Angelo Bernardo Brasil de Souza Fabiana Silva dos Santos

Apresentação em tema: "Angelo Bernardo Brasil de Souza Fabiana Silva dos Santos"— Transcrição da apresentação:

1 Angelo Bernardo Brasil de Souza Fabiana Silva dos Santos
PEB/COPPE/UFRJ COB 783 Medição de Fenômenos Biológicos Oxímetros de Pulso Angelo Bernardo Brasil de Souza Fabiana Silva dos Santos PEB/COPPE/UFRJ

2 Introdução Histórico 1940: Medidas de saturação arterial de oxigênio → Têmpora; 1960: LEDs e fotodiodos; Oxímetro intravascular Polanyi et al; 1970: Avanço da oximetria → Surgimento de diversos problemas; 1980: Oximetria óptica convencional + Pletismografia = Oximetria de pulso. PEB/COPPE/UFRJ

3 Tipo de Sensor Sensor óptico; Vantagens; Componentes:
Fonte de luz ou componente emissor luz (LED); componente detector de luz (fotodiodo ou fotosensor). Fonte de luz Modo de interação Elemento fotosensor Transmissão Reflexão LED Fotodiodo PEB/COPPE/UFRJ

4 Constituintes LED Light Emitting Diode ou Diodo Emissor de Luz;
Diodo semicondutor; Luz monocromática. PEB/COPPE/UFRJ

5 Constituintes O LED como um semicondutor:
Banda de valência → Ocupada por elétrons; Banda de condução → Vazia; Perda de energia → Fótons; Adição de impurezas → Dopagem; 2 tipos de semicondutores: tipo-p (impureza doadora) e tipo-n (impureza aceitadora). PEB/COPPE/UFRJ

6 Constituintes LED Arsenieto de gálio(GaAs):
Radiação infravermelha (700 m – 1 mm); Se dopado com fósforo → Luz visível Vermelho (630 – 780 m); Amarelo (565 – 590 m). Fosfato de gálio (GaP) Se dopado de nitrogênio: Verde (490 – 565 m); PEB/COPPE/UFRJ

7 Modos de captação da luz
Classificação dos oxímetros→ Captação da luz: Transmissão ou espalhamento; Reflexão ou retroespalhamento. PEB/COPPE/UFRJ

8 Absorção da luz Absorção → Comprimento de onda dependente;
Hemoglobina (Hb): Maior absorção: 450 a 550 nm; Menor abosrção: 600 a 1000 nm. Oxiemoglobina (HbO2) X Hb: HbO2 → 660nm → menor absorção. PEB/COPPE/UFRJ

9 Espectro de absorção HbO2 X Hb
PEB/COPPE/UFRJ

10 Modos de captação da luz
Constante macroscópica de absorção do sangue Sendo: σo é a secção de choque de absorção para a HbO; σr é a secção de choque de absorção para a Hb; SO2 é a saturação de O2 no sangue; H/V é a concentração de hematócritos no sange. PEB/COPPE/UFRJ

11 Modos de captação da luz
Constante macroscópica de espalhamento Sendo: σs = σs+ + σs- é a secção de choque de espalhamento; H é o percentual de homogeneidade; SO2 é a saturação de O2 no sangue; H/V é a concentração de hematócritos no sange. PEB/COPPE/UFRJ

12 Fótons → Transferem Energia → Elétrons → Mudança de Nível
Elemento Fotosensor Fotodiodo Conversão energia luminosa → Elétrica; Fótons → Transferem Energia → Elétrons → Mudança de Nível Semicondutor de polarização reversa; Modos de operação: fotocondutiva, fotovoltaica PEB/COPPE/UFRJ

13 Fotodiodo Célula Fotovoltaica PEB/COPPE/UFRJ

14 Fotodiodo Célula Fotocondutiva PEB/COPPE/UFRJ

15 Interação LED-Fotodiodo
LEDs : emitem luz; Luz incide sobre o fotodiodo; Fótons penetram o semicondutor; Transferem sua energia para os elétrons; Elétrons difundem-se pelo semicondutor; Fluxo de corrente  intensidade luminosa incidente. PEB/COPPE/UFRJ

16 Interação LED-Fotodiodo
No oxímetro: PEB/COPPE/UFRJ

17 Tipo de configurações Modo de transmissão Spranger, 2004
PEB/COPPE/UFRJ Spranger, 2004

18 Tipo de configurações Modo de Reflexão PEB/COPPE/UFRJ Spranger, 2004

19 Parâmetros do Sensor Calibração Calibração in vivo Castro et al., 2005
PEB/COPPE/UFRJ

20 Parâmetros do sensor Sensibilidade: Sinal de saída/Intensidade luminosa Área de região ativa Intensidade de luz incidente Tipo de encapsulamento Ganho interno do detector Ushizima PEB/COPPE/UFRJ

21 Parâmetros do sensor Precisão SpO2i é o i-ésimo valor de SpO2 estimado
SpO2fit,i é o i-ésimo valor de SpO2 ajustado pela curva polinomial PEB/COPPE/UFRJ

22 Parâmetros do sensor Exatidão Castro et al., 2005
Valor eficaz da diferença entre: Valores estimados pelo oxímetro de pulso (SpO2i) Valores de referência (SRi) PEB/COPPE/UFRJ Castro et al., 2005

23 Parâmetros do Sensor Acurácia: 1% ou maior: Saturações >80%;
Para saturações <70%: Mannheimer et al., 735nm e 890 nm PEB/COPPE/UFRJ

24 Aplicação do sensor: Oximetria de pulso
Indicações Procedimentos anestésicos Unidades de terapia intensiva Transporte de pacientes: ambulância, procedimentos de emergência e outros. PEB/COPPE/UFRJ

25 Oximetria de Pulso Princípios de funcionamento: Espectrofotometria:
Absorção HbO2 X Hb; HbO2: mais iv; Hb: mais v. PEB/COPPE/UFRJ

26 Oximetria de Pulso Pletismografia:
Variação: volume de sangue e absorção Absorção da luz no local da probe: Componentes : pulsáteis (variáveis, Iac); não pulsáteis (constantes, Idc). PEB/COPPE/UFRJ

27 Pletismografia Componentes Iac e Idc Ushizima & Spranger, 2004
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28 Oximetria de pulso Modo de obtenção da curva
Yoshida et al. , 1980: 2 λ PEB/COPPE/UFRJ

29 Oximetria de Pulso Spranger, 2004 & Felizardo, 2002
Modo de obtenção da SpO2 Atualmente: 660 nm (vermelho) e 940nm (infravermelho) sinal : filtrado e condicionado tensão adequados – conversão A/D sinal digital : processado –> visor SpO2 Spranger, 2004 & Felizardo, 2002 PEB/COPPE/UFRJ

30 Oximetria de pulso: Visor
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31 Oximetria de pulso SpO2 obtida representa:
SpO2 : Valores normais, 21% : 96% e 100%. PEB/COPPE/UFRJ

32 Oximetria de Pulso Tipos de probe Spranger, 2004 apud Fearnley, 1995
PEB/COPPE/UFRJ Spranger, 2004 apud Fearnley, 1995

33 FATORES QUE PREJUDICAM A OXIMETRIA
Fatores técnicos: Interferências ópticas; Campo magnético → Ressonância magnética; Artefatos de movimento; Esmalte de unha: Rodden et al. , 2007; Significância estatística, mas não clínica; Diferença SpO2<1%. PEB/COPPE/UFRJ

34 FATORES QUE PREJUDICAM A OXIMETRIA
Fatores clínicos: Fraca atividade pulsátil; Anemia; Corantes intravasculares; Hemoglobinas não funcionais: carboxiemoglobinas (HbCO); metemoglobinas (metaHb). PEB/COPPE/UFRJ MIYAKE et al., 2003