Interacción en los Sistemas Biológicos mediante nuevos índices basados en la Dinámica No Lineal

La majoria de sistemes biològics són complexes, formats per diverses parts connectades mitjançant vincles que contenen informació addicional i oculta a l’observador. Actualment, les aplicacions clíniques enregistren molts i diversos senyals les interaccions dels quals poden ésser estudiades mitjançant diferents tècniques: mètodes clàssics, generalment lineals, com ara la correlació i la coherència espectral; i mètodes no lineals que han estat definits i desenvolupats l’última dècada, com la predicció no lineal, la informació mútua i les entropies. Aquest projecte proposava l’obtenció d’eines pera l’anàlisi de: a) la coordinació dels músculs respiratoris en individus sans i pacients amb patologies respiratòries sotmesos a protocols d’esforç ventilatori, ja que es desconeix com es relacionen les activitats del diafragma i dels músculs accessoris de les vies aèries superiors; b)l’efecte de fàrmacs sobre la connectivitat funcional del cervell, ja que les eines i mètodes estàndard sovint no permeten extreure prou informació. Els resultats aconseguits han permès avaluar l’activitat muscular respiratòria mitjançant la funció d’informació mútua creuada (FIMC), demostrant que existeix un acoblament no lineal entre les activitats de diferents músculs. Aquesta coordinació muscular es veu afectada per una malaltia respiratòria com la Síndrome d’Apnea Obstructiva de la Son (SAOS), i s’han trobat diferències estadísticament significatives entre els pacients amb SAOS i els individus sans, especialment a nivells mitjans i alts d’esforç respiratori.

Non-invasive monitoring of diaphragmatic timing by means of surface contact sensors: an experimental study in dogs

Background: Non-invasive monitoring of respiratory muscle function is an area of increasing research interest, resulting in the appearance of new monitoring devices, one of these being piezoelectric contact sensors. The present study was designed to test whether the use of piezoelectric contact (non-invasive) sensors could be useful in respiratory monitoring, in particular in measuring the timing of diaphragmatic contraction.Methods: Experiments were performed in an animal model: three pentobarbital anesthetized mongrel dogs. The motion of the thoracic cage was acquired by means of a piezoelectric contact sensor placed on the costal wall. This signal is compared with direct measurements of the diaphragmatic muscle length, made by sonomicrometry. Furthermore, to assess the diaphragmatic function other respiratory signals were acquired: respiratory airflow and transdiaphragmatic pressure. Diaphragm contraction time was estimated with these four signals. Using diaphragm length signal as reference, contraction times estimated with the other three signals were compared with the contraction time estimated with diaphragm length signal.Results: The contraction time estimated with the TM signal tends to give a reading 0.06 seconds lower than the measure made with the DL signal (-0.21 and 0.00 for FL and DP signals, respectively), with a standard deviation of 0.05 seconds (0.08 and 0.06 for FL and DP signals, respectively). Correlation coefficients indicated a close link between time contraction estimated with TM signal and contraction time estimated with DL signal (a Pearson correlation coefficient of 0.98, a reliability coefficient of 0.95, a slope of 1.01 and a Spearman's rank-order coefficient of 0.98). In general, correlation coefficients and mean and standard deviation of the difference were better in the inspiratory load respiratory test than in spontaneous ventilation tests.Conclusion: The technique presented in this work provides a non-invasive method to assess the timing of diaphragmatic contraction in canines, using a piezoelectric contact sensor placed on the costal wall.