Atualmente são muitos os trabalhos desenvolvidos no sentido de resolver o problema da telemetria de parâmetros fisiológicos, como já descrito na seção 2.6. Na linha de pesquisa da reabilitação, recentemente FORMICA et al. (2003), publicaram seu trabalho em telemetria para sinais de EMG (eletromiografia) e ECG. O sistema utiliza comunicação por radiofreqüência em sistemas narrowband e os sinais adquiridos por via analógica são enviados a um conversor A/D e posteriormente multiplexados como o uso de um microcontrolador PIC 16F873 (Microchip – U.S.A.). Este microcontrolador também controla as rotinas de comunicação via radiofreqüência. Para recepção dos sinais foi construída uma unidade contendo um rádio (similar ao utilizado para o envio dos dados) e um microcontrolador. Os sinais recebidos pelo rádio são enviados ao microcontrolador que realiza a tarefa de comunicar-se com o PC retransmitindo os dados via porta paralela.
Com os rádios utilizados (BIM2RPC – Radiometrix – U.K.), a taxa de
transmissão pode chegar a 160 kbps, porém a taxa máxima utilizada foi de
22,9 kbps. O tipo de transmissão empregado foi tipo ponto-a-ponto, realizando-se
a monitoração de apenas um paciente.
Sistemas comerciais, como o Q-Tel
®RMS (QUINTON – U.S.A.) permitem a
monitoração simultânea de até 12 pacientes em reabilitação cardíaca, com a
aquisição de até 12 canais de ECG. O sistema completo oferece software para
monitoração e registro dos sinais e emissão de relatórios individuais para
acompanhamento de cada paciente. Este sistema também oferece geração de
alarmes para os profissionais da saúde quando há detecção de anormalidades no
sinal de ECG, no caso de arritmias. A Figura 17 ilustra o sistema da QUINTON.
Nela são vistas as unidades remotas de aquisição, a unidade base e o PC com o
Capítulo 2 - Fundamentação Teórica 40
Figura 17 – Sistema comercial de monitoração de pacientes em reabilitação cardíaca. O Q-Tel® RMS da QUINTON – USA, é capaz de monitorar até 12 pacientes simultaneamente e gerar
alarmes em caso de detecção de arritmias.
Um sistema comercial incluindo facilidades que permitem a monitoração
não só de pacientes em reabilitação cardíaca, mas também, para aplicações em
medicina esportiva, é oferecido pela COSMED (Itália). O equipamento é capaz de
monitorar até 30 parâmetros fisiológicos, entre eles, VO
2(volume de oxigênio),
VCO
2(volume de gás carbônico), pressão sistólica/diastólica, monitorização de
ECG, saturação de oxigênio (SaO
2). Oferece um alcance de 1000 metros para a
transmissão dos dados até o PC. A Figura 18 ilustra o equipamento em uso por
um atleta.
Figura 18 – Sistema de telemetria comercial, desenvolvido para medicina esportiva, cardiologia e medicina ocupacional. Pode medir até 30 parâmetros fisiológicos.
CAPÍTULO 3
3Materiais e Métodos
O sistema de monitoração de pacientes em reabilitação cardíaca usando telemetria em rede está apresentado na Figura 19. O sistema é composto de uma unidade base para gerenciamento da rede sem fio e comunicação com o PC, e unidades remotas portáteis responsáveis pela aquisição dos sinais de ECG e fotopletismografia do paciente.
Figura 19 - Rede de pacientes em reabilitação cardíaca. Os pacientes têm mobilidade para se exercitarem até 100 m da unidade de monitoramento.
A unidade base é composta de um módulo de comunicação USB para interface com o PC, um microcontrolador e um rádio transceptor de rádio-pacote. No firmware (software residente no microcontrolador) do microcontrolador estão contidas as rotinas necessárias ao gerenciamento da rede de remotas portáteis e a comunicação com o PC via
Capítulo 3 - Materiais e Métodos 42
módulo de interfaceamento USB. A partir de uma instrução enviada pelo PC ao módulo base, iniciam-se as requisições dirigidas aos módulos de aquisição (remotas). Os pacotes de informação enviados pelas remotas são repassados imediatamente à interface USB do PC. As transferências de dados somente cessarão perante instrução de parada enviada pelo PC para o módulo base.
As unidades remotas são encarregadas do processo de aquisição, digitalização, armazenamento de amostras e transmissão de dados via rádio quando solicitadas pela unidade base. O processo de aquisição envolve dois sinais fisiológicos: ECG e onda fotopletismográfica. Somente um canal de ECG é adquirido, via derivação pré-cordial V5. O sinal de fotopletismografia é obtido a partir de um sensor óptico infravermelho e etapas de condicionamento de sinal analógicas subseqüentes.
Os sinais enviados pelas remotas até a unidade base são transferidos para um IBM PC ou compatível via porta USB. Através de um protocolo próprio, a unidade base troca informações com o PC via porta USB recebendo e enviando instruções juntamente com os pacotes de dados oriundos das unidades remotas.
Figura 20 - Diagrama em blocos mostrando o fluxo de informações no sistema de telemetria.
Este capítulo versará sobre o projeto de hardware e software das unidades remotas de aquisição e a unidade base de gerenciamento de rede.
Capítulo 3 - Materiais e Métodos 43
3.1 Unidade Remota
A unidade remota é encarregada da aquisição dos sinais fisiológicos de ECG e sinal fotopletismográfico, digitalização, armazenamento e transmissão dos sinais. Para realizar esta tarefa o hardware é composto de unidades analógicas de condicionamento de sinal, unidade microcontrolada com conversores A/D incorporados e rádio transceptor para transmissão dos sinais via radiofreqüência. A Figura 21 ilustra, em diagrama em blocos, o sistema de aquisição completo para a unidade remota.
Figura 21 - Representação em diagrama de blocos do sistema de telemetria usado pelo paciente.
A unidade remota pesa aproximadamente 300 g, com as baterias, e é comodamente carregada pelo paciente estando preso à cintura ou braço. Sua fixação é feita utilizando-se fitas de Velcro®, permitindo assim, fácil ajuste ao corpo, garantindo sua
imobilidade durante a realização do exercício.
As seções subseqüentes, apresentam em detalhes os módulos que constituem este sistema. As etapas de aquisição e condicionamento dos sinais analógicos são distintas, haja visto que os sinais adquiridos têm características distintas. Assim, as próximas seções, fazem distinção entre o tratamento dado aos sinais de ECG e aos sinais de fotopletismografia em razão de suas características particulares.