Bioimpedância (ICG)

Ana Sabino, 64416

João Tiago, 64408

Paula Antunes, 64407

Engenharia BiomédicaInstrumentação e aquisição de sinais2009/2010

•Bioimpedância•Aplicações•ICG•Modelo de Kubicek et al.

Introdução

Bioimpedância

A bioimpedância consiste na resistência de um tecido biológico à passagem de corrente

O uso de bioimpedância baseia-se no princípio de que os tecidos biológicos se comportam como condutores de corrente eléctrica e/ou isolantes (dieléctricos), dependendo de sua composição.

Aplicações

Cálculo do índice de massa corporal

Medições do fluído corporal

Tomografia por bioimpedância

Cardiografia por impedância (ICG)

ICG

Batimento

cardíaco

Variação do volume de sangue na região torácica

Variação

da

impedân

cia

Modelo de Kubicek et al

É um método que mede a impedância eléctrica para estimar o volume de ejecção.

Foi desenvolvido em meados de 1960 por um grupo liderado por William G. Kubicek.

Um cardiograma de impedância de Kubicek típico corresponde a

ΔZ=ΔZ(t)

E para um individuo adulto e saudável será aproximadamente igual à curva a da figura abaixo

A curva b representa a primeira derivada em ordem ao tempo

dZ(t)/dt

Modelo de Kubicek et al

SV = Volume de ejecção (ml)ρ = Resistividade do sangue (135 omh.cm)L = Distancia entre os dois electrodos de medida (cm)Zo = Imdedância de base (ohm)dZ/dt = Taxa máxima da variação da impedancia durante a sistole (ohm/s)T = Tempo de ejecção ventricular esquerda (s)

Aproxima o tórax a um cilindro!

Para calcular o volume de ejecção

•Circuito•Dimensionamento•Parâmetros •Eléctrodos•Aquisição•Algoritmo

Desenvolvimento do protótipo

Construção do protótipo

Equipamento

Gerador de funções Agilent 33220

Amplificador Operacional μA741

Resistência 2.2 kOhm

Amplificador de instrumentação INA 126

Fonte de alimentação Dual Power Supply ST 40+40/2500 D

Definição dos parâmetros

Parâmetro Unidade ValorFonte de

alimentação Dual Power Supply ST 40+40/2500 D

Vcc+ V 12

Vcc- V -12

Gerador de funções Agilent 33220

Amplitude Vpp 2

Frequência kHz 10

μA741

INA 126

Colocação dos electrodos

Parâmetro/Unidades Sigla ValorResistividade do

sangue/Ω·cmρb

135 (2)

Distancia entre os eléctrodos/cm

L 28

Área de secção transversal/cm2

A548.

2

Aquisição

Adquirimos o canal 1 e 2 Aquisições de 5000 amostras

a cada 1ms (aproximadamente, depende do tempo que o algoritmos demora a efectuar os cálculos)

Tempo de aquisição ajustável

Calculamos os seus valores eficazes

Calculamos a impedância segundo a fórmula

Impedância tempo quase real

Impedância

Processamento

Filtragem através do moving average.• Cálculo da variação

da impedância, ΔZ Cálculo da 1ª derivada

• Detecção dos pontos B, X e Z (dZ/dt max)

Estimação de parâmetros hemodinâmicos importantes

Variáveis cardíacas

B

Z

X

•Impedância e 1ª derivada•Complexo BZX•Volume de ejecção•Parâmetros Hemodinâmicos•Correlações com função cardíaca

Resultados

Impedância e a 1ª derivada

Complexo BZX

B

Z

X

- Variação no intervalo 1.5x[-STD;STD].-Onda média com forma completamente típica.- Duração do complexo ≈ 1 segundo -> HR

Complexo BZX

LVET (Left Ventricular Ejection Time)

B – abertura da válvula aórticaX – fecho da válvula aórticaZ – velocidade máx do fluxo

sanguíneo

Onda O

Volume de ejecção

-Varia de ejecção para ejecção-Aproximadamente 500 ms (documentado como 265 +- 38 ms em pessoas com HR de 80+- 13 beat/min)

Parâmetro chave adquirido com ICG

SV (Stroke Volume) ou Volume de ejecção –

quantidade de sangue bombeada pelo ventrículo

esquerdo a cada batimento.

Parâmetros Hemodinâmicos

Correlações com função cardíaca

O parâmetro mais bem medido através do ICG é o SV!

Baixo SV

Problemas na recepção do

sangue

Retorno venoso inadequado

(hipovolémia)

Disfunção diastólica

(coração rijo)

Obstrução na entrada do

sangue (constrição periférica)

Problemas de ejecção do

sangue

Mau funcionamento

do musculo

Obstrução na saída do sangue

(estenose da aorta)