Monitor Cardíaco. Universidade Federal de Santa Maria Centro de Tecnologia Departamento de Eletrônica e Computação

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1 Universidade Federal de Santa Maria Centro de Tecnologia Departamento de Eletrônica e Computação Monitor Cardíaco Proposta de Trabalho de Conclusão de Curso Prof. Giovani Baratto Santa Maria Agosto de 2005

2 Índice Introdução... 3 Objetivos... 5 Cronograma de Atividades... 6 Bibliografia... 7

3 Introdução Neste documento será apresentada a proposta para a implementação de um monitor cardíaco. O grupo de microeletrônica da UFSM possui trabalhos na área de medida, monitoração e reconhecimento de padrões de sinais cardíacos. Esta proposta de trabalho vem adicionar. A implementação deste monitor cardíaco possibilitará a aquisição de sinais cardíacos para estudo, o que até o momento tem sido realizado somente com sinais disponíveis em bancos de dados públicos. O equipamento que será desenvolvido tem possibilidades de ser um protótipo para um equipamento comercial. Este é um trabalho que será realizado em conjunto com um outro projeto, para o reconhecimento de arritmias cardíacas utilizando wavelets e redes neurais artificiais. O diagrama em blocos do sistema proposto é apresentado na Figura 1. Neste diagrama, os sinais cardíacos são adquiridos por meio de dois eletrodos colocados nos braços do paciente. Em sistemas modernos de medida de sinais cardíacos, o paciente não é ligado a um terminal de terra. Um terceiro eletrodo conectado a perna do paciente é ligado a um circuito que gera uma tensão em modo comum. Este procedimento também garante uma maior segurança ao paciente. Os sinais cardíacos são inicialmente amplificados por amplificador de sinais biopotenciais. O amplificador tem uma banda passante de 0,67 Hz a 40 Hz. O ganho do amplificador deve levar em conta que os sinais cardíacos estão compreendidos entre algumas dezenas de µv a alguns poucos mv. A entrada do amplificador de biopotenciais possui um circuito de proteção contra alta voltagem, no caso do uso de um equipamento desfibrilador. Algum tipo de circuito de isolação é usado após o pré-amplificador dos sinais de ECG e o resto do circuito para a proteção do paciente. Os sinais amplificados passam por um filtro passa-baixas com freqüência de corte de 150 Hz. Um conversor A/D realiza a conversão do sinal analógico na saída do filtro para a forma digital. O conversor A/D tem uma taxa de amostragem baixa, da ordem de 1 KS/s com uma resolução de 16 ou 24 bits. O sinal convertido na forma digital é enviado para um computador por meio de uma conexão Ethernet ou por meio de uma conexão RF. Além dos circuitos cujos blocos são apresentados na Figura 1, será implementado um circuito para a detecção da falha de contato dos eletrodos e um alarme. Este alarme servirá também para a indicação de arritmias no sinal cardíaco do paciente. O monitor cardíaco apresentado será controlado por um microcontrolador que será definido ao longo do trabalho. O micrcontrolador terá como tarefas aceitar a entrada de um

4 teclado e apresentar as informações em um mostrador. O microcontrolador também será responsável pelo controle do conversor A/D, processamento dos dados digitais e o processamento, compressão e empacotamento dos dados para envio a um computador. Figura 1 Diagrama em blocos do front-end do monitor cardíaco.

5 Objetivos O objetivo principal desta proposta de trabalho de conclusão de curso é a implementação do hardware e do software de um monitor cardíaco. Este trabalho tem os seguintes objetivos específicos: 1. Revisão na literatura especializada dos seguintes assuntos: sinais cardíacos, amplificadores de biopotenciais, filtros, conversores A/D, Ethernet, transmissão de dados e monitores cardíacos. 2. Especificação do monitor cardíaco. 3. Projeto inicial do hardware do monitor: pré-amplificadores, amplificadores, circuitos de proteção e isolação, filtros, conversor A/D e sistema com microcontrolador. 4. Simulação do sistema projetado. 5. Projeto do software de controle do monitor cardíaco. 6. Implementação do hardware do monitor cardíaco. 7. Programação do microcontrolador. 8. Testes com o sistema implementado. Em uma fase inicial de testes, será usando um circuito simulador para gerar os sinais cardíacos. Serão usados pacientes humanos em uma fase posterior de testes. 9. Redação do trabalho de conclusão de curso A fase de testes com pacientes humanos será realizada após serem obtidas as autorizações necessárias e após a certificação quanto a segurança do equipamento. Caso não seja possível a obtenção da autorização, os testes serão realizados somente com o circuito simulador de sinais cardíacos.

6 Cronograma de Atividades A implementação deste trabalho de conclusão de curso está prevista para ser realizada no prazo de um ano, a partir do inicio das atividades. O cronograma de atividades foi planejado levando em conta os objetivos específicos desta proposta para um trabalho de conclusão de curso. Tabela 1 - Cronograma das atividades desenvolvidas no projeto do monitor cardíaco. As atividades são enumeradas na tabela descritas no texto a seguir. Trimestre Atividades X X 2 X 3 X 4 X 5 X 6 X X 7 X X 8 X X 9 X X X X As atividades enumeradas de 1 a 9 na Tabela 1 são as seguintes: 1. Revisão da literatura especializada. 2. Especificação do monitor cardíaco. 3. Projeto inicial do hardware do monitor 4. Simulação do sistema projetado. 5. Projeto do software de controle do monitor cardíaco. 6. Implementação do hardware do monitor cardíaco. 7. Programação do microcontrolador. 8. Testes com o sistema implementado. 9. Redação do trabalho de conclusão de curso

7 Bibliografia [Webster98] Webster, J. G. Medical Instrumentation: application and design. John Wiley & Sons, Inc. ed. 3, 1998.

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