442 Introdução A principal aplicação da instrumentação médica electrónica é diagnóstico. Neste capítulo falaremos de dispositivos com uma aplicação diferente:

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1 442 Introdução A principal aplicação da instrumentação médica electrónica é diagnóstico. Neste capítulo falaremos de dispositivos com uma aplicação diferente: os dispositivos terapêuticos e prostéticos. Exemplos: Estimuladores eléctricos Ventiladores Máquinas pulmão-coração Máquinas de diálise Órgãos artificiais Dispositivos implantáveis Bombas de administração Pacemakers Desfibrilhadores Dispositivos terapêuticos e prostéticos

2 443 Pacemakers Cardíacos Trata-se de um estimulador eléctrico que tem por objectivo induzir a contracção do coração. Este efeito pode ser empregue para fins prostéticos em doenças em que o coração não é estimulado a uma taxa adequada (arritmias; bloqueios cardíacos) Produzem impulsos eléctricos periódicos que são conduzidos para eléctrodos localizados na superfície do coração (epicárdio), no musculo cardíaco (miocárdio) ou nas cavidades cardíacas (endocárdio) Dispositivos terapêuticos e prostéticos

3 444 Dispositivo assíncrono - free-running Produz um estímulo uniforme independentemente da actividade cardíaca – frequência cardíaca fixa Fonte de alimentação – fornece energia Oscilador – controla a taxa de impulsos Circuito de saída de impulsos – produz o estímulo cardíaco Fios condutores – conduzem o estímulo Eléctrodos – transmitem o estimulo ao coração Trata-se da forma mais simples de pacemaker. No entanto já não são utilizados. Úteis para fins didácticos. Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos

4 445 Reacção do Cátodo: Reacção do Ânodo: Bateria de células de iodeto de lítio Tensão em circuito aberto de 2.8V Tempo de vida de bateria longo Fonte com impedância de saída elevada (única limitação) Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos – Fonte de alimentação Reacção combinada: Todos os pacemakers actualmente aplicados usam um qualquer tipo de bateria de lítio

5 446 O pacemaker assíncrono é o pacemaker mais simples. O seu circuito de temporização pode ser realizado à custa de um simples oscilador livre: um circuito astável sem relógio externo Os pacemakers actualmente utilizados continuam a ter circuitos de temporização para determinar quando deve ser aplicado um estímulo ao coração. Mas possuem circuitos lógicos complexos, são controlados por cristais de quartzo (sinal de relógio) ou mesmo por microprocessadores. Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos – Circuito de temporização

6 447 Dispositivos terapêuticos e prostéticos Circuitos osciladores Circuito Astável: não possui nenhum estado estável

7 448 Dispositivos terapêuticos e prostéticos Circuitos osciladores Circuito Monoestável: possui um estado estável Quando recebe um estímulo externo comuta para um estado instável. Contudo regressa ao estado estável ao fim de um certo tempo sem necessidade de qualquer estímulo.

8 449 Dispositivos terapêuticos e prostéticos Circuitos osciladores Circuito Bi-estável (flip-flop): possui dois estados estáveis Comuta de estado apenas quando recebe um estímulo externo

9 450 O circuito de saída produz o estímulo eléctrico que é aplicado ao coração produção do estímulo é disparada pelo circuito de temporização Impulsos de tensão constante: 5.0 a 5.5V com duração entre 500 e 600μs Impulsos de corrente constante 8 a 10mA com duração de 1.0 a 1.2ms Taxas de impulsos: 70 a 90 batimentos por minuto para pacemakers de taxa fixa; Pacemakers com taxa variável: gamas de 60 a 150bpm Consumo médio 30μW Para este consumo a duração expectável de uma bateria de 2 A/h é superior a 20 anos Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos – Circuito de saída

10 451 Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos – Circuito de saída

11 452 Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos – Circuito de saída

12 453 Características importantes dos fios condutores Bons condutores Fortes e estáveis em termos mecânicos têm que ser capazes de suportar os efeitos dos movimentos devido ao batimento do coração e aos movimentos corporais Bom isolamento eléctrico Actualmente: Bobine helicoidal entrelaçada de fio de mola encapsulada num cilindro de borracha/silicone ou de poliuretano O enrolamento em bobine minimiza o esforço mecânico A utilização de fios múltiplos entrelaçados previne a falha de estimulo em situações de ruptura de um fio A utilização de revestimentos flexíveis confere compatibilidade biológica, isolamento eléctrico e flexibilidade face a movimentos Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos – Fios condutores

13 454 Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos – Fios condutores

14 455 Pacemakers Unipolares vs. Bipolares Unipolares: Eléctrodo único em contacto com o coração Impulsos negativos Coloca-se um eléctrodo indistinto algures no corpo para fechar o circuito Bipolares: Dois eléctrodos em contacto com o coração Estimulo aplicado entre os dois eléctrodos As características dos estímulos (tensão/corrente, duração) são iguais para os dois tipos de eléctrodos Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos – Eléctrodos

15 456 Características importantes dos eléctrodos: Mecanicamente duráveis O material não pode: Dissolver-se no tecido Irritar o tecido Sofrer reacções electrolíticas devido à estimulação Deve minimizar as interacções biológicas com os tecidos (evitar a formação de cápsulas fibrosas densas em torno do eléctrodo) Feitos do mesmo material dos fios condutores para assegurar bom interface Eléctrodos actualmente usados: Platina, ligas de platina, outras ligas especializadas Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos – Eléctrodos

16 457 Encapsulamento de silicone ou de poliuretano Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos – Eléctrodos

17 458 Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos – Eléctrodos

18 459 Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos – Eléctrodos

19 460 Quer os eléctrodos unipolares quer os bipolares podem também ser usados como eléctrodos sensores (de medição) São actualmente utilizados em projectos de pacemakers de tecnologia avançada Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos – Eléctrodos sensores

20 461 O encapsulamento dos componentes do pacemaker deve ser biocompatível Amaioria dos pacemakers possui encapsulamentos hermeticamente fechados de titânio ou de aço inoxidável Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos – Encapsulamento

21 462 Pacemakers Síncronos Usados para estimulação intermitente (em oposição ao que sucede com os pacemakers assíncronos que são utilizados para estimulação contínua). Pacemakers com resposta em frequência Usados para estimulação com taxas variáveis definidas pelas variações na demanda fisiológica Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos Avançados

22 463 Há muitos doentes que conseguem estabelecer um ritmo cardíaco normal entre os períodos de bloqueio. Para estes doentes não é necessário estimular continuamente os ventrículos. Mais ainda, a estimulação contínua pode resultar em complicações sérias como, por exemplo, taquicardia ou fibrilhação quando um estimulo artificial coincide com o período de repolarização após uma contracção ventricular espontânea (não estimulada) Importa diminuir a competição com o ritmo natural Dois tipos de pacemakers síncronos Pacemakers de demanda Pacemakers auriculares síncronos Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos Síncronos

23 464 Consistem em componentes assíncronos e numa malha de realimentação O circuito de temporização funciona a uma taxa constante (60 to 80 bpm) Após cada estímulo, o circuito de temporização é reiniciado (reset) e espera o intervalo de tempo apropriado antes de gerar um próximo impulso O circuito de temporização também é reiniciado se ocorrerem batimentos naturais entre estímulos Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers de demanda Se ocorrer um batimento natural entre estímulos, o circuito de realimentação detecta o complexo QRS (o que implica eléctrodos sensores) e amplifica-o. Este sinal é então usado para reiniciar o circuito de temporização. Se o coração bater normalmente com um ritmo superior ao definido para o pacemaker, este permanece em modo de espera (stand by)

24 465 Este pacemaker substitui o sistema de condução bloqueado do coração O nodo sinoatrial (SA) dispara o pacemaker. Um eléctrodo detecta a onda P Monoestáveis são utilizados para simular o atraso natural entre os nodos SA e atrioventricular (AV) (120ms) e para criar um período refractário (500ms) O circuito de saída controla a contracção ventricular Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers auriculares síncronos Estes pacemakers estão preparados para operar a taxa fixa se deixar de haver estimulação auricular. Tal consegue-se combinando o sistema de demanda com o sistema auricular de modo que o estímulo auricular iniba o circuito de temporização de taxa fixa.

25 466 Replicam a função cardíaca de um indivíduo fisiologicamente normal Utilizam um sensor para converter uma variável fisiológica num sinal eléctrico que serve de entrada Um circuito controlador altera a frequência cardíaca com base no sinal do sensor É possível implementar aqui um mecanismo de demanda para verificar se há necessidade de estimular artificialmente o coração Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos com Resposta em Frequência Sensor Circuito Controlador Gerador de Impulsos Fios / Eléctrodos Algoritmo de Controlo

26 467 Variável fisiológicaSensor Temperatura do sangue no ventrículo direitoTermístor Intervalo entre estímulo ECG e onda TEléctrodos ECG Área da onda R do ECGEléctrodos ECG *pH sanguíneoEléctrodos electroquímicos de pH *Taxa de variação da pressão na aurícula direita Sensor de pressão semicondutor do tipo strain- gage (extensómetro) Saturação do sangue venosoOxímetro óptico Variações de volumes intra-cardíacosPletismografia de impedância eléctrica Frequência e /ou volumes respiratóriosPletismografia de impedância eléctrica torácica Vibração do corpoAcelerómetro * Não está comercialmente disponível Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos com Resposta em Frequência

27 468 Medições de impedância Sistema de 3 eléctrodos (a caixa do pacemaker é usada como terra) Unipolar com fio extra e fio bipolar Sistema de 2 eléctrodos Fio único unipolar ou bipolar Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos com Resposta em Frequência

28 469 Medições de impedância Aplica-se uma tensão entre os 2 eléctrodos e mede-se a corrente Utiliza-se um sinal de baixa amplitude e alta frequência ou um trem de impulsos de baixa amplitude Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos com Resposta em Frequência - Sensores

29 470 Sensores Auriculares (Pacemakers auriculares síncronos) O sinal normalmente é medido através da inserção de um fio condutor extra em contacto com a parede auricular Em alternativa, pode-se utilizar um condutor especial utilizado para estimular o ventrículo Sensores metabólicos directos Servem para medir a actividade metabólica de forma a correlacioná-la com o débito cardíaco Exemplos pH venoso central Eléctrodo de referência Ag-AgCl colocado na caixa do pacemaker e eléctrodo de Ir-IrO 2 sensível ao pH colocado na aurícula direita Pode detectar variações no pH do sangue devidas a exercício ou doença Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos com Resposta em Frequência - Sensores

30 471 Sensores metabólicos directos Exemplos (continuação) Saturação venosa mista Utilizam-se 2 LEDs e um fotodíodo para detectar a reflectividade do sangue Os LEDs produzem dois comprimentos de onda distintos, detectáveis pelo fotodíodo Vermelho (660nm) usado para detectar a saturação de oxigénio IR (805nm – ponto isosbéstico) usado como referência As medições são feitas no lado venoso do sistema cardiovascular Baixa saturação de O 2 resulta em baixa reflectividade e sinal de saída do sensor com baixa amplitude. Tal vai disparar o pacemaker para aumentar a frequência cardíaca e, consequentemente, o débito cardíaco Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos com Resposta em Frequência - Sensores

31 472 Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos com Resposta em Frequência - Sensores

32 473 Sensores metabólicos indirectos Permitem estimar a actividade metabólica para controlar o débito cardíaco Exemplos Taxa de ventilação (estimativa do consumo de oxigénio) Obtida através da medição da impedância entre o eléctrodo e a caixa do pacemaker Tipicamente emprega-se um sistema de 3 eléctrodos A respiração provoca variações na impedância eléctrica do tórax O sinal precisa de ser filtrado para obter a taxa de ventilação Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos com Resposta em Frequência - Sensores

33 474 Sensores metabólicos indirectos Exemplos (continuação) Temperatura venosa mista Coloca-se no ventrículo direito um condutor com um pequeno termístor cerâmico A temperatura do sangue é um bom indicador da necessidades metabólicas e o sensor é durável. Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos com Resposta em Frequência - Sensores

34 475 Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos com Resposta em Frequência - Sensores

35 476 Sensores fisiológicos não-metabólicos Utilizados para detectar variações que causariam naturalmente o aumento da frequência cardíaca Exemplos Intervalo Q-T Mede o tempo entre o complexo QRS e a onda T Durante o exercício ou em stress, o intervalo Q-T diminui devido à produção natural de catecolamina Os condutores de estimulação são utilizados para detectar o electrograma ventricular intra-cardíaco Este é o sensor fisiológico com maior sucesso Utiliza condutores padrão Necessita de pouca ou nenhuma potência adicional Tempo de resposta rápido Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos com Resposta em Frequência - Sensores

36 477 Sensores fisiológicos não-metabólicos Exemplos (continuação) Gradiente de despolarização ventricular (VDG) ou potencial evocado ventricular Similares aos sensores de intervalo Q-T, mas medem a área debaixo do complexo QRS Esta área é afectada pela frequência cardíaca VDG é directamente proporcional à frequência cardíaca Utiliza eléctrodos padrão de estimulação Não precisa de potência adicional Tempo de resposta rápido Pode também detectar emoção e stress Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos com Resposta em Frequência - Sensores

37 478 Sensores fisiológicos não-metabólicos Exemplos (continuação) Índices sistólicos Volume de ejecção Determinado através de medidas de impedância Aumenta com o exercício Fase de Pré-ejecção Corresponde ao tempo entre o início da despolarização ventricular e a abertura da válvula aórtica Determinada através de medidas de impedância Diminui com o exercício Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos com Resposta em Frequência - Sensores

38 479 Sensores fisiológicos não-metabólicos Exemplos (continuação) Pressão A pressão arterial média é tende naturalmente a ser mantida constante A grandeza e a taxa de variação da pressão aumenta com o exercício Coloca-se um sensor piezoeléctrico no ventrículo direito Mede a taxa de variação da pressão a partir da qual se pode inferir a pressão média Pode-se usar um sensor de pressão do tipo strain gage (elastómetro) para medir directamente a pressão média Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos com Resposta em Frequência - Sensores

39 480 Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos com Resposta em Frequência - Sensores

40 481 Sensores de actividade directos O mais comum é o Pacemaker Detector de Movimento Utiliza um acelerómetro ou um sensor de vibração, colocado na caixa, para estimar a actividade Tem fiabilidade de longo termo, requisito de potência mínimos e resposta rápida A principal limitação é a especificidade do sensor exemplo: subir escadas é um esforço maior do que descer; contudo, descer provoca passadas mais pesadas e, logo, ondas de pressão maiores no tórax. Tal pode resultar numa frequência cardíaca que é superior quando o paciente desce escadas do que quando sobe. Muitas vezes usa-se uma combinação de vários sensores Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers Cardíacos com Resposta em Frequência - Sensores

41 482 Principais empresas Guidant (J & J) Medtronic St. Jude retirado de www.guidant.com Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers: exemplos comerciais

42 483 Tamanho e forma típica de um pacemaker implantável A parte superior é utilizada para a interface com os fios condutores retirado de www.medtronic.com Dispositivos terapêuticos e prostéticos Pacemakers: exemplos comerciais

43 484 Desfibrilhadores São utilizados para inverter a fibrilhação do coração – condição em que as células individuais do miocárdio contraem de forma assíncrona existindo apenas padrões muito localizados que relacionam a contracção de uma célula com as das células vizinhas. A fibrilhação reduz o débito cardíaco quase a zero e provoca danos cerebrais irreversíveis se não for invertida no prazo de 5 minutos O choque eléctrico pode ser utilizado para restabelecer a actividade normal do coração Quatro tipos básicos de desfibrilhadores: Desfibrilhador AC Desfibrilhador de descarga capacitiva Desfibrilhador de descarga capacitiva com linha de atraso Desfibrilhador de onda rectangular Dispositivos terapêuticos e prostéticos

44 485 A desfibrilhação por choque eléctrico é realizada passando corrente através de eléctrodos: colocados directamente no coração – exige corrente pequena e exposição cirúrgica do coração em colocação transtorácica, utilizando eléctrodos de área grande colocados no tórax anterior – necessita de níveis superiores de corrente Desfibrilhadores Dispositivos terapêuticos e prostéticos

45 486 Este circuito serve para criar impulso desfibrilhador de curta duração e amplitude elevada. Com os eléctrodos firmemente colocados, o clínico descarrega o condensador accionando um comutador Terminada a descarga o comutador regressa automaticamente à posição original Desfibrilhadores: descarga capacitiva Dispositivos terapêuticos e prostéticos

46 487 O circuito inclui um rectificador de meia- onda que carrega o condensador C à tensão determinada pelo auto- transformador variável do circuito primário. A resistência R limita a corrente de carga, protegendo os componentes do circuito. O voltímetro v no circuito primário está calibrado em energia e indica a energia armazenada no condensador. A resistência também define o tempo necessário para carregar completamente o condensador. 90% da carga total implicam um tempo de carga igual a 5RC. Uma boa regra é manter este tempo abaixo de 10s Desfibrilhadores: descarga capacitiva Dispositivos terapêuticos e prostéticos © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3 rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

47 488 Com esta arquitectura, o processo de desfibrilhação utiliza: 50 a 100 Joules quando os eléctrodos são aplicados directamente no coração Até 400 Joules quando os eléctrodos são aplicados externamente A energia armazenada no condensador é dada por: Desfibrilhadores: descarga capacitiva Dispositivos terapêuticos e prostéticos Utilizam-se condensadores entre 10 e 50μF Com estes condensadores e considerando a energia máxima (400J), as tensões aplicadas variam entre 2 e 9 kV

48 489 Utilizam uma bateria de lítio com cátodo de óxido de prata - pentóxido de vanádio (Li-SVO). Estas baterias são também empregues em neuroestimuladores e sistemas de infusão de medicamentos pois permitem o funcionamento contínuo a temperaturas de 37º C) Densidade de energia elevada Possui resistência interna baixa o que facilita a detecção do fim da bateria (o que nalgumas baterias não é fácil) Para alimentar os circuitos de baixa tensão utilizam-se baterias de iodeto de lítio Desfibrilhadores: descarga capacitiva Dispositivos terapêuticos e prostéticos

49 490 O condensador é descarregado através do paciente ao activar um rectificador controlado de silício (SCR – Silicon-Controlled Rectifier), colocado em série Após a entrega de uma quantidade suficiente de energia, um SCR em paralelo curto-circuita o condensador e termina o impulso, eliminando a fase de descarga lenta (cauda do impulso) O controlo da saída pode ser conseguido variando: a tensão no condensador a duração da descarga Desfibrilhadores: onda rectangular Dispositivos terapêuticos e prostéticos

50 491 Um parêntesis: SCRs Dispositivos terapêuticos e prostéticos Um SCR é basicamente um díodo de 4 camadas com um terceiro eléctrodo [gate (G)] que permite controlar o disparo do díodo por injecção de corrente

51 492 Dispositivos terapêuticos e prostéticos Polarização Inversa: O ânodo é negativo em relação ao cátodo. O SCR comporta-se como um díodo comum. Se a tensão inversa aumentar para além da tensão de ruptura, o SCR será destruído pelo efeito avalanche. O SCR tem 3 modos de funcionamento: Polarização Directa: O ânodo é positivo em relação ao cátodo, mas a tensão não é suficiente para disparar o SCR. Disparar o SCR com a gate aberta (I G = 0 ) implica que a tensão de ânodo atinja um valor denominado tensão de breakover (V BO ). Se V A for menor do que V BO, o SCR continuará sem conduzir. Um parêntesis: SCRs

52 493 Dispositivos terapêuticos e prostéticos Condução (Disparo): Quando a tensão de ânodo atinge o valor V BO, o SCR dispara: a corrente de ânodo passa bruscamente de zero para um valor determinado pela resistência em série com o SCR. A tensão no SCR cai para um valor baixo (0,5V a 2V). Após disparar, o SCR passa da condição de alta resistência para baixa resistência. A tensão de ânodo cai para um valor baixo (0,5V a 1,5V ). O SCR só volta a cortar quando a tensão (corrente) cair abaixo de um valor chamado de tensão (corrente) de manutenção, V H (I H ) cujo valor depende do tipo de SCR. Um parêntesis: SCRs

53 494 Dispositivos terapêuticos e prostéticos Se for injectada uma corrente na gate, é possível disparar o SCR com tensões de ânodo muito menores do que V BO. Quanto maior for a corrente de porta injectada, menor será a tensão de ânodo necessária para disparar o SCR. Vem daqui a designação de díodo controlado. Depois do disparo, a gate perde o controlo sobre o SCR: a gate pode ser aberta ou curto circuitada ao cátodo mas o SCR continua conduzindo. O SCR só volta ao corte quando a corrente de ânodo descer abaixo da corrente de manutenção. Um parêntesis: SCRs

54 495 Vantagens: Menor corrente de pico Não precisa de bobines Utiliza condensadores electrolíticos de menores dimensões Não precisa de relés Desfibrilhadores: onda rectangular Dispositivos terapêuticos e prostéticos

55 496 Impulsos unipolares com largura programável entre 3.0 a 12.0 msec Impulsos bipolares com larguras programáveis: impulso positivo: de 3.0 a 10.0 ms; impulso negativo: de 1.0 a 10.0 ms Vários estudos sugerem que os impulsos bipolares têm maior eficiência de desfibrilhação Desfibrilhadores: impulsos de saída Dispositivos terapêuticos e prostéticos Exponencial unipolar truncado Exponencial bipolar truncado

56 497 É essencial proporcionarem um contacto excelente com o corpo Podem ocorrer queimaduras graves se o contacto adequado não for mantido durante a descarga É necessário um isolamento adequado Prevenir descarga para o clínico Três tipos: Interno – utilizado para estimulação cardíaca directa Externo – utilizado para estimulação cardíaca transtorácica Descartáeis – só para utilização externa Desfibrilhadores: eléctrodos Dispositivos terapêuticos e prostéticos

57 498 Desfibrilhadores: eléctrodos Dispositivos terapêuticos e prostéticos (a) eléctrodo em forma de colher que é aplicado directamente sobre o coração (b) eléctrodo para estimulação transtorácica © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3 rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

58 499 Trata-se de um desfibrilhador especial que possui electrónica de sincronização para garantir que a descarga eléctrica ocorre imediatamente após a onda R. Cardioverters Dispositivos terapêuticos e prostéticos Se o operador aplicar o choque eléctrico do desfibrilhador durante a onda T o risco de causar fibrilhação ventricular no paciente é muito elevado. Na utilização mais frequente dos desfibrilhadores. i.e. para terminar a fibrilhação ventricular, este risco não está presente já que não existe onda T. Em situações em que o paciente sofre de arritmia auricular (que força os ventrículos a contrair a uma frequência elevada) a desfibrilhação dc pode ajudar o doente a regressar a um rimo normal. Nesta situação é possível aplicar a descarga durante a onda T (repolarização ventricular) e causar desfibrilhação ventricular

59 500 O aparelho é uma combinação de um monitor cardíaco com um desfibrilhador Os eléctrodos são colocados na localização que resulta no maior valor da razão entre as amplitudes das ondas R e T ECG Electrodes Analog Switch Trigger Circuit Defibrillator Defibrillation Electrodes Cardioscope 30ms Delay Threshold Detector Filter Operator-controlled Switch ECG AMP AND Gate Cardioverters Dispositivos terapêuticos e prostéticos

60 501 Na aparência, são similares aos pacemakers implantáveis. Possuem os seguintes blocos funcionais: detecção de fibrilhação cardíaca ou taquicardia uma fonte de alimentação e um componente de armazenamento de energia eléctrodos para entregar o estímulo Os eléctrodos de desfibrilhação são empregues para detectar os sinais electrofisiológicos O controlo da estimulação é realizado a partir do processamento dos sinais Também se utilizam sinais mecânicos relacionados com a taquicardia ventricular e a fibrilhação do miocárdio O armazenamento de energia é necessário para fornecer estímulos de 5 a 30 J 1988 – Primeiros dispositivos comerciais Desfibrilhadores implantáveis automáticos Dispositivos terapêuticos e prostéticos

61 502 Desfibrilhadores implantáveis automáticos Dispositivos terapêuticos e prostéticos

62 503 www.guidant.com www.medtronic.com Desfibrilhadores implantáveis automáticos: exemplos comerciais Dispositivos terapêuticos e prostéticos

63 504 Estimulador cerebral Medtronic para doença de Parkinson www.medtronic.com www.cyberonic.com Outros dispositivos implantáveis: dispositivos neurais Dispositivos terapêuticos e prostéticos

64 505 Componentes implantáveis Neuroestimulador: um dispositivo tipo pacemaker que contém uma bateria e um circuito microelectrónico para produção controlada de impulsos eléctricos. Implantado perto da clavícula. Eléctrodos DBS TM : quatro fios enrolados em bobine agrupados dentro de um isolamento de poliuretano. Cada fio termina num eléctrodo de 1.5 mm, o que resulta em 4 eléctrodos na xtremidade do cabo. Os cabos DBS são implantados bilateralmente no cérebro. Extensão: ligação subcutânea entre estes componentes Outros dispositivos implantáveis: estimulação cerebral Dispositivos terapêuticos e prostéticos

65 506 Componentes Para utilização pelo paciente Controlador de terapia: O paciente coloca o controlador de terapia compacto e portátil sobre o neuro-estimulador e utiliza os botões para ligar e desligar o neuro-estimulador. Para utilização pelo clínico Programador clínico: O clínico utiliza o programador para ajustar, de forma não-invasiva, por telemetria, os parâmetros de estimulação Outros dispositivos implantáveis: estimulação cerebral Dispositivos terapêuticos e prostéticos

66 507 NUCLEUS ® 3 COCHLEAR IMPLANT SYSTEM 1. O som é captado por um microfone direccional. 2. O som é enviado do microfone para um processador de discurso. 3. O processador analisa e digitaliza o som para sinais codificados. 4. Os sinais codificados são enviados ao transmissor via radiofrequência. 5. O transmissor envia o código através da pele para o implante interno. 6. O implante interno converte o código para sinais eléctricos. 7. Os sinais são enviados para os eléctrodos para estimular as fibras nervosas. 8. Os sinais são reconhecidos como sons pelo cérebro e produzem a sensação de audição. Detalhes em http://www.cochlear.com/ Outros dispositivos implantáveis: implante coclear Dispositivos terapêuticos e prostéticos