Análisis de la potencia de la inspiración en pacientes en proceso de extubación

TRABAJO FIN DE GRADO Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática ANÁLISIS DE LA POTENCIA DE INSPIRACIÓN EN PACIENTES EN PROCESO DE EXTUBACIÓN Memoria y Anexos Autor: Maria Palomera Peyret Director: Beatriz F. Giraldo Giraldo Convocatoria: Septiembre 2018 Memoria 2 Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 3 Resumen En la práctica clínica la el proceso de extubación continua siendo un proceso complejo. Este estudio tiene como objetivo identificar los parámetros que ayuden a predecir el éxito en la extubación de pacientes asistidos mediante ventilación mecánica. Mediante el análisis de la señal de flujo respiratorio se extraen los parámetros que la caracterizan para determinar cuáles de ellos son claves para el objetivo del estudio. Para realizar el análisis de la señal de flujo respiratorio se han analizado estadísticamente mediante el test de Kolmogorov-Smirnov los parámetros del patrón respiratorio extraídos. Estos parámetros han proporcionado con la clasificación mediante Máquinas de Soporte Vectorial buenos resultados en cuanto a exactitud en la predicción. El método de clasificación de Análisis Discriminante Lineal ha establecido que parámetros relacionados con la potencia de inspiración son potencialmente relevantes en el resultado de la prueba de extubación. Memoria 4 Resum A la pràctica clínica el procés d’extubació continua sent un procés complex. Aquest estudi té com a objectiu identificar els paràmetres que ajudin a predir l’èxit en l’extubació de pacients assistits amb ventilació mecànica. Mitjançant l’ànalisi del senyal de flux respiratori s’extrauen els paràmetres que la caracteritzen per a determinar quins són clau per a l’objectiu de l’estudi. Per realitzar l’anàlisi del senyal de flux respiratori s’han analitzat estadísticament mitjançant el test de Kolmogorov-Smirnov els paràmetres del patró respiratori extrets. Aquests paràmetres han proporcionat amb la classificació amb les Màquines de Suport Vectorial bons resultats pel que fa a l’exctitud de la predicció. El mètode de classificació d’Anàlisi Discriminant Lineal ha establert que paràmetres relacionat amb la potencia d’inspiració són potencialment rellevants en el resultat de la proba d’extubació. Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 5 Abstract Extubation process is still being a complex process on clinical practice. The main objective of this study is to identify the parameters that may help on the result prediction of extubation on patients assisted on mechanical ventilation. Through respiratory flow signal analisis caracteristical parameters are extract to determine which ones are key factors to the study objective. Extracted parameters of the respiratory pattern have been stadistically analized with the Kolmogorov-Smirnov test. These parameters have provided good results regarding to accuracy on the classification with Support Vector Machines. Linear Discriminant Analisis classification method has determined that inspiratory power related parameters are potenciatly relevant on weaning result. Memoria 6 Índice RESUMEN ___________________________________________________ 3 RESUM ______________________________________________________ 4 ABSTRACT ___________________________________________________ 5 1. INTRODUCCIÓN _________________________________________ 13 2. CONTEXTO DEL ESTUDIO _________________________________ 15 3. SISTEMA RESPIRATORIO _________________________________ 17 3.1. Respiración .............................................................................................. 17 3.2. Señales del sistema respiratorio.............................................................. 18 3.3. Adquisición de la señal ............................................................................ 21 3.4. Ventilación mecánica ............................................................................... 23 3.5. Métodos de extubación ........................................................................... 24 4. BASE DE DATOS Y PREPROCESADO DE LA SEÑAL ___________ 27 4.1. Base de datos WEANDB ......................................................................... 27 4.2. Preprocesado de la señal de flujo respiratorio ........................................ 29 5. PROCESADO DE LA SEÑAL _______________________________ 33 5.1. Detección de puntos significativos........................................................... 33 5.2. Caracterización ........................................................................................ 34 5.2.1. Parámetros temporales .......................................................................... 34 5.2.2. Potencia de inspiración y Potencia de ispiración .................................... 35 5.2.3. Relación entre parámetros ..................................................................... 36 6. ESTADÍSTICA ___________________________________________ 37 6.1. Estadística descriptiva ............................................................................. 37 6.2. Inferencia estadística ............................................................................... 40 6.2.1. U Mann-Whitney ..................................................................................... 41 6.2.2. Kolmogorov – Smirnov ........................................................................... 41 6.3. Métodos de clasificación.......................................................................... 41 6.3.1. Análisis Discriminante Lineal .................................................................. 42 6.3.2. Maquinas soporte vectorial ..................................................................... 43 6.3.3. Regresión lineal ...................................................................................... 45 6.4. Métodos de validación ............................................................................. 46 6.4.1. Cross Validation ..................................................................................... 46 6.4.2. Hold out .................................................................................................. 46 Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 7 6.5. Medidas de calidad .................................................................................. 47 6.5.1. Exactitud ................................................................................................ 47 6.5.2. Sensibilidad y especificidad ................................................................... 47 6.5.3. Valor predictivo positivo y valor predictivo negativo ............................... 48 7. RESULTADOS ___________________________________________ 51 7.1. Caracterización ........................................................................................ 51 7.2. Comparación entre grupos de pacientes ................................................. 59 7.3. Clasificación ............................................................................................. 64 8. DISCUSIÓN _____________________________________________ 69 CONCLUSIONES _____________________________________________ 71 ANÁLISIS DEL IMPACTO AMBIENTAL ___________________________ 73 PRESUPUESTO Y/O ANÁLISIS ECONÓMICO ______________________ 75 Adquisición de bienes y equipos ...................................................................... 75 Ingeniería .......................................................................................................... 75 Resumen del presupuesto ................................................................................ 75 REFERENCIAS _______________________________________________ 77 Memoria 8 ANEXO A: RESULTADOS DE LA CARACTERIZACIÓN ______________ 81 A1. Tabla de caracterización por paciente ..................................................... 81 A2. Tabla de caracterización por grupo ......................................................... 87 A3. Tabla de caracterización por sexo ........................................................... 87 A4. Tabla de caracterización por edad .......................................................... 88 ANEXO B: RESULTADOS DEL CONTRASTE DE HIPÓTESIS _________ 89 ANEXO C: RESULTADOS DE CLASIFICACIÓN ____________________ 93 C1. Análisis Discriminante Lineal ..................................................................... 93 C2. Máquinas de soporte vectoral .................................................................... 95 ANEXO D: CÓDIGO DEL PROGRAMA ____________________________ 97 D1. Código del filtro Butterworth....................................................................... 97 D2. Definición de puntos significativos ............................................................. 99 D3. Obtención de parámetros ........................................................................ 101 D4. Test de Kolmogorov-Smirnov .................................................................. 104 D5. Obtención de parámetros estadísticamente significativos ....................... 105 Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 9 Índice de figuras Figura 3.1 Sistema respiratorio humano y sus órganos principales [8]. _____________ 17 Figura 3.2 Parámetros de la señal respiratoria indicados en un ciclo respiratorio [9]. __ 18 Figura 3.3 Señal (a) flujo respiratorio y (b) volumen respiratorio de un paciente en proceso de extubación [10]. ___________________________________________________ 20 Figura 3.4 Diagrama de bloques de la adquisición de la señal de flujo respiratorio [11]. 21 Figura 3.5 Muestra de cabina para realizar la pletismografía [13]. ________________ 22 Figura 3.6 Espirómetro estándar para la medición del volumen respiratorio. ________ 22 Figura 4.1 Flujo del proceso de extubación mediante prueba de tubo en T. _________ 28 Figura 4.2 Periodograma de una de las señales de flujo respiratorio de WEANDB. ___ 29 Figura 4.3 Comparación de la señal de flujo respiratorio para distintos órdenes del filtro paso bajos. ___________________________________________________________ 30 Figura 4.4 Comparación del filtro Butterworth de orden 4 y orden 6. _______________ 31 Figura 4.5 Resultado del filtrado de la señal de flujo. __________________________ 31 Figura 5.1 Resultado de la detección de puntos significativos. ___________________ 33 Figura 5.2 Caracterización temporal de la señal de flujo respiratorio. ______________ 34 Figura 5.3 Parámetros de caracterización de la señal de flujo respiratorio. __________ 35 Figura 6.1 Distancia intercuartil en una distribución normal [21]. __________________ 38 Figura 6.2 Formas de una distribución según su curtosis [22]. ___________________ 39 Figura 6.3 Descripción gráfica de un contraste bilateral (1) y un contraste unilateral (2) [24]. ________________________________________________________________ 40 Figura 6.4 Esquema de funcionamiento de los métodos de aprendizaje supervisado. _ 42 Figura 6.5 Ejemplo de aplicación de LDA en una población con dos grupos. ________ 43 Figura 6.6 Representación de aplicar el modelo SVM. _________________________ 44 Memoria 16 Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 17 3. Sistema Respiratorio El aparato respiratorio es el conjunto de órganos que los seres vivos necesitan para el intercambio de gases con el medio ambiente. Forman parte del sistema respiratorio todos los órganos que intervienen en el proceso de intercambio de gases: fosas nasales, boca, tráquea, etc. Y el órgano principal son los pulmones. Sin embargo, músculos como el diafragma o los músculos intercostales, incluidos en la Figura 3.1, intervienen también en la respiración, pues se contraen y relajan durante el proceso permitiendo el flujo de gases entre el organismo y el ambiente [6]. 3.1. Respiración El proceso de respiración está formado por distintas etapas: ventilación, intercambio de gases y transporte de oxígeno. La ventilación consiste en intercambio cíclico de aire entre la atmósfera y los pulmones. Este proceso consta de dos etapas: la inspiración y la espiración [7]. - Inspiración o inhalación. Es la fase activa de la ventilación, durante la cual entra aire desde la atmosfera a los pulmones. Para ello, los músculos involucrados en la respiración se contraen, por lo que aumenta el tamaño del tórax y los pulmones pueden expandirse. La presión intrapulmonar (la presión del aire en los pulmones) durante la inspiración es menor que la presión atmosférica. - Espiración o exhalación. Es el proceso inverso a la inhalación y constituye la fase pasiva del proceso de ventilación. El tórax vuelve a su posición inicial y los músculos que estaban contraídos se relajan, por lo que la presión intrapulmonar aumenta y el aire de los pulmones se expulsa. En estado de reposo, el ciclo de respiración se produce una media de 15 veces por minuto. Figura 3.1 Sistema respiratorio humano y sus órganos principales [8]. Memoria 18 3.2. Señales del sistema respiratorio La señal respiratoria hace referencia a los ciclos respiratorios de una persona y está constituida por sucesivos ciclos de inspiración y espiración. En relación con la señal respiratoria se puede hacer referencia a volumen, presión, flujo o concentración de gases espirados. La presión respiratoria está estrechamente relacionada con el movimiento de los músculos respiratorios durante el proceso de ventilación, y se distingue entre la presión alveolar, trasnspulmonar y pleural [4]. Durante la inspiración, la presión alveolar debe ser inferior a la atmosférica, lo que permite la entrada de típicamente 500 mL de aire a los pulmones a través de los conductos respiratorios. En cambio, para la expulsión de los gases durante la espiración, la presión debe aumentar, y lo hace gracias al movimiento de los músculos respiratorios [7]. La ventilación pulmonar también puede estudiarse mediante la caracterización del volumen de aire que interviene en el proceso respiratorio de ventilación, el volumen respiratorio. La cantidad de aire que entra y sale de los pulmones es el volumen tidal, también es conocido como volumen corriente, y en condiciones normales es de unos 6 mL/kg [9]. En la Figura 3.2 se especifican los principales parámetros de la señal de volumen respiratorio en cuanto a capacidades y volúmenes. Figura 3.2 Parámetros de la señal respiratoria indicados en un ciclo respiratorio [9]. Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 19 De estos parámetros se presentan las definiciones correspondientes [4]: - Capacidad inspiratoria (CI): Es la cantidad máxima de aire que un individuo puede respirar expandiendo al máximo los pulmones. Se estima en unos 3 L de aire. - Capacidad pulmonar (CP): Cantidad de aire en el aparato respiratorio tras una inspiración forzada, es decir, el volumen máximo al que pueden dilatarse los pulmones. Es el conjunto del volumen de aire residual y la capacidad vital, en total, unos 6 L de aire. - Capacidad residual funcional (CRF): Volumen de aire en los pulmones tras una espiración regular, no forzada. Supone unos 3 L de aire o lo que es lo mismo, el volumen de reserva espiratorio sumado al volumen residual. - Capacidad vital (CV): Volumen máximo de aire que puede expulsarse tras una inspiración forzada. Como puede aproximarse con la imagen anterior, supone alrededor de 5 L de aire. - Volumen corriente (VC o VT): Volumen de aire inspirado en una respiración normal. Equivale a unos 500 mL. - Volumen residual (VR): Volumen de aire en los pulmones tras una espiración forzada. Éste no puede ser exhalado y supone algo más de 1 L de aire. - Volumen de reserva espiratorio (VRE): Cantidad de aire en los pulmones tras una espiración forzada. - Volumen de reserva inspiratorio (VRI): Cantidad de aire en los pulmones tras una inspiración forzada. Es el volumen máximo de aire que se puede inspirar por encima del volumen tidal. El flujo respiratorio es la masa de aire intercambiada con el entorno por unidad de tiempo. La Figura 3.3 muestra la diferencia entre la señal de volumen respiratorio (señal b) y la señal de flujo respiratorio (señal a). El flujo respiratorio se define como la relación entre la diferencia de presiones y la resistencia de las vías aéreas, esto permite, por ejemplo, saber el grado de obstrucción de los conductos respiratorios. El incremento de presiones, reflejado en la ecuación 3.1, se obtiene de la diferencia entre la presión en la boca y la presión en los alvéolos pulmonares [4]. 𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜=∆𝑃 𝑅 3.1 Memoria 20 En la comparación entre la señal de flujo y volumen respiratorio se comprueba que ambas señales están estrechamente relacionadas y el volumen tidal es muestra de ello. Mientras que en la gráfica b de la Figura 3.3 el VT se corresponde con la diferencia de volúmenes entre el punto máximo y el mínimo, en la señal a, de flujo respiratorio, este valor se obtiene del punto máximo del ciclo respiratorio. Los tramos de inspiración y espiración pueden identificarse fácilmente en ambas gráficas. En el caso del volumen respiratorio, la inspiración se produce en el tramo de pendiente positiva de la señal y la espiración, por el contrario, en el tramo de pendiente negativa. En la señal de flujo el tiempo de inspiración es el que transcurre durante la parte positiva de la señal y el de espiración durante la parte de la señal por debajo de los 0 mL/s. Figura 3.3 Señal (a) flujo respiratorio y (b) volumen respiratorio de un paciente en proceso de extubación [10]. Tambien se puede analizar la función respiratoria a partir de la medición de la concentración de oxígeno y dióxido de carbono en el organismo. Valores anormales de estas concentraciones pueden ser indicadores para el diagnóstico del paciente. La presión de O2 puede medirse en los alveolos pulmonares o en sangre, siendo sus valores normales de 100 mmHg y 40 mmHg, respectivamente. En cuanto al CO2, valores de presión normales están alrededor de los 40 mmHg en los alveolos y de 46 mmHg en sangre. El oxígeno se mueve de los alveolos a los capilares pulmonares y el dióxido de carbono del plasma al interior de los alveolos [7]. Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 21 3.3. Adquisición de la señal Existen distintos métodos de adquisición de señales respiratorias, sin embargo, todas siguen, a grandes rasgos, el mismo diagrama de bloques en el proceso (Figura 3.4). El primer bloque del diagrama corresponde al aparato de medida, en este caso, un neumotacógrafo que va acoplado al transductor de presión diferencial. El transductor convierte la diferencia de presiones detectada por el sensor en una señal analógica de tensión. El circuito de acoplamiento permite acondicionar la señal antes de su conversión, que típicamente consiste en una etapa amplificadora. El proceso de convertir la señal analógica en una digital puede hacerse mediante un circuito integrado o a través de una tarjeta de adquisición de datos conectada al software Labview, por ejemplo, para su configuración y registro. El neumotacógrafo es un sensor de flujo gaseoso cuyo funcionamiento se basa en la medición de la presión producida por obstrucción en el flujo [11]. El dispositivo de medida transforma el aire espirado por el paciente (señal primaria), en presión diferencial proporcional. Ésta es producida por el neumotacómetro, una resistencia neumática en la boquilla del dispositivo. Figura 3.4 Diagrama de bloques de la adquisición de la señal de flujo respiratorio [11]. Memoria 22 La pletismografía es una prueba que permite determinar el volumen pulmonar estático del paciente, cual es la capacidad de los pulmones. Éste debe estar en una cabina pequeña y hermética como la de la Figura 3.5. Su funcionamiento se basa en la Ley de Boyle, que establece que, a temperatura constante, el producto de volumen y presión se mantienen constantes. El volumen de aire inspirado puede conocerse siendo el resto variables conocidas [12]. Figura 3.5 Muestra de cabina para realizar la pletismografía [13]. La espirometría es la técnica utilizada para conocer las capacidades y volúmenes respiratorios del paciente. El espirómetro (Figura 3.6) es el instrumento médico utilizado en esta prueba no invasiva. Puede ser simple (respirando con normalidad) o forzada (se realiza una inspiración máxima, según la capacidad inspiratoria del paciente, y una espiración brusca del aire) [14]. Figura 3.6 Espirómetro estándar para la medición del volumen respiratorio. Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 23 3.4. Ventilación mecánica La ventilación mecánica es un método de asistencia o reemplazo de la ventilación pulmonar, la cual forma parte del proceso de respiración. Se asisten los procesos de inhalación y exhalación cuando el paciente sufre una insuficiencia respiratoria y no es capaz de llevarlos a cabo o lo hace de manera ineficaz. Otros motivos por los que se opta por asistir mecánicamente el proceso respiratorio del paciente son la descarga de los músculos ventilatorios, como el diafragma, o incrementar el volumen pulmonar [15]. La ventilación mecánica puede ser invasiva o no invasiva. En el primer caso puede usarse una mascarilla para reemplazar la ventilación pulmonar. La ventilación mecánica invasiva puede ser mediante el tubo endotraqueal para asistir al paciente en el proceso de respiración. Existen diferentes modalidades de ventilación mecánica que se aplican en función del diagnóstico y caso clínico de cada paciente. Las principales se presentan a continuación [4]: - Ventilación asistida: En este caso el ventilador mecánico cicla en respuesta a un esfuerzo de inspiración programable. - Ventilación controlada: Es el modo de ventilación indicado en pacientes con incapacidad de generar fuerza inspiratoria. El dispositivo se hace cargo de la ventilación sin que el paciente intervenga en ella. - Ventilación asistida controlada: En combinación de los dos modos anteriores, el dispositivo está en modo asistido mientras el paciente puede asumir el esfuerzo inspiratorio, en caso contrario el ventilador cambia al modo controlado asumiendo el control de la ventilación hasta que el paciente vuelva al estado anterior. - Ventilación con presión soporte: Este tipo de ventilación es una ayuda en la fase inspiratoria de la respiración. El ventilador proporciona soporte cuando el sensor detecta un esfuerzo inspiratorio por parte del paciente. La ventilación mecánica conlleva algunos riesgos, que se hacen más pronunciados en la medida que el paciente lleva mucho tiempo asisitido en la respiración. Entre los riesgos más comunes se encuentran [16]: - Infección. El tubo endotraqueal puede ser una vía de acceso a bacterias en los pulmones, lo que puede derivar en una afección respiratoria como es la neumonía. - Colapso pulmonar. Ocurre cuando hay aire entre la pared torácica y los pulmones. Para extraer el aire debe introducirse un tubo torácico que drene el exceso. Memoria 24 - Daño pulmonar. Una presión de aire excesiva o un volumen de oxígeno demasiado alto puede ser perjudicial para el paciente. La elección de la presión del aire del ventilador y los niveles de oxígeno en el paciente son vitales para reducir los riesgos de la ventilación mecánica. Por estas razones es conveniente evitar en la medida de lo posible una asistencia de ventilación mecánica prolongada en el tiempo. En estos pacientes parte del interés clínico es definir el momento óptimo de la retirada de la ventilación mecánica. Para ello la clínica utiliza distintos métodos de destete. 3.5. Métodos de extubación La decisión de la extubación del paciente está determinada por el criterio médico en función de la resolución del fallo respiratorio que motivó la intubación o por una mejora del cuadro clínico general del paciente. Factores como el estado de conciencia del paciente, la temperatura corporal, estabilidad hemodinámica o la capacidad vital son determinantes en la elección del inicio de la extubación [17]. Los métodos de extubación más extendidos son el tubo en T, la ventilación asistida, y la presión soporte. En la extubación mediante ventilación asistida y tubo en T se basa en el incremento gradual del esfuerzo en la inspiración por parte del paciente. Un inconveniente de este método es que el volumen respiratorio no es función del esfuerzo muscular del paciente, ya que el volumen estará determinado por la configuración del ventilador [4]. Para verificar la predisposición del paciente a la extubación se llevan a cabo periodos de desconexión del ventilador, la duración de la desconexión varía en función de la respuesta del paciente al mismo. Una alternativa a este método es la prueba de ventilación espontánea en tubo en T sin ventilación asistida. No está determinado un único protocolo en cuanto a la duración de la prueba, sin embargo típicamente se prolonga hasta los 30 minutos. Cabe destacar que no existen indicios que relacionen la duración de la prueba con la tasa de pacientes reintubados [18]. Además, la prolongación en el tiempo de la prueba a través del tubo en T sin ventilación asistida puede inducir a que el paciente sufra fatiga muscular, disconfort o empeoramiento del intercambio gaseoso [15]. Uno de los métodos más utilizados actualmente en la retirada de la ventilación espontánea es la retirada con presión de soporte. Este tipo de extubación predetermina una presión soporte para obtener una frecuencia respiratoria adecuada para posteriormente disminuir esta presión [4]. La extubación se lleva a cabo si el paciente es capaz de mantener la estabilidad ventilatoria a bajos niveles de presión soporte. Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 25 De este proceso de destete, independientemente del método utilizado, se desprenden 3 grupos de pacientes. Si la prueba ha sido exitosa y se determina que el paciente puede mantener la respiración sin ningún tipo de asistencia, se trata de un caso de éxito y, por tanto, de extubación. Por el contrario, cuando se decide mantener la ventilación mecánica al paciente, se trata de un caso de fracaso. Los pacientes que han superado la prueba de ventilación espontánea están en observación 48 horas tras la retirada de la ventilación mecánica. Los pacientes reintubados, serán aquellos que tras la retirada de la ventilación asistida, requieren de nuevo de este soporte para llevar a cabo la ventilación pulmonar correctamente. Memoria 32 Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 33 5. Procesado de la señal A partir del procesado de la señal de flujo respiratorio se obtienen los valores y tendencia de los parámetros significativos para el estudio que permitan caracterizar cada grupo de pacientes. De cada paciente registrado es de interés medir parámetros temporales y relativos a la potencia de inspiración y espiración. 5.1. Detección de puntos significativos El cálculo de los parámetros relacionados con la caracterización va precedido del cálculo de los puntos significativos de la señal, esto son los cruces por cero, los máximos y mínimos y los puntos de inflexión. Para determinar los cruces por cero de la señal de flujo se ha analizado el signo de las muestras, un cambio de signo en muestras consecutivas indica un cruce por cero. Los máximos y mínimos y puntos de inflexión se han determinado mediante la misma metodología, pero con la señal de la primera y la segunda derivada respectivamente. Se hace imprescindible tras la identificación de los puntos significativos de la señal la depuración de los mismos. En el caso de los máximos, se debe identificar el máximo absoluto de cada ciclo y eliminar los máximos locales; de la misma forma, se debe identificar el máximo punto de inflexión de cada ciclo y depurar el resto de posibles valores identificados. La Figura 5.1 muestra el resultado de la identificación de los puntos significativos de la señal. Figura 5.1 Resultado de la detección de puntos significativos. Memoria 34 5.2. Caracterización Para la definición de los parámetros de caracterización y el detalle de la metodología de cálculo se agrupan según sean temporales o relativos a la potencia de inspiración y espiración. 5.2.1. Parámetros temporales La Figura 5.2 presenta los parámetros temporales de la señal, definidos a partir de los cruces por cero. En la imagen se detallan los tramos del ciclo respiratorio que corresponden a la inspiración, espiración y al tiempo total de ciclo. El tiempo de inspiración (TI) es la duración de la parte activa de la respiración. Se corresponde con la parte positiva de la señal de flujo respiratorio, el tiempo entre el inicio del ciclo respiratorio y el inicio de la espiración. Figura 5.2 Caracterización temporal de la señal de flujo respiratorio. El tiempo de espiración (TE) es la duración de la parte no activa de la respiración, es decir, la parte negativa de la señal de flujo. Finalmente se registra la duración del ciclo respiratorio (TTot). Éste se corresponde con la suma entre el tiempo de inspiración y el de espiración. Para evitar los cálculos dependientes en otros valores obtenidos se ha determinado este tiempo como el comprendido entre un inicio de ciclo respiratorio y el siguiente. Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 35 La frecuencia respiratoria es la relación entre el número de ciclos respiratorios y la duración de la señal (ecuación 5.1). 𝐹𝑟𝑒𝑐=𝑁º 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 𝑡2−𝑡1 5.1 5.2.2. Potencia de inspiración y potencia de espiración La potencia de inspiración (PIns) es la cuantificación de la parte activa de la respiración. Se corresponde con el área bajo la curva de la señal de flujo, x(t), entre el inicio del ciclo respiratorio y el punto de máxima inflexión (ecuación 5.2), t1 y t2 respectivamente. 𝑃𝐼𝑛𝑠=∫ 𝑥(𝑡) 𝑑𝑡 𝑡2 𝑡1 5.2 Tambien relacionados con la potencia de inspiración, se han extraído dos parámetros que caracterizan esta área: la amplitud de máxima inflexión (MxInf) y el tiempo de máxima inflexión, la duración del tramo hasta el punto de máxima inflexión (DInf). El Volumen máximo en la inspiración (MxIns) es el pico máximo de la señal en un ciclo respiratorio. En la Figura 5.3 se representan los parámetros de caracterización de la señal relativos a la potencia de inspiración y al volumen máximo de flujo. Figura 5.3 Parámetros de caracterización de la señal de flujo respiratorio. Memoria 36 La potencia de espiración es el área comprendida entre el inicio de la espiración y el punto de máxima inflexión durante este tramo. La ecuación 5.3 expresa el modo de cálculo de ésta área. Se define la señal de flujo como x(t); t1 se corresponde con el inicio de la espiración y t2 con el tiempo correspondiente al punto de máxima inflexión de la señal. 𝑃𝐸𝑠𝑝=∫ 𝑥(𝑡) 𝑑𝑡 𝑡2 𝑡1 5.3 El máximo en la espiración (MxEsp) es el valor mínimo de flujo durante un ciclo y se produce durante la espiración. La Tabla 5.1 presenta los parámetros obtenidos. Parámetro Nomenclatura Potencia de inspiración PIns Potencia de espiración PEsp Máximo en la inspiración MxIns Máximo en la espiración MxEsp Punto de máxima inflexión MxInf Duración de la máxima inflexión DIns Tiempo de inspiración TI Tiempo de espiración TE Tiempo de ciclo respiratorio TTot Frecuencia respiratoria Fresp Tabla 5.1 Resumen de nomenclatura de los parámetros de caracterización 5.2.3. Relación entre parámetros Adicionalmente se han obtenido parámetros que representan la relación entre cada uno de los obtenidos anteriormente. Se presentan a continuación las ratios extraídas de la caracterización. Relativas a la potencia: PIns/MxIns, PEsp/MxEsp, PIns/PEsp. Relativas al flujo máximo: MxIns/MxEsp, MxInf/DInf, MxInf/MxIns, PIns/MxIns. Relativas al tiempo: PIns/TI, PIns/TE, PIns/TTot, PIns/Frec, PIns/DInf, PEsp/TI, PEsp/TE, PEsp/TTot, DInf/TI, DInf/TTot. Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 37 6. Estadística 6.1. Estadística descriptiva El estudio estadístico del conjunto de muestras se ha centrado en los parámetros más relevantes dentro del campo de la estadística descriptiva. Media aritmética La media aritmética es una medida de tendencia central, también denominada promedio. Corresponde a la relación entre la sumatoria del valor de las muestras y el número de muestras de la distribución. La ecuación 6.1 muestra la forma de cálculo de la media aritmética. 𝑥=1𝑛∑𝑥𝑖 𝑛 𝑖=1 6.1 Desviación estándar La desviación estándar, también conocida como desviación típica, es una de las herramientas para tratar de conocer la dispersión de los valores de una muestra con respecto a la media de ésta. Forma parte de las medidas de dispersión, junto con los dos siguientes puntos de este capítulo: el rango intercuartil y el coeficiente de variación La ecuación 6.2 recoge el modo de obtener el valor. 𝑠𝑡𝑑=√1𝑛∑(𝑥𝑖−𝑥)2 𝑛 𝑖=1 6.2 Rango intercuartil La distancia o rango intercuartil es la diferencia entre el tercer y primer cuartil de una distribución, o lo que es lo mismo, entre el 75º percentil y el 25º. En la Figura 6.1 se muestra gráficamente los datos que representa el rango intecuartil con respecto a una distribución normal. Memoria 38 Figura 6.1 Distancia intercuartil en una distribución normal [21]. Coeficiente de Variación El coeficiente de variación corresponde a la relación de una distribución entre su desviación típica y la media, como muestra la ecuación 6.3 adjunta a continuación. El cálculo en el algoritmo se hace a partir de los resultados de media y desviación estándar obtenidos anteriormente. 𝐶𝑉=𝑠𝑡𝑑 𝑥 6.3 El coeficiente CV puede presentarse en porcentaje. Una mayor homogeneidad de la muestra se traduce en un coeficiente de variación menor. Curtosis La curtosis es el coeficiente estadístico que da una idea de cómo de próxima está una distribución a una distribución normal. La forma de calcular este coeficiente es mediante la ecuación 6.4: 𝑘=∑ (𝑥𝑖−𝑥)4 𝑛𝑖=1 𝑠−3 6.4 La Figura 6.2 muestra las formas que puede tomar una distribución en función del valor de k. Según este parámetro existen tres tipos de distribución: - Leptocúrtica, k>0: los datos están muy concentrados en la media. - Mesocúrtica, k=0: la distribución se corresponde con una normal - Platicúrtica, k<0: Poca concentración de datos en la media, se concentran en las colas. Forma achatada de la distribución. Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 39 Figura 6.2 Formas de una distribución según su curtosis [22]. Asimetría La asimetría, según el coeficiente de asimetría de Fisher, muestra si la distribución es simétrica con respecto a una distribución normal. Es una medida de forma de la distribución. El coeficiente γ puede ser positivo o negativo, en función del sentido de la asimetría. Para el cálculo se utiliza la herramienta matemática Matlab, cuya fórmula para obtener el valor de asimetría es: 𝑠𝑘=1𝑛·∑(𝑥𝑖−𝑥)3 𝑛𝑖=1 (√1𝑛·∑ (𝑥𝑖−𝑥)2 𝑛𝑖=1 )3 6.5 Donde n es el número de muestras y 𝑥 es la media aritmética. Una distribución normal tiene una asimetría (sk) igual a 0. Si sk es mayor que cero la distribución presenta una asimetría hacia la derecha y si es negativa una asimetría hacia la izquierda. La Tabla 6.1 presenta las nomenclaturas utilizadas para cada uno de los parámetros de la estadística descriptiva. Parámetro estadístico Nomenclatura Media aritmética md Desviación estándar std Rango intercuartil iqr Coeficiente de variación cv Curtosis k Asimetría sk Tabla 6.1 Resumen de nomenclatura de las medidas estadísticas Memoria 40 6.2. Inferencia estadística La estadística inferencial engloba aquellos métodos y procedimientos que determinan propiedades de una población a partir de una muestra de la misma. Basándose en el comportamiento de la muestra, se desea hacer deducciones que representen el comportamiento de la población. Dentro de este ámbito de la estadística se encuentran el contraste de hipótesis, el análisis de varianza o la estimación de características numéricas de una población. El contraste de hipótesis es el procedimiento estadístico llevado a cabo para determinar si una propiedad que se supone cierta para una población, es compatible con lo observado en una muestra de dicha población [23]. Define una hipótesis nula, H0, y una hipótesis alternativa, H1. H0 es la hipótesis que se quiere contrastar y que se mantiene a no ser que el resultado del test la rechace. El contraste de hipótesis puede ser bilateral (el valor del parámetro a contrastar tiene bajo H1 cualquier valor distinto del asignado en H0) o unilateral (el valor en H1 es mayor o menor que el asignado en H0). La distribución de probabilidades en las colas de la distribución en ambos casos pude verse en la Figura 6.3. El estadístico que identifica el rechazo o no de la H0 es el p-valor. Valores pequeños del pvalor como resultado del contraste de hipótesis permiten rechazar la H0 y tomar como cierta la H1. En cambio valores grandes del p-valor no permiten tal afirmación. Figura 6.3 Descripción gráfica de un contraste bilateral (1) y un contraste unilateral (2) [24]. Definir qué herramienta de contraste de hipótesis es la más adecuada se basa en conocer la población y los datos que se están tratando. En este caso no se conoce el tipo de distribución de la población. Los datos de estadística descriptiva obtenidos no son suficientes para afirmar o desmentir una distribución normal. Este tipo de distribuciones pertenecen a la estadística no paramétrica. Además, se debe establecer si los datos son cualitativos o cuantitativos. En el primer caso se resuelve el contraste de hipótesis mediante el test de McNemar y en el segundo el de U Mann-Whitney (M-W) o Kolmogorov-Smirnov (K-S). Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 41 6.2.1. U Mann-Whitney El estadístico U Mann-Whitney analiza la relación entre una variable cualitativa, el grupo al que pertenecen los pacientes; y otra cuantitativa, el valor del parámetro para este grupo, por ejemplo la potencia de inspiración. Se trata de un contraste de la tendencia central de las muestras, en concreto la mediana, bajo el supuesto que éstas son independientes [25]. Este supuesto puede afirmarse ya que los pacientes pertenecen a un grupo u otro sin equívoco. El grupo de pacientes de éxito es independiente del de fracaso o reintubados. 6.2.2. Kolmogorov – Smirnov El test de Kolmogorov-Smirnov (K-S), así como el test de U Mann-Whitney, permite comprobar si dos muestras aleatorias e independientes proceden de la misma población [26]. El test de K-S se utiliza para contrastar si dos muestras independientes proceden de la misma población. En el caso que ocupa este estudio, permite conocer cuál es el grado de coincidencia entre los parámetros de caracterización de la señal entre los grupos éxito, fracaso y reintubados. Dos parámetros son significativos para la clasificación en caso que pueda rechazarse la hipótesis nula según el test de K-S, lo que implica que las muestras no proceden de la misma población [26]. 6.3. Métodos de clasificación El objetivo final de este estudio es determinar qué parámetros son estadísticamente significativos para la predicción del resultado de la prueba de extubación. Mediante diferentes métodos de clasificación puede comprobarse si el resultado de la inferencia estadística predice correctamente el resultado del destete. Existen métodos de supervisados y no supervisados. Los primeros son los que se ponen a prueba en este estudio y constituyen una técnica para, a partir de los datos de entrenamiento, deducir una función que prediga el valor de la variable dependiente del modelo. El esquema del procedimiento de estos modelos se adjunta en la Figura 6.4. La salida de la función puede ser una etiqueta de clase, como es el caso que ocupa este análisis, o un valor numérico [27]. Memoria 48 Si la sensibilidad está relacionada con la capacidad de clasificar los casos positivos, la especificidad en cambio mide la capacidad de dar como negativos los casos que realmente lo son. La ecuación 6.11 es análoga a la anterior y mide el éxito del clasificador en identificar los casos negativos. 𝑆𝑝=𝑡𝑛 𝑓𝑝+𝑡𝑛 6.11 6.5.3. Valor predictivo positivo y valor predictivo negativo El valor predictivo positivo (VPP), juntamente con el valor predictivo negativo, es otra forma de medir los resultados de la clasificación de los pacientes. El cálculo se precisa en la ecuación 6.12. El valor resultante es la probabilidad de pertenecer realmente al grupo éxito habiéndose asignado ese paciente al grupo. 𝑉𝑃𝑃= 𝑡𝑝 𝑡𝑝+𝑓𝑝 6.12 La diferencia entre el VPP y la Sn es sutil y radica en la suposición inicial del cálculo. Mientras que la sensibilidad mide la probabilidad que, sabiendo que el paciente pertenece al grupo de éxito, el clasificador dé como resultado este grupo. En cambio, el VPP mide la probabilidad que, sabiendo que el grupo asignado es el de éxito, el paciente pertenezca a éste. Por consiguiente, el valor predictivo negativo (VPN) se define como la probabilidad de no pertenecer al grupo fracaso habiendo sido este grupo el resultado de la clasificación del paciente. Esto se traduce en la ecuación 6.13, el VPN es la relación entre los verdaderos negativos y el total de casos negativos predichos. 𝑉𝑃𝑁= 𝑡𝑛 𝑡𝑛+𝑓𝑛 6.13 Estos cálculos se basan en la matriz de confusión que resulta del clasificador. La matriz de confusión relaciona los valores reales del grupo (en las filas) y los valores predichos (en las columnas) (Tabla 6.2). Con la proporción entre filas y entre columnas se calculan los estadísticos de calidad. Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 49 Predicción de clase Clase real tp fp 𝑽𝑷𝑷= 𝒕𝒑 𝒕𝒑+𝒇𝒑 fn tn 𝑽𝑷𝑵= 𝒕𝒏 𝒕𝒏+𝒇𝒏 𝑺𝒏=𝒕𝒑 𝒕𝒑+𝒇𝒏 𝑺𝒑=𝒕𝒏 𝒕𝒏+𝒇𝒏 𝑨𝒄𝒄= 𝒕𝒑+𝒕𝒏 𝒕𝒑+𝒕𝒏+𝒇𝒑+𝒇𝒏 Tabla 6.2 Matriz de confusión y parámetros obtenidos a partir de ésta. En fondo verde se representan los valores correctamente predichos y en rojo los pacientes asignados a un grupo erróneo. En los extremos de filas y columnas se adjunta el estadístico que se obtiene de la proporción en cuestión. Memoria 50 Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 51 7. Resultados A continuación se detallan los resultados obtenidos en las tres etapas del análisis de la señal: la caracterización, la inferencia estadística y los métodos de clasificación. 7.1. Caracterización Los resultados de la caracterización por cada paciente recopilan la información relativa a la estadística descriptiva de cada parámetro de cada paciente. Se han agrupado según diferentes aspectos: resultado de la prueba de extubación, sexo, y edad. De cada uno de estos grupos se ha extraído la información sobre la caracterización del grupo. La frecuencia respiratoria es uno de los parámetros que se tiene en cuenta en la decisión del destete del paciente. Durante la prueba de extubación, una frecuencia respiratoria por encima de las 30 respiraciones por minuto es motivo de interrupción de la prueba [2], y uno de los criterios clásicos para la extubación es que el paciente presente una frecuencia respiratoria por debajo de las 25 respiraciones por minuto [2]. La caracterización realizada muestra que los pacientes del grupo fracaso presentan una frecuencia respiratoria de 28 ± 7 resp/min (Tabla 7.2), mientras que los pacientes extubados presentan de media una frecuencia respiratoria de 22 ± 6 resp/min (Tabla 7.1), por debajo de las 25 sugeridas por los criterios médicos. Con un valor intermedio se encuentran los pacientes reintubados, que, en promedio, presentan 23 ± 7 resp/min (Tabla 7.3). md std iqr k sk cv (%) PIns [mL/s2] 2632,12 1698,83 2023,23 13,68 1,67 66,34 MxIns [mL/s] 427,22 159,09 171,28 11,35 1,13 39,68 TI [s] 1,09 0,32 0,20 61,01 3,76 27,97 TE [s] 1,74 0,73 0,39 77,27 5,39 43,63 TTot [s] 2,84 0,87 0,51 79,87 5,27 31,74 MxInfl [mL/s] 343,23 145,40 173,54 10,95 1,18 42,87 TInfl [s] 0,56 0,29 0,28 27,59 2,12 50,41 PEsp [mL/s2] 5788,29 3907,76 3164,26 15,48 1,66 61,75 MxEsp [mL/s] -375,24 171,57 181,73 15,70 -1,22 -49,86 Frec 22,44 5,66 8,00 3,34 0,60 25,22 Edad [años] 65,54 16,95 19,00 3,55 -1,11 25,86 Tabla 7.1 Valores de caracterización del grupo éxito. Memoria 52 La Potencia de inspiración es mayor en los pacientes reintubados y extubados que en los pacientes del grupo fracaso, a su vez la desviación también es mayor en el grupo de pacientes reintubados. El parámetro que menos diferencias presenta es el punto de máxima inflexión entre el grupo éxito y fracaso (Tablas 7.1 y 7.2 respectivamente), incluso la desviación estándar de los datos es similar. md std iqr k sk cv (%) PIns [mL/s2] 2390,18 1506,46 1603,15 26,36 2,41 69,01 MxIns [mL/s] 483,78 144,07 158,36 13,95 0,82 32,71 TI [s] 1,01 0,22 0,21 65,17 3,68 20,75 TE [s] 1,30 0,57 0,27 124,86 7,27 44,18 TTot [s] 2,31 0,66 0,39 106,86 6,24 29,71 MxInfl [mL/s] 343,24 141,59 155,30 13,49 1,27 41,78 TInfl [s] 0,59 0,22 0,24 38,77 2,27 42,57 PEsp [mL/s2] 5661,61 3362,29 3213,29 19,35 2,17 63,83 MxEsp [mL/s] -320,26 148,80 160,17 13,36 -1,21 52,95 Frec 28,08 7,13 7,75 2,90 -0,13 25,39 Edad [años] 67,08 15,03 19,25 3,04 -0,42 22,41 Tabla 7.2 Valores de caracterización del grupo fracaso. Los parámetros temporales muestran que el tiempo de inspiración, correspondiente a la parte activa de la respiración, es menor en pacientes que no fueron extubados (Tabla 7.2). También el tiempo de espiración es menor en estos pacientes, manteniéndose las similitudes entre el grupo 1 (Tabla 7.1) y el grupo 2 (Tabla 7.3). Es coherente que se den similitudes entre el grupo 1 y 2 ya que los pacientes de ambos grupos fueron extubados en un primer momento, presentaban características que propiciaron el destete pese a que un grupo de pacientes tuvo que ser reintubado. md std iqr k sk cv (%) PIns [mL/s2] 2890,24 1916,52 2125,32 20,79 2,18 76,08 MxIns [mL/s] 573,78 211,73 281,40 9,77 1,15 44,14 TI [s] 1,08 0,27 0,27 34,36 2,65 23,48 TE [s] 1,76 0,89 0,47 35,37 4,09 44,73 TTot [s] 2,84 0,98 0,65 29,52 3,44 31,09 MxInfl [mL/s] 398,35 189,92 224,08 12,08 1,47 52,77 TInfl [s] 0,53 0,24 0,25 26,40 2,07 49,43 PEsp [mL/s2] 6958,56 4429,18 4761,82 15,42 1,92 60,80 MxEsp [mL/s] -463,57 202,87 244,51 11,25 -0,69 -52,95 Frec 23,38 7,02 8,25 3,90 0,50 30,04 Edad [años] 68,24 13,72 11,50 5,80 -1,67 20,10 Tabla 7.3 Valores de caracterización del grupo reintubados. Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 53 La dispersión de los datos de la potencia de inspiración (Figura 7.1) muestra la distribución normal del valor medio de PIns de los pacientes de cada grupo. Se observa que el grupo éxito es el más numeroso con 94 pacientes, el grupo fracaso contiene los datos de 39 pacientes y el de reintubados de 21. La figura muestra que dentro de cada grupo existen pacientes con un valor de PIns muy alejado del valor del resto del grupo. El grupo más dispar en este aspecto es G1, con 3 valores de potencia de inspiración muy alejados del resto (en la parte inferior de la gráfica). Obviándo estos datos alejados de la tendencia del grupo, G1 es el que presenta un valor máximo de PIns mayor que los otros dos grupos. Sin embargo, los valores mínimos de potencia son similares en los tres grupos, concentrándose en la misma zona de la gráfica. Figura 7.1 Distribución normal de PIns para los grupos de pacientes G0, G1 y G2. Teniendo en cuento los resultados de las tablas 7.1, 7.2 y 7.3 se observa una mayor similitud del grupo 2 con el grupo 1 que con el grupo 0. Sin embargo, en la Tabla 7.5 y Tabla 7.6 se muestran parámetros que tienen mayor similitud entre ellos que con los del grupo 1. Por ejemplo la relación entre la potencia de inspiración y el tiempo de espiración, resulta similar entre estos dos grupos. Tambien la relación entre PIns y TTtot da lugar a resultados similares. Este es uno de los motivos por los que los pacientes reintubados presentan más complejidad en la caracterización del patrón respiratorio y en su identificación, debido a que su señal de flujo tiene similitudes con el grupo éxito, pues ambos fueron extubados en un primer momento, pero también deben conocerse las similitudes con el grupo fracaso, porque finalmente estos pacientes tuvieron que ser reintubados al no poder mantener la respiración sin soporte ventilatorio. 0 0,00005 0,0001 0,00015 0,0002 0,00025 010 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Distribución normal de los valores de PIns Pacientes de cada grupo Dispersión de PIns G0 G1 G2 Memoria 54 De las tablas de resultados de la relación entre parámetros se extrae también la gran desviación estándar y coeficiente de variación que tienen estos datos. La ratio entre la Potencia de inspiración y el Máximo en la inspiración es buen ejemplo de ello, pues en los tres grupos el valor de desviación estándar de este parámetro es superior a la media. md std iqr k sk cv (%) PIns/MxIns [s] 10,91 18,98 6,08 114,57 7,12 151,08 PIns/TI [mL/s3] 2525,09 1568,02 1919,70 10,03 1,27 63,29 PIns/TE [mL/s3] 1766,18 1450,76 1371,38 33,50 2,73 78,11 PIns/TTOT [mL/s3] 981,60 616,92 749,52 8,89 1,24 64,41 PIns/Frec [mL/s2] 128,58 82,47 99,84 13,68 1,67 66,34 MxInf/TInf [mL/s3] 819,18 425,21 439,82 16,66 2,18 54,65 TInf/TI 0,49 0,15 0,21 3,35 -0,36 32,17 TInf/TTot 0,20 0,08 0,10 5,37 0,45 40,05 MxInf/MxIns 1,26 1,89 0,33 171,73 9,14 117,13 PIns/TInf [mL/s3] 4829,20 2408,82 2755,00 11,98 1,36 49,06 PIns/MxInf [s] 7,85 4,23 4,66 28,39 2,40 54,68 PEsp/MxEsp [s] 74,63 3144,18 77,90 344,03 5,28 4660,48 PIns/PEsp 0,67 4,05 0,43 242,84 1,96 -100,87 MxIns/MxEsp -10,07 141,65 0,44 319,19 -14,83 -494,54 PEsp/TI [mL/s3] 5542,41 3640,09 3135,34 23,78 2,00 61,16 PEsp/TE [mL/s3] 4991,68 13649,82 2437,28 75,18 4,86 101,19 PEsp/TTot [mL/s3] 2192,94 1712,29 1249,31 24,32 2,20 66,70 Tabla 7.4 Valores de caracterización de relación de parámetros del grupo éxito. Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 55 md std iqr k sk cv (%) PIns/MxIns [s] 6,83 9,61 3,59 189,36 9,33 128,46 PIns/TI [mL/s3] 2526,11 1577,72 1754,64 9,13 1,40 61,83 PIns/TE [mL/s3] 1848,73 1423,21 1291,83 38,53 2,55 78,18 PIns/TTOT [mL/s3] 1023,19 630,28 712,11 8,92 1,27 62,10 PIns/Frec [mL/s2] 105,67 62,07 70,59 26,36 2,41 69,01 MxInf/TInf [mL/s3] 1021,15 469,88 495,55 21,53 2,23 51,51 TInf/TI 0,51 0,13 0,17 4,75 -0,52 28,35 TInf/TTot 0,23 0,07 0,09 5,43 0,14 34,57 MxInf/MxIns 0,86 0,98 0,21 242,06 10,99 93,43 PIns/TInf [mL/s3] 4932,12 2418,99 2658,01 11,19 1,46 46,47 PIns/MxInf [s] 6,85 3,08 3,31 37,24 2,92 47,32 PEsp/MxEsp [s] 136,47 1334,13 96,73 426,51 5,89 5604,52 PIns/PEsp 0,62 2,31 0,39 206,07 4,45 429,61 MxIns/MxEsp -7,04 53,27 1,12 240,76 -11,48 -284,26 PEsp/TI [mL/s3] 6541,82 4324,84 4020,05 18,80 2,15 65,29 PEsp/TE [mL/s3] 4895,93 4927,37 3065,34 75,47 4,48 93,17 PEsp/TTot [mL/s3] 2643,72 1825,05 1653,11 22,51 2,21 67,60 Tabla 7.5 Valores de caracterización de relación de parámetros del grupo fracaso. Memoria 56 md std iqr k sk cv (%) PIns/MxIns [s] 18,51 27,09 22,94 121,22 7,20 127,31 PIns/TI [mL/s3] 2751,98 1847,71 2128,66 20,22 2,13 75,30 PIns/TE [mL/s3] 1819,44 1494,90 1506,38 52,48 3,32 85,18 PIns/TTOT [mL/s3] 1047,65 705,46 879,53 12,46 1,67 74,61 PIns/Frec [mL/s2] 170,02 111,24 120,62 20,79 2,18 76,08 MxInf/TInf [mL/s3] 1201,00 561,19 606,80 29,25 2,82 57,13 TInf/TI 0,46 0,14 0,20 3,38 -0,30 34,73 TInf/TTot 0,19 0,07 0,10 4,46 0,33 42,51 MxInf/MxIns 1,92 2,57 2,20 207,66 10,35 101,45 PIns/TInf [mL/s3] 5578,07 2905,62 3402,62 14,02 1,75 55,15 PIns/MxInf [s] 7,45 4,02 3,91 17,65 1,88 51,30 PEsp/MxEsp [s] 136,96 2672,39 50,00 336,42 5,80 2439,74 PIns/PEsp 0,17 12,96 0,43 226,58 -1,26 86,12 MxIns/MxEsp -9,74 80,09 0,50 270,39 -13,79 -433,72 PEsp/TI [mL/s3] 7038,26 4516,49 4859,17 14,08 2,06 63,02 PEsp/TE [mL/s3] 4455,98 3721,32 3284,67 53,89 3,81 79,68 PEsp/TTot [mL/s3] 2594,96 1712,99 1882,13 13,18 1,94 63,96 Tabla 7.6 Valores de caracterización de relación de parámetros del grupo reintubados. Los pacientes se han clasificado en función de la edad para tratar de discernir si ésta es un factor clave en el resultado de la extubación. Se han determinado 3 rangos de edad: pacientes menores de 55 años (GA), pacientes de entre 55 y 70 años (GB) y pacientes de 70 años de edad o mayores (GC). Los resultados de la caracterización se exponen en las tablas 7.7, 7.8 y 7.9. md std iqr k sk cv (%) PIns [mL/s2] 2809,20 1883,81 2032,42 23,77 2,21 69,43 MxIns [mL/s] 399,64 164,84 170,59 13,98 1,52 44,96 TI [s] 1,15 0,29 0,19 70,05 3,93 25,55 TE [s] 1,71 0,71 0,34 65,68 5,51 44,35 TTot [s] 2,86 0,82 0,47 64,85 5,02 30,55 MxInfl [mL/s] 332,52 154,55 174,43 9,91 1,40 45,93 TInfl [s] 0,58 0,28 0,29 38,59 2,56 50,46 PEsp [mL/s2] 6002,41 3591,02 2871,78 19,76 2,10 60,50 MxEsp [mL/s] -341,85 163,96 134,34 18,49 -1,59 -53,82 Frec 22,03 5,34 7,00 2,18 0,47 24,21 Edad [años] 39,21 10,95 17,25 2,02 -0,43 27,93 Tabla 7.7 Valores de caracterización del grupo A. Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 57 md std iqr k sk cv (%) PIns [mL/s2] 3499,82 2326,56 2607,59 16,83 1,99 70,77 MxIns [mL/s] 552,80 214,86 260,90 9,48 0,97 43,67 TI [s] 1,03 0,30 0,21 49,89 3,73 27,57 TE [s] 1,70 0,82 0,45 74,70 5,40 45,38 TTot [s] 2,73 0,95 0,58 69,15 5,11 32,90 MxInfl [mL/s] 449,62 198,55 219,36 9,94 1,28 47,41 TInfl [s] 0,52 0,27 0,24 24,11 1,91 47,75 PEsp [mL/s2] 7542,80 4608,12 5032,79 11,36 1,53 62,35 MxEsp [mL/s] -438,42 215,13 253,54 13,94 -1,23 -52,49 Frec 23,69 6,33 7,75 4,50 0,64 26,73 Edad [años] 61,74 3,93 7,00 1,90 0,10 6,36 Tabla 7.8 Valores de caracterización del grupo B. A juzgar por los resultados expuestos, es difícil establecer una correlación entre la edad y el valor de la potencia u otros parámetros. La potencia de inspiración es menor en pacientes de más avanzada edad, sin embargo, el valor de máxima inspiración es menor en los más jóvenes (Tabla 7.7). Tampoco el tiempo de inspiración, también parte activa de la respiración, parece tener una relación con la edad, pues el valor no aumenta o desciende en función de este parámetro. De acuerdo con estos resultados se deduce que la edad no es un factor determinante en el resultado de la extubación, ya que ésta depende principalmente del estado clínico del paciente, y éste no depende de la edad del mismo. md std iqr k sk cv (%) PIns [mL/s2] 2132,23 1317,70 1589,56 16,34 1,81 66,88 MxIns [mL/s] 441,01 137,90 151,90 12,10 0,94 34,02 TI [s] 1,06 0,28 0,23 58,38 3,41 24,59 TE [s] 1,58 0,66 0,35 93,69 5,88 43,11 TTot [s] 2,64 0,78 0,47 89,74 5,43 30,54 MxInfl [mL/s] 312,06 127,35 156,53 13,18 1,18 41,70 TInfl [s] 0,57 0,26 0,27 30,24 2,13 47,81 PEsp [mL/s2] 5148,75 3576,92 2827,86 17,64 1,86 62,60 MxEsp [mL/s] -354,48 151,70 170,70 13,41 -0,96 -1,47 Frec 24,79 7,10 11,00 2,63 0,33 28,66 Edad [años] 77,50 5,30 6,00 7,57 1,46 6,84 Tabla 7.9 Valores de caracterización del grupo C. Memoria 64 Parámetro Valor G1 md (IC-;IC+) Valor G2 md (IC-;IC+) P-Valor MXIns_std [mL/s] 159,09 (133,47;184,71) 211,73 (132,66;290,81) 0,046 PIns/TI_std [mL/s3] 1568,02 (1295;30;1840,74) 1847,71 (1240,91;2454,50) 0,030 MXInf_std [mL/s] 145,40 (122,33;168,47) 189,92 (135,12;244,72) 0,027 MXInf_cv [mL/s] 42,87 (39,65;46,08) 52,77 (43,96;61,59) 0,032 PIns/MXInf_k [s] 28,39 (14,74;42,04) 17,65 (1,47;36,78) 0,041 MXEsp_iqr [mL/s] 181,73 (134,13;229,33) 244,51 (98,41;390,61) 0,041 PEsp/TI_sk [mL/s3] 2,00 (1,36;2,64) 2,06 (1,43;2,68) 0,0077 PEsp/TI_cv [mL/s3] 61,16 (54,19;68,13) 63,02 (55,14;70,91) 0,041 Tabla 7.16 Resultados positivos del test de K-S entre el G1 y el G2. De los resultados anteriores adjuntos en las tablas se deduce también que la edad no es un factor clave en la extubación de los pacientes. En ninguna de las comparaciones se ha establecido que éste sea un parámetro relevante para determinar el resultado de la prueba de extubación. El contraste de hipótesis confirma la suposición hecha a partir de la caracterización de la señal. 7.3. Clasificación Para clasificar los pacientes se proponen los modelos descritos en el apartado 6.3 de este documento: análisis discriminante lineal y máquinas de soporte vectorial además de la regresión lineal; y se han utilizado los parámetros resultantes del test de Kolmogorov – Smirnov para cada grupo. Además, se han validado los datos mediante los dos métodos propuestos: Leave One Out Cross Validation y Hold Out con un porcentaje de test set del 5 % de la muestra. Los datos se presentan en términos de exactitud (Acc), sensibilidad (Sn) y especificidad (Sp). Los modelos obtenidos mediante Análisis Discriminante Lineal y validados con el método de Leave One Out Cross Validation con los parámetros establecidos por el test de M-W arrojan los datos adjuntos en la Tabla 7.17. La media de exactitud en los tres grupos ha sido del 68,1 % y la mejor predicción se ha obtenido entre el grupo 0 y 1 con un 75,9 %. El modelo ha optimizado los parámetros predictores y ha realizado la clasificación con los óptimos, dando lugar a las ecuaciones 7.1, 7.2 y 7.3. Cabe destacar que un parámetro determinante según este modelo para identificar a los pacientes reintubados es la amplitud de máxima inflexión (MxInf), en este caso el coeficiente de variación del mismo. Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 65 Acc Sn Sp VPP VPN G0 vs G1 75,9 91,5 38,5 78,2 65,2 G0 vs G2 66,7 52,4 74,4 52,4 74,4 G1 vs G2 61,7 47,6 64,9 23,3 84,7 Tabla 7.17 Resultados de clasificación con los parámetros del test M-W y LDA. 𝑌0−1=−7,02+1,47·𝑇𝐼𝑚𝑑+0,20·𝐹𝑟𝑒𝑐+0,15·(𝐷𝐼𝑛𝑓/𝑇𝐼)𝑘 7.1 𝑌0−2=−3,47+1,35·𝑇𝐸𝑚𝑑+0,33·𝑀𝑥𝐼𝑛𝑓𝑐𝑣 7.2 𝑌1−2=−2,72+0,61·𝑀𝑥𝐼𝑛𝑓𝑐𝑣 7.3 La Tabla 7.18 muestra los resultados de aplicar el método de validación Leave One Out a los modelos de Análisis Discriminante Lineal generados con los parámetros del test de Kolmogorov-Smirnov. Los resultados son ligeramente superiores en lo que a exactitud se refiere, con un 74,6% de éxito en la clasificación. En este caso la clasificación entre los pacientes éxito y reintubados ha obtenido la mayor exactitud. El test de K-S sigue la tendencia de los resultados anteriores comentados arrojando mejores resultados en muestras pequeñas. Acc Sn Sp VPP VPN G0 vs G1 72,2 90,4 28,2 75,2 55,0 G0 vs G2 70,0 38,1 87,2 61,5 72,3 G1 vs G2 81,7 4,8 98,9 50,0 82,3 Tabla 7.18 Resultados de clasificación con los parámetros del test K-S y LDA. Las ecuaciones 7.4, 7.5 y 7.6 son las que se han obtenido a partir de los parámetros predictores introducidos en el modelo. Se observan las mismas ecuaciones para los grupos 0-2 y 1-2 que con los modelos obtenidos con los parámetros de M-W (ecuaciones 7.2 y 7.3), sin embargo se ha logrado una mejor exactitud con el modelo generado a partir de los parámetros de K-S. 𝑌0−1=−4,14+1,80·𝑇𝐸𝑚𝑑+6,23·(𝐷𝐼𝑛𝑓/𝑇𝐼)𝑖𝑞𝑟 7.4 𝑌0−2=−3,47+1,35·𝑇𝐸𝑚𝑑+0,33·𝑀𝑥𝐼𝑛𝑓𝑐𝑣 7.5 𝑌1−2=−2,72+0,61·𝑀𝑥𝐼𝑛𝑓𝑐𝑣 7.6 Memoria 66 El resultado obtenidos con el modelo SVM y el método de validación Hold out con un 5% de las muestras destinadas a testear el modelo se adjuta en la Tabla 7.19 (a partir de los parámetros del test de U Mann-Whitney) y la Tabla 7.20 (a partir de los parámetros del test de Kolmogorov-Smirnov). Acc Sn Sp VPP VPN G0 vs G1 66,7 100,0 0,0 66,7 - G0 vs G2 66,7 50,0 100,0 100,0 50,0 G1 vs G2 80,0 0,0 100,0 - 80,0 Tabla 7.19 Resultados de clasificación con los parámetros del test M-W y SVM. De acuerdo con la tabla de resultados del modelo de máquinas de soporte vectorial, la exactitud de los parámetros del test de M-W es inferior a los de K-S con un porcentaje del 71,1% frente al 82,2%. Se observa que pese al grado de Acc de estos modelos se presentan valores bajos de sensibilidad y especificidad. Esto implica que los modelos obtenidos con SVM tienden a clasificar todos los pacientes del grupo solo en una de las clases. Aumentar el tamaño de la muestra es una posible solución a este comportamiento observado. Acc Sn Sp VPP VPN G0 vs G1 66,7 100,0 0,0 66,7 - G0 vs G2 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 G1 vs G2 80,0 0,0 100,0 - 80,0 Tabla 7.20 Resultados de clasificación con los parámetros del test K-S y SVM. Para establecer un modelo de regresión lineal se eligen los parámetros que se han establecido como óptimos en el modelo de análisis discriminante lineal. Estos son: M-W K-S G0 vs G1 TI_md, Frec, DInf/TI_k TE_md, DInf/TI_iqr G0 vs G2 TE_md, MxInf_cv TE_md, MxInf_cv G1 vs G2 MxInf_cv MxInf_cv Tabla 7.21 Parámetros óptimos obtenidos en el modelo LDA para cada grupo. Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 67 Las ecuaciones obtenidas con los parámetros óptimos de U Mann-Whitney son: 𝑌0−1=2,09−0,29·𝑇𝐼𝑚𝑑+0,04·𝐹𝑟𝑒𝑐−0,03·(𝐷𝐼𝑛𝑓/𝑇𝐼)𝑘+20,89 7.7 𝑌0−2=−0,61+0,51·𝑇𝐸𝑚𝑑+0,01·𝑀𝑥𝐼𝑛𝑓𝑐𝑣+44,51 7.8 𝑌1−2=0,95+0,05·𝑀𝑥𝐼𝑛𝑓𝑐𝑣+16,25 7.9 Las ecuaciones obtenidas con los parámetros óptimos de Kolmogorov-Smirnov son: 𝑌0−1=−0,03+0,32·𝑇𝐸𝑚𝑑+1,11·(𝐷𝐼𝑛𝑓/𝑇𝐼)𝑖𝑞𝑟+22,45 7.10 𝑌0−2=−0,61+0,51·𝑇𝐸𝑚𝑑+0,01·𝑀𝑥𝐼𝑛𝑓𝑐𝑣+44,51 7.11 𝑌1−2=0,95+0,05·𝑀𝑥𝐼𝑛𝑓𝑐𝑣+16,25 7.12 Las ecuaciones entre los grupos 0-2 y 1-2 además de presentar los mismos parámetros óptimos, presentan los mismos coeficientes y mismo residuo. La diferencia se encuentra en la ecuación de regresión obtenida entre los grupos 0 y 1. En el caso de M-W son tres los parámetros óptimos para la identificación de los pacientes, cuya ecuación presenta un residuo menor (ecuación 7.7) y dos en el caso de K-S. Con los resultados de los métodos de clasificación propuestos y su posterior análisis se concluye que para identificar correctamente a los pacientes de los grupos éxito, fracaso y reintubados el mejor método de clasificación es el análisis discriminante lineal. Presenta un porcentaje inferior que las máquinas de soporte vectorial, sin embargo, éstas no optimizan los parámetros independientes para la predicción, utilizan todos los parámetros predictores. Además no ha dado lugar a predicciones de una sola clase dentro de un grupo. Así, con LDA se observa que los parámetros que caracterizan el patrón respiratorio que mejor identifcan a los pacientes son el tiempo de inspiración y espiración, la frecuencia, la amplitud de máxima inflexión y la relación entre la duración de máxima inflexión y el tiempo de inspiración. Los parámetros relacionados con la parte activa de la respiración han resultado determinantes para la obtención de los resultados. Memoria 68 Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 69 8. Discusión Los resultados de la caracterización de la señal y el análisis de la dispersión de la potencia de inspiración han probado las diferencias existentes entre los pacientes pertenecientes al grupo éxito (G1) y fracaso (G0), así como las diferencias no tan notables entre el grupo de pacientes reintubados (G2) y extubados. Mediante la inferencia estadística y los resultados obtenidos de las comparaciones de los parámetros del patrón respiratorio de los tres grupos se ha determinado que el test de Kolmogorov-Smirnov es el más adecuado para el análisis de esta población. En comparación con el test de U Mann Whitney es más potente para muestras pequeñas, y los resultados así lo corroboran. Tanto en cantidad de parámetros estadísticamente significativos (Tabla 7.10) como en el valor del p-valor (Tabla 7.13) Kolmogorov-Smirnov ha aportado mejores resultados. Los métodos de clasificación testeados han determinado el grado de exactitud en la clasificación de los pacientes mediante los parámetros estadísticamente significativos. Pese a que en términos de exactitud las máquinas de soporte vectorial han aportado un mejor resultado (82,2 %), se ha determinado el análisis discriminante lineal el método óptimo de clasificación (74,6 %). Este método optimiza los parámetros predictores introducidos y genera la clasificación con los óptimos (ecuaciones 7.4, 7.5 y 7.6), además de tener mejores resultados en cuanto a sensibilidad y especificidad. El objetivo principal de este estudio es el estudio de la potencia de inspiración en pacientes de extubación para identificar qué parámetros pueden ayudar en la determinación del momento óptimo de destete. De acuerdo con los resultados, la potencia de inspiración en sí misma no es un parámetro determinante para la identificación de los pacientes pero sí lo son la amplitud de máxima inflexión y la duración de máxima inflexión, parámetros estrechamente relacionados con la potencia de inspiración y la fase activa de la respiración. Memoria 70 Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 71 Conclusiones Este proyecto tiene como objetivo el análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación para ayudar a determinar el momento óptimo de la retirada de la asistencia respiratoria. Mediante la automatización del algoritmo de caracterización e inferencia estadística se han analizado 154 señales de flujo respiratorio de pacientes pertenecientes al grupo de éxito, fracaso y reintubados. Además se han utilizado métodos de clasificación para estudiar la calidad de los resultados obtenidos. Los resultados del estudio contribuyen a un mayor conocimiento clínico de parámetros relacionados con la potencia de inspiración que puedan definir un modelo para determinar el momento óptimo de destete. Para poder contribuir en la toma de decisiones en el proceso de extubación estos resultados deben ser validados con nuevos pacientes. Memoria 72 Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 73 Análisis del impacto ambiental En el momento de implementar un proyecto es imprescindible conocer el impacto que este va a suponer en el medio ambiente, ya sea por la afectación en la calidad del aire (emisiones de gases), en la calidad del agua (riesgo de vertidos contaminantes a ríos o mares), afectación en la biodiversidad de la zona, etc. El proyecto que se lleva a cabo en este documento no tiene ningún impacto medioambiental directo, puesto que se desarrolla un software de clasificación. Sin embargo, durante el desarrollo del mismo se ha consumido energía eléctrica para suplir energéticamente la herramienta de trabajo. Para cuantificar las emisiones de CO2 asociadas a la generación de electricidad consumida se establece, según la Oficina Catalana del Cambio Climático, el mix eléctrico (ME). Valores pequeños del mix eléctrico indican una mayor contribución de fuentes energéticas bajas en carbono [35]. En el 2017 se estableció en 392 g CO2/kWh el valor de mix eléctrico. Con esta referencia, las horas de desarrollo declaradas en el presupuesto, y la potencia del ordenador utilizado, el CO2 emitido como resultado de este estudio es de: 𝐸𝑚𝑖𝑠𝑖ó𝑛 𝐶𝑂2 [𝑔]=𝑀𝐸·𝑃·𝑡=392· 0,1 · 630= 24.696 𝑔 𝐶𝑂2 Por otro lado, hay que tener en cuenta el consumo de los equipos de medida. Para implementar este algoritmo en pacientes fuera de la base de datos WEANDB será imprescindible la adquisición y registro de los datos. Lo que conlleva un consumo eléctrico de los equipos durante 30 minutos. La potencia consumida tiene en cuenta la tarjeta de DAQCard 6024E [36] y del monitor Datex-Ohmeda [37]. 𝐸𝑚𝑖𝑠𝑖ó𝑛 𝐶𝑂2 [𝑔]=𝑀𝐸·𝑃·𝑡=392·(1,31+140 ) · 0,5=27.696,76 𝑔 𝐶𝑂2 Cada registro que se haga con este equipo supondrá una emisión de 27,7 kg de CO2. No es necesario, por tanto, establecer un protocolo para evitar impactos ambientales derivados de la actividad que se desarrolle con el software diseñado. Por último, los equipos médicos de medida tienen una vida útil de 7 años [38]. Pasado este tiempo se deberán llevar los equipos a un punto limpio para su reciclaje. Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 81 Anexo A: Resultados de la caracterización El anexo recopila las tablas exportadas de la caracterización de las señales, agrupadas por paciente y por grupos, sexo y edad. A1. Tabla de caracterización por paciente Id Grupo PIns_md PIns_std PIns_iqr PIns_k PIns_sk PIns_cv MxIns_md MxIns_std MxIns_iqr MxIns_k MxIns_sk MxIns_cv p0001 1 774,435 451,850 537,306 46,725 4,442 58,346 336,245 87,478 110,005 3,956 -0,073 26,016 p0004 1 570,059 552,086 793,174 4,070 1,208 96,847 298,869 75,978 89,912 5,968 -0,138 25,422 p0006 1 1720,513 1344,859 1926,698 5,786 1,363 78,166 152,563 94,229 93,657 12,284 2,078 61,764 p0008 1 1495,782 856,256 1228,304 3,898 0,756 57,245 241,671 28,240 29,177 11,088 -0,584 11,685 p0012 1 1119,517 648,698 858,904 5,150 1,011 57,944 220,608 55,772 57,679 13,304 1,661 25,281 p0013 1 436,691 310,176 426,361 8,510 1,451 71,029 51,421 22,969 19,414 26,306 3,328 44,669 p0014 0 2820,009 2314,848 4128,112 2,480 0,524 82,087 728,703 238,053 342,686 2,879 -0,154 32,668 p0015 2 684,002 1256,381 274,123 11,421 2,787 183,681 1009,994 170,939 234,464 2,706 -0,061 16,925 p0016 1 1539,704 861,188 1073,377 4,453 0,846 55,932 153,748 65,989 78,760 17,471 1,560 42,920 p0018 1 1855,608 1074,458 1630,897 2,123 -0,117 57,903 199,931 29,941 39,405 4,047 -0,575 14,976 p0019 1 1422,779 441,884 508,715 3,951 -0,540 31,058 159,125 47,074 43,231 7,775 1,798 29,583 p0021 0 1200,551 1257,016 905,709 24,730 3,724 104,703 305,786 139,231 124,324 20,613 3,023 45,532 p0022 0 1335,382 943,246 1456,912 4,290 0,913 70,635 603,396 162,710 204,970 3,595 0,777 26,966 p0024 1 1238,559 855,256 1162,343 4,283 0,892 69,053 156,381 58,600 49,954 12,971 2,292 37,472 p0025 1 367,541 569,293 333,858 67,178 6,222 154,892 161,482 89,982 108,878 3,814 1,049 55,723 p0027 1 2353,897 1331,080 1494,280 35,926 3,357 56,548 189,728 116,821 88,371 126,245 8,441 61,573 p0028 1 3526,767 2150,553 2101,024 52,001 3,907 60,978 413,575 230,052 234,832 18,289 2,834 55,625 p0029 1 2436,511 1377,535 1459,989 26,414 2,951 56,537 341,650 229,452 39,070 24,116 4,242 67,160 p0030 1 3091,062 1398,736 1906,817 4,887 0,696 45,251 215,085 97,521 98,091 34,341 3,979 45,341 Annexos 82 p0032 1 134,972 108,100 89,157 68,902 6,638 80,090 170,069 44,091 49,166 5,077 -0,155 25,925 p0034 1 3105,432 1571,753 2310,894 4,113 0,673 50,613 633,208 149,186 184,021 3,886 -0,116 23,560 p0035 1 3876,159 1984,513 3007,197 2,260 -0,013 51,198 186,459 80,697 106,854 4,344 0,774 43,279 p0036 1 5051,074 2012,940 3190,643 2,848 0,096 39,852 290,917 153,442 156,295 33,305 3,352 52,744 p0038 1 4702,240 2270,294 2907,182 4,021 0,159 48,281 529,510 343,396 371,021 7,222 1,714 64,852 p0039 1 1320,188 936,658 1363,521 3,976 0,899 70,949 571,873 162,906 210,569 4,666 0,906 28,486 p0040 1 2546,075 1279,186 1691,042 2,888 -0,264 50,241 558,285 89,589 112,619 3,703 0,545 16,047 p0041 1 983,922 884,691 1249,001 3,559 1,227 89,915 339,567 88,058 91,529 5,736 0,632 25,932 p0042 1 3176,153 2307,274 3864,154 2,322 0,485 72,644 361,523 128,389 147,509 7,185 1,161 35,513 p0043 2 1208,201 1039,830 1437,648 8,877 1,607 86,064 277,193 177,793 187,484 8,420 1,807 64,141 p0044 1 2366,762 1411,518 2191,568 2,908 0,463 59,639 693,083 211,886 268,624 3,394 0,270 30,571 p0047 0 2424,430 4650,363 1414,635 29,700 4,374 191,813 742,836 510,020 320,292 4,634 1,640 68,659 p0048 0 4305,579 2239,342 2958,943 12,298 0,892 52,010 774,769 158,734 179,397 3,731 0,533 20,488 p0049 1 2045,728 1353,790 1920,904 2,773 0,357 66,176 417,918 248,645 64,660 16,746 3,648 59,496 p0051 0 994,166 605,985 856,306 6,632 1,011 60,954 263,717 73,020 97,481 4,760 0,379 27,689 p0053 0 782,270 993,992 386,659 124,317 9,181 127,065 777,424 260,136 384,148 2,291 -0,063 33,461 p0054 1 3261,801 1484,131 1489,011 15,348 2,177 45,500 393,597 141,095 145,548 5,429 0,916 35,848 p0055 0 2927,661 1011,849 1285,085 6,205 0,356 34,562 480,001 153,799 205,802 3,208 0,881 32,041 p0056 1 4964,702 2258,387 3165,716 2,375 -0,363 45,489 683,474 225,833 143,819 6,307 -1,536 33,042 p0059 0 1864,137 1051,898 1421,277 2,898 0,403 56,428 356,602 114,457 89,204 12,409 2,581 32,097 p0061 1 2250,253 1740,462 1279,203 48,148 5,329 77,345 489,698 272,946 233,490 11,633 1,667 55,738 p0063 2 4343,991 3821,564 2885,509 48,502 5,176 87,974 459,364 265,647 299,815 9,737 1,548 57,829 p0064 1 2048,627 1134,438 1513,546 8,605 1,294 55,376 541,414 140,929 150,440 5,082 0,633 26,030 p0066 2 5027,724 2411,419 2907,427 3,156 0,255 47,962 586,070 129,018 143,036 4,804 0,294 22,014 p0067 1 5660,841 4338,605 7144,177 2,740 0,648 76,642 1238,189 268,320 367,711 3,230 -0,296 21,670 p0068 1 1428,570 1162,758 1998,721 2,502 0,571 81,393 290,327 71,932 68,097 7,096 0,701 24,776 p0069 0 709,881 455,189 507,075 21,566 2,609 64,122 587,725 76,236 98,201 5,700 -0,810 12,971 Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 83 p0070 1 3229,676 987,969 1318,942 3,042 -0,276 30,590 249,091 79,502 60,321 79,317 6,158 31,917 p0073 2 5355,709 3095,374 2497,200 72,958 5,773 57,796 729,112 248,414 246,334 10,384 1,635 34,071 p0074 1 3705,751 2103,219 3053,562 6,446 0,939 56,756 812,091 345,541 303,925 5,080 1,446 42,549 p0075 0 522,216 620,162 228,238 68,692 7,098 118,756 712,219 213,915 236,115 5,565 0,554 30,035 p0076 1 1466,112 1872,895 1450,495 8,583 2,303 127,746 466,315 342,447 363,296 6,298 1,539 73,437 p0077 2 1471,501 1420,704 2341,454 2,870 0,809 96,548 974,949 119,701 120,008 13,509 1,907 12,278 p0078 1 4910,285 6981,596 1769,209 39,392 5,589 142,183 571,699 421,003 218,030 8,546 2,466 73,641 p0079 2 1482,393 1687,084 1391,695 33,306 4,363 113,808 338,573 207,530 164,705 28,178 4,080 61,295 p0080 2 2519,547 1636,040 2509,277 2,368 0,297 64,934 515,461 258,662 299,768 4,683 0,872 50,181 p0081 1 4161,397 4020,115 4934,787 11,532 2,275 96,605 985,588 396,803 419,266 3,950 0,740 40,261 p0082 1 1637,273 1638,146 2948,121 1,952 0,701 100,053 574,050 66,460 81,298 10,208 -0,955 11,577 p0083 1 2601,689 1482,071 1990,248 5,433 0,780 56,966 356,653 165,565 177,893 12,008 1,987 46,422 p0084 1 1533,575 1241,280 1777,694 4,674 1,115 80,940 256,397 164,337 109,613 11,607 2,492 64,095 p0085 2 3845,608 1924,430 2482,725 2,807 0,140 50,042 1256,364 269,659 276,712 5,127 1,053 21,463 p0086 1 1932,294 1239,604 1287,686 53,869 4,402 64,152 220,543 139,615 199,160 3,210 0,559 63,305 p0087 1 1821,401 1340,832 1890,787 3,739 1,000 73,615 516,608 171,921 171,541 6,008 0,073 33,279 p0088 1 1577,194 932,679 1348,036 3,243 0,682 59,135 343,351 109,264 129,829 3,846 0,176 31,823 p0089 2 557,516 759,119 171,493 7,313 2,185 136,161 347,755 161,931 90,484 3,286 -1,347 46,565 p0092 0 4784,604 4611,537 2821,712 17,521 3,183 96,383 1098,302 402,934 399,602 3,660 1,071 36,687 p0093 1 5279,695 6595,665 5566,725 4,440 1,612 124,925 1018,274 703,874 1312,111 1,592 0,206 69,124 p0096 2 4194,269 2450,537 4134,561 2,279 0,224 58,426 362,017 127,508 194,494 3,299 0,145 35,222 p0097 1 12818,507 5565,092 5824,501 9,794 1,712 43,415 1233,483 337,561 369,899 4,081 0,406 27,366 p0099 1 8419,713 5562,171 7444,238 3,324 0,755 66,061 1290,159 700,232 870,952 2,409 -0,773 54,275 p0100 2 3625,590 2356,683 3276,281 3,744 0,531 65,001 593,228 370,736 652,275 2,084 0,627 62,495 p0101 1 4792,671 4204,053 4169,763 40,015 4,025 87,718 725,789 284,073 248,419 7,413 1,627 39,140 p0102 2 709,519 563,654 549,911 14,412 2,562 79,442 872,313 169,512 195,338 4,831 -0,287 19,432 p0103 1 9458,795 4209,564 4988,038 5,062 0,577 44,504 1157,995 261,349 250,246 8,982 -1,095 22,569 p0104 0 610,149 837,488 256,022 30,568 4,636 137,260 533,391 110,220 82,723 3,996 -1,135 20,664 Annexos 84 p0105 2 2532,734 1758,847 1193,075 123,177 8,354 69,445 115,109 103,053 111,949 11,745 2,328 89,526 p0106 2 12767,347 7500,806 8597,457 2,497 0,029 58,750 1064,594 872,384 1863,041 1,247 -0,225 81,945 p0107 2 2664,754 1807,239 3106,365 2,302 0,292 67,820 1233,735 257,792 322,708 4,033 -0,483 20,895 p0108 0 4705,278 2654,414 2448,341 16,822 2,381 56,414 862,525 311,616 169,559 6,737 -0,393 36,128 p0109 1 3280,686 4320,602 3842,271 42,956 5,436 131,698 409,374 244,493 103,512 25,889 4,346 59,724 p0111 1 4134,512 3197,340 5210,677 3,044 0,672 77,333 748,789 214,161 231,285 6,901 1,416 28,601 p0113 1 4319,008 1358,666 1608,951 3,618 -0,171 31,458 490,169 118,512 172,460 2,950 -0,567 24,178 p0114 2 2376,718 1915,090 1405,273 68,603 6,159 80,577 184,973 166,107 67,865 51,529 6,071 89,801 p0115 2 2835,241 1738,252 2151,995 5,428 1,234 61,309 787,064 238,677 265,616 6,785 1,059 30,325 p0116 0 850,941 372,410 412,111 6,570 1,107 43,764 592,807 84,444 106,692 8,153 -0,925 14,245 p0117 0 394,495 190,594 239,074 10,113 1,611 48,314 409,590 65,971 84,240 3,393 -0,281 16,107 p0118 1 4570,672 3608,513 4400,891 29,617 3,545 78,949 1799,603 280,851 384,982 9,009 -1,867 15,606 p0119 1 2576,970 2004,774 4020,188 1,629 0,027 77,796 863,585 204,384 308,159 3,402 0,963 23,667 p0120 0 4277,013 1929,522 1907,431 10,707 0,927 45,114 615,297 143,601 155,823 5,527 0,210 23,339 p0121 1 2363,530 1947,968 2579,727 7,561 1,590 82,418 392,282 224,955 274,836 5,068 0,584 57,345 p0122 1 3902,898 1804,860 1800,351 13,334 1,870 46,244 493,195 108,675 93,842 7,221 0,795 22,035 p0123 0 695,419 564,214 863,565 7,547 1,424 81,133 506,264 83,580 102,188 4,750 -0,683 16,509 p0124 1 3921,565 4969,645 4026,760 71,264 7,143 126,726 578,013 250,330 183,070 10,286 0,664 43,309 p0125 0 17707,687 9964,344 16347,683 1,896 -0,098 56,271 1824,706 323,067 423,302 7,385 -1,796 17,705 p0127 1 4722,780 1893,601 1820,775 11,513 0,566 40,095 508,947 143,024 120,019 47,008 4,147 28,102 p0128 1 2648,497 1968,696 2629,659 4,735 1,110 74,333 399,186 156,541 118,306 10,182 2,016 39,215 p0129 1 2871,825 2044,091 2494,930 5,702 1,256 71,177 326,884 205,390 154,928 15,254 2,094 62,833 p0131 1 1604,391 1234,744 1151,064 11,691 2,363 76,960 358,047 150,938 169,798 5,862 0,499 42,156 p0132 1 1995,600 2117,686 2234,237 20,750 2,958 106,118 425,692 303,482 271,764 11,289 2,416 71,291 p0140 1 5473,642 2761,993 3511,124 3,715 0,915 50,460 563,010 280,641 337,026 2,327 -0,734 49,847 p1001 0 2722,732 1005,091 950,780 200,737 9,504 36,915 292,295 83,071 124,845 10,106 0,658 28,420 p1003 0 1301,920 633,398 691,708 86,244 5,069 48,651 185,130 41,502 22,284 242,328 11,510 22,418 Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 85 p1004 0 3603,286 1601,768 2359,214 2,386 -0,130 44,453 249,783 69,176 92,439 3,074 0,375 27,695 p1005 0 418,369 175,052 218,047 4,431 0,642 41,842 56,036 13,181 12,359 7,630 1,210 23,522 p1007 0 1464,495 584,027 707,391 4,046 0,293 39,879 312,360 90,405 131,952 2,887 0,074 28,942 p1010 0 1742,071 948,651 1051,329 143,735 7,305 54,455 771,381 141,613 210,990 3,208 -0,410 18,358 p1014 1 2609,956 891,388 1233,114 3,866 0,565 34,153 267,849 60,716 71,920 4,573 0,285 22,668 p1017 1 1017,788 363,014 363,198 19,889 2,688 35,667 146,484 23,295 29,385 5,302 0,887 15,903 p1019 1 4027,058 2308,883 3831,945 2,276 -0,079 57,334 1031,177 119,295 27,125 9,122 -2,495 11,569 p1020 1 944,937 426,109 407,524 21,096 2,941 45,094 188,008 49,366 45,234 19,481 2,377 26,257 p1023 1 1365,393 780,517 1048,926 9,377 1,169 57,164 259,810 85,447 100,721 11,140 1,159 32,888 p1024 0 2084,460 610,118 597,690 6,777 1,186 29,270 176,474 70,820 54,351 28,261 3,453 40,131 p1027 1 1425,713 626,797 614,760 8,668 1,396 43,964 192,623 77,419 45,878 10,198 2,420 40,192 p1029 0 1309,237 1332,587 939,769 24,302 3,865 101,783 184,376 145,495 132,004 10,580 2,357 78,912 p1031 0 1851,388 1364,660 811,818 34,785 4,787 73,710 289,637 93,690 81,644 20,322 2,698 32,347 p1032 0 2387,767 3042,790 1353,885 12,770 3,107 127,432 492,285 303,403 465,079 2,310 0,664 61,632 p1033 0 3897,080 2688,800 2632,459 30,026 3,777 68,995 492,877 213,283 139,544 5,508 1,710 43,273 p1034 0 4628,529 814,992 991,065 7,373 -1,369 17,608 265,844 43,497 35,697 16,405 -2,446 16,362 p1039 1 1491,655 727,831 932,028 4,053 0,758 48,794 131,819 51,072 66,575 2,980 0,218 38,744 p1040 0 3541,137 2201,015 2516,843 7,609 1,591 62,156 784,293 246,994 391,386 2,338 -0,571 31,493 p1041 1 1004,102 703,111 1064,930 2,971 0,683 70,024 59,619 43,968 44,702 8,304 2,102 73,748 p1044 0 611,442 554,998 863,821 2,923 0,874 90,769 388,949 53,957 55,840 7,702 -1,385 13,873 p1051 1 1747,785 496,891 551,221 4,887 -0,039 28,430 194,645 43,996 59,731 4,362 0,503 22,603 p1054 1 789,235 519,453 582,593 15,999 2,446 65,817 223,433 86,656 95,113 3,267 -0,348 38,784 p1055 2 319,625 145,357 174,491 4,727 0,729 45,477 69,372 20,044 23,257 4,381 0,782 28,894 p1061 0 692,875 423,733 437,396 18,412 2,633 61,156 76,933 36,916 50,778 9,610 1,363 47,984 p1062 1 1079,164 604,394 755,082 14,574 1,994 56,006 92,760 80,474 79,309 67,901 5,957 86,755 p1064 1 2259,868 1590,060 1275,693 82,732 6,869 70,361 345,837 101,592 101,349 6,599 0,891 29,376 p1065 2 948,559 343,538 413,279 4,208 0,470 36,217 104,515 42,103 65,253 2,556 0,338 40,284 p1071 1 1106,981 347,478 472,456 2,888 -0,169 31,390 65,710 18,327 22,038 3,778 0,011 27,891 Annexos 86 p1077 0 1232,482 777,958 1124,218 3,087 0,629 63,121 142,091 58,324 69,093 3,341 -0,440 41,047 p1078 1 3593,801 2668,820 4460,946 2,662 0,607 74,262 389,267 262,134 449,353 2,166 0,444 67,340 p1081 1 864,928 369,435 471,175 3,348 0,422 42,713 125,808 46,040 44,910 11,462 1,862 36,596 p1083 1 1813,716 573,167 689,554 7,143 0,103 31,602 177,613 54,193 44,074 6,210 0,194 30,512 p1084 1 3960,666 2827,026 2512,294 21,223 2,927 71,378 666,916 260,023 481,770 1,902 0,686 38,989 p1087 0 1527,239 624,987 940,070 3,600 0,104 40,923 112,846 36,688 41,660 12,018 0,765 32,512 p1088 1 3264,946 2226,899 2881,845 4,160 0,983 68,206 250,572 213,416 369,656 3,263 0,779 85,171 p1090 1 1277,607 510,612 764,992 2,598 -0,082 39,966 217,255 33,345 37,312 5,751 0,582 15,348 p1092 1 414,467 687,394 283,629 11,998 2,836 165,850 358,367 102,361 71,252 9,117 -0,027 28,563 p1093 0 2132,190 677,738 933,162 3,248 -0,119 31,786 527,688 57,258 73,078 4,342 -0,639 10,851 p1094 1 1548,423 840,725 1354,986 5,633 0,966 54,296 477,353 48,662 59,152 4,274 -0,323 10,194 p1096 1 4107,556 2164,788 2516,336 3,083 0,254 52,703 432,540 253,430 391,075 2,749 0,844 58,591 p1097 1 1393,550 644,812 705,284 14,845 2,007 46,271 175,666 59,692 72,366 4,084 0,460 33,981 p1099 0 1447,476 995,615 1096,660 18,561 2,564 68,783 154,499 120,006 83,650 35,621 4,879 77,675 p1100 1 1660,941 1113,411 1064,470 19,831 2,988 67,035 357,605 170,791 215,177 5,338 1,135 47,760 p1101 1 1590,808 900,616 724,873 22,908 3,412 56,614 201,346 103,166 74,957 20,389 3,261 51,238 p1105 1 929,576 465,802 450,970 17,243 2,673 50,109 186,635 51,107 50,403 6,869 0,563 27,384 p1106 1 2023,372 890,205 745,159 15,833 2,674 43,996 310,812 214,264 122,619 7,280 2,252 68,937 p1110 0 708,857 425,729 460,648 7,500 1,616 60,058 135,671 73,707 100,520 3,290 0,789 54,328 p1113 2 1224,454 614,912 730,452 11,535 1,836 50,219 167,670 69,220 84,705 21,809 2,026 41,284 p1116 1 1066,243 545,933 604,560 6,539 0,965 51,202 155,810 87,156 101,618 7,326 1,586 55,938 p1117 1 1754,172 930,831 1051,626 22,717 2,689 53,064 332,664 90,435 129,497 3,213 0,142 27,185 p1118 1 2271,462 1640,956 2744,304 2,410 0,613 72,242 774,485 193,467 158,294 6,897 -1,653 24,980 p1119 1 1645,520 852,562 1148,161 2,688 0,143 51,811 290,656 44,605 53,581 5,632 -0,802 15,346 p1121 1 762,597 776,252 962,812 14,667 2,416 101,791 261,647 97,203 122,249 3,177 0,039 37,150 Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 87 A2. Tabla de caracterización por grupo Grupo PIns_md PIns_std PIns_iqr PIns_k PIns_sk PIns_cv MxIns_md MxIns_std MxIns_iqr MxIns_k MxIns_sk MxIns_cv G0(md) 2390,177 1506,465 1603,150 26,362 2,415 69,014 483,782 144,070 158,357 13,945 0,821 32,712 G0(IC-) 1465,098 937,835 766,384 12,510 1,585 57,606 374,431 108,246 118,630 1,550 0,076 27,219 G0(IC+) 3315,256 2075,094 2439,917 40,213 3,245 80,421 593,134 179,894 198,085 26,341 1,566 38,205 G1(md) 2632,122 1698,827 2023,229 13,682 1,671 66,335 427,222 159,090 171,283 11,354 1,133 39,681 G1(IC-) 2228,735 1411,579 1706,237 10,096 1,316 60,771 363,496 133,472 134,509 7,869 0,780 35,929 G1(IC+) 3035,510 1986,074 2340,222 17,268 2,027 71,899 490,947 184,708 208,057 14,840 1,486 43,433 G2(md) 2890,238 1916,517 2125,319 20,785 2,181 76,079 573,782 211,735 281,396 9,768 1,151 44,136 G2(IC-) 1647,396 1203,644 1269,658 6,274 1,087 60,479 400,160 132,655 105,376 4,447 0,406 33,282 G2(IC+) 4133,080 2629,390 2980,979 35,297 3,275 91,678 747,404 290,815 457,416 15,089 1,896 54,991 A3. Tabla de caracterización por sexo PIns_md PIns_std PIns_iqr PIns_k PIns_sk PIns_cv MxIns_md MxIns_std MxIns_iqr MxIns_k MxIns_sk MxIns_cv H(md) 3113,737 2030,479 2260,365 19,993 2,077 67,861 523,782 186,083 213,793 14,306 1,224 39,508 H (std) 2649,639 1737,991 2177,519 31,565 2,147 30,503 363,203 146,037 248,370 29,398 2,125 19,597 M(md) 1765,736 1099,357 1385,226 14,333 1,685 69,138 358,494 123,373 132,099 7,637 0,780 36,893 M (std) 1258,087 760,586 1141,519 21,782 1,957 30,316 233,627 85,800 110,626 5,611 1,307 18,193 Annexos 88 A4. Tabla de caracterización por edad PIns_md PIns_std PIns_iqr PIns_k PIns_sk PIns_cv MxIns_md MxIns_std MxIns_iqr MxIns_k MxIns_sk MxIns_cv GA(md) 2809,202 1883,811 2032,415 23,771 2,212 69,427 399,635 164,842 170,594 13,982 1,518 44,964 GA(IC-) 1193,476 1280,111 1016,533 39,879 2,416 30,606 221,383 95,652 142,728 17,357 2,024 19,368 GB(md) 3499,821 2326,560 2607,592 16,832 1,987 70,769 552,804 214,860 260,901 9,484 0,966 43,671 GB(IC-) 3716,018 2210,286 2967,356 25,823 1,781 30,860 442,747 179,867 344,056 12,365 1,625 21,128 GC(md) 2132,227 1317,701 1589,558 16,336 1,808 66,876 441,012 137,903 151,901 12,104 0,942 34,017 GC(IC-) 1559,027 1034,437 1375,019 24,670 2,098 30,287 293,810 105,339 128,623 28,882 1,912 16,855 Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 89 Anexo B: Resultados del contraste de hipótesis G01 Parámetro Valor G0 Valor G1 p-valor Resultado PIns_md 2390,18 2632,12 0,1449 0 PIns_std 1506,46 1698,83 0,0769 0 PIns_iqr 1603,15 2023,23 0,0048 1 PIns_k 26,36 13,68 0,0387 1 PIns_sk 2,41 1,67 0,2764 0 PIns_cv 69,01 66,34 0,8604 0 MxIns_md 483,78 427,22 0,2257 0 MxIns_std 144,07 159,09 0,6445 0 MxIns_iqr 158,36 171,28 0,8758 0 MxIns_k 13,95 11,35 0,3150 0 MxIns_sk 0,82 1,13 0,2516 0 MxIns_cv 32,71 39,68 0,0853 0 Ti_md 1,01 1,09 0,0004 1 Ti_std 0,22 0,32 0,2044 0 Ti_iqr 0,21 0,20 0,0449 1 Ti_k 65,17 61,01 0,5442 0 Ti_sk 3,68 3,76 0,2083 0 Ti_cv 20,75 27,97 0,6743 0 Te_md 1,30 1,74 0,0000 1 Te_std 0,57 0,73 0,3887 0 Te_iqr 0,27 0,39 0,0171 1 Te_k 124,86 77,27 0,0757 0 Te_sk 7,27 5,39 0,1187 0 Te_cv 44,18 43,63 0,5204 0 Ttot_md 2,31 2,84 0,0000 1 Ttot_std 0,66 0,87 0,5514 0 Ttot_iqr 0,39 0,51 0,0621 0 Ttot_k 106,86 79,87 0,4134 0 Ttot_sk 6,24 5,27 0,4134 0 Ttot_cv 29,71 31,74 0,5927 0 Annexos 96 Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 97 Anexo D: Código del programa D1. Código del filtro Butterworth %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%MARÍA PALOMERA PEYRET - TFG 2017/18 QP %%ANÁLISIS DE LA POTENCIA DE INSPIRACIÓN EN PACIENTES EN PROCESO DE %%EXTUBACIÓN %%TUTORA: Beatriz F. Giraldo Giraldo, ESAII UPC %%Fecha revisión archivo: 03/06/18 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %Acondicionamiento de la señal: Definición del filtro paso bajos %BLOQUE 1: Carga de la señal %BLOQUE 2: Densidad espectral de potencia %BLOQUE 3: Comparativa de filtros paso bajos según el orden %BLOQUE 4: Decisión %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% clear all close all %% %%BLOQUE 1: CARGA DE LA SEÑAL load('paciente.mat'); paciente=CodBD; paciente=cell2mat(paciente); load('p0061r.mat','datosflujo'); flujo=datosflujo; load('p1121r.mat','datosflujo'); flujo1121=datosflujo; %% %%BLOQUE 2: DENSIDAD ESPECTRAL DE POTENCIA fs=250; %Frecuencia de muestreo figure(1), clf periodogram(flujo,rectwin(length(flujo)),length(flujo),fs) hold on plot([20,20],[-100,100], 'k','Linewidth',1) %% %BLOQUE 3: COMPARATIVA FILTROS SEGÚN N flujo=flujo(1:20000); W_blp = 20/(250/2); %Normalización de la frecuencia de corte [blp2,alp2]= butter(2,W_blp,'low'); %Filtro pasa bajo de segundo orden. flujo61_2=filtfilt(blp2,alp2,flujo61);%Doble pasada del filtro flujo1121_2=filtfilt(blp2,alp2,flujo1121);%Doble pasada del filtro [blp4,alp4]= butter(4,W_blp,'low'); %Filtro pasa bajo de segundo orden. flujo61_4=filtfilt(blp4,alp4,flujo61);%Doble pasada del filtro flujo1121_4=filtfilt(blp4,alp4,flujo1121);%Doble pasada del filtro [blp6,alp6]= butter(6,W_blp,'low'); %Filtro pasa bajo de segundo orden. flujo61_6=filtfilt(blp6,alp6,flujo61);%Doble pasada del filtro flujo1121_6=filtfilt(blp6,alp6,flujo1121);%Doble pasada del filtro Annexos 98 [blp8,alp8]= butter(8,W_blp,'low'); %Filtro pasa bajo de segundo orden. flujo61_8=filtfilt(blp8,alp8,flujo61);%Doble pasada del filtro flujo1121_8=filtfilt(blp8,alp8,flujo1121);%Doble pasada del filtro [blp10,alp10]= butter(10,W_blp,'low');%Filtro pasa bajo de segundo orden. flujo61_10=filtfilt(blp10,alp10,flujo61);%Doble pasada del filtro flujo1121_10=filtfilt(blp10,alp10,flujo1121);%Doble pasada del filtro figure(2), clf plot(flujo61, 'k','Linewidth',0.5) hold on plot(flujo61_2,'b','Linewidth',0.25) hold on plot(flujo61_4,'r','Linewidth',0.25) hold on plot(flujo61_6,'m','Linewidth',0.25) hold on plot(flujo61_8,'c','Linewidth',0.25) hold on plot(flujo61_10,'g','Linewidth',0.25) hold on grid on legend('Flujo - p0061r','n=2','n=4', 'n=6','n=8','n=10') title('Señal de flujo respiratorio. Comparación de filtros paso bajo') xlabel('Muestras') ylabel('Flujo [mL/s]') %% %BLOQUE 5: DECISIÓN W_blp=5/(250/2); %Normalización de la frecuencia de corte [blp,alp]= butter(6,W_blp,'low');%Filtro pasa bajo de segundo orden. flujo_d=filtfilt(blp,alp,flujo); %Doble pasada del filtro figure(5), clf plot(flujo, 'k', 'Linewidth',1) hold on plot(flujo_d,'b','Linewidth',1) hold on grid on title('Filtrado de la señal de flujo respiratorio') legend('Señal de flujo', 'Señal de flujo filtrada') xlabel('Muestras') ylabel('Flujo [mL/s]') %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 99 D2. Definición de puntos significativos %%MARÍA PALOMERA PEYRET - TFG 2017/18 QP % Fecha de revisión: Agosto 2018 % %Función para el cálculo de los puntos singulares de la señal (ceros, %máximos y puntos de inflexión) y su amplitud. %Como salida se obtienen los vectores "punto_significativo=[tiempo,amplitud]". function [posceros,maximos,pinfl] = a02_Puntos_significativos(flujo,derivada,derivada2) %1 CEROS DE LA FUNCIÓN posceros=[]; for i=1:(length(flujo)-1) if (flujo(i,2)*flujo(i+1,2))==0 if flujo(i,2)==0 posceros=[posceros;flujo(i,1)]; i=i+1; else posceros=[posceros;flujo(i+1,1)]; end elseif (flujo(i,2)*flujo(i+1,2))<0 if abs(flujo(i,2))<abs(flujo(i+1,2)) posceros=[posceros;flujo(i,1)]; i=i+1; else posceros=[posceros;flujo(i+1,1)]; end end end %2 CEROS DE LA PRIMERA DERIVADA - MÁXIMOS DE LA FUNCIÓN posmaximos=[]; for i=1:(length(derivada)-1) if ( (derivada(i,2)*derivada(i+1,2))==0 && ( (abs(derivada(i,2)+derivada(i+1,2)))>1 || derivada(i,2)==derivada(i+1,2) ) ) if derivada(i,2)==0 posmaximos=[posmaximos;derivada(i,1)]; else posmaximos=[posmaximos;derivada(i+1,1)]; end elseif (derivada(i,2)*derivada(i+1,2))<0 if abs(derivada(i,2))<abs(derivada(i+1,2)) posmaximos=[posmaximos;derivada(i,1)]; else posmaximos=[posmaximos;derivada(i+1,1)]; end end end Annexos 100 %3 CEROS DE LA SEGUNDA DERIVADA - PUNTOS DE INFLEXIÓN posinfl=[]; for i=1:(length(derivada2)-1) if ((derivada2(i,2)*derivada2(i+1,2))==0) && (abs((derivada2(i,2)+derivada2(i+1,2)))>1) if derivada2(i,2)==0 posinfl=[posinfl;derivada2(i,1)]; else posinfl=[posinfl;derivada2(i+1,1)]; end elseif (derivada2(i,2)*derivada2(i+1,2))<0 if abs(derivada2(i,2))<abs(derivada2(i+1,2)) posinfl=[posinfl;derivada2(i,1)]; else posinfl=[posinfl;derivada2(i+1,1)]; end end end %4 CÁLCULO DE LA AMPLITUD DE LOS PUNTOS SIGNIFICATIVOS %4.1 Máximos valmaximos=[]; j=1; i=1; while i<=length(posmaximos) if posmaximos(i)==flujo(j,1) valmaximos=[valmaximos;flujo(j,2)]; j=j+1; i=i+1; else j=j+1; end end maximos=[posmaximos,valmaximos]; %4.2 Puntos de inflexión valinfl=[]; j=1; i=1; while i<=length(posinfl) if posinfl(i)==flujo(j) valinfl=[valinfl;flujo(j,2)]; j=j+1; i=i+1; else j=j+1; end end pinfl=[posinfl,valinfl]; end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 101 D3. Obtención de parámetros %%MARÍA PALOMERA PEYRET - TFG 2017/18 QP % Fecha de revisión: Agosto 2018 % %Función para el cálculo de los parámetros resultantes de la %caracterización de la señal: % Potencia de inspiración % Máximo en la inspiración % Tiempo de inspiración % Tiempo de espiración % Tiempo total % Frecuencia respiratoria % MxInf: Amplitud de máxima inflexión % DInf: Duración de máxima inflexión % Potencia de espiración % Máximo en la espiración % function [PIns,MxIns,Ti,Te,Ttot,Frec,DInf,MxInf,PEsp,MxEsp] = a09_Parametros_caracterizacion(flujo,posceros,maximos,minimos,pinfl,pinfl N,segmentar,t_ini,t_fin) %Inicializar variables auxiliares y vectores de parámetros de %caracterización PIns=[]; MxIns=[]; DInf=[]; MxInf=[]; i=1; j=1; k=1; m=1; n=1; aux3=[]; aux4=[]; PEsp=[]; MxEsp=[]; %Sumatoria de la señal sumaflujo=cumsum(flujo(:,2)); %Bucle de recorrido de la señal para identificar los parámetros de %caracterización while i<=length(pinfl) && k<length(posceros) %Si el punto de inflexión está entre el cero actual y el siguiente if ( (pinfl(i,1)>posceros(k)) && (pinfl(i,1)<posceros(k+1)) ) %Guardar posición de flujo correspondiente al Punto de Inflexión while j<(length(flujo)-1) if pinfl(i,1)==flujo(j,1) aux=j; break else j=j+1; end end %Guardar posición de flujo correspondiente al cero while n<length(flujo) if posceros(k)==flujo(n) aux2=n; break else n=n+1; end end Annexos 102 %1 POTENCIA DE INSPIRACIÓN PIns=[PIns;sumaflujo(aux)-sumaflujo(aux2)]; %2 TIEMPO HASTA EL PUNTO DE INFLEXIÓN (Duración del PI) DInf=[DInf;pinfl(i,1)-posceros(k)]; %3 AMPLITUD DEL PUNTO DE INFLEXIÓN MxInf=[MxInf;pinfl(i,2)]; %Guardar la posición del cero actual y el siguiente aux3=[aux3;posceros(k)]; aux4=[aux4;posceros(k+1)]; %4 Máximo en la inspiración %Con la posición del PI, buscar el máximo más próximo. for t=1:length(maximos) if aux3(length(aux3))-maximos(t,1)<=0 MxIns=[MxIns;maximos(t,2)]; break end end %9 POTENCIA DE ESPIRACIÓN %Con la posición del PI, buscar el PI_neg más próximo. for t=1:length(pinflN) if pinfl(i,1)-pinflN(t,1)<=0 puntomin=pinflN(t,:); break end end %Guardar posición de flujo correspondiente al PI_neg encontrado while m<(length(flujo)-1) if puntomin(1,1)==flujo(m,1) aux1=m; break else m=m+1; end end PEsp=[PEsp;sumaflujo(aux1)-sumaflujo(aux2)]; %9 MÁXIMO EN LA ESPIRACIÓN %Con la posición del inicio del ciclo (cruce por 0), buscar el %mínimo más próximo. for t=1:length(minimos) if aux3(length(aux3))-minimos(t,1)<=0 MxEsp=[MxEsp;minimos(t,2)]; break end end while (i<length(pinfl)) && (pinfl(i+1,1)<posceros(k+1)) %Mientras el siguiente PI está dentro del mismo ciclo (su %posición es menor que el siguiente cero), se ignora ese punto %y se pasa al siguiente PI. Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 103 i=i+1; end i=i+1; k=k+1; elseif pinfl(i,1)==posceros(k) i=i+1; else k=k+1; end end %5 TIEMPO DE INSPIRACIÓN - Ti Ti=[]; for i=1:(length(aux3)-1) Ti=[Ti;aux4(i)-aux3(i)]; end %6 TIEMPO DE ESPIRACIÓN - Te %Tiempo entre el incio del máximo i+1 y el final del anterior máximo. Te=[]; for i=1:(length(aux3)-1) Te=[Te;aux3(i+1)-aux4(i)]; end %7 TIEMPO TOTAL DEL CICLO - Ttot Ttot=[]; for i=1:(length(aux3)-1) Ttot=[Ttot;aux3(i+1)-aux3(i)]; end %8 FRECUENCIA RESPIRATORIA if segmentar=='A' Frec=round(length(Ttot)/30); else Frec=round(length(Ttot)/(t_fin-t_ini)); end end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Annexos 104 D4. Test de Kolmogorov-Smirnov %%MARÍA PALOMERA PEYRET - TFG 2017/18 QP % Fecha de revisión: Septiembre 2018 % %Función para el cálculo del estadístico de Kolmogorov-Smirnov para los %parámetros entre los grupos G0, G1 y G2. function [] = a29_KS_grupos(G0_gral, G1_gral,G2_gral,segmentar,intervalo,tramo) %1 DEFINIR DATOS PARA LA EXPORTACIÓN %Definir documentos de escritura if segmentar=='A' libro='Contraste.xlsx'; hoja='Kolmogorov-Smirnov'; elseif segmentar=='B' libro=['Contraste_I',num2str(intervalo),'min.xlsx']; hoja=['Kolmogorov-Smirnov_S',num2str(tramo)]; elseif segmentar=='C' libro='Contraste_Tramo.xlsx'; hoja='Kolmogorov-Smirnov'; end b=158; %% %Contraste G0 Vs G1 n=5; xlswrite(libro,encabezado,hoja,'B5'); %Escritura de encabezado for i=1:b [h,p]=kstest2(G0_gral(:,i),G1_gral(:,i)); aux=[p,h]; xlswrite(libro,aux,hoja,['E',num2str(n)]); n=n+1; end %Contraste G0 Vs G2 n=5; xlswrite(libro,encabezado,hoja,'H5'); %Escritura de encabezado for i=1:b [h,p]=kstest2(G0_gral(:,i),G2_gral(:,i)); aux=[p,h]; xlswrite(libro,aux,hoja,['K',num2str(n)]); n=n+1; end %Contraste G1 Vs G2 n=5; xlswrite(libro,encabezado,hoja,'N5'); %Escritura de encabezado for i=1:b [h,p]=kstest2(G1_gral(:,i),G2_gral(:,i)); aux=[p,h]; xlswrite(libro,aux,hoja,['Q',num2str(n)]); n=n+1; end end Análisis de la potencia de inspiración en pacientes en proceso de extubación 105 D5. Obtención de parámetros estadísticamente significativos %%MARÍA PALOMERA PEYRET - TFG 2017/18 QP % Fecha de revisión: Agosto 2018 % %Función para guardar el número de columna donde se encuentra el dato %que presenta diferencias significativas en el grupo dentro del vector de %datos de cada paciente. %Pasos: % 1. Inicializar vectores de los índices % 2. Leer la columna del resultado de hipótesis del grupo % 3. Guardar la posición de los parámetros "1" en el vector de índices % 4. Crear matriz para cada grupo en función de los parámetros 1 y el grupo function [Clas_UMann_G01,Clas_UMann_G02,Clas_UMann_G12,Clas_KS_G01,Clas_KS_G02,Cla s_KS_G12]=a31_Parametros_sig_grupo(segmentar,intervalo,tramo) %1 INICIALIZAR ind_umann_G01=[]; ind_umann_G02=[]; ind_umann_G12=[]; ind_ks_G01=[]; ind_ks_G02=[]; ind_ks_G12=[]; Clas_UMann_G01=[]; Clas_UMann_G02=[]; Clas_UMann_G12=[]; Clas_KS_G01=[]; Clas_KS_G02=[]; Clas_KS_G12=[]; %Kolmogorov-Smirnov if segmentar=='A' libro='Contraste.xlsx'; hoja='Kolmogorov-Smirnov'; elseif segmentar=='B' libro=['Contraste_I',num2str(intervalo),'min.xlsx']; hoja=['Kolmogorov-Smirnov_S',num2str(tramo)]; elseif segmentar=='C' libro='Contraste_Tramo.xlsx'; hoja='Kolmogorov-Smirnov'; end aux=xlsread(libro,hoja,'F5:F162'); for i=1:length(aux) if aux(i)==1 ind_ks_G01=[ind_ks_G01,i]; end end aux=xlsread(libro,hoja,'L5:L162'); for i=1:length(aux) if aux(i)==1 ind_ks_G02=[ind_ks_G02,i]; end end aux=xlsread(libro,hoja,'R5:R162'); for i=1:length(aux) if aux(i)==1 ind_ks_G12=[ind_ks_G12,i]; end end