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112 Fluxo e Volume Sanguíneo
Concentração de O2 e outros nutrientes nas células: é uma medida fundamental mas muito difícil de obter O médico acaba por aceitar medidas de fluxo (ou caudal) sanguíneo e variação do volume sanguíneo, que estão correlacionadas com as concentrações acima referidas A medida do fluxo sanguíneo (ou débito cardíaco) é uma das que mais reflecte a concentração de O2 nas células. Contudo é uma medida muito mais difícil de realizar e mais invasiva do que as medições da pressão sanguínea e do ECG Não é possível usar medidores de fluxo padrão como os caudalímetros de turbina

113 Fluxo Sanguíneo O conhecimento do fluxo sanguíneo ajuda a compreender processos fisiológicos básicos como, por exemplo, a farmacocinética e biodistribuição de fármacos. Também ajuda a compreender condições patológicas uma vez que muitas doenças alteram o fluxo sanguíneo. Pode ainda ser utilizado para detectar coágulos na circulação sanguínea.

114 Fluxo Sanguíneo velocidade normal 0,5 m·s-1 – 1 m·s-1 (consições sistólicas, num grande vaso)

115 Fluxo Sanguíneo Métodos invasivos directos: métodos de diluição
indirectos: velocimetria de tempo de trânsito Métodos não invasivos: velocimetria Doppler - ultra-sons - laser

116 Métodos de diluição “A abordagem terapêutica do doente crítico baseia-se no conhecimento de múltiplas variáveis fisiológicas, entre as quais se destacam a pressão arterial sistémica e pulmonar, a pressão venosa central, a pressão de encravamento capilar pulmonar, a saturação arterial e venosa mista de oxigénio, a temperatura, o electrocardiograma e o débito cardíaco (DC). A medida contínua de qualquer das referidas variáveis é preferível às medições intermitentes, já que proporciona mais informação, revelando eventos que de outra maneira passariam despercebidos, para além de diminuir o tempo real das intervenções associadas à monitorização intermitente” Determinação do Débito Cardíaco por Termodiluição: Comparação do Método por Bólus com o Método Contínuo Antero Fernandes, Pedro Póvoa, Pedro Moreira, Rui Mealha, Eduardo Almeida, Henrique Sabino Revista Portuguesa de Medicina Intensiva. Vol. 9, Nº 1, 2000

117 Métodos de diluição Estes métodos medem a rapidez com que o fluxo sanguíneo dilui uma substância traçadora introduzida no sistema circulatório (normalmente através de um cateter na artéria pulmonar). Estes métodos não medem o caudal instantâneo mas sim um caudal médio para um dado número de batimentos cardíacos Técnica de Fick Se adicionarmos uma quantidade m0 de um traçador a um volume V, a concentração do traçador será: Se adicionarmos uma quantidade adicional m de traçador a variação de concentração será:

118 Métodos de diluição Técnica de Fick
Quando o volume de fluido é continuamente renovado, como sucede numa situação de circulação de fluído, a manutenção de uma variação de concentração DC constante obriga à adição contínua de uma quantidade de traçador por unidade de tempo. Então: Como o caudal Q corresponde a temos

119 Métodos de diluição Técnica de Fick
A técnica de Fick emprega oxigénio como traçador. Podemos medir o débito cardíaco (caudal sanguíneo à saída do coração – ventrículo esquerdo) de acordo com: Com Q - débito cardíaco - consumo de O2 Ca - concentração arterial de O2 Cv - concentração venosa de O2

120 Métodos de diluição Técnica de Fick
O sangue que regressa ao coração vindo da metade superior do corpo tem uma concentração de O2 diferente da concentração presente no sangue proveniente da metade inferior. Assim uma medição precisa de Cv não pode ser feita na aurícula direita. Cv tem que ser medida na artéria pulmonar após a mistura do sangue proveniente de ambas as metades do corpo por acção do ventrículo direito © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

121 Métodos de diluição Técnica de Fick
A introdução do traçador O2 é realizada e medida por um espirómetro. O paciente respira oxigénio puro © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

122 Métodos de diluição Técnica de Fick
Ca é medida numa artéria. O sangue proveniente dos capilares pulmonares é bem misturado pelo ventrículo esquerdo e não há consumo de oxigénio nas artérias © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

123 Métodos de diluição Técnica de Fick
Os resultados obtidos por este método são bastante exactos Requer condições fisiológicas relativamente constantes Demora muitos minutos a ser executado Não fornece o débito cardíaco instantâneo É um método INVASIVO © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

124 Métodos de diluição Técnicas de injecção
A técnica anterior é uma técnica de infusão contínua. Actualmente este tipo de técnicas foi substituído por técnicas de injecção rápida. Nesta técnicas um bólus do traçador é injectado rapidamente num vaso. Mede-se a variação na concentração do traçador ao longo do tempo até à passagem do bólus. bólus - (do latim bolus, bola) é uma dose concentrada de uma substância normalmente administrada por via intravenosa para fins de diagnóstico ou terapêuticos. © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

125 Métodos de diluição Técnicas de injecção
Após a injecção ocorre um atraso Dt = AB devido ao tempo de transporte do bolus A concentração começa a aumentar no instante B. Após o atingir o valor de pico, a concentração decresce exponencialmente (região CD). Se não houvesse recirculação, a concentração continuaria a decair ao longo da linha pontilhada. A recirculação é responsável pelo pico secundário no instante E. A linha tracejada corresponde a uma situação de recirculação rápida provocada por uma comunicação directa (shunt) entre as metades direita e esquerda do coração. © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

126 Métodos de diluição Técnicas de injecção
Por razões de simplicidade, vamos assumir que não ocorre recirculação Consideremos que uma variação infinitesimal de volume sanguíneo dV ocorre no intervalo de tempo dt, no ponto de amostragem. A quantidade de traçador dm contida no volume dV é dm = C(t)·dV. Então: Integrando em ordem ao tempo até ao instante t1: © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998. t1 corresponde ao instante para o qual todos os efeitos da passagem do bólus desapareceram (instante E)

127 Métodos de diluição Técnicas de injecção
As pequenas variações de caudal são minoradas pela mistura do bólus e do sangue no coração e nos pulmões. Logo o caudal médio é dado por: O integral da expressão anterior corresponde à área sombreada © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

128 Métodos de diluição Técnicas de injecção
Uma das implementações mais comuns desta técnica baseia-se na utilização de um corante como traçador. Normalmente usa-se indocianina verde (comercializada com a designação CardioGreen). Características desejáveis no corante utilizado: Inócuo para o paciente; Não afectar a dinâmica circulatória Permanecer no fluxo sanguíneo entre os locais de injecção e amostragem Mensurável Económico

129 Métodos de diluição Técnicas de injecção
Uma das implementações mais comuns desta técnica baseia-se na utilização de um corante como traçador. Normalmente usa-se indocianina verde (ICG - comercializada com a designação CardioGreen). O pico do espectro de excitação da IG ocorre para os 805 nm. Nesta região do espectro o coeficiente de absorção do sangue é independente do valor da oxigenação intensidade excitação emissão c.d.o 805 nm 830 nm

130 Métodos de diluição Técnicas de injecção Methemoglobin Oxyhemoglobin
600 640 680 720 760 800 Wavelength (nm) 840 880 920 Carboxyhemoglobin Reduced hemoglobin Oxyhemoglobin Methemoglobin 960 1000 .01 .1 1 10 Extinction coefficient © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

131 Métodos de diluição Técnicas de injecção
A curva de concentração em função do tempo é obtida a partir de uma bomba de fluxo contínuo que retira sangue de um cateter colocado na artéria femoral ou braquial. O sangue é retirado para uma cuvete. A concentração de IG é medida continuamente por métodos colorimétricos © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

132 Métodos de diluição Termodiluição
O método mais comum para medição contínua do débito cardíaco baseia-se na injecção de um bólus de solução salina (soro) fria O bólus é injectado na aurícula direita. É misturado com o sangue no ventrículo direito.

133 Métodos de diluição Termodiluição
A descida de temperatura do sangue é detectada com um termístor localizado na extremidade de um cateter colocado na artéria pulmonar. Prova-se que: com E o conteúdo de calor do bólus (=Vi·DTi·ri·ci) rb a densidade do sangue (kg/m3) e cb o calor especifico do sangue J/(kg·K)

134 Métodos de diluição Termodiluição Valores a medir antes da injecção:
Temperatura inicial do traçador Temperatura inicial do sangue Volume de traçador Valores após a injecção: Temperatura do sangue Fontes de erro: Mistura inadequada entre o local de injecção e o ponto de amostragem Trocas de calor entre o sangue e as paredes do coração Trocas de calor com as paredes do cateter

135 Métodos de diluição Termodiluição
Possibilita medidas simultâneas dos DC’s direito e esquerdo; Permite medidas frequentes já que o indicador é inofensivo; Possui uma reprodutibilidade e exactidão comparáveis aos métodos anteriores Apresenta uma baixíssima recirculação do traçador.

136 Métodos de diluição Termodiluição

137 Métodos de diluição Termodiluição

138 Ultra-sons: campo próximo e campo remoto
Como tem um diâmetro finito, o transdutor produz efeitos de difracção Tal como acontece com a luz, o padrão de difracção tem propriedades distintas conforme é observado em condições de campo próximo ou de campo remoto A região de campo próximo estende-se até (aproximadamente) D = Diâmetro do transdutor (e.g. 1 – 5 mm) Nesta região o feixe é basicamente colimado mas com intensidade não uniforme © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

139 Ultra-sons: campo próximo e campo remoto
Na região de campo remoto o feixe diverge com uma abertura difracção por uma abertura circular; localização do máximo central A intensidade atenua-se de forma uniforme e proporcionalmente ao quadrado da distância ao transdutor © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

140 Ultra-sons: campo próximo e campo remoto
A região de campo remoto deve ser evitada uma vez que a resolução espacial é menor Para operar em campo próximo devem-se utilizar sensores de maiores dimensões e frequências mais elevadas © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

141 Ultrassons: frequência
A selecção da frequência de operação é influenciada por vários factores: Para um feixe colimado, a potência decai exponencialmente com a distância devido à absorção pelos tecidos. © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998. O coeficiente de absorção é praticamente proporcional à frequência. O critério de minimização das perdas de potência sugere a utilização de baixas frequências. O sinal detectado depende da dispersão da onda incidente pelos eritrócitos (dispersão de Rayleigh). A potência dissipada é inversamente proporcional a l4 ou seja directamente proporcional a f4. Logo o critério de maximização da potência dispersa sugere a utilização de frequências altas. Compromisso: frequência entre 2 e 10 MHz

142 Doppler - Ultra-sons: princípios
As células sanguíneas dispersam a onda de ultra-sons. Devido ao movimento das células a frequência da onda dispersa é desviada relativamente à frequência da onda incidente. Para a situação da figura: Trajecto incidente Trajecto retorno f c = 2 – 10 MHz fd = 1.3 – 13 kHz vs = m·s-1 (1540 m·s-1) (velocidade do som no sangue)

143 Caudalímetros Doppler
From Principles of Biomedical Systems and Devices, Robi Polikar, College of Engineering, Rowan University

144 Caudalímetros Doppler
© From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998. Mixer: From Principles of Biomedical Systems and Devices, Robi Polikar, College of Engineering, Rowan University

145 Caudalímetros Doppler: problemas
Contrariamente ao que as equações sugerem, o desvio Doppler não corresponde a uma única frequência mas sim a uma banda de frequências: Nem todas as células se movimentam à mesma velocidade (o perfil de velocidades no fluído não é uniforme) Uma dada célula permanece dentro do feixe ultra-sónico durante um intervalo de tempo muito curto. O sinal proveniente de uma célula corresponde a uma frequência pura multiplicada por uma função de janela que traduza o efeito time-gated, resultando numa banda de frequências A energia acústica transportada pelo feixe segundo um ângulo q relativamente ao eixo do feixe (divergência do feixe; emissões laterais devido à abertura do transdutor) resulta em variações Dq e, consequentemente, variações no desvio Doppler Colisões entre células e velocidades locais resultantes de turbulência também contribuem para a distribuição de desvios Doppler

146 Caudalímetros Doppler: problemas
A observação da figura sugere que o sinal recebido corresponde apenas ao sinal Doppler. Contudo, o sinal da portadora (onda de excitação) no receptor é muito superior ao sinal Doppler detectado: parte da portadora é acoplada directamente ao receptor através do campo eléctrico do transmissor devido aos lóbulos laterais na abertura do transmissor parte do sinal portador percorre uma trajectória directa para o receptor potência adicional da portadora atinge o receptor após reflexões em interfaces fixos From Principles of Biomedical Systems and Devices, Robi Polikar, College of Engineering, Rowan University O sinal recebido é constituído por um sinal de amplitude elevada com a frequência da portadora e por um sinal Doppler de baixa amplitude (0.1%). Este último pode ser visto como ruído de largura de banda limitada

147 Caudalímetros Doppler
From Principles of Biomedical Systems and Devices, Robi Polikar, College of Engineering, Rowan University

148 Caudalímetros Doppler
Material com impedância acústica elevada Cristal piezoeléctrico transmissor Separador de Mylar Cristal piezoeléctrico receptor From Principles of Biomedical Systems and Devices, Robi Polikar, College of Engineering, Rowan University

149 Caudalímetros Doppler
Pode parecer vantajoso ter ganho elevado para amplificar o sinal Doppler de baixa potência Contudo, a amplitude da portadora é muito maior. Ganho elevado implicaria saturação From Principles of Biomedical Systems and Devices, Robi Polikar, College of Engineering, Rowan University

150 Caudalímetros Doppler
A saída áudio pode ser utilizada para avaliação qualitativa de vasos sanguíneos até uma profundidade de 1 cm (braços, pernas, pescoço) From Principles of Biomedical Systems and Devices, Robi Polikar, College of Engineering, Rowan University

151 Caudalímetros Doppler
Detector – mixer componente da portadora sinal com desvio Doppler From Principles of Biomedical Systems and Devices, Robi Polikar, College of Engineering, Rowan University

152 Caudalímetros Doppler
Detector – mixer Sinal emitido Sinal detectado

153 Caudalímetros Doppler
Detector – mixer

154 Caudalímetros Doppler
Detector – mixer componente dc de amplitude componente de alta frequência de amplitude sinal Doppler de baixa frequência e amplitude Espectro de frequências: w V(w) wD 2ws

155 Caudalímetros Doppler
Filtro: passa-baixo para remover a componente de alta frequência frequência de corte 15 kHz: permite incluir todas as frequências que podem resultar de movimentos celulares e inclui ainda uma margem para alargamentos espectrais From Principles of Biomedical Systems and Devices, Robi Polikar, College of Engineering, Rowan University

156 Caudalímetros Doppler
From Principles of Biomedical Systems and Devices, Robi Polikar, College of Engineering, Rowan University Filtro: passa-alto para remover a componente dc frequência de corte 100 Hz: permite remover sinais Doppler resultantes de movimentos das paredes dos vasos (velocidades pequenas resultam em desvios Doppler mais baixos) leva à remoção dos sinais provenientes das células que se deslocam a baixa velocidade (menos que m·s-1) junto às paredes dos vasos

157 Perfusão vascular na pele
A microcirculação (capilares, arteríolas, vénulas, anastomoses arteriovenosas) inclui os vasos sanguíneos das regiões mais periféricas da árvore vascular. A derme papilar contém os capilares responsáveis pela troca de metabólitos e oxigénio com os tecidos envolventes. A perfusão sanguínea através dos capilares é frequentemente designada por fluxo sanguíneo nutritivo – este fluxo é de importância vital para atender aos requisitos metabólicos da pele Em fisiologia, perfusão refere-se ao processo de entrega de sangue arterial à rede capilar de um tecido biológico

158 Perfusão vascular na pele
As arteríolas, vénulas e os shunts vasculares (anastomoses arteriovenosas) estão localizadas nas estruturas mais profundas da pele. O papel principal destes vasos é alimentar e drenar a rede capilar e promover a manutenção de uma temperatura corporal adequada através da dissipação de calor para o ambiente. Esta dissipação é controlada pela modulação do caudal sanguíneo nos shunts vasculares

159 Perfusão vascular na pele
A perfusão microvascular exibe flutuações temporais e variabilidade espacial. As flutuações temporais podem ser rítmicas (movimentos vasculares) ou estocásticas. A sua origem pode ser local ou central. A variabilidade espacial tem origem na heterogeneidade anatómica da rede microvascular. A perfusão vascular na pele é influenciada por: factores externos: calor substância vasoactivas de aplicação tópica consumo de medicamentos e alcóol tabaco estímulos mentais

160 Perfusão vascular na pele
A perfusão vascular na pele é influenciada por: factores internos: regulação pelo sistema nervoso autónomo regulação através de agentes vasoactivos libertados pelas glândulas endócrinas patologias: condições inflamatórias reacções alérgicas tumores diabetes doença vascular periférica Justifica-se a investigação da perfusão da pele (e de outros tecidos) por métodos não-invasivos que permitam um registo contínuo

161 Laser Doppler - história
1972 – primeiras medições de fluxo microvascular através do desvio Doppler de luz monocromática (retina de coelhos) 1975 – avaliação in vivo da microcirculação na pele por dispersão de luz coerente início dos anos 80 (século XX) – comercialização do primeiro caudalímetro Laser Doppler (LDF – Laser Doppler Flowmeter). Difusão da técnica LDPM (Laser Doppler Perfusion Monitoring). início dos anos 90 (século XX) – comercialização dos primeiros aparelhos LDPI – Laser Doppler Perfusion Imaging.

162 Laser Doppler Aplicações clínicas:
Visualização da perfusão de tumores da pele – a perfusão pode ser um parâmetro importante para a discriminação entre tumores malignos e benignos; tumores malignos apresentam maior vascularização e perfusão. Teste de substâncias alérgicas e irritantes – permite o teste objectivo em menor tempo e com concentrações inferiores das substâncias testadas. Monitorização e visualização do processo de cicatrização - a medição da perfusão na cicatrização é útil na prestação de cuidados a diabéticos, em geriatria e em cirurgia. As infecções e os processos inflamatórios aumentam a perfusão. Queimaduras, cirurgias plásticas e transplantes – avaliação da profundidade de uma queimadura: quando a pele é queimada, a perfusão aumenta com a gravidade da queimadura se a rede microvascular permanecer intacta (queimaduras de 1º grau e superficiais de 2º grau ). Quando a rede microvascular é destruída a perfusão é muito reduzida e ocorre necrose do tecido (queimadura de 3º grau). A medição da perfusão ajuda a diagnosticar a gravidade e a profundidade da queimadura e a mostrar se o tecido queimado vai regenerar (perfusão elevada) ou se é necrótico (baixa perfusão)

163 Laser Doppler Aplicações clínicas:
Queimaduras, cirurgias plásticas e transplantes – Na cirurgia plástica e reconstrutiva com utilização de retalhos cirúrgicos é de importância fundamental que a perfusão no retalho seja adequada. Com a LDPM é possível avaliar a perfusão do retalho imediatamente após a cirurgia. Uma correcção simples de um retalho com baixa perfusão pode impedir a sua rejeição no pós-operatório. Em situações de transplante de pele, a LDPM permite avaliar a viabilidade dos enxertos de pele artificial. Avaliação de fármacos – A LDPM é útil na avaliação de substâncias vaso-activas e de fármacos que influenciam a angiogénese. Diabetes – a LDPM pode ser empregue na avaliação da função simpática em doentes com neuropatia diabética. Doença vascular periférica – a LDPM permite a visualização clara e fácil de perturbações provocadas por doença vascular periférica

164 Laser Doppler - Teoria Luz coerente que incida num tecido biológico é dispersa quer pelas estruturas estáticas do tecido quer por objectos em movimento. A dispersão por objectos móveis (predominantemente eritrócitos) altera a frequência da radiação incidente, de acordo com o princípio Doppler. A frequência observada pelo dispersor é* LASER DETECTOR q1 q2 Luz com esta frequência é reemitida pelo dispersor e observada no detector como luz de frequência * Não se consideram efeitos relativísticos

165 Laser Doppler - Teoria Então temos Logo,
Para velocidades v pequenas (v << c): LASER DETECTOR q1 q2

166 Laser Doppler - Teoria Exemplo – desvio Laser Doppler num vaso sanguíneo LASER DETECTOR q1 q2

167 Laser Doppler - Teoria Um pouco mais de matemática…
Da figura, a = p – (q1 + q2). a é o ângulo de dispersão Logo, LASER DETECTOR q1 q2 a b Tem-se ainda Então

168 Laser Doppler - Teoria Detecção heteródina – método do feixe de referência Detecção de radiação pela mistura não-linear com radiação com uma frequência de referência. Consideremos que iluminamos o detector com luz de duas frequências distintas: Por definição, a irradiância no detector é proporcional ao quadrado da intensidade do campo no detector.

169 Laser Doppler - Teoria Detecção heteródina
Por filtragem eliminam-se as componentes de alta frequência 2ws, 2wr e (ws + wr). A fotocorrente tem um termo dc proporcional à irradiância total e um termo de batimento com frequência (ws - wr)=2pDf.

170 Laser Doppler - Teoria Detecção heteródina
Na prática não é necessário utilizar um feixe de referência separado. A quantidade de luz reflectida e dispersa de objectos estacionários contidos no volume da amostra ou na sua proximidade é suficiente para constituir um feixe de referência sem desvio de frequência para originar o batimento com o feixe com frequência desviada. O uso desta “dispersão parasita” tem ainda a vantagem de garantir o mesmo trajecto óptico para os feixes Doppler e de referência.

171 Laser Doppler - Equipamento
Blood Perfusion Mode of operation Laser-Doppler flowmetry No. of Channels 1 (OxyLab); 2 or 4 (OxyFlo) Units Blood Perfusion Units (BPU) Range Up to 0.35 % moving scatterers by vol. Stability of Reading 1.5 % (OxyFlo); 5% (OxyLab) (motility standard) Acquisition Time 0.09 s Response Time <0.1 s Input Sampling Rate 48 kHz (16 Bit) Output Update Rate 750 Hz Output Range 0 - 5 V ( BPU) Output Resolution 0.1 BPU (60 m V) Outputs Analog 2 (OxyLab); 4 or 8 (OxyFlo)0 Probe Identification Automatic Flow Calibration Factory or user. Motility standard. Laser Type 830±10 nm temp. stabilized semiconductor Laser Power < 0.5 mW from probe Laser Class Class 1 (per 21 CFR 1040 and ) Bandwidth 22 kHz Zeroing Display 8-ch LED per channel (OxyFlo); 32-ch LED (OxyLab LDF ) DTI OxyLab LDF

172 Laser Doppler - Equipamento
A. Serov, T Lasser , High-speed laser Doppler perfusion imaging using an integrating CMOS image sensor, Optics Express, Vol: 13, no. 17, pp , 2005. imagens retiradas de Blood flow imaging is enhanced using new detector technology Alexandre Serov and Theo Lasser

173 Laser Doppler - Equipamento
PERISCAN PIM 3 SYSTEM

174 Laser Doppler - Equipamento
PERISCAN PIM 3 SYSTEM Queimaduras Cicatrização Doença vascular periférica

175 Laser Doppler - Equipamento
PERISCAN PIM 3 SYSTEM

176 Pletismografia – Medição de volumes

177 Pletismografia – Medição de volumes
Os pletismógrafos medem variações de volume. A única forma de medir com precisão, por métodos não-invasivos, variações no volume sanguíneo nas extremidades do corpo é utilizar um pletismógrafo de câmara. Se temporizarmos as variações de volume é possível obter o caudal sanguíneo, pois

178 Pletismografia – Medição de volumes
Pletismografia de oclusão venosa Na pletismografia de oclusão venosa utiliza-se um braçadeira para impedir a saída do sangue venoso. A câmara possui um contentor externo cilíndrico rígido que é colocado em torno da perna. Ao aumentar de volume a perna pressiona um balão fazendo com que este diminua de volume. Se este balão estiver cheio de água o aumento da perna pode ser lido directamente através da subida da água numa coluna calibrada. Também é possível utilizar um balão com ar. Neste caso as variações de pressão resultantes das variações de volume são medidas directamente © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

179 Pletismografia – Medição de volumes
Pletismografia de oclusão venosa - Método 1 - O registo pode incluir dados de calibração. A calibração é realizada injectando na câmara um volume conhecido de líquido. 2 - A braçadeira de oclusão venosa é pressurizada a 50 mm Hg impedindo o sangue venoso de abandonar o membro (perna ou braço). O fluxo arterial não é afectado por esta pressão da braçadeira. O aumento de volume do membro por unidade de tempo é igual ao fluxo arterial. © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

180 Pletismografia – Medição de volumes
Pletismografia de oclusão venosa - Método Se a câmara não enclausurar totalmente o membro é necessário utilizar uma braçadeira de oclusão arterial (pressão: 180 mm Hg) para assegurar que as variações de volume são devidas apenas ao fluxo de entrada de sangue arterial. 3 - Alguns segundos depois da colusão das braçadeiras a pressão venosa ultrapassa os 50 mm Hg o que permite o retorno do sangue venoso. O volume de sangue no membro tende a estabilizar. © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

181 Pletismografia – Medição de volumes
Pletismografia de oclusão venosa - Método 4 – Quando a pressão das braçadeiras é aliviada o volume de sangue no membro regressa rapidamente ao valor normal (curva A). Se um coágulo obstruir parcialmente o retorno do sangue venoso (trombose venosa) a diminuição de volume é mais lenta (curva B). © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

182 Pletismografia – Medição de volumes
Pletismografia de impedância eléctrica As alterações de volume de um tecido resultam em alterações na sua impedância eléctrica. Esta é fácil de medir: basta ligar eléctrodos a um segmento de tecido. Modelo de Swanson Hipóteses 1 – A expansão das artérias é uniforme: esta hipótese é válida apenas em vasos saudáveis. 2 – A resistividade do sangue, rb, não varia: na prática a rb diminui com o aumento da velocidade de escoamento devido ao alinhamento das células ao longo das linhas de fluxo e ao seu movimento em direcção ao eixo de escoamento. 3 – As linhas de corrente eléctrica são paralelas às artérias: hipótese válida nas pernas e braços mas não no joelho. © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

183 Pletismografia – Medição de volumes
Pletismografia de impedância eléctrica Consideremos uma variação DV no volume de sangue no segmento de artéria. Esta variação resulta numa variação DA na secção da artéria. A esta variação corresponde uma impedância Zb tal que: A variação de impedância medida devido à variação DV é © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998.

184 Pletismografia – Medição de volumes
Pletismografia de impedância eléctrica Como Z << Zb podemos escrever: Logo © From J. G. Webster (ed.), Medical instrumentation: application and design. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998. Assim, conhecendo o valor de rb torna-se possível determinar DV a partir de quantidades facilmente mensuráveis

185 Pletismografia – Medição de volumes
Pletismografia de impedância eléctrica Normalmente utiliza-se, para medir a impedância, um sinal (corrente) com a frequência de 100 kHz: 1 - Para obter uma relação sinal/ruído adequada torna-se necessário utilizar uma corrente superior a 1 mA. A baixas frequências esta corrente provoca um choque eléctrico desagradável. À medida que a frequência aumenta é necessária uma corrente maior para provocar a mesma percepção de choque. 2 – A impedância entre os eléctrodos e a pele diminui por um factor de 100 quando a frequência aumenta desde valores baixos até aos 100 kHz. 3 – Frequências muito elevadas resultam em capacidades parasitas muito baixas que dificultam o projecto do instrumento

186 Pletismografia – Medição de volumes
Fotopletismografia A fotopletismografia baseia-se na determinação das propriedades ópticas de uma determinada área de pele. Utiliza-se luz infravermelha. A absorção de luz pelos tecido depende do volume de sangue contido no volume amostrado. Logo a luz dispersa na direcção do detector depende da variação de volume sanguíneo

187 Pletismografia – Medição de volumes
Fotopletismografia Teste de refluxo venoso: teste de exercício para diagnosticar insuficiências nas válvulas venosas nas pernas e pés. A insuficiência venosa é uma doença comum e pode ser ainda o resultado de tromboses. O paciente deve levantar os pés acima dos calcanhares e relaxar de seguida. O movimento deve ser repetido cerca de 10 vezes. Devido à contracção dos músculos, o sangue nas veias é bombeado para o coração. Terminado o exercício o paciente deve esperar em repouso. Durante o repouso mede-se o reenchimento das veias. Se as válvulas venosas funcionarem bem impedem o refluxo do sangue anteriormente expulso e o reenchimento demora de 30 a 120 s.