiento de datos de una
secuencia de estimulación que envía la información al módulo
mecánico a través de un cable de conexión (8).
- Un segundo módulo mecánico que comprende:
- un compresor (12) de aire conectado a un
filtro regulador (4), y
- una caja metálica (11) que recibe la
información del módulo de control y la envía al módulo aplicador en
forma de presión a través de unas válvulas conectadas al filtro
regulador (4),
- Un tercer módulo aplicador, que comprende un
soporte con al menos dos conexiones (3a y 3b) a las válvulas del
módulo mecánico, que regulan el movimiento de extensión y
retracción de un pistón (1).
Description
Sistema estimulador neumático somatosensorial de
sincronización manual.
La invención se refiere a un estimulador
neumático somatosensorial compatible con dispositivos de Resonancia
Magnética (RM) antiguos que no disponen de señal de "trigger",
permitiendo una sincronización manual de la aplicación lo que
posibilita su uso en sistemas ya instalados, algo más antiguos.
La estimulación somatosensorial mecánica de
diferentes localizaciones de la anatomía humana se ha venido
utilizando como método para el estudio de la función cerebral a
partir de las respuestas producidas por el estímulo incidente.
Diversos estudios realizados mediante PET
(Tomografía por emisión de positrones) realizados por Fox en 1987 y
Seitz y Roland en 1992 comprueban como utilizando estimulación
mecánica continuada sobre la palma de la mano, es capaz de producir
alteraciones en el flujo sanguíneo cerebral (CBF), activando
diversas áreas del cortex somatosensorial.
Utilizando RM (Resonancia magnética) mediante
técnicas BOLD (Blood Oxygen Level-Dependent), se
pueden registrar los cambios en el CBF (Flujo Sanguineo Cerebral),
producto del procedimiento de estimulación, lo que permite realizar
mapas de localización de la activación somatosensorial o dolorosa
en diferentes áreas del encéfalo humano. Es por este motivo por lo
que es necesaria la utilización de estimuladores mecánicos en
paralelo con sistemas de RM.
No obstante, no muchos de estos estimuladores
están preparados para adaptarse a las particulares condiciones de
funcionamiento que imponen los sistemas de RM, puesto que la
mayoría de ellos poseen aplicadores con elementos ferromagnéticos
que pueden interferir en las condiciones de registro. En estudios
existentes ha quedado patente que los sistemas neumáticos e
hidráulicos son perfectamente compatibles con estas condiciones de
trabajo (Yu N, Hollnagel C, Blickenstorfer A, Kollias SS, Riener R;
Comparison of MRI-compatible mechatronic systems
with hydrodynamic and pneumatic actuation).
Algunos de los estimuladores existentes
actualmente compatibles con RM, utilizan estimulación térmica
mediante laser de CO2, o Peltier Illusion Grid (MRI and MEG
scanning at MARIARC, Liverpool University UK). Otros, como el
sistema CACTUS (MRI and MEG scanning at MARIARC, Liverpool
University UK) utilizan una estimulación mecánica basada en golpeo
de un pistón sobre los dedos de las manos.
Otros tipos de estimuladores desarrollados para
producir estimulación dolorosa utilizan corriente eléctrica
directamente aplicada (Patente: 6146334, Patente: 6113552), o calor
directamente aplicado en cualquier parte del cuerpo (Patente:
5941833) y todos ellos se basan en la interpretación subjetiva
humana individual de dolor (Patente: 6807965), sin acudir a
indicadores objetivos, como el procesamiento cerebral de la
señal.
Para poder utilizar este tipo de estimuladores
en paralelo con la RM, es necesario que la parte del estimulador
que se encuentra dentro de la sala de registro de RM no produzca
interacción alguna con los campos magnéticos, base del
funcionamiento de estos aparatos.
Dentro de los experimentos más importantes que
se engloban dentro de este tipo de estimulación, compatibles con RM
podemos destacar el método desarrollado por Stippich y Golaszewski
en 2002 basado en bolsas de aire controladas neumáticamente y el
método de Maldjian y Harrington propuesto en 2000 basado en la
utilización de piezodiscos.
Otro estimulador con características similares
al que se describe en el presente documento es compatible por
construcción con MRI (H.M. Schubert, I.H. Lorenz, F. Zschiegner, C.
Kremser, M. Hohlrieder, M. Bielbl, C. Kolbistsch and P.L. Moser.
Testing a new pneumatic device to cause pain in humans), y la
estimulación se realiza mediante una membrana activada por presión.
Se conoce la existencia de otros estimuladores también compatibles
con RM, cuya estimulación se realiza de forma vibrotáctil, activada
mediante un sistema magnetomecánico (Patente:
US2003236456-A1).
Por otro lado, los dispositivos de resonancia
magnética desarrollados actualmente disponen de ciertas
características que se han ido incorporando a medida que se ha ido
perfeccionando la técnica industrial que las desarrolla, pero
resonancias de construcción no muy lejana temporalmente y
actualmente en uso, en multitud de hospitales y centros de salud,
no disponen de estas mejoras e implementaciones. Una de estas
mejoras es la existencia de una señal generada por la propia
resonancia conocida como señal de "trigger" cuya forma,
frecuencia y duración está directamente relacionada con las
secuencias de adquisición de la resonancia magnética. La no
presencia de esta señal de "trigger" en los dispositivos de
resonancia magnética crea el problema de compatibilidad de los
dispositivos somatosensoriales conocidos hasta la fecha.
La presente invención se refiere a un sistema
estimulador neumático somatosensorial compatible con dispositivos
de resonancia magnética (RM), que ignora la existencia de la señal
de trigger de los dispositivos de resonancia magnética, de manera
que el usuario pueda aplicar directamente la secuencia de
estimulación cuando él lo desee, sincronizando manualmente la
aplicación, facilitando su uso en sistemas ya existentes algo más
antiguos que no disponen de señal de "trigger".
El dispositivo de la invención está basado en el
movimiento de extensión-retracción que efectúa un
pistón de plástico controlado por presión neumática, adaptado a
puntos determinados de la anatomía humana, principalmente diseñado
para adaptarse al epicóndilo del brazo derecho de los pacientes, y
compatible con las condiciones de funcionamiento de la resonancia
magnética (RM).
Este sistema estimulador tiene una estructura
general modular dividida en tres subsistemas: A) De control, B)
Mecánico y C) Aplicador.
Motivado por la necesidad de una sincronización
manual para que el usuario pueda aplicar directamente la secuencia
de estimulación cuando él lo desee, sincronizando manualmente la
aplicación, la invención presenta un sencillo interfaz de usuario
formado por una pantalla táctil que permite la activación manual del
usuario desde la sala de control de la resonancia, desde donde
tiene acceso al temporizador de la resonancia magnética, en la cual
se visualizan menús interactivos que permiten realizar diferentes
tipos de estimulaciones.
El sistema se integra en una caja metálica que
contiene un microcontrolador que alberga el software de control del
sistema mecánico (neumático), alimentado mediante una fuente
conectado a la red de distribución general y con un interruptor de
apagado/encendido que alimenta al microcontrolador.
La caja presenta una salida con un conector para
interconectar el sistema mecánico.
Consta de dos partes:
- -
- una exterior formada por un compresor de aire conectado a un filtro regulador, y
- -
- otra integrada en una caja metálica.
El compresor de aire genera una presión máxima
de 8 bares y se conecta al filtro regulador mediante un tubo de
plástico. La salida del filtro regulador se conecta a su vez a un
sistema de dos válvulas ubicado en el interior de la caja metálica,
gobernadas por el microcontrolador del subsistema de control. Una
de las válvulas genera una presión proporcional, controlada por
corriente, suministrada por el microcontrolador y la otra genera
una presión no proporcional, controlada por una señal digital del
microcontrolador. Este subsistema cuenta con una fuente de
alimentación independiente, para alimentar las válvulas, conectado
a su vez con la red general y con un interruptor de
apagado/encendido.
Las salidas de las dos válvulas antes nombradas
se conectan con el sistema aplicador mediante sendos tubos
plásticos de las mismas características que el mencionado en la
descripción del subsistema mecánico, pero con una longitud máxima
de 7 metros, lo que permite evitar pérdidas apreciables de presión
en las paredes del tubo. Estos dos tubos se conectan a un aplicador
anatómico de material plástico acolchado. Este aplicador posee unas
sujeciones en forma de tiras de velcro® que aseguran una firme y
precisa fijación en el punto deseado.
La estimulación se realiza mediante un pistón de
plástico firmemente unido a una placa también de plástico, para
evitar su desplazamiento, que efectúa un movimiento de
extensión-retracción. Para el movimiento de
extensión se utiliza la acción de la válvula proporcional. Ésta,
mediante software, genera una presión que se traduce en una
extensión proporcional del pistón. Para el movimiento de retracción,
se utiliza la acción de la válvula no proporcional.
El subsistema aplicador está diseñado para ser
adaptable al epicóndilo del brazo derecho. Para adaptarse a este
punto, está construido en forma de codo, con una plancha de
material plástico rígido con la curvatura apropiada para abrazar
parcialmente el brazo. Una vez situado, posee dos tiras ajustables
de velcro® que permiten su fijación sobre brazos de múltiples
dimensiones.
El sistema estimulador permite la estimulación
en dos posibles modos. El primero de ellos se denomina modo
experimental, y permite que el usuario modifique a su gusto los
parámetros de la estimulación, como el número de estímulos,
intervalo entre estímulos y tiempo de duración de los estímulos, en
base a crear una secuencia personalizada. El segundo de los modos
de estimulación se denomina detección de umbrales, y consiste en la
aplicación de una serie de estímulos de presión creciente, que
permita determinar el umbral de dolor de cada individuo sometido a
la estimulación de manera individual.
El procedimiento de estimulación somatosensorial
neumático que utiliza el dispositivo de la invención para la
medición, con magnetoencefalografía o resonancia magnética, de la
respuesta generada en el cerebro y así obtener una caracterización
del procesamiento de la señal dolorosa, podría resumirse en las
siguientes etapas:
- -
- Una primera etapa de selección del modo de estimulación en el subsistema de control.
- -
- Una segunda etapa de sincronización manual en la que se usa el reloj de la resonancia o magnetoencefalografía para determinar el momento de comienzo de la estimulación.
- -
- Una tercera etapa de envío de la señal del microcontrolador del subsistema de control al subsistema mecánico a través del cable de conexión (8).
- -
- Una cuarta etapa de generación, en las válvulas, de la presión seleccionada.
- -
- Una quinta etapa de envío de la presión de las válvulas a las conexiones del subsistema aplicador (3a y 3b) a través de los tubos (10).
- -
- Una sexta etapa de extensión y retracción del pistón (1) del subsistema aplicador sobre la parte específica de la anatomía del cuerpo humano.
- -
- Una séptima etapa de medición, en los dispositivos de medición carentes de trigger, de la señal producida por el cerebro en respuesta a la estimulación producida.
A continuación se pasa a describir de manera muy
breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la
invención y que se relacionan expresamente con una realización de
dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de
ésta.
La figura 1 muestra una vista en perspectiva del
exterior del subsistema aplicador.
La figura 2 muestra una vista en perspectiva del
interior del subsistema aplicador.
La figura 3 muestra una vista en perspectiva de
la apariencia externa del subsistema de control.
La figura 4 muestra una vista en perspectiva del
subsistema mecánico.
En las citadas figuras se representas los
siguientes elementos:
- 1.-
- Pistón
- 2.-
- Soporte acolchado
- 3a.-
- Conexión a la válvula proporcional
- 3b.-
- Conexión a la válvula no proporcional
- 4.-
- Filtro regulador
- 5.-
- Pantalla táctil
- 6.-
- Puertos de conexión
- 7.-
- Caja metálica del módulo de control
- 8.-
- Cable de conexión del módulo de control al módulo mecánico
- 9.-
- Cable de conexión del compresor al filtro regulador
- 10.-
- Tubos
- 11.-
- Caja metálica del módulo mecánico
- 12.-
- Compresor
El dispositivo de la presente invención
compatible con dispositivos de RM que no contienen trigger,
comprende un módulo aplicador, tal y como se ve en las figuras 1 y
2, un módulo de control, tal y como se en la figura 3, y un módulo
mecánico, tal y como se ve en la figura 4.
El módulo aplicador incorpora por el lado de
contacto con el cuerpo, un soporte acolchado (2) y un pistón (1) de
plástico que se extiende y retrae por presión neumática, que
produce la estimulación somatosensorial, regulada por dos conexiones
al sistema de válvulas para controlar el movimiento del pistón, una
conexión a la válvula proporcional (3.a) y la otra conexión con la
válvula no proporcional (3.b), tal y como se ve en la figura 2,
ambas conexiones se conectan con las respectivas válvulas del
subsistema mecánico a través de unos tubos (10) plásticos.
El módulo mecánico comprende una caja metálica
(11) de dimensiones que pueden ser de 22x28x30.5 cm, en cuyo
interior se encuentran una válvula proporcional que genera una
presión proporcional a la corriente suministrada (lazo de corriente
entre 4-20 mA) y una válvula no proporcional
controlada por una señal digital del microcontrolador de
0-24V. Externamente, el módulo mecánico comprende un
filtro regulador de presión (4) unido por un cable de conexión (9)
de 1 metro de longitud y 4 mm de diámetro, a un compresor (12), de
manera que se asegure que la presión máxima final a la salida del
filtro sea de 8 bares.
El módulo de control comprende una caja metálica
(7) de dimensiones similares al módulo mecánico compuesto por una
pantalla táctil (5) que actúa de interfaz con el usuario, y dos
puertos de conexión (6) a los dispositivos de magnetoencefalografía
o de resonancia magnética. El módulo de control se conecta al
módulo mecánico mediante un cable (8) para permitir la comunicación
entre el microcontrolador del interior de la caja del módulo de
control y las válvulas del interior de la caja del módulo
mecánico.
Cada una de las cajas contenedoras de los
subsistemas, mecánico y de control, posee su propia fuente de
alimentación y una conexión independiente a la red eléctrica: El
módulo mecánico cuenta con una fuente independiente de 5A y el
módulo de control cuentan con una fuente de alimentación
independiente de 2A, conectado a su vez con la red general y con un
interruptor de apagado/encendido.
Se sobreentiende que no alteran la esencia de la
invención, tanto las variaciones en los materiales como la forma,
el tamaño y la disposición de los elementos.
Los términos utilizados durante la descripción y
el sentido de la misma deberán ser considerados siempre de manera
no limitativa.
Claims (13)
1. Sistema estimulador neumático somatosensorial
de sincronización manual caracterizado por comprender tres
módulos:
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
todo ello configurado para
estimular una parte específica de la anatomía humana de tal manera
que se sincronice manualmente la secuencia de estimulación con las
secuencias de obtención de información del dispositivo de medición
que no contienen trigger, al que está conectado el
sistema.
2. Sistema estimulador neumático somatosensorial
según reivindicación 1 caracterizado porque el módulo de
control comprende una caja (7) con una pantalla táctil (5) exterior
que actúa como interfaz con el usuario y un microcontrolador en el
interior que alberga el software de control del sistema
mecánico.
3. Sistema estimulador neumático somatosensorial
según reivindicaciones anteriores caracterizado porque en el
módulo mecánico, el filtro regulador (4) se conecta a su vez a un
sistema de dos válvulas ubicado en el interior de la caja metálica
(11) gobernadas por el microcontrolador.
4. Sistema estimulador neumático somatosensorial
según reivindicación 3 caracterizado porque una de las
válvulas genera una presión proporcional controlada por la
corriente suministrada por el microcontrolador, y la otra genera
una presión no proporcional, controlada por una señal digital del
microcontrolador.
5. Sistema estimulador neumático somatosensorial
según reivindicación 4 caracterizado porque la presión máxima
final a la salida del filtro (4) es de 8 bares.
6. Sistema estimulador neumático somatosensorial
según reivindicaciones 2-5 caracterizado
porque la corriente suministrada por el microcontrolador tiene un
lazo de corriente entre 4-20 mA.
7. Sistema estimulador neumático somatosensorial
según reivindicaciones 2-5 caracterizado
porque señal digital del microcontrolador es entre
0-24V.
8. Sistema estimulador neumático somatosensorial
según reivindicaciones anteriores caracterizado porque el
módulo mecánico cuenta con una fuente independiente de 5A y el
módulo de control cuentan con una fuente de alimentación
independiente de 2A, conectado a su vez con la red general y con un
interruptor de apagado/encendido.
9. Sistema estimulador neumático somatosensorial
según reivindicaciones anteriores caracterizado porque el
módulo aplicador está diseñado para estimular el epicóndilo del
brazo derecho.
10. Sistema estimulador neumático
somatosensorial según reivindicaciones anteriores
caracterizado porque el dispositivo de medición al que se
conecta y con el que es compatible el sistema es un dispositivo de
Resonancia Magnética que no contiene trigger.
11. Procedimiento de estimulación neumática
somatosensorial caracterizado por utilizar el dispositivo
divulgado en las reivindicaciones 1-10 y
comprender:
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
\newpage
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
12. Procedimiento de estimulación neumática
somatosensorial según la reivindicación 11 caracterizado
porque en la primera etapa se selecciona un modo de entre los
siguientes modos distintos de estimulación:
- -
-
\vtcortauna
- -
-
\vtcortauna
13. Procedimiento de estimulación neumática
somatosensorial según la reivindicaciones 10-12
caracterizado porque el dispositivo de medición es un
dispositivo de Resonancia Magnética que no contiene trigger.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ES200803751A ES2317817B2 (es) | 2008-12-30 | 2008-12-30 | Sistema estimulador neumatico somatosensorial de sincronizacion manual. |
Applications Claiming Priority (1)
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| ES200803751A ES2317817B2 (es) | 2008-12-30 | 2008-12-30 | Sistema estimulador neumatico somatosensorial de sincronizacion manual. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2317817A1 ES2317817A1 (es) | 2009-04-16 |
| ES2317817B2 true ES2317817B2 (es) | 2009-10-23 |
Family
ID=40513514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200803751A Active ES2317817B2 (es) | 2008-12-30 | 2008-12-30 | Sistema estimulador neumatico somatosensorial de sincronizacion manual. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2317817B2 (es) |
Family Cites Families (5)
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| US5941833A (en) * | 1997-06-04 | 1999-08-24 | Neuroscience Toolworks, Inc. | Heatbeam dolorimeter for pain and sensory evaluation |
| JP3688994B2 (ja) * | 1998-06-03 | 2005-08-31 | スコット・ラボラトリーズ・インコーポレイテッド | 鎮静装置、患者に薬剤を送達するための装置、及び一体化された患者インターフェース装置 |
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2008
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| ES2317817A1 (es) | 2009-04-16 |
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