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In the present thesis 3 detailed studies were carried out that spring from 3 different diagnostic techniques that include bronoscopy, tuberculine bacillus infection diagnosis, and the control of oxygen therapy in chronic patients. All three studies were based on image analysis. In the first study we applied ultrasound techniques through broncoscopy (EBUS) and evaluated the images of 12 malignant ganglios and 11 benign mediastine ones in patients suspected as having pulmonary neoplastic disease. A previous process was applied to improve the quality of the image and enhance their features. Morfologic and texture parameters were anaylized such as texture of the ultrasounds and fractal dimensión that express the relation between the area and the perimeter of the structures that appear in the image, as well as characteristics of internal structure convolucionated of the hiliary and mediastine structures. The fractal dimensión was lower in the malignant ganglios compared to non-malignant ones (1.47(0.09), 1.53(0.10) mean (SD), respectively, Mann Whitney U test p, En esta tesis se han realizado tres estudios aplicando tres técnicas diagnósticas diferentes que incluyen broncoscopia, diagnóstico de la infección por el bacilo de la tuberculosis y el control de la oxigeno terapia en pacientes crónicos. Todos los estudios están basados en el análisis de imagen. En el primer estudio mediante la técnica de ultrasonografia a través de broncoscopio (EBUS) se evaluaron las imágenes de 12 ganglios mediastinitos malignos y 11 benignos en pacientes con sospecha de neoplasia pulmonar. Un procesamiento previo de la imagen fue aplicado para mejorar la cualidad de la misma. Se analizaron parámetros de textura y morfología así como la dimensión fractal que expresa la relación entre área y perímetro de las estructuras que aparecen en la imagen. La dimensión fractal fue más baja en los ganglios malignos comparados con los benignos (1.47(0.09), 1.53(0.10) (media(sd)) respectivamente. (Mann Whitney U test p

Los sonidos adventicios continuos (CAS) son uno de los principales síntomas del asma. Dada su importancia clínica, el análisis de estas señales requiere del uso de técnicas que permitan segmentarlas y caracterizarlas con una precisión alta. Sin embargo, la mayoría de técnicas propuestas anteriormente estaban basadas en el análisis de Fourier o wavelet, técnicas que tienen una resolución limitada a priori y son altamente dependientes de la amplitud de los CAS. En este estudio se presenta una técnica alternativa para el análisis de CAS basada en el espectro de Hilbert. El método presentado combina la descomposición empírica en modos por conjuntos con el estimador de Kay de la frecuencia instantánea, para obtener una representación tiempo-frecuencia con una alta concentración de energía y una resolución temporal y frecuencial elevada. Con el fin de mostrar las ventajas que ofrece el método presentado, se ha aplicado a cuatro señales de sonidos respiratorios registradas en pacientes asmáticos que contienen distintos tipos de CAS, reforzando la hipótesis confirmada en nuestro estudio previo de que el espectro de Hilbert permite segmentar y caracterizar los CAS con mayor precisión que otras técnicas tradicionales ampliamente utilizadas, como el espectrograma.

Cardiorespiratory Phase Synchronization (CRPS) is a manifestation of coupling between cardiac and respiratory systems complementary to Respiratory Sinus Arrhythmia. In this work, we investigated CRPS during wake and sleep stages in Polysomnographic (PSG) recordings of 30 subjects suspected from Obstructive Sleep Apnea (OSA). The population was classified into three severity groups according to the Apnea Hypopnea Index (AHI): G1 (AHI30). The synchrogram between single lead ECG and respiratory abdominal band signals from PSG was computed with the Hilbert transform technique. The different phase locking ratios (PLR) m:n were monitored throughout the night. Ratio 4:1 was the most frequent and it became more dominant as OSA severity increased. CRPS was characterized by the percentage of synchronized time (%Sync) and the average duration of synchronized epochs (AvDurSync) using three different thresholds. Globally, we observed that %Sync significantly decreased and AvDurSync slightly increased with OSA severity. A high synchronization threshold enhanced these population differences. %Sync was significantly higher in NREM than in REM sleep in G2 and G3 groups. Population differences observed during sleep did not translate to the initial wake state. Reduced CRPS could be an early marker of OSA severity during sleep, but further studies are needed to determine whether CRPS is also present during wakefulness.

El Síndrome de Apnea-Hipopnea del Sueño (SAHS) tiene una incidencia en sujetos de edad media, del 2-4% en mujeres y 4-6% en hombres, además de múltiples consecuencias asociadas. Sin embargo, a pesar de su prevalencia, menos de un 10% de la población con este síndrome es diagnosticada. Con el objetivo de identificar qué señales debería emplear un futuro método de diagnóstico para pacientes con sospecha de SAHS más eficaz que los actuales, se sugiere un estudio en detalle de los eventos respiratorios que tienen lugar durante la noche. Para ello se parte de los estudios de monitorización del sueño realizados a pacientes con síntomas de SAHS mediante dos plataformas comerciales distintas. En primer lugar, los registros procedentes de dichos estudios se combinan y sincronizan temporalmente de una forma precisa y robusta. Una vez llevada y sincronizada toda la información a una plataforma común, el presente estudio se centra en la relación del SAHS con una nueva información, el roncograma. El roncograma permite estudiar la evolución de los ronquidos según la fase de sueño. Aplicando esta medida sobre nuestra base de datos observamos como el tiempo en fase de vigilia, el tiempo en fase REM o la densidad de ronquidos en fases ligeras presentan diferencias estadísticamente significativas para pacientes con distinta severidad de SAHS.

En este trabajo se aplicó el filtrado adaptativo empleando el algoritmo RLS para reducir la interferencia de origen cardíaco en las señales mecanomiográficas diafragmáticas (MMGdi) registradas durante un protocolo de carga incremental sostenida. La señal MMGdi fue dividida en tramos con y sin ruido cardíaco, CRC y SRC, respectivamente. En cada tramo se estudio el comportamiento de la densidad espectral de potencia (DEP), y los parámetros de amplitud RMS y ARV para cada una de las cargas inspiratorias que conforman el test. Los resultados obtenidos, empleando filtro adaptativo de orden =50, con el algoritmo RLS y valores de - = 1, permiten reducir considerablemente la interferencia cardíaca en las señales MMGdi.

El estudio de señales mecanomiográficas (MMG) de músculos respiratorios es una técnica prometedora para evaluar el esfuerzo muscular respiratorio. En este trabajo se han analizado las señales MMG del músculo diafragma derecho e izquierdo registradas en pacientes con Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC) durante un protocolo de carga incremental. La población de estudio está compuesta por un grupo de 6 pacientes con EPOC severa (FEV1>50% ref and DLCO

El estudio de la señal mecanomiográfica del músculo diafragma (MMGdi) es una técnica utilizada para evaluar el esfuerzo muscular respiratorio. El estudio de la relación entre los parámetros de amplitud y frecuencia de esta señal con el esfuerzo respiratorio realizado es de gran interés para investigadores y médicos debido a su potencial de diagnóstico sobre la función muscular respiratoria. Las señales MMGdi se ven afectas por una componente interferente correspondiente a la actividad vibratoria cardíaca o interferencia mecanocardiográfica (MCG). Para reducir o atenuar esta actividad se puede utilizar una cancelación adaptativa de interferencias (CAI). En este trabajo se ha evaluado el esquema de CAI propuesto mediante una señal MMGdi sintética generada con amplitud y frecuencia controlada a la que se le ha añadido ruido MCG real adquirido durante apnea. El coeficiente de correlación de Pearson (r) entre la amplitud y la frecuencia teóricas, y la amplitud y la frecuencia evaluadas mediante el RMS y la frecuencia media del espectro, respectivamente, disminuye considerablemente cuando se añade el ruido cardíaco a la señal MMGdi sintética: pasa de 0.95 a 0.87 para la amplitud, y de 0.97 a 0.76 para la frecuencia. Con los algoritmos de CAI propuestos el efecto del ruido MCG sobre la actividad MMGdi se reduce considerablemente (r de 0.93 para la amplitud y 0.97 para la frecuencia media). El método de CAI propuesto en este trabajo es una técnica adecuada para atenuar la interferencia MCG en señales MMGdi.

En la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) la fuerza muscular inspiratoria (FMI) y la eficiencia mecánica de los músculos inspiratorios (EMMI) podrían verse reducidas como consecuencia de la hiperinsuflación. En este trabajo se registraron la presión inspiratoria en boca (PIpico) y la activación mecánica de los músculos inspiratorios en 10 pacientes EPOC severos y muy severos, durante respiración tranquila. Para determinar la activación mecánica de los músculos inspiratorios se empleó la señal mecanomiográfica diafragmática: MMGdi. La amplitud de la señal MMGdi fue estimada a través de índices lineales (ARV: valor rectificado medio) y no lineales (MLZ: Lempel-Ziv multiestado, y fSampEn: entropía muestral con valores de tolerancia fijos). Nuestra hipótesis es que el ratio entre PIpico, que refleja la FMI, y la amplitud de la señal MMGdi constituye una expresión de la EMMI. Los resultados obtenidos muestran ligeras diferencias entre la PIpico registrada en EPOC severos y muy severos, así como una correlación débil a moderada con los parámetros de función pulmonar y los índices estudiados. Sin embargo, mientras mayor es el grado de severidad (que supone un mayor grado de hiperinsuflación) mayor es el nivel de activación mecánica de los músculos inspiratorios. La activación mecánica de los músculos inspiratorios y la EMMI estimadas mediante MLZ estuvieron mejor correlacionadas con la función pulmonar que ARV y fSampEn. Por consiguiente, la estimación de la actividad mecánica del diafragma mediante el MLZ de la señal MMGdi podría mejorar la estimación no invasiva de la FMI y la EMMI, incluso para niveles muy bajos de esfuerzo inspiratorio.

El gold standard para diagnosticar el Síndrome de Apnea Hipoapnea del Sueño (SAHS) es la polisomnografía (PSG), un procedimiento caro y laborioso. Resultaría de mucha ayuda disponer de un método de screening sencillo que permitiera determinar la severidad de un sujeto antes de realizarle una PSG. En la literatura se han reportado diferencias significativas en las características acústicas del ronquido entre roncadores simples y pacientes con SAHS. La mayoría de estudios suele clasificar los sujetos en dos grupos a partir de un umbral de Índice de Apnea-Hipoapnea (AHI). Recientemente se ha propuesto un clasificador multigrupo bayesiano con estimación Gaussiana de la función de densidad de probabilidad (PDF), usando características del ronquido pero también información de las apneas. En este trabajo mostramos que un clasificador bayesiano con estimación Kernel de la PDF mejora la aproximación Gaussiana, y permite la clasificación de sujetos con SAHS en tres grupos en función de su severidad. El clasificador utiliza sólo información obtenida de los ronquidos. El método propuesto podría ser la base de un procedimiento de screening de SAHS con un solo canal basado en el ronquido.

En este trabajo se presenta un nuevo método para cuantificar las variaciones de amplitud en señales biomédicas empleando la entropía aproximada (ApEn) en ventanas móviles y con valores de tolerancia (r) fijos. Los valores límites de r se corresponden con el máximo y mínimo de la desviación estándar obtenida en todas las ventanas móviles. A esta nueva métrica se le ha denominado ApEnf: entropía aproxima con valores de r fijos. ApEnf se aplicó en señales mecanomiográficas (MMG) diafragmáticas registradas en perros, para valores de r entre 0.01 y 0.4. Los resultados obtenidos indican que al aumentar el valor de r (hasta un cierto valor) las variaciones de amplitud son mejor definidas (señales menos ruidosas), aumentando así la correlación con la señal de presión inspiratoria. Además, en presencia de ruidos de tipo impulsional, sinusoidal y gaussiano, ApEnf para valores de r medios es menos afectado que el RMS.

El análisis acústico de la intensidad de los sonidos respiratorios (ISR) es una medida indirecta y no invasiva de la función respiratoria, que permite comparar la actividad en los dos hemitórax de los pacientes con parálisis frénica unilateral. Se registraron los sonidos y el flujo respiratorio en 10 hombres con parálisis frénica unilateral y 10 sujetos sanos (5 hombres/5 mujeres) en posición sentada. Se colocaron 2 micrófonos de contacto en la espalda, uno a cada lado de la columna. La ISR se calculó en el rango frecuencial 70-2000 Hz a partir de la densidad espectral de potencia y para flujos entre 1,2 y 2,4 l/s. Se encontró que las diferencias en la ISR media de los dos hemitórax era significativamente mayor en los pacientes (13.5 dB) que en los sujetos sanos (2.3 dB). Además, se comprobó que esa diferencia era mayor en pacientes con un VEF1 menor. Por lo tanto, el análisis acústico de la ISR es una técnica no invasiva muy útil para valorar la función respiratoria. Esta técnica puede mejorar la fiabilidad en el diagnóstico de la parálisis frénica unilateral así como la monitorización a largo plazo de estos pacientes.