La tecnología de pletismografía de luz estructurada (SLP) es un método no invasivo para recopilar representaciones precisas del movimiento de la pared torácica y abdominal. Se proyecta un patrón de luz en forma de tablero de ajedrez desde un proyector de luz sobre el pecho de una persona. Los movimientos de la cuadrícula se visualizan mediante dos cámaras digitales , se digitalizan y se procesan para formar un modelo 3D y se pueden interrogar para evaluar la función pulmonar . El sistema se ha probado en más de 70 adultos (datos presentados en reuniones clínicas). SLP es fácil de usar, preciso y rentable, se calibra automáticamente y no requiere el uso de consumibles de plástico, lo que reduce el costo, el riesgo de infección cruzada y la huella de carbono del dispositivo . En conjunto con la Facultad de Veterinaria de Cambridge, los estudios de prueba de concepto han indicado que el dispositivo es lo suficientemente sensible como para captar de forma no invasiva los movimientos respiratorios en animales domésticos ( gatos y perros ).
A mediados de los años 80, un grupo londinense del Royal Brompton Hospital, en estrecha colaboración con IBM, desarrolló una técnica totalmente “ no invasiva ” que utiliza luz estructurada para medir la función pulmonar (1-4). La técnica utilizaba la distorsión con el movimiento de un patrón estructurado de luz para calcular un volumen o un cambio de volumen de una superficie texturizada. En ese momento, se proyectaba un patrón de luz estructurada sobre las superficies de la pared abdominal y del tórax anterior , y se tomaban imágenes de una cámara de cine que se enviaban a IBM para su procesamiento. La información digital se utilizaba para calcular automáticamente el volumen del tronco y la posición de cualquier punto de su superficie y su forma transversal a cualquier nivel. El grupo descubrió que las dimensiones lineales se podían calcular con una precisión de 0,5 mm y un área transversal con una precisión del 5% y el volumen con una precisión del 3-7%. El grupo sugirió que las mediciones con técnicas no invasivas tenían la precisión suficiente para probarse en la práctica clínica . Sin embargo, probablemente debido a limitaciones tecnológicas , de procesamiento y almacenamiento de datos, la metodología nunca se comercializó.
En 2009, un consorcio de médicos e ingenieros de Cambridge (Reino Unido) y el grupo Royal Brompton de la década de 1980 desarrollaron un sistema que ha reconsiderado el patrón de luz estructural como un método no invasivo para recopilar representaciones precisas del movimiento del tórax y la pared abdominal. La metodología tiene varias ventajas: no se requieren marcadores fluorescentes para definir la superficie del tórax o del abdomen y el hardware se puede minimizar a 2 cámaras digitales y un proyector digital cuando se toman imágenes de la superficie anterior del cuerpo. El proyector ilumina una cuadrícula de cuadrados blancos y negros desde la cresta ilíaca superior hasta la clavícula ; el sujeto puede usar una camiseta sencilla de cualquier color. Las 2 cámaras digitales toman imágenes de la cuadrícula en el tórax y el abdomen y el software extrae 2 conjuntos de posiciones de imagen 2D de los puntos de la cuadrícula y se utiliza visión estereoscópica para reconstruir estos puntos de la cuadrícula para formar una representación 3D de la superficie del tórax y la pared abdominal. El grupo ha probado desde un punto de cuadrícula hasta 2000 y actualmente está trabajando en aproximadamente 200 a 300. El volumen torácico se calcula a partir del volumen debajo de la superficie virtual reconstruida y se puede representar gráficamente en tiempo real. La calibración es interna: la posición relativa de las cámaras y la forma del sujeto se calibran automáticamente en el momento de la reconstrucción; y externamente, colocando un objeto de tamaño de referencia frente a las cámaras. Esto puede ser una hoja de papel de tamaño conocido y potencialmente ahora se ha transferido a puntos proyectados dentro de la propia cuadrícula. El grupo ha recopilado datos de hasta 70 adultos y 5 niños y también ha recopilado datos de pequeños mamíferos . Han comparado mediciones simultáneas de respiración corriente seguida de inspiración completa y espiración forzada mediante neumotacómetro y SLP. Los datos del neumotacómetro se obtuvieron utilizando un espirómetro basado en computadora portátil y se exportaron para su análisis utilizando el software J-scope. Se han obtenido correlaciones extremadamente buenas de la respiración corriente y las maniobras de espiración forzada . Las correlaciones de respiración de marea han demostrado ser de 0,99 para conjuntos de datos individuales y para n=70 la correlación media fue de 0,92 con una DE de 0,04. Para la espiración forzada la correlación fue de 0,98, n=70 la correlación media fue de 0,98 con una DE de 0,12. Para las maniobras inspiratorias de espiración forzada los coeficientes de correlación para el flujo máximo fueron r² 0,84, FEV1 0,95, FEF75 0,76 y FEF50 0,69.
Exploración del lenguaje y el habla en pacientes sanos
Exploración SLP del paciente torácico
Exploración del lenguaje y el habla en pacientes enfermos
Al ser una técnica totalmente no invasiva, la SLP permite la monitorización respiratoria sin necesidad de mascarilla o boquilla, lo que permite registrar patrones respiratorios normales. La salida de datos se puede configurar para permitir la comparación entre regiones de interés seleccionadas, como el tórax y el abdomen. En análisis posteriores se utilizan técnicas de análisis espectral para monitorizar tendencias y cambios en la función respiratoria y alteraciones en la dinámica regional del tórax. El grupo tiene varios estudios en curso.
La primera aplicación de esta tecnología ha sido desarrollada por PneumaCare Ltd (www.pneumacare.com) para medir la espirometría. El dispositivo PneumaScan ha sido desarrollado por PneumaCare en colaboración con la Universidad de Cambridge , Addenbrookes NHS Hospital Trust y Plextek Limited (una consultora líder en Reino Unido especializada en dispositivos). Es capaz de registrar la respiración tidal y los parámetros de espirometría y se calibra automáticamente.
1. Mapeo óptico de la pared toracoabdominal: AJ Peacock, MDL Morgan, S Gourlay, C Turton, DM Dension. Unidad de Función Pulmonar, Hospital Brompton, Londres, y UK Science Centre, IBM, Winchester Thorax 1984 39: 93-100
2. Medición óptica del cambio en el volumen del tronco con la respiración. Peacock A, Gourlay A, Denison D. Bull Eur Physiopathol Respir. 1985 Mar-Abr;21(2):125-9.
3. Medición del tórax humano con iluminación estructurada JRT Lewis y T. Sopwith Pattern Recognition Letters Volumen 4, Número 5, octubre de 1986, páginas 359-36
4. JRT Lewis, T. Sopwith: Medición de superficies tridimensionales mediante microcomputadora. Image Vision Comput. 4(3): 159-166 (1986). 5. Pletismografía con luz estructurada en bebés y niños: un estudio piloto. Juliet Usher-Smith, Richard Wareham, J Lasenby, J Cameron, P Bridge, R Iles RCPCH York 2009 Arch Dis Child 2009;94(Suppl I):A38–A40.
2. Pletismografía con luz estructurada (SLP) comparada con la espirometría: R. Wareham, J. Lasenby, J. Cameron, PD Bridge, R. Iles (Cambridge, Reino Unido) Comunicación electrónica: 350 ERS 2009
3. Análisis espectral de las señales de flujo respiratorio obtenidas por espirometría y un nuevo sistema de obtención de imágenes mediante luz estructurada. Peter Bridge1, Richard Iles1, Rich Wareham2, Jonathan Cameron2, Juliet Usher-Smith1, Ward Hills3, Gareth Roberts3, Willem de Boer2, Joan Lasenby2 E-communication : 1858 ERS 2009
4. Comparación de volúmenes espiratorios forzados medidos con pletismografía de luz estructurada (SLP) y espirometría Eugene Lau, Douglas Brand, Peter Bridge, Richard Iles, Rich Wareham, Jonathan Cameron, Juliet Usher-Smith, Ward Hills, Gareth Roberts, Willem de Boer, Joan Lasenby. BTS 2009 Thorax 2009;64:A51-A54
5. Comparación de la respiración corriente con la pletismografía con luz estructurada (SLP) y la espirometría Eugene Lau, Douglas Brand, Peter Bridge, Richard Iles, Rich Wareham, Jonathan Cameron, Juliet Usher-Smith, Ward Hills, Gareth Roberts, Willem de Boer, Joan Lasenby. BTS 2009 Thorax 2009;64:A51-A54
6. Análisis espectral de las señales del flujo respiratorio regional mediante pletismografía de luz estructurada: S. Ahmed1, P. Bridge2, J. Usher-Smith2, R. Wareham3, J. Cameron3, J. Lasenby3, R. Iles2; 1Cambridge University Medical School - Cambridge/Reino Unido, 2Addenbrookes NHS Trust, Cambridge University Hospitals - Cambridge/Reino Unido, 3Cambridge University - Cambridge/Reino Unido. ATS 2010 Am J Respir Crit Care Med 181;2010:A2170
7. Parámetros respiratorios de marea medidos mediante pletismografía de luz estructurada (slp) y espirometría: D. Brand1, E. Lau1, J. Cameron2, R. Wareham2, J. Usher-Smith3, P. Bridge3, J. Lasenby2, R. Iles3; 1 Facultad de Medicina Clínica de la Universidad de Cambridge - Cambridge/Reino Unido, 2 Universidad de Cambridge, Departamento de Ingeniería - Cambridge/Reino Unido, 3 Addenbrookes NHS Trust, Hospitales Universitarios de Cambridge - Cambridge/Reino Unido Am J Respir Crit Care Med 181;2010:A2171 ATS 2010
8. SLP: un método no invasivo y sin contacto para la evaluación de la función pulmonar Richard Iles, Rich Wareham, Jonathan Cameron, Juliet Usher-Smith, Ward Hills, Gareth Roberts, Willem de Boer, Joan Lasenby BMVC 2010
9. Pletismografía con luz estructurada y neumotacografía. Simposio: Yesos fisiológicos y visiología: ¿el futuro visionario de la función pulmonar? ERS 2010
10. Medición de volúmenes pulmonares en tiempo real mediante pletismografía óptica: Curso de Postgrado: Taller Educativo WS1: Evaluación no invasiva de la función respiratoria en niños. ERS 2010
