Medio da presso sangunea NoInvasivo Sensor Extravascular Sensor

Medição da pressão sanguínea Não-Invasivo Sensor Extravascular Sensor Intravascular Método Auscultatório Método Ultrasónico Método Oscilométrico Tonometria 65

Pressão Sanguínea É uma das medições fisiológicas mais antigas A observação da pressão sanguínea permite seguir de forma dinâmica a fisiologia e a patologia do sistema cardiovascular Tem origem no coração É comumente referida como pressão arterial O valor depende de 3 factores: débito cardíaco diâmetro das artérias quantidade de sangue Resistência periférica 66

Pressão Sanguínea Sangue Desoxigenado Sangue Oxigenado Parte superior do corpo Aurícula direita Pulmão Ventrículo direito Aurícula direita Ventrículo esquerdo Parte inferior do corpo 67

Pressão Sanguínea Algumas definições SP – pressão sistólica DP – pressão diastólica Pressão de pulso (PP) = SP-DP Pressão média: (MP) pressão média durante um ciclo cardíaco é a força motora da perfusão periférica pode-se estimar o seu valor através da fórmula empírica: MP = DP+PP/3 A SP e a DP podem variar significativamente ao longo do sistema arterial. Contudo, em situações normais, a MP é bastante uniforme. 68

Pressão Sanguínea Gamas de valores (em condições normais) Pressão média (mm Hg) Aurícula direita 2 - 6 Aurícula esquerda 6 - 12 Pressão sistólica (mm Hg) Pressão diastólica (mm Hg) Ventrículo direito 20 – 30 2 - 6 Ventrículo esquerdo 90 – 150 6 - 12 Artéria pulmonar 20 – 30 8 - 12 Artérias 90 – 150 60 - 80 69

Métodos directos Medição directa significa medição invasiva. Usa-se apenas quando é essencial medir continuamente e de forma precisa a pressão sanguínea em circunstâncias dinâmicas Implica a punção de um vaso e a introdução de um cateter As localizações mais comuns são as artérias braquial e radial. Podem-se utilizar outros vasos como a artéria femoral Trata-se de um método preciso. Contudo é um procedimento complexo e envolve vários riscos Normalmente faz-se a distinção entre sistemas com sensores extravasculares e intravasculares 70

Sensores extravasculares Trata-se do sistema mais usual O sensor está localizado no final do cateter. A pressão vascular é transmitida ao sensor através do cateter cheio com líquido (solução salina com heparina) O sensor de pressão pode ser de diferentes tipos: sensor de esforço (”strain gage”) indutância variável capacidade variável optoelectrónico piezoeléctrico etc… 71

Sensores extravasculares Modelação do sensor extravascular. líquido sensor cateter p diafragma variação comprimento DV – um aumento de pressão no sistema vascular (à entrada do cateter) origina um deslocamento de líquido para a direita, em direcção ao sensor – o deslocamento de líquido provoca uma deflexão do diafragma do sensor – a deflexão é detectada por um sistema electromecânico que gera um sinal eléctrico proporcional à deflexão 72

Sensores extravasculares Modelação do sensor extravascular. líquido sensor – inércia (tem massa) cateter p diafragma variação comprimento O líquido tem propriedades de: – atrito (o fluído é viscoso) DV – elásticas (ou de complacência) A complacência é o inverso da elastância. A elastância corresponde à capacidade de um material recuperar as dimensões originais após uma distensão ou uma compressão: O sensor também tem propriedades de inércia, atrito e complacência. O diafragma tem propriedades de complacência. 73

Sensores extravasculares Modelação do sensor extravascular Podemos modelar o sensor através do seu equivalente eléctrico: . inércia - indutância sensor cateter líquido atrito – resistência complacência - capacidade p diafragma variação comprimento Rc Lc Rc Cc Lc DV R Cc s Ls Cs Cd = 74 DV p

Sensores extravasculares Modelação do sensor extravascular Uma vez que: a complacência do diafragma é muito maior do que a complacência do cateter com líquido e da cavidade do sensor desde que o material do cateter seja relativamente não-complacente e o líquido não tenha bolhas a resistência e a inércia do líquido no sensor pode ser desprezada face à resistência e à inércia do líquido no cateter, uma vez que este tem maior comprimento e menor diâmetro. Podemos construir um modelo simplificado: 75

Sensores extravasculares Modelação do sensor extravascular Agora a Física: A resistência devida ao atrito viscoso é dada por: Para fluxos laminares a resistência pode ser calculada através da equação de Poiseuille 76

Sensores extravasculares Modelação do sensor extravascular Agora a Física: A inércia do líquido deve-se essencialmente à sua massa: 77

Sensores extravasculares Modelação do sensor extravascular Agora a Física: A complacência do diafragma é dada por: Já vimos que 78

Sensores extravasculares Modelação do sensor extravascular Então 79

Sensores extravasculares Modelação do sensor extravascular Então 80

Sensores extravasculares Normalmente a banda de frequências de interesse é a de 0 a 100 Hz. Se medirmos apenas a MP, a largura de banda é de 20 Hz 81

Sensores extravasculares Qualquer bolha de ar no cateter tem um efeito grande na largura de banda do sensor (efeito este no sentido de diminuir a largura de banda) Cateteres mais rigidos têm uma largura de banda maior MELHOR Teflon Polietileno PIOR Borracha de silicone 82

Sensores Intravasculares O sensor é colocado na ponta do cateter em contacto com o sistema vascular. A ligação hidráulica é substituída por uma ligação eléctrica ou óptica Vantagens: - A resposta em frequência não é limitada pelas propriedades hidráulicas do sistema. Não há atrasos temporais significativos. - Isolamento e segurança eléctrica quando se utilizam fibras ópticas Desvantagens: - Frágil. Parte-se mais facilmente - Mais caros 83

Sensores Intravasculares São vários os tipos de sensor utilizados na extremidade do cateter para detectar as variações de pressão O sistema mais comum utiliza sensores de esforço (“strain gauges”) colados a um diafragma flexível. Este sistema está disponível em vários tamanhos de cateter, sendo o mais comum o cateter F 5 84

Sensores Intravasculares Escala Francesa de Cateteres Diâmetros externos Cada unidade F equivale a aproximadamente 0. 33 mm French Polegadas mm 3 0. 039 1 17 0. 223 5. 7 4 0. 053 1. 35 18 0. 236 6 5 0. 066 1. 67 19 0. 249 6. 3 6 0. 079 2 20 0. 263 6. 7 7 0. 092 2. 3 22 0. 288 7. 3 8 0. 105 2. 7 24 0. 315 8 9 0. 118 3 26 0. 341 8. 7 10 0. 131 3. 3 28 0. 367 9. 3 11 0. 144 3. 7 30 0. 393 10 12 0. 158 4 32 0. 419 10. 7 13 0. 170 4. 3 14 0. 184 4. 7 34 0. 445 11. 3 15 0. 197 5 16 0. 210 5. 3 85

Sensores Intravasculares Os sensores de pressão do tipo “strain gauge” podem ser feitos com silício. Estes dispositivos semicondutores têm um diafragma e incluem os circuitos necessários para obter sinais eléctricos representativos da pressão sentida pelo sensor. Em funcionamento um dos lados do diafragma está exposto a uma pressão de referência (a pressão atmosférica). O outro lado está exposto aos tecidos ou fluidos cuja pressão se pretende medir A montagem do sensor de pressão no cateter obriga a isolar do sensor dos movimentos e esforços mecânicos que poderiam deformar o sensor e resultar em medições erradas de pressão. Normalmente utiliza-se um encapsulamento metálico (por ex. uma porção de uma agulha hipodérmica) para isolar o sensor. 86

Sensores Intravasculares 100 - sensor intravascular de pressão montado na extremidade de um cateter 104 - encapsulamento metálico 120 - janela que expõe o lado sensor do diafragma às pressões externas 106 - sensor de pressão 105 - suportes do sensor 110 - material protector para impedir os fluidos e tecidos corporais de entrarem em contacto com o semicondutor (este contacto poderia causar choque eléctrico). Um material que se usa é borracha de silicone vulcanizada (espessura de cerca de 51 mm). 87

Sensores Intravasculares Millar Instruments, Houston, USA Millar Mikro-Tip® cateteres sensores de pressão intravasculares Sensores tromboresistentes para monitorização da pressão em cirurgias cardíacas de coração aberto 88

Sensores Intravasculares Cateteres Millar – dispositivos de medição de pressão baseados num sensor semicondutor Linearidade e estabilidade térmica elevadas Histerese desprezável Relação sinal ruído elevada Maior largura de banda: resposta plana até aos 10 k. Hz (sistemas extravasculares têm uma largura de banda útil de 20 Hz devido à frequência de ressonância (25 a 35 Hz prevendo a formação de bolhas). Ausência de artefactos de movimento Independente da posição Facilidade de operação: ajuste do zero do monitor, ajuste do ganho do monitor, balanceamento do transdutor 89

Sensores Intravasculares Exemplo de sensor – sensor de fibra óptica Cada fibra emite luz num cone q. E tal que sin q. E = AN. Cada fibra aceita luz num cone q. A tal que sin q. A = NA. A intensidade do sinal detectado depende da sobreposição destes 2 cones 90

Sensores descartáveis A utilização de sensores descartáveis permite reduzir o risco de contaminação dos doentes bem como a manipulação dos sensores pelo pessoal hospitalar. Como os sensores reutilizáveis são sujeitos a abusos do processamento e utilização repetidas, eles tendem a ser menos fiáveis do que os sensores descartáveis. A construção destes sensores baseia-se em técnicas de micromaquinação de silício, ”etching” (gravação) do diafragma e difusão de sensores piezoeléctricos de esforço no diafragma para medir o seu deslocamento. Este processo resulta em sensores integrados, de pequenas dimensões e relativamente baratos. 91

Métodos indirectos Medição indirecta = medição não invasisva A artéria braquial é o local de medição mais utilizado Perto do coração Medição conveniente Outros locais: artéria radial pulso (tende a dar uma SP muito maior) Os métodos indirectos mais comuns são a auscultação e a oscilometria 92

Métodos indirectos Uma braçadeira é colocada no braço e inflada até que a pressão P por ela exercida seja superior à pressão sistólica SP. A braçadeira é gradualmente esvaziada retomando-se o fluxo de sangue A braçadeira deve ser colocada ao nível do coração de forma a minimizar os efeitos hidrostáticos 93

Método Palpatório (Riva-Rocci) Quando a braçadeira é esvaziada existe uma pulsação palpável no pulso. Pbr = SP A medição deve ser repetida várias vezes uma vez quer a respiração, quer as ondas vasomotoras, modulam os níveis de pressão sanguínea VANTAGENS A pressão arterial pode ser medida num ambiente ruidoso A técnica não requer muito equipamento DESVANTAGENS Só se pode medir a pressão sistólica A técnica não dá resultados precisos para crianças e hipotensos 94

Método Auscultatório Os impulsos que se propagam na artéria braquial geram os denominados sons de Korotkoff Existem 5 fases distintas nos sons de Korotkoff. Estas fases permitem determinar a SP e a DP Os sons de Korotkoff são auscultados com um estetoscópio ou um microfone (medição automática) A gama de frequências é de 20 -300 Hz. A precisão é ± 2 mm. Hg (SP) e ± 4 mm. Hg (DP) 95

Método Auscultatório Existem 5 fases distintas nos sons de Korotkoff. Estas fases permitem determinar a SP e a DP 96

Método Auscultatório Tem-se assumido que os sons de Korotkoff são causados por turbulência na artéria quando o sangue é bombeado através de uma secção oclusa. Parece que não é bem assim… A natureza dos sons de Korotkoff é ainda objecto de investigação. A explicação mais plausível aponta para distorções de fase do impulso 97

Método Auscultatório VANTAGENS Técnica simples e não necessita de muito equipamento DESVANTAGENS Não pode ser empregue em ambientes ruidosos As observações diferem entre observadores Os resultados nem sempre correspondem à pressão intra-arterial A técnica não dá resultados precisos para crianças e hipotensos 98

Método Auscultatório Automatizar o método auscultatório Medical Electronics Lecture Notes, Prof. Neil Townsend, University of Oxford 1 - A braçadeira é inflada para uma pressão superior à SP (20 a 30 mm. Hg) 2 - A braçadeira é desinflada lentamente (2 a 3 mm. Hg/s). O sinal proveniente do microfone é analisado para determinar qual a fase dos sons de Korotkoff é que está a ser observada. O sistema anota a pressão a que os sons iniciam (SP) e a pressão a que estão presentes os sons da fase IV (DP). 99

Método Auscultatório Automatizar o método auscultatório Medical Electronics Lecture Notes, Prof. Neil Townsend, University of Oxford 3 – Uma vez identificada a fase IV o processo de medição termina. A braçadeira é desinflada rapidamente e os valores de SP e DP são exibidos. 100

Método Auscultatório Automatizar o método auscultatório A análise automática dos sons de Korotkoff é um processo muito complexo. É necessário separar os sons de Korotkoff do ruído de fundo, que inclui os batimentos cardíacos. Avaliar qual fase que um dado som implica é uma tarefa de processamento de sinal complexa que requer uma combinação de processamento por hardware e software 101

Método Auscultatório Automatizar o método auscultatório – controlo da braçadeira Medical Electronics Lecture Notes, Prof. Neil Townsend, University of Oxford 102

Método Auscultatório Automatizar o método auscultatório – Avaliação A avaliação de dispositivos automáticos é feita por comparação com um “gold standard” (medição manual com esfingomanómetro de mercúrio). O resultado tem por base um sistema de classificação ou um conjunto de normas: British Hypertension Society grading system American Association of Medical Instrumentation (AAMI) standards 103

Método Auscultatório Automatizar o método auscultatório – Avaliação British Hypertension Society grading system Baseia-se na percentagem cumulativa de leituras e em quatro níveis de classificação (A, B, C e D). Só são recomendados para uso clínico os dispositivos classe A e B para ambas as medidas de pressão arterial (SP e DP) 104

Métodos ultrassónicos Usa-se um sensor Doppler transcutâneo (colocado através da pele) Mede-se o movimento das paredes dos vasos sanguíneos em vários estados de oclusão O vaso abre e fecha com cada batimento cardíaco quando a pressão aplicada pela braçadeira estiver brentre os valores de SP e DP. Isto porque a pressão na artéria oscila em torno da pressão aplicada. A diferença de frequências entre o sinal transmitido (8 MHz) e o sinal recebido é da ordem de 40 -500 Hz e é proporcional às velocidades das paredes dos vasos e à velocidade do sangue. 105

Métodos ultrassónicos À medida que se aumenta a pressão da braçadeira, o intervalo de tempo entre a abertura e o fecho diminui. Quando este intervalo de tempo for nulo a pressão da braçadeira é igual à pressão sistólica Se diminuirmos a pressão da braçadeira o tempo entre a abertura e o fecho aumenta até que o sinal de fecho de um impulso coincide com o sinal de abertura do próximo: pressão diastólica 106

Métodos ultrassónicos SP DP 107

Métodos ultrassónicos VANTAGENS & DESVANTAGENS Pode ser empregue em ambientes ruidosos Pode ser utilizado com crianças e hipotensos Os movimentos do paciente alteram a trajectória entre o sensor e o vaso Parker Medical Electronics, Model 801 - B 108

Método Oscilométrico Método mais empregue em medições automática da pressão arterial Detecta-se a amplitude das oscilações provocadas na braçadeira pela pulsação intraarterial. Usam-se detectores piezo-eléctricos A pressão da braçadeira é diminuída quer linearmente quer em passos. As oscilações de pressão arterial podem ser detectadas quando DP < Pbr < SP e surgem sobrepostas à pressão da braçadeira As oscilações são máximas quando Pbr = MP. SP e DP são estimadas amplitudes das oscilações através de um algoritmo empírico 109

Método Oscilométrico Trabalhos empíricos e teóricos mostraram que as pressões SP e DP ocorrem quando as amplitudes de oscilação, As e Ad são uma dada fracção da amplitude máxima de oscilação: SP é a pressão acima de MP para a qual As/Am = 0. 55 DP é a pressão abaixo de MP para a qual Ad/Am = 0. 85 110

Método Oscilométrico VANTAGENS Nos últimos anos, a popularidade dos métodos oscilométricos aumentou muito devido à sua fiabilidade e simplicidade de utilização A pressão média pode ser medida de forma fiável mesmo em situações de hipotensão DESVANTAGENS Muitos dispositivos usam algoritmos fixos que resultam em variâncias elevadas 111