Apresentação Projeto de ARQ2 2010.1

1. Oxímetro de Pulso Grupo: Antonio Albuquerque Daniel Vieira Victor Pessoa Jeferson Brizola

2. - Introdução O oxímetro de pulso é um equipamento médico que provê a informação sobre o número de batimentos do coração e a taxa de oxigenação do sangue através de um método não invasivo. O oxímetro de pulso é usado no combate a hipoxemia, pois ele reflete as mudanças da saturação de oxigênio na hemoglobina, já que a hipoxemia pode ocorrer a qualquer momento em pacientes, com quadro clinico que necessita de cuidados especiais com a ventilação.

3. - Aplicações do aparelho O método de leitura de SpO²(saturação pulsátil de oxigênio) tem visíveis vantagens da monitorização contínua, não invasiva e fácil de manusear, reduzindo o número de amostras sanguíneas, e também reduzindo custo. Isto faz do Oxímetrode Pulso um aparelho indispensável à monitorização de qualquer paciente. Além da possibilidade de se obter um dispositivo com grande portabilidade permitindo o seu uso em ocasiões especiais como por exemplo, durante viagens aéreas e no trabalho de mergulhadores.

4. - Definição do Problema A saturação do oxigênio no sangue é uma informação importante para que o médico possa tomar decisões na conduta a executar. No passado, esta informação era somente possível de se conseguir mediante a utilização de um método chamado gasometria, método este que é invasivo, doloroso e intermitente. Com o aprimoramento da tecnologia surgiu um método não invasivo, contínuo e indolor, chamado oximetriade pulsobaseado na utilização da luz para a leitura da saturação de oxigênio do sangue.

5. O oxigênio dissolvido no plasma representa de 1 a 5% de todo oxigênio carregado pelo sangue, o restante 95 a 99% é transportado pela hemoglobina (glóbulo vermelho) até a célula. A hemoglobina disfuncional é aquela que não transporta oxigênio (carboxihemoglobinae metahemoglobina), e a hemoglobina funcional é aquela que transporta oxigênio, que quando completamente carregada de oxigênio (4 moléculas de O2), chama-se oxihemoglobina. A saturação funcional é a proporção de oxihemoglobina entre todas as hemoglobinas funcionais. Os Oxímetros de Pulso medem a saturação funcional. A oximetria de pulso utiliza o processo tecnológico de espectrofotometria para, com as informações de pulsação no leito vascular e transmissão ou absorção de luz, fazer o cálculo da saturação de oxigênio da hemoglobina no sangue arterial.

6. - Princípio Científico O princípio de leitura leva em conta o comportamento da hemoglobina quando incide luz de comprimentos de onda diferentes (vermelho e infravermelho), e a relação de energia luminosa absorvida pela hemoglobina que é distinta quando está saturada (oxihemoglobina) e quando está insaturada (ausente de moléculas de O2). Da relação entre a energia luminosa absorvida dos comprimentos de onda vermelho e infravermelho, dá se o valor da saturação da hemoglobina no sangue arterial.

7. A tecnologia aplicada no oxímetro de pulso baseia-se na aplicação de um sensor para detectar a pulsação do corpo vascular. O sensor contém duas fontes de luz e um fotodetector, que é usado para medir o quanto de oxigênio está combinado com hemoglobina. A variação do sinal é somente promovida pela característica de absorção da luz vermelha e infravermelha da hemoglobina oxigenada e desoxigenada, pois a hemoglobina oxigenada absorve mais luz infravermelha e permite mais luz vermelha atravessar, e a hemoglobina desoxigenada absorve mais luz vermelha e deixa passar mais luz infravermelha. A taxa da quantidade de luz que cada fonte sensibiliza o fototransistor/fotodiódo durante a sístole e a diástole é transformada na medida de oxigenação do sangue. Basicamente oxímetros podem disponibilizar a informação sobre a saturação de oxigênio e consequentemente a freqüência cardíaca.

8. - Princípio da Oximetria A espectrofotometria é o método de análises óptico mais usado nas investigações biológicas e fisico-químicas. É uma ferramenta que permite comparar a radiação absorvida ou transmitida por uma solução que contém uma quantidade desconhecida de soluto, e uma quantidade conhecida da mesma substância. Todas as substâncias podem absorver energia radiante, mesmo o vidro que parece completamente transparente absorve comprimentos de ondas que pertencem ao espectro visível. A água absorve fortemente na região do infravermelho. A absorção das radiações ultravioletas, visíveis e infravermelhas depende das estruturas das moléculas, e é característica para cada substância química. A cor das substâncias se deve a reflexão de certos comprimentos de ondas da luz branca que incide sobre elas, deixando transmitir aos nossos olhos apenas aqueles comprimentos de ondas não absorvidos.

9. - A Lei De Beer-Lambert Diversas substâncias e misturas absorvem luz ultravioleta (UV) ou visível (Vis.) permitindo parte da luz atravessar ou não esta substância. A figura abaixo mostra um feixe de radiação monocromática de potência radiante Po, atravessando uma amostra de solução. Ao atravessar a amostra, parte da energia luminosa é absorvida e o feixe de radiação que deixa a amostra terá então potência P.

10. A quantidade de radiação absorvida pode ser medida de diversas formas: Transmitância, Tr= P/p0 Absorbância, A = log10(p0/p) A = log10(1/Tr) A lei de Beer–Lamberté uma relação linear entre a absorbância e concentração de uma onda eletromagnética absorvida. Ou seja, é a relação existente entre a absorção da luz e as propriedades do meio pela qual ela trafega, e resulta na seguinte equação : SPO²% = A – B * ε

11. A e B são valores de calibração do oxímetro e iguais a 110 e 25 respectivamente eε é a absorbitividade molar outambémchamada de “razão”. Ela é a relação entre as componentes AC e DC das luzes vermelha e infravermelha, e é definida por : R = Ln( (maxR) / (minR) ) / Ln( (maxIR ) / (minIR) ) Onde, maxRe minR são as componentes de pico e vale da onda segundo a luz vermelha, respectivamente; maxIRe minIR são as componentes de pico e vale da onda segundo a luz infravermelha, respectivamente. Este método de obtenção do valor de R é chamado de “Método do pico e do vale”. Portanto, a oxigenação do sangue pode ser facilmente obtida encontrando a relação entre as componentes AC da corrente induzida no fotodiódo.

12. Relação saturação de oxihemoglobina x R

13. Circuito Protoboard Resistores 1 led infravermelho 1 led vermelho 1 foto receptor Conector DB 25 (Transmissão de dados) Conector USB (Alimentação)

14. Comunicação Transmissão de dados via porta paralela por pino de Status, lidos por código assembly _DX = Endereço asm { in al, dx; mov ah, 0x00 } return (_AX);

15. Dificuldades encontradas Devido a radiação elétrica do ambiente e a iluminação do mesmo, atrelado a sensibilidade do fotodiodo e do comprimento de onda de seus emissores de luz (IR e Vermelha), o resultado não possui uma máxima precisão comparado aos equipamentos comerciais, que podem ser encontrados no mercado por +- R$ 1200,00.

16. Aprimoramentos A utilização de foto emissores com comprimento de onda 640nm (Vermelho) e 910nm (IR), quatro camadas de filtro por amplificadores operacionais, retirando assim boa parte do ruído causado pelas interferências externas. A utilização também de microcontrolador, automatizando boa parte do circuito além da prória conversão interna AD.