Monitoramento de Sinais Vitais

Alexandre Renato Rodrigues de Souza Francisco Cesar Campbell Mesquitta

Computação Autônoma e Ubíqua

Sumário

✤

eH ealth

✤

Bod y Area N etw orks (BAN )

eHealth

✤

Definição: uso de tecnologias de comunicação e

informação (TIC) para a saúde.

✤

Foco: melhoraria do acesso, da eficiência, da efetividade

e da qualidade dos processos clínicos e assistenciais

necessários a toda a cadeia de prestação de serviços de

saúde.

eHealth

✤

Viabiliza ações m éd icas em qu e os p rofissionais e

p acientes não estejam fisicam ente no m esm o local;

✤

Perm ite a ap licação d a arte m éd ica à d istância sem qu e

haja contato físico d ireto na relação m éd ico-p aciente;

✤

Objetivo: m elhorar a saú d e d as p essoas e d e su as

Aplicações

✤

Diagnósticos;

✤

Prevenção e tratam ento d e d oenças;

Objetivos

✤ Monitoração e tratam ento d e p acientes à d istância: red u ção no tem p o e nos

cu stos d e transp orte;

✤ Conexão d e hosp itais d e referência com p equ enos centros ou localid ad es

isolad as: casos p od em ser avaliad os a longa d istância p or m éd icos esp ecialistas naqu ela área;

✤ Realização d e estu d os clínicos m u lticentros em nível m u nd ial:

com p artilham ento d e d ad os, resu ltad os d e exam es e im agens;

✤ Realização cu rsos d e ap erfeiçoam ento a d istância p ara p rofissionais d e

Possibilidades

✤ Análise d os sinais vitais e com p aração com p arâm etros p

ré-estabelecid os, gerand o alarm es p ara a central d e m onitoração em casos d e em ergência;

✤ Arm azenam ento d os sinais vitais m onitorad os;

✤ Arm azenam ento eletrônico d as inform ações d o p rontu ário d o

p aciente;

Possibilidades

✤ Com u nicação interativa entre p rofissionais d e saú d e e os

p acientes;

✤ Víd eo-m onitoração d o p aciente;

✤ Controle e atu ação rem ota d e d isp ositivos m éd icos;

✤ H om e care: liberand o leitos nos hosp itais p ara casos m ais graves

Estrutura necessária

✤ (a) red e d e sensores e

os p róp rios sensores;

✤ (b) gatew ay;

✤ (c) base d e d ad os;

✤ (d ) corp o clínico d o hosp ital qu e se encontram na m esm a red e;

✤ (e) acessos rem otos p ara acom p anham ento d os p acientes à

Body Area Networks (BAN)

✤

Conju nto d e u nid ad es m óveis e com p actas;

✤

Perm item a transferência d e p arâm etros vitais d o

p aciente p ara u m centro d e controle ou p ara o

p rofissional d e saú d e resp onsável.

Body Area Networks (BAN)

✤

Com p osto p or u m conju nto d e nós sensoriais;

Cad a u m p ossu i a su a p róp ria fonte d e energia;

✤

Cad a nó consegu e com u nicar com os restantes ou

com u m centro d e controle através d e tecnologia

w ireless;

Body Area Networks (BAN)

✤

O centro d e controle se com u nica com o exterior através

d e u m a red e local, Internet ou u tilizand o a red e celu lar;

✤

Monitorização e registo p erm anente d e sinais vitais d os

p acientes;

✤

Su p ervisionam ento m ais com p leto d o

Body Area Networks (BAN)

Requisitos:

✤

D imensões/portabilidade dos sensores:

Unid ad e com p acta e p lana o su ficiente p ara qu e p ossa

eventu alm ente ser incorp orad a em m atéria têxtil ou

acessórios d e vestu ário.

✤

Eficiência energética:

Fu ncionalid ad e d o sensor d u rante tod a

a su a vid a sem recorrer a m anu tenção.

Body Area Networks (BAN)

IEEE 802.15 WPAN ™ Task Grou p 6 (TG6):

Bod y Area N etw orks

✤

Fu ncionar no interior ou nas im ed iações d o corp o;

✤

Distância lim itad a entre 1 cm e 2 m ;

✤

Baixo consu m o p otência 0,1 a 1 m W p ara cad a d isp ositivo;

Oxímetria de pulso (SpO2)

✤ Med ição d a p orcentagem d e hem oglobina satu rad a com oxigênio no sangu e (Sp O2);

✤ Ind ica as alterações na oxigenação sangu ínea;

✤ Perm ite m ed ir a p u lsação d o p aciente;

✤ Métod o p rático, ráp id o e p reciso;

✤ Maior segu rança na ad m inistração d e oxigênio ao p aciente;

✤ Princíp io u sad o (form a não invasiva, p letism ografia e d a esp ectrofotom etria): d ois

com p rim entos d e ond a d e lu z atravessam u m a região rica em vasos sangu íneos, e os sinais resu ltantes são m ed id os p or u m fotod etector.

Eletrocardiograma (ECG)

✤

Registro d a ativid ad e elétrica d o coração relacionad a à

ação d o m ú scu lo card íaco;

✤

Ferram enta im p ortante p ara m onitorar o

Eletrocardiograma (ECG)

✤

Am p litu d e: 50μV a 5m V;

Eletrocardiograma (ECG)

Ap licações:

Cardiologia

Diagnosticar d oenças, ou arritm ias relativas ao m au

fu ncionam ento d o coração.

Ex.: taqu icard ia, brad icard ia, infartos d o m iocárd io, entre

ou tras.

✤

Fisiologia do exercício

Analisar a fu ncionalid ad e d o m ú scu lo

Frequência cardíaca

✤

D ispositivos:

Oxím etro d e p u lso

ECG

PAN I (Pressão Arterial N ão Invasiva)

✤

Escolha d o d isp ositivo é feita em fu nção d o sinal

d isp onível com m elhor qu alid ad e;

✤

Os m onitores d e m u lti-p arâm etros p ossu em ind icação

au d iovisu al d e p u lso e alarm es d e baixa e alta

frequ ência card íaca.

Pressão Arterial Não Invasiva (PANI)

✤ Métod o oscilom étrico d e m ed ição:

enchim ento e o esvaziam ento au tom ático

d e u m m angu ito colocad o no braço d o p aciente;

✤ Princíp io d e fu ncionam ento:

d etecta a p u lsação arterial p ara m ed ir a p ressão sangu ínea, através d a variação d e p ressão no interior d o m angu ito;

✤ A p ressão arterial é calcu lad a a p artir d a relação entre as

variações d a p ressão no interior d o m angu ito e d a oscilação d e p ressão.

Temperatura corporal

✤

Sensores d o tip o term istor;

✤

Term istor é u m com p onente eletrônico cu ja

im p ed ância é variável com a tem p eratu ra;

✤

Med ição feita através d a relação d a tem p eratu ra com a

Gases respiratórios

✤

Med ição d a concentração d e cad a gás na m istu ra

insp irad a e exp irad a p elo p aciente;

✤

Medições feitas:

Concentrações d e oxigênio

Gás carbônico

Agente anestésico

Óxid o nitroso (N 2O)

Agentes anestésicos voláteis: H alothane, Enflu rane,

Isoflu rane, Sevoflu rane e Desflu rane.

Frequência respiratória

✤

Med id a através d o sinal d a cu rva d e cap nografia;

✤

Faixa d e m ed id a: 0 a 90 resp irações p or m inu to (rp m );

✤

Resolu ção: 1 rp m ;

✤

Precisão: ±2 rp m ;

Pressão Arterial Invasiva (PAI)

✤

Circu ito acop lad o a u m transd u tor d e p ressão e a u m

cateter introd u zid o no sistem a circu latório d o p aciente;

✤

Pressão transm itid a d o local d e m ed ição até o

transd u tor através d e u m flu id o fisiológico qu e

p reenche o circu ito;

✤

São u tilizad os transd u tores d e p ressão d e alta

Monitoramento local x remoto

Monitoramento local:

✤ Pou cos erros;

✤ Atraso m u ito baixo;

✤ Erros e atrasos são qu ase qu e

exclu sivam ente gerad os p elo sistem a d e aqu isição em si ;

✤ Ap ós d igitalizar e qu antizar o

sinal, qu ase qu e

instantaneam ente ap resenta-o na tela d o m onitor.

✤ Monitoramento remoto:

✤ Atraso variável entre os p acotes

d e d ad os (resu ltad o d o jitter);

✤ N ão existe nenhu m a garantia

sobre o atraso cau sad o p ela red e;

✤ Algu ns p acotes p od erão chegar

com erros;

Requisitos para o monitoramento remoto

✤

São os requ isitos necessários p ara realizar o

m onitoram ento com qu alid ad e d os sinais vitais d e

p acientes.

✤

Entend e-se p or m onitoram ento com qu alid ad e, u m a

form a d e m onitoram ento na qu al o m éd ico p ossa

realizar o d iagnóstico sem receio sobre a qu alid ad e d os

d ad os recebid os.

Sigilo e segurança dos dados

Utilização d e Firew all

Utilização d e algu m tip o

d e Crip tografia

Largura de banda

✤ Qu anto m aior a taxa d e am ostragem e m aior a p recisão d o

conversor A/ D m elhor será a rep resentação d igital d o sinal

original => m aior qu antid ad e d e inform ação a ser transm itid a;

✤ Critério d e N yqu ist: m ínim a frequ ência d e am ostragem d eve ser

m aior qu e d u as vezes a m aior frequ ̈ência d o sinal analógico;

✤ Sinais vitais típ icos:

Frequ ência d e am ostragem d e 250 H z

Atraso (Latência)

✤ O tem p o levad o p or u m ciru rgião observar rem otam ente u m a

nova alteração ocorrid a em u m d os sinais vitais d o p aciente d everá ser o m enor p ossível;

✤ Atraso fixo: d eterm inad o p ela velocid ad e d e p rop agação d o sinal

elétrico no m eio d e transm issão;

✤ Atraso variável: cau sad o p elo enfileiram ento d os p acotes nos

rotead ores e p elo congestionam ento na red e;

✤ Atraso d evid o aos p acotes d eixad os em u m bu ffer no recep tor

Jitter

✤ Ocorre continu am ente;

✤ Existem p equ enas variações no tem p o qu e cad a p acote leva p ara

chegar ao d estino;

✤ É p ossível qu e o p róxim o p acote a ser exibid o não tenha chegad o

no instante d e ser ap resentad o (p aralisação no m onitoram ento);

✤ Um p acote p od eria chegar antecip ad am ente a u m ou tro, o qu al

Jitter

✤ Cad a p acote p ossu i tam bém inform ações d o instante em qu e as

am ostras foram ad qu irid as e, com isso, p erm ite ao recep tor sincronizar os d iversos sinais;

✤ Solu ção: bu ffering p ara introd u zir atraso. Gera u m a alta

p robabilid ad e qu e ao final d a ap resentação d as inform ações d e u m p acote, o p róxim o já estará d isp onível no bu ffer.

Perdas

✤ Pacotes p od em ser corrom p id os ou p erd id os;

✤ Um erro ocasional não p reju d icará seriam ente o m onitoram ento

(d iagnóstico) rem oto realizad o p elo m éd ico;

✤ Red u ção d a qu antid ad e d e inform ação p erd id a:p acotes com

Disponibilidade

✤ Ciru rgia rem ota: a d isp onibilid ad e é u m requ isito bastante rígid o;

✤ Id ealm ente d everia ser d e 100%;

✤ Disp onibilid ad e m aior qu e 99,99% d eve ser negociad a com os

Visão geral

✤ Tem p o-real d o m onitoram ento: é necessário qu e o recep tor

com ece a receber os sinais assim qu e p ossível, d ep ois qu e a transm issão tenha iniciad o. Desta form a, p equ enos p acotes com os sinais d igitalizad os são enviad os em intervalos regu lares através d a red e;

✤ Cad a p acote d e d ad os enviad o corresp ond e a u m sinal

fisiológicos em esp ecífico: u so d e técnicas p articu lares d e com p ressão.

Protocolos de Transmissão

✤Se uma aplicação quer transmitir d ad os,

ela u tiliza p ara isso u m p rotocolo.

Protocolos de Transmissão

✤

Mecanismo para preservação da sincronização

Pacotes consecu tivos d evem chegar no tem p o certo e na ord em correta. (sincronização intraMid ia)

✤Mecanismo para sincronizar entre si os diversos sinais vitais

(sincronização interm íd ia)

Protocolos de Transmissão

TCP

(Transm ission Control Protocol)

UD P

(User Datagram Protocol)

RTP

(Real-Tim e Transp ort Protocol)

Protocolo TCP

Oferece u m serviço orientad o a conexão confiavel.

Garante qu e tod os os d ad os enviad os chegu em ao recep tor na ord em em qu e foram transm itid os.

Oferece m ecanism os d e controle d e flu xo e congestionam ento Aspectos Positivos

Protocolo TCP

Aspectos Negativos

O p rotocolo realiza ind eterm inad am ente a retransm issão d e p acotes

p erd id os ou corrom p id os. Isso torna o serviço confiável, m as o p roblem a e qu e enqu anto o d ad o p erd id o ou corrom p id o não chegar o p róxim o d ad o

não p od e ser u tilizad o p ela ap licação.

Para controlar o flu xo d e d ad os e o congestionam ento, o TCP p od e d ecrem entar a taxa d e transm issão.

Protocolo TCP

Protocolo UDP

Aspectos Positivos

N ão esp era p ela retransm issão d e p acotes p erd id os

Perm ite u tilização d e m u lticasting

Protocolo UDP

Aspectos Negativos

N ão tem nenhu m m ecanism o p ara sincronização

N ão tem m ecanism os d e controle d e flu xo e

Protocolo UDP

REAL-TIME TRANSPORT PROTOCOL (RTP)

A esp ecificação RTP d efine atu alm ente d ois p rotocolos:

RTP (Real-Tim e Transp ort Protocol)

RTCP (Real-Tim e Control Protocol)

Fornece inform ações sobre a qu alid ad e d a transm issão d os d ad os e inform ações sobre os p articip antes na sessão

REAL-TIME TRANSPORT PROTOCOL (RTP)

Transfere d ad os em tem p o real

Perm ite a sincronização d os d iversos sinais

(Tim eStam p )

Perm ite o controle d e flu xo e d e congestionam ento

REAL-TIME TRANSPORT PROTOCOL (RTP)

N ão p ossu i u m gerenciam ento d e largu ra d e band a

REAL-TIME TRANSPORT PROTOCOL (RTP)

Bibliografia

✤ H . M. H ertzog and J. G. Silveira, “Plataform a d e Telem ed icina p ara

Ap licações d e Telem onitoração.”

✤ R. J. F. d e Oliveira and P. J. Abatti, “Sistem a d e ap oio a d ecisão m éd ica

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✤ P. J. C. Pizarro, “MonitorIP – Monitoram ento d e sinais vitais através d e