PROCAD UFPB/UFBA/UFMA/UFPA

1. PROCADUFPB/UFBA/UFMA/UFPA • Introdução a Instrumentação Biomédica • TRANSDUTORES DE PRESSÃO

2. IMPORTÂNCIA DA MEDIÇÃO DE PRESSÃO • DIAGNÓSTICOS (arteriais, venoso, intraocular, intracraniana) • CIRURGIA: Onde é necessário uma monitoração contínua da pressão arterial • MONITORAÇÃO DE PACIENTES: Transfusão de sangue, pressão do sistema venoso central

3. DEFINIÇÕES Pressão: É a medida da força pela unidade de área. • p= F/ A Unidades: 1 mm hg = 1 torr = 12,9 mm sangue = 13.1 mm Sol. Salina = 1330 dinas / cm²

4. FONTES DE ERRO: ENERGIAS CINÉTICA E POTENCIAL Equação de bernoulli Pt = Ps + gh + ½ v2 Onde: Ps = Pressão Estática  = Densidade do Fluido g = Aceleração da Gravidade h = Altura do Fluido v = Velocidade do Fluido Segundo Termo = Energia Potencial Gravitacional Terceiro Termo = Energia Cinética do Fluido

5. EFEITOS DA ENERGIA POTENCIAL NA PRESSÃO • Quando a medição é feita com o sensor colocada no nível do coração nenhum valor da energia potencial deve ser adicionado. • Caso contrário o comprimento da coluna de sangue nas pressões arterial e venosa contribuem para a energia potencial gh.

6. EFEITOS DA ENERGIA CINÉTICA NA PRESSÃO • Torna-se importante quando a velocidade do sangue é alta. • Quando um cateter é inserido em um vaso sanguíneo,ou dentro do coração, dois tipos de pressão podem ser observadas: a pressão estática e a pressão total.

7. EFEITOS DA ENERGIA CINÉTICA Quando o cateter forma um ângulo reto com o fluxo a pressão lida é a exata, pois neste caso o termo da energia cinética é mínimo.Fazendo com que a pressão total seja igual a presão estática.

8. EFEITOS DA ENERGIA CINÉTICA Quando o cateter é colocado a favor do fluxo de sangue, então a energia cinética do fluido é transformada em pressão e a pressão total será Ps - ½ v2.

9. EFEITOS DA ENERGIA CINÉTICA Quando o cateter é inserido contra o fluxo de sangue, a pressão total é a pressão estática mais o termo adicional da energia cinética.

10. IMPORTANCIA RELATIVA DA ENERGIA CINÉTCA EM DIFERENTES PARTES DA CIRCULAÇÃO

11. TÉCNICAS DE MEDIÇÃO DE PRESSÃO • Método de medição da pressão arterial usando Punho Oclusivo (Esfigmomanometria). • Método de medição de pressão arterial usando ultrason • Método do Balanceamento de forças Técnicas Indiretas (não-invasivas)

12. PRESSÃO ARTERIAL E SÍSTOLE • Pressão Arterial: É a força exercida pelo sangue arterial por unidade de área da parede arterial. É diretamente dependente do débito cardíaco, da resistência arterial periférica e do volume sanguíneo. • Sístole: Período de contraçãodo coração. • Pressão Arterial Sistólica: É a pressão mais elevada (pico) verificada nas artérias durante a fase de sístole do ciclo cardíaco, é também chamada de pressão máxima.

13. DIÁSTOLE E PRESSÃO ARTERIAL DIASTÓLICA Diástole:É o período de relaxamento do coração. PressãoArterial Diastólica: É a pressão mais baixa detectada, observada durante a fase de diástole do ciclo cardíaco. É também denominada pressão mínima.

14. ESFIGMOMANÔMETRO Consiste de um punho inflável, um bulbo de borracha para inflação do punho e um manômetro para detecção da pressão. É uma medida indireta da pressão arterial, que usa o método palpatório ou auscultatório.

15. PRESSÃO SISTÓLICA • O punho oclusivo é inflado até a pressão acima da presão sistólica, pressão essa suficiente para parar o fluxo de sangue • O ar é liberado gradualmente. Quando o pico da pressão sistólica está maior que a pressão na bolsa, o fluxo turbulento do sangue causa sons que podem ser ouvidos no estetoscópio. Esses sons são os sons de Korotkoff ou sons k e neste ponto indicam a pressão sistólica

16. PRESSÃO DIASTÓLICA • Quando a pressão cai mais, os sons de k ficam mais altos e então começam a enfraquecer. • O ponto ao qual o som K desaparece ou varia indica a pressão diastólica. • O uso de um punho de tamanho adequado é importante na obtenção de um resultado preciso. A pressão no punho é transmitida via interposição de tecidos.

17. LIMITAÇÕES DO MÉTODO AUSCULTATÓRIO E UTILIZAÇÃO DO MÉTODO DE ULTRASOM • Em pacientes hipotensos ou em crianças os métodos auscultatórios apresentam problemas de deteccção das pressões. • Um dos métodos propostos para superar essas dificuldades é o sistema Doppler. Este método se utiliza dos movimentos das paredes do vaso para acusar o início das pressões sistólica e diastólica.

18. MÉTODO AUTOMÁTICO DE MEDIÇÃO DA PRESSÃO UTILIZANDO ULTRASOM Utiliza dois cristais piezoelétricos ultrasônicos de transmissão e recepção. O primeiro cristal é conectado a um oscilador de 8MHZ, e o segundo a um amplificador.

19. MÉTODO DE MEDIÇÃO DA PRESSÃO UTILIZANDO ULTRASOM O cristal emissor gera uma ultrasom que é refletida para parede do vaso e sangue. O sinal é refletido (com uma frequência alterada) para o cristal receptor

20. MÉTODO DE MEDIÇÃO DA PRESSÃO UTILIZANDO ULTRASOM • Se o vaso está se movendo, o sinal refletido terá sua frequência alterada proporcionalmente a velocidade instantânea do vaso. • A abertura da artéria gera um aumento na frequência do sinal ( 200-500 Hz) • O fechamento da artéria gera uma diminuição na frequência do sinal ( 30-100 Hz) • Quando o punho é desinflado a pressão sistólica é sinalizada pelo início do aumento da frequência do sinal

21. MÉTODO DE BALANÇO DE FORÇAS • Tem como princípio básico o fato de que quando um vaso pressionado é em parte colapsado por um objeto externo, a pressão circunferencial nas paredes do vaso são removidas e as pressões externa e interna são iguais • A tonometria é um método não invasivo de medição de pressão que é bastante usado para medir a pressão intraocular

22. TONOMETRIA • A Técnica permite encontrar a pressão intraocular dividindo a força de achatamento pela área. • Mackay e Marg (1960) desenvolveram um sensor que é aplicado na superfície da córnea; a córnea é achatada e vai avançando no sensor. A pressão intraocular é detectada por um transdutor de força que registra a intensidade da força da córnea no sensor

23. TONOMETRIA • Em 1974 Forbes desenvolveu um tonômetro que mede a pressão intraocular sem tocar no olho. • Um pulso de ar de força linearmente crescente que achata e deforma a área central da córnea dentro de milisegundos

24. TONÔMETRO DE FORBES • O primeiro componente é um sistema pneumático que libera um pulso de ar linearmente crescente • Na medida em que o pulso de ar é aplicado, ele causa uma progressiva redução da convexidade da córnea

25. TONÔMETRO DE FORBES • O segundo componente é formado por dois tubos de transmissão e de detecção de raios de luz • O tubo transmissor direciona um feixe de luz no vértice da córnea, um tubo receptor observa a mesma área

26. TONÔMETRO DE FORBES • A luz refletida da córnea passa através da abertura A e é sentida pelo detector D. No caso de uma córnea no estado normal poucos ou nenhum raio é recebido pelo detector. • Como a convexidade da córnea é progressivamente reduzida pelo achatamento a quantidade de raios de luz detectada aumenta • Quando a córnea torna-se côncava, ocorre uma redução na detecção dos raios de luz. A fonte pneumática é imediatamente cessada. Há uma relação linear direta entre a pressão intraocular e o intervalo de tempo de achatamento.

27. TONÔMETRO DE FORBES • O terceiro componente do sistema é o sistema de alinhamento óptico-eletrônico. Este sistema tem a função de facilitar o alinhamento do tonômetro e a córnea. • Um pequeno computador digital é usado para controlar ao três segmentos do tonômetro de não contato , ele processa a informação adquirida e fornece a pressão intraocular em milímetros de mercúrio (pascal). O procedimento pode ser usado sem nenhum perigo, sem anestesia e entre um piscar de olhos.

28. OUTRAS APLICAÇÕES • O método de balanceamento de forças também é utilizada para se medir a pressão intracraniana em recém-nascidos na detecção da hidrocefalia. O fechamento incompleto da “moleira”permite detectar a pressão intracraniana nessa região. • Outra aplicação deste método é a medição da pressão intra-amniótica, onde um transdutor registra essa pressão através da parede abdominal

29. TÉCNICAS DE MEDIÇÃO DE PRESSÃO • Sistemas Hidráulicos de medição de pressão • Propriedades dos Transdutores do Tipo Elástico • Transdutor de pressão do tipo deslocamento do diafragma Técnicas Diretas (invasivas)

30. Sistemas Hidráulicos de medição de pressão • Os métodos de medição direta de pressão caracterizam-se por necessitarem da introdução do sistema transdutor ou parte dele na região de interesse de medida. • O sistema fluido e cateter acoplado a um transdutor externo de pressão do tipo elástico, é um dos mais simples e usados métodos clínicos de se medir indiretamente a pressão • O fluido do cateter serve para transmitir a pressão da ponta do cateter para o transdutor externo

31. PROPRIEDADES DO SISTEMA CATETER TRANSDUTOR • O cateter não é perfeitamente rígido e possui algumas propriedades elásticas. A medida da elasticidade é a compliância pelo comprimento. • Se o cateter fosse perfeitamente inflexível e o fluido fosse incompressível um aumento na pressão P do cateter causaria um fluxo de fluido ao longo do cateter até o transdutor e deslocaria o diafragma de um forma que o volume deslocado fosse exatamente igual ao volume de fluido deslocado na ponta do cateter.

32. PROPRIEDADES DOS TRANSDUTORES DO TIPO ELÁSTICO • A maioria dos transdutores são do tipo primário-secundário: • O transdutor do tipo primário converte pressão em deslocamento • O transdutor do tipo secundário produz um sinal elétrico proporcional a esse deslocamento • As formas mais utilizadas de transdutores elásticos são do tipo tubo de Bourdon, diafragma ou variações do tipo câmara de expansão.

33. TRANSDUTORES ELÁSTICOS DO TIPO TUBO DE BOURDON • No tubo de Bourdon a diferença entre a pressão interna e externa, causa o arredondamento da sessão transversal (forma elíptica), causando um movimento de translação na direção indicada na figura.

34. TRANSDUTORES DO TIPO DIAFRAGMA • O deslocamento do diafragma depende, de maneira não-linear, da diferença de pressão entre as duas faces.

35. TRANSDUTORES DO TIPO DIAFRAGMA • Se o deslocamento máximo for pequeno em relação a espessura do diafragma, a não-linearidade será pequena e o deslocamento máximo será descrito por:

36. TRANSDUTORES DO TIPO DIAFRAGMA Z(0)= 3(1-2)R4P 16E T3 T = Espessura do diafragma Z(0)= Posição do deslocamento máximo R= Raio do diafragma (cm) E= Módulo de Yang (dinas/cm2)  = Relação de Poisson

37. TRANSDUTORES DO TIPO DIAFRAGMA • O Deslocamento do diafragma de um transdutor de pressão hidraulicamente acoplado geralmente é convertido em sinal elétrico através “ unbonded wire strain gauge” devido a sua alta sensibilidade e estabilidade.

38. EXTENSÔMETROS ELÉTRICOS ( STRAIN GAGES) EXTENSÔMETROS: São medidores de deformação mecânica. STRAIN GAGES : São medidores de deformação mecânica relativa, através da determinação da variação de resistência elétrica. O Strain Gages quando aderido em algum material pode se transformar em um transdutor, desde que calibrado adequadamente. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO STRAIN GAGES: É um resistor elétrico onde a variação da resistência elétrica é proporcional a variação do comprimento.

39. TRANSDUTORES DE PONTA DE CATETER • Têm a vantagem de medir a pressão no local ao invés de confiar em transmissões hidráulicas, que embora desenvolvidos com técnicas bastante modernas, apresentam limitações nas respostas de em frequências.

40. MÉTODOS DE TRANSDUÇÃO ELÉTRICA • O primeiro cateter a ser comercializado • Consiste de um cilindro oco e de paredes finas que aumenta de volume pelas diferenças de pressão interna e externa • Consiste de 4 fios: dois são enrolados sem apertar, para compressão de temperatura e outros dois são apertadamente enrolados em espaçadores para medir a alteração de volume do cilindro

41. TRANSDUTORES ÓTICOS • Neste dispositivo, a medição do deslocamento do diafragma devido a pressão local, é feito através de dois conjuntos de fibras óticas - transmissão e recepção • A parte interna do diafragma é espelhada de maneira a receber e transmitir a luz • A principal vantagem é o seu pequeno tamanho e a total ausência de qualquer tensão dentro do cateter • As desvantagens são complexidade, alto custo e confiabilidade

42. TRANSDUTORES DE PRESSÃO IMPLANTÁVEIS • Um grande números de transdutores de pressão miniaturizados foi desenvolvido para implantes a longo termo em animais. • Estes transdutores são desenvolvidos usando “ strain gauge” individuais de silício ou circuitos integrados

43. TRANSDUTORES DE PRESSÃO IMPLANTÁVEIS Estes dispositivos são desenvolvidos com diafragmas titânio ou níquel com expessura de 15 m, sendo normalmente selados a pressão atmosférica fazendo com que o mesmo meça alterações de pressão absoluta.