Universidade do Vale do Paraíba
Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento
Josely de Abreu Vitor
Análise Comparativa do Som do Pulso Radial e do Coração Captado com Microfone de Eletreto
São José dos Campos, SP
2005
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Josely de Abreu Vitor
Análise Comparativa do Som do Pulso Radial e do Coração Captado com Microfone de Eletreto
Dissertação de Mestrado apresentada ao
Programa de Pós-Graduação em Engenharia
Biomédica do Instituto de Pesquisa e
Desenvolvimento da Universidade do Vale do
Paraíba como complementação dos créditos
necessários para obtenção do título de Mestre
em Engenharia Biomédica
Orientador: Prof. Dr. Daniel Acosta Avalos
São José dos Campos, SP
2005
DEDICATÓRIA
Aos meus pais, Suely e José Maria.
Vocês são os melhores exemplos de dignidade e perseverança. Pais tão
maravilhosos e sempre prontos para ajudar, orientar e nos amar. A vocês,
minha gratidão e eterno amor.
AGRADECIMENTO ESPECIAL
A você, querido professor Daniel, minha homenagem e gratidão pela
amizade, dedicação, respeito e convívio ao longo deste trabalho. Você me fez
descobrir um mundo novo. Ensinou-me que pesquisar é realmente brilhante, e
que, as dificuldades simplesmente fazem parte do processo - é preciso trabalhar!
Obrigada por ter aceitado o desafio de me orientar. Sua humildade,
generosidade e capacidade de administrar de forma positiva as situações
adversas me sustentaram nas horas de dificuldade durante a pesquisa.
Que sua sabedoria extraordinária e admirável alegria de viver continuem
contagiando e enriquecendo as pessoas ao seu redor.
AGRADECIMENTOS A Deus, presença constante em minha vida, fonte inesgotável de bênçãos e
esperança, certeza de que “tudo posso naquEle que me fortalece”.
À CAPES- PROSUP, que me permitiu realizar esse trabalho.
Ao Prof. Dr. Daniel Acosta Avalos, por todo o trabalho que teve comigo e por
me ensinar com tanta paciência.
Ao Prof. Dr. Eder Rezende, pela gentileza de me ceder o laboratório para a
coleta de dados.
Aos meus pais pelo amor e apoio incondicionais. Meus irmãos, Anderson e
Joseane, pela felicidade que me proporcionam por poder contar com vocês.
Vocês são luz na minha vida.
Ao Rildo, pelo incentivo e paciência incessantes durante todo o tempo. Seu
amor e carinho me acalentam e dão forças para continuar.
À Sra. Ivone por ser sempre tão prestativa e carinhosa comigo. Você soube me
entender e incentivar nas horas difíceis.
À Andréia Leite, companheira da sala de aula. Que felicidade ter encontrado
uma verdadeira amiga como você. Tudo ficou mais fácil e divertido!
Aos amigos do laboratório que me ajudaram muito, nunca me esquecerei de
vocês: Fernanda, Nádia, Derci, José Fábio, Prof. Paulo Barja, Aline, Lorena
e Sabrina.
Às queridas Alessandra e Janaína, vocês se tornaram especiais a cada
momento. Certamente as dificuldades pareceriam maiores se não fosse o
incentivo de vocês.
À Ângela, que com sua maneira tão peculiar soube me incentivar e ajudar. Seu
sotaque é lindo!
À Jessyca, pela contagiante alegria em todos os momentos. Seu modo de ver
a vida é encantador!
Aos amigos tão especiais: Érika Yamada e André Neder. Vocês dois não
imaginam o quanto me ajudaram e apoiaram, desde o começo.
A todos os outros amigos que passaram pela minha vida durante mais esta
etapa e que, talvez, nem tenham percebido as inúmeras formas de auxílio que
me deram.
E, finalmente, à querida avó Maria de Lourdes, que sempre me amou, apoiou
e se orgulhou de mim, especialmente quando comecei mais este desafio. Onde
quer que esteja, meu eterno amor, gratidão e maravilhosas recordações.
RESUMO
Os sons do coração e do pulso radial, captados com um microfone de
eletreto, foram analisados e correlacionados. Foram realizadas medições em 11
voluntários. Destes, foram analisados os sinais obtidos em quatro voluntários do
sexo feminino e com idade entre 18 e 29 anos, pois os sinais dos demais não
foram satisfatórios. Na coleta dos sinais foram utilizados simultaneamente dois
microfones de eletreto, um posicionado na artéria radial no punho direito e o outro
na proximidade do coração, estando o voluntário em decúbito dorsal. Os sinais
simultâneos dos dois microfones foram digitalizados para um computador, através
de uma placa AD e de um programa de controle desenvolvido em LabView -
National Instruments. Estes sinais foram, posteriormente, analisados através do
programa Microcal Origin. Os resultados obtidos mostram uma forma de onda
complexa em ambos casos, porém, a função de correlação cruzada entre os sinais
mostra que existem semelhanças entre eles. A transformada de Fourier e a
função de autocorrelação em cada sinal permitiu calcular a principal freqüência em
cada um dos sinais. Desta forma, foi observado que o coração e o pulso radial
têm a mesma freqüência principal de oscilação, o que mostra que a principal fonte
do pulso radial provém do coração. A função de correlação cruzada também
permitiu calcular o tempo de defasagem entre ambos sinais. Nos quatro casos
estudados foi observada uma grande dispersão dos valores obtidos, porém,
devido à amostragem, não se pode afirmar que esta dispersão esteja relacionada
com uma especificidade deste parâmetro com o indivíduo estudado. Acredita-se
que uma análise mais refinada da forma de onda do som do pulso e da defasagem
temporal, bem como sua correlação com doenças cardiovasculares permitirá, no
futuro, estabelecer a importância destes parâmetros como auxiliares na ausculta
cardíaca.
Palavras-chave: Ausculta Cardíaca, Pulso Radial, Microfone.
ABSTRACT
Heart and radial pulse sounds, captured with electrect microphones, were
analised and correlated. Eleven voluntiers were in the study but only the signal got
from four females with ages between 18 and 29 years were processed, because
the signal from the other ones were not appropriated. In the measurement of the
signal, two electrect microphones were used simultaneously, one posicioned in the
wrist (radial artery) and the other microphone posicioned about the heart
boundaries with the voluntier in the dorsal decubitus position. Both signals
recorded simultaneously were taken into a computer, through an AD board, using
the LabView - National Instruments - software. These signals were analised
using the Microcal Origin software. The results obtained show a very complex
wave form in both cases and the correlation function between them show that there
are similarities. Fourier transform and the autocorrelation function for each signal
allow us to calculate the principal frequency in each signal. In this way, it was
observed that the heart sound and the radial pulse sound have the same principal
frequency of oscilation, which means that the principal source of the radial pulse
sound came from the heart. The correlation function also let us calculate the delay
time between both signals. In the four voluntiers analised it was observed a great
dispersion of the obtained values. But, as the sample studied was not statistically
significant, we cannot state that this dispersion must be correlated with an
specificity of this parameter for each studied voluntier. We believe that a refined
analisis of the wave form of the radial pulse sound and of the delay time between
both signals, and its correlation with cardiovascular illness, will establish in the
future the importance of those parameters as auxiliars in the heart auscultation.
Keywords: Heart Sounds, Radial Pulse, Microphone.
LISTA DE FIGURAS Figura 1: Sistema de condução do coração (página 5).
Figura 2: Estrutura do coração e percurso do fluxo sangüíneo através das
câmaras cardíacas (página 7).
Figura 3: Palpação do pulso radial (página 11).
Figura 4: Ondas periódicas, freqüência fundamental e harmônicos (página 14).
Figura 5: Onda complexa resultante da soma de várias senoidais (página 20).
Figura 6: Onda complexa, resultante da soma de três ondas senoidais (página
21).
Figura 7: Espectro de freqüências referente à onda da figura 6 (página 21).
Figura 8: Áreas tradicionais da ausculta cardíaca (página 25).
Figura 9: Sinal do microfone de eletreto correspondente ao som do coração no
voluntário 1 (página 34).
Figura 10: Detalhe dos três primeiros segundos de medição para o som do
coração do voluntário 1 (página 35).
Figura 11: Transformada de Fourier para o sinal periódico da fig. 9 (página 35).
Figura 12: Autocorrelação para o sinal do coração do voluntário 1 (página 36).
Figura 13: Sinal do microfone de eletreto correspondente ao som do coração do
voluntário 2 (página 37).
Figura 14: Detalhe dos três primeiros segundos de medição para o som do
coração do voluntário 2 (página 37).
Figura 15: Transformada de Fourier para o sinal periódico da fig. 13 (página 38).
Figura 16: Autocorrelação para o sinal do coração do voluntário 2 (página 39).
Figura 17: Sinal do microfone de eletreto correspondente ao som do coração do
voluntário 3 (página 39).
Figura 18: Detalhe dos três primeiros segundos de medição para o som do
coração do voluntário 3 (página 40).
Figura 19: Transformada de Fourier para o sinal periódico da fig. 1 (página 41).
Figura 20: Autocorrelação para o sinal do coração do voluntário 3 (página 41).
Figura 21: Sinal do microfone de eletreto correspondente ao som do coração do
voluntário 4 (página 42).
Figura 22: Detalhe dos três primeiros segundos de medição para o som do
coração do voluntário 4 (página 43).
Figura 23: Transformada de Fourier para o sinal periódico da fig. 21 (página 44).
Figura 24: Autocorrelação para o sinal do coração do voluntário 4 (página 44).
Figura 25: Sinal do microfone de eletreto correspondente ao som do pulso radial
do voluntário 1 (página 45).
Figura 26: Detalhe dos três primeiros segundos de medição para o som do pulso
radial do voluntário 1 (página 46).
Figura 27: Transformada de Fourier para o sinal periódico da fig. 25 (página 46).
Figura 28: Autocorrelação para o sinal do pulso radial do voluntário 1 (página 47).
Figura 29: Sinal do microfone de eletreto correspondente ao som do pulso radial
do voluntário 2 (página 48).
Figura 30: Detalhe dos três primeiros segundos de medição para o som do pulso
radial do voluntário 2 (página 48).
Figura 31: Transformada de Fourier para o sinal periódico da fig. 29 (página 49).
Figura 32: Autocorrelação para o sinal do pulso radial do voluntário 2 (página 49).
Figura 33: Sinal do microfone de eletreto correspondente ao som do pulso radial
do voluntário 3 (página 50).
Figura 34: Detalhe dos três primeiros segundos de medição para o som do pulso
radial do voluntário 3 (página 50).
Figura 35: Transformada de Fourier para o sinal periódico da fig. 33 (página 51).
Figura 36: Autocorrelação para o sinal do pulso radial do voluntário 3 (página 51).
Figura 37: Sinal do microfone de eletreto correspondente ao som do pulso radial
do voluntário 4 (página 52).
Figura 38: Detalhe dos três primeiros segundos de medição para o som do pulso
radial do voluntário 4 (página 53).
Figura 39: Transformada de Fourier para o sinal periódico da fig. 37 (página 53).
Figura 40: Autocorrelação para o sinal do pulso radial do voluntário 4 (página 54).
Figura 41: Descrição qualitativa de um período do sinal do coração do voluntário
1 (página 55).
Figura 42: Traçado eletrocardiográfico normal (página 57).
Figura 43: Descrição qualitativa de um período do sinal do coração do voluntário
1, relacionado com a eletrocardiografia (página 57).
Figura 44: Descrição qualitativa de um período do sinal do coração do voluntário
2 (página 58).
Figura 45: Descrição qualitativa de um período do sinal do coração do voluntário
3 (página 59).
Figura 46: Descrição qualitativa de um período do sinal do coração do voluntário
4 (página 59).
Figura 47: Descrição qualitativa de um período do sinal do pulso radial do
voluntário 1 (página 60).
Figura 48: Descrição qualitativa de um período do sinal do pulso radial do
voluntário 2 (página 61).
Figura 49: Descrição qualitativa de um período do sinal do pulso radial do
voluntário 3 (página 62).
Figura 50: Descrição qualitativa de um período do sinal do pulso radial do
voluntário 4 (página 62).
Figura 51: Função correlação para os sinais do coração e do pulso radial para o
voluntário 1 (página 73).
Figura 52: Função correlação para os sinais do coração e do pulso radial para o
voluntário 2 (página 74).
Figura 53: Função correlação para os sinais do coração e do pulso radial para o
voluntário 3 (página 75).
Figura 54: Função correlação para os sinais do coração e do pulso radial para o
voluntário 4 (página 76).
Figura 55: Sinais do coração e do pulso radial do voluntário 4, defasados num
tempo de 96 ms, mostrando as coincidências entre ambos sinais após a
defasagem (página 79).
Figura 56: Sinais do coração e do pulso do voluntário 1, defasados num tempo
de 284 ms, mostrando as coincidências entre ambos sinais após a defasagem
(página 80).
LISTA DE QUADROS
Quadro 1: Freqüências ordenadas segundo o valor da amplitude para o sinal do
coração do voluntário 1 (página 64).
Quadro 2: Freqüências ordenadas segundo o valor da amplitude para o sinal do
coração do voluntário 2 (página 65).
Quadro 3: Freqüências ordenadas segundo o valor da amplitude para o sinal do
coração do voluntário 3 (página 66).
Quadro 4: Freqüências ordenadas segundo o valor da amplitude para o sinal do
coração do voluntário 4 (página 67).
Quadro 5: Freqüências ordenadas segundo o valor da amplitude para o sinal do
pulso radial do voluntário 1 (página 68).
Quadro 6: Freqüências ordenadas segundo o valor da amplitude para o sinal do
pulso radial do voluntário 2 (página 69).
Quadro 7: Freqüências ordenadas segundo o valor da amplitude para o sinal do
pulso radial do voluntário 3 (página 70).
Quadro 8: Freqüências ordenadas segundo o valor da amplitude para o sinal do
pulso radial do voluntário 4 (página 71).
Quadro 9: Freqüências fundamentais e períodos respectivos obtidos para o sinal
do pulso e do coração em cada voluntário. Os dados foram obtidos a partir dos
resultados da transformada de Fourier e da curva de autocorrelação (página 72).
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Valores da Defasagem Temporal e do Coeficiente de Pearson para os
quatro voluntários analisados (página 77).
Tabela 2: Relação da Freqüência Cardíaca (FC) em batimentos por minuto (bpm)
com seus respectivos: período (P) e freqüência fundamental do coração (f cor)
(página 81).
LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIATURAS
A- Amplitude
AD- Analógico-Digital
β- Bel
cm/s- Centímetro por segundo
dB- Decibel
FFT - Transformada de Fourier Rápida
Hz- Hertz
I- Intensidade
log- Logaritmo
m/s- Metro por segundo
m2- Metro Quadrado
T- Período
V- Volt W- Watt
W/m2- Watt por metro quadrado
ω- Freqüência Angular
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................ 01
2. OBJETIVOS .................................................................................................02
3. O CORAÇÃO................................................................................................03
3.1. O Coração como Bomba ...................................................................03
3.2. Eletrofisiologia do Coração ................................................................04
3.3. Anatomia do Coração ........................................................................06
3.4. Atividade Metabólica do Miocárdio ....................................................09
4. O PULSO RADIAL .......................................................................................10
5. A FÍSICA DOS SONS...................................................................................12
5.1. Onda ..................................................................................................12
5.2. Ondas Harmônicas ............................................................................12
5.3. O Som ...............................................................................................15
5.4. Série de Fourier .................................................................................17
5.5. Microfones .........................................................................................22
6. SONS DO CORAÇÃO ..................................................................................24
7. JUSTIFICATIVA ...........................................................................................27
8. MATERIAL E MÉTODOS ...........................................................................28
8.1. Caracterização dos Sujeitos ..............................................................28
8.2. Protocolo Experimental .....................................................................29
8.3. Análise dos Dados .............................................................................30
8.4. Correlação .........................................................................................31
9. RESULTADOS .............................................................................................34
9.1. Sinais do Coração .............................................................................34
9.2. Sinais do Pulso ..................................................................................45
9.3. Descrição Qualitativa dos Sinais do Coração e do Pulso Radial ......54
9.3.1. Descrição Qualitativa do Coração ..............................................54
9.3.2. Descrição Qualitativa do Pulso Radial .......................................60
9.4. Descrição Quantitativa das Freqüências de Modulação para os Sinais
do Coração e do Pulso Radial .......................................................................63
9.4.1. Descrição Quantitativa do Coração .......................................63
9.4.2. Descrição Quantitativa do Pulso Radial .................................68
9.5. Correlação entre os Sinais do Coração e do Pulso Radial ..............73
10. Discussão ..................................................................................................77
11. Conclusões ...............................................................................................82
Referências Bibliográficas
Anexos
1
1. INTRODUÇÃO
A acústica é a parte da Física que estuda o som. Ondas de vibração
mecânica chegam até o ouvido e são percebidas pelo cérebro como uma
sensação: o som. O som se propaga nos ambientes materiais e elásticos através
de ondas. As ondas sonoras são vibrações sincronizadas das moléculas e
chegam a criar regiões de alta e baixa pressão em torno da fonte sonora. As
variações de pressão se propagam no meio como uma onda mecânica longitudinal
(GARCIA, 2002).
Parte das informações que o ser humano recebe são transmitidas por
ondas sonoras, provenientes do ambiente que o cerca e originadas em diversas
fontes sonoras. O ouvido humano tem capacidade de perceber vibrações sonoras
com freqüências variando entre 16 e 17.000 Hz. Esses limites variam com a idade
e de um indivíduo para outro (GARCIA, 2002).
As freqüências superiores a 17.000 Hz são chamadas de ultra-sônicas,
enquanto as inferiores a 16 Hz são infra-sônicas. Estas não são audíveis, mas
podem ser percebidas pelo tato, como ocorre na palpação do pulso. O ouvido
humano não apresenta a mesma sensibilidade para todas as freqüências, sendo
que a maior sensibilidade se dá nas freqüências entre 2.000 e 5.000 Hz.
A fonocardiografia é o registro gráfico dos sons cardíacos. O
fonocardiograma é obtido colocando-se um microfone especial, para essa
finalidade, na parede torácica. As ondas sonoras geradas pelo coração são
amplificadas, filtradas e registradas. O fonocardiograma oferece precisão, exatidão
diagnóstica, registro, comparação e armazenamento dos achados da ausculta. A
fonocardiografia é usada principalmente no ensino e pesquisa, especialmente com
os avanços tecnológicos dos estetoscópios eletrônicos (TILKIAN, 2004).
2
2. OBJETIVO GERAL Analisar a correlação entre o som do pulso radial e o som da ausculta
cardíaca, captado com microfone de eletreto em diferentes indivíduos, para
discernir se o som do pulso radial poderia ser usado como auxiliar da ausculta
cardíaca.
2.1 OBJETIVOS PARTICULARES 1. Mostrar que é possível usar um microfone de eletreto para captar o som
cardíaco e o som do pulso radial, visto que este tipo de microfone é de baixo
custo.
2. Usar as metodologias básicas do processamento de sinais para mostrar a
correlação entre ambos tipos de sinais biológicos.
3
3. O CORAÇÃO 3.1 O CORAÇÃO COMO BOMBA
O coração é um órgão essencialmente muscular, tem a forma aproximada
de uma pirâmide, gera e conduz seus próprios impulsos excitadores. Sua
inervação apenas modifica o ritmo das contrações, mas não as provoca. Funciona
como uma bomba propulsora, transportando e distribuindo sangue a todos os
órgãos através de um sistema fechado de vasos sangüíneos. O sangue passa por
uma rede de tubos endoteliais para realizar as trocas gasosas e nutrir os tecidos,
oferecendo oxigênio às células e removendo o produto do metabolismo
(GUYTON, 1998).
O músculo cardíaco é estriado, porém difere do esquelético devido a não
estar sob controle direto do Sistema Nervoso e, também, por não possuir
organização em unidades motoras e placas motoras definidas. O grande número
de mitocôndrias, as gotículas de lípides e a abundante granulação de glicogênio
indicam a importância das reações energéticas para as contrações desse
músculo, que nunca repousa (GUYTON,1996).
O miocárdio é um tecido excitável de estrutura complexa, porque é
tridimensional e porque suas células não têm propriedades elétricas uniformes em
todas as regiões do órgão. Ainda assim, os impulsos elétricos conseguem
espalhar-se pelo coração. A onda elétrica que se propaga promove contração das
fibras miocárdicas, fazendo funcionar a eficiente bomba cardíaca.
O coração é composto por duas bombas que se dispõem em série: o
coração direito e o esquerdo. O coração direito fornece energia ao sangue para
que possa circular pelos pulmões, o esquerdo promove o movimento desse fluído
através da grande circulação (GUYTON,1998).
4
3.2 ELETROFISIOLOGIA DO CORAÇÃO A eficiência do coração como bomba se deve: à rapidez e sincronia com
que são ativados os ventrículos; ao fato da contração se desenvolver como
fenômeno tudo-ou-nada, não havendo somação como no músculo esquelético; à
impossibilidade de contrações tetânicas em situações fisiológicas; e ao
desenvolvimento de forma máxima da atividade mecânica (GARCIA, 2002).
O ritmo normal do coração de mamífero é gerado no nódulo sinoatrial. A
zona central é um sítio de geração de impulso, com células que deflagram os
potenciais de ação mais precoces do coração. O potencial de marcapasso é
gerado simultaneamente em todas as células centrais do nódulo. Esse potencial
não se propaga entre as células centrais e é chamado de potencial de ação de
membrana. O potencial de ação de membrana excita as células periféricas do
nódulo e se transforma num potencial de ação propagado, com velocidade de 1 a
11 cm/s. Nas células atriais ganha amplitude e velocidade de 60 cm/s.
A onda elétrica atrial desaparece no anel valvar. No entanto, alcançando o
nódulo átrioventricular ela o invade, e depois de percorrê-lo, atinge o feixe de His,
ganhando velocidade e chegando nos ventrículos (GARCIA,2002).
O sistema de condução do coração é constituído por células musculares
cardíacas e fibras condutoras especializadas em iniciar impulsos e em conduzí-los
rapidamente através do coração. Eles iniciam o batimento cardíaco normal e
coordenam a contração das quatro câmaras do coração. O sistema de condução
dá ao coração seu batimento em ritmo automático.
O nodo sinoatrial (nodo SA) é um conjunto de fibras musculares cardíacas
especializadas, chamado de marcapasso natural do coração. Ele inicia um
impulso que é rapidamente conduzido para as fibras musculares dos átrios,
5
provocando sua contração. O impulso entra no nodo atrioventricular (AV) e é
distribuído através do feixe de His e de seus ramos, que passam pelo septo
interventricular, músculos papilares e paredes dos ventrículos. Os músculos
papilares contraem-se tensionando as cordas tendíneas e aproximando as
cúspides das valvas atrioventriculares. Logo após, ocorre a contração do músculo
ventricular (MOORE,1994).
A figura 1 ilustra o sistema de condução do coração.
Figura 1: Sistema de condução do coração (MOORE, 1994).
6
3.3 ANATOMIA DO CORAÇÃO
O interior do coração é separado por quatro espaços denominados câmaras
cardíacas. O coração tem sua base formada pelos dois átrios, câmaras de
recepção do sangue venoso sistêmico (direito) e oxigenado do pulmão (esquerdo).
Entre os dois átrios, anteriormente estão as artérias pulmonar e aorta, pelas quais
o sangue sai dos ventrículos, estes mais musculosos. O ventrículo esquerdo
forma o ápice cardíaco (GARDNER, 1980).
O átrio direito do coração é uma bolsa muscular delgada, situada entre as
duas maiores veias sistêmicas: a veia cava superior e a veia cava inferior. O seio
coronário comporta quase todo o sangue venoso que nutre o próprio coração, as
veias mínimas também são responsáveis pelo sangue da nutrição cardíaca. Há
um grande forame atrioventricular direito, guarnecido pela valva atrioventricular
direita (ou tricúspide) - que dá passagem para o ventrículo direito.
Os átrios esquerdo e direito formam a parte basal do coração. Um septo
interatrial separa as câmaras atriais . No átrio esquerdo abrem-se as quatro veias
pulmonares. O forame atrioventricular esquerdo, com a valva atrioventricular
esquerda (mitral ou bicúspide) dá a passagem do sangue para o ventrículo
esquerdo.
O ventrículo direito é separado do esquerdo pelo septo atrioventricular. Sua
parede interna tem grande número de trabéculas cárneas, algumas com extremo
destacado da massa miocárdica, são os músculos papilares. Do extremo
destacado sobem filamentos, as cordas tendíneas, para as cúspides da valva
tricúspide (GARDNER,1980).
O ventrículo esquerdo possui a parede mais espessa, cerca de duas a três
vezes a do ventrículo direito. As suas aberturas são o forame atrioventricular
7
esquerdo, na entrada, com sua valva bicúspide ou mitral e, o óstio da aorta na
saída. Os ventrículos são ativados e desativados sincronicamente para a
contração miocárdica resultar numa força efetiva para expulsar o sangue em
direção às artérias.
A figura 2 ilustra as estruturas do coração e percurso do fluxo
sangüíneo.
Figura 2: Estrutura do coração e percurso do fluxo sangüíneo através das câmaras cardíacas
(GUYTON, 1998).
As valvas do coração impedem o refluxo do sangue para a câmara que
acabou de deixar, fazem com que o sangue na contração cardíaca (sístole)
8
avance dos átrios para os ventrículos e, depois, destes para as artérias pulmonar
e aorta (GUYTON,1996).
A valva tricúspide tem suas cúspides distendidas pelos músculos papilares
e cordas tendíneas. Elas são impelidas uma contra as outras pela pressão
sistólica do ventrículo direito, impedindo assim o retorno do sangue para o átrio
direito. Quando ocluída a volta do sangue para o átrio, resta apenas a saída pela
artéria pulmonar. A valva mitral tem uma cúspide anterior e outra posterior com
cordas tendíneas e músculos papilares. Ela impede o refluxo de sangue para o
átrio esquerdo, restando assim a saída para artéria aorta (GUYTON,1996).
O sangue da artéria aorta e pulmonar enche os seios das válvulas
semilunares que se comprimem umas às outras e cerram o óstio. A valva
semilunar direita (pulmonar) guarnece o tronco pulmonar. A valva semilunar
esquerda (aórtica) ocupa o óstio aórtico (GARDNER,1980).
O suprimento arterial e a drenagem sangüínea do coração são feitos por
um sistema próprio de veias e artérias. A irrigação do coração é feita
fundamentalmente pelas Artérias Coronárias. Do seio esquerdo emerge a artéria
coronária esquerda, e do seio anterior parte a artéria coronária direita. Estas
artérias são a fonte de nutrição sangüínea do coração.
A eficiência do bombeamento cardíaco é controlada pelos nervos
simpáticos e parassimpáticos, que suprem o coração com várias terminações ao
nível das fibras miocárdicas. A estimulação simpática pode aumentar a freqüência
cardíaca e a estimulação parassimpática (vagal) pode diminuir a força de
contração cardíaca e sua freqüência (GUYTON,1998).
9
3.4 ATIVIDADE METABÓLICA DO MIOCÁRDIO O miocárdio está em constante atividade mecânica, assim necessita de
intensa atividade metabólica para suprir as células desse tecido com oferta
adequada de oxigênio, para o qual existe uma intensa rede de vasos sangüíneos.
As células são nucleadas e com grande consumo de energia. O metabolismo
energético se dá por vias oxidantes, com presença de muitas mitocôndrias – as
quais garantem energia para a atividade mecânica e processos elétricos
(GARCIA,2002).
O funcionamento preciso do coração é necessário para a manutenção do
equilíbrio circulatório. Para o bom desenvolvimento de sua função, o coração
precisa de adequadas condições anatômicas, biofísicas, bioquímicas e
eletrofisiológicas.
No miocárdio, o fenômeno elétrico é independente do fenômeno mecânico.
A função primordial do coração é bombear sangue para a rede vascular. Por isso,
o coração é essencialmente um órgão mecânico. Contudo, a manifestação
mecânica do coração é iniciada e coordenada por uma complexa atividade
elétrica, com início no nódulo sinusal. A partir dele, o estímulo elétrico se propaga
por todo o coração (GARCIA, 2002).
Garcia (2002) e Guyton (1996) relatam que o acoplamento entre os
processos de excitação elétrica e de contração é feito pelo íon cálcio. A entrada
desses íons ocorre durante o platô dos potenciais de ação do miocárdio e age
como fator determinante para a liberação do cálcio intracelular, que está
armazenado nas mitocôndrias e retículo sarcoplasmático. Dessa forma, a
concentração intracelular de cálcio livre aumenta, deflagrando a contração
muscular.
10
4. O PULSO RADIAL A cada contração, o ventrículo esquerdo ejeta um volume de sangue na
aorta, e daí para o sistema arterial. Uma onda de pressão desloca-se
rapidamente pelo sistema arterial, onde pode ser percebido o pulso arterial
(BICKLEY, 2001).
Esta onda de pressão pode ser sentida na maioria das artérias, embora as
mais comumente utilizadas sejam a artéria radial e a carótida. Outras artérias
freqüentemente examinadas são a temporal, femoral, tibial posterior, pedial e
braquial.
Pelo exame dos pulsos arteriais, pode-se determinar a freqüência cardíaca,
ritmo do coração, avaliar a amplitude e o contorno da onda e do pulso e, às vezes,
detectar obstruções ao fluxo sanguíneo (BICKLEY,2001)
O pulso radial é medido posicionando a palma da mão do paciente para
cima e pressionando-se levemente dois dedos contra a artéria radial, localizada no
punho, abaixo do polegar. Deve-se usar as pontas dos dedos indicador e médio,
evitando-se os polegares, para não haver má interpretação do pulso radial.
A figura 3 ilustra como realizar a palpação do pulso radial.
11
Figura 3: Palpação do pulso radial (HARDING, 2005). Disponível em:
http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/imagepages/19395.htm.
Ao palpar o pulso, a freqüência, ritmo, volume e características devem ser
notados. A média da freqüência do pulso para um adulto em repouso é de 60 a 90
batimentos por minuto.
Nos ramos arteriais grandes, a velocidade da onda do pulso é de 7a 10m/s
e, nas artérias menores é de 15 a 35 m/s. A pressão do pulso é transmitida cerca
de 15 vezes mais rapidamente que o fluxo sanguíneo.
12
5. A FÍSICA DOS SONS 5.1 ONDA
Onda é uma perturbação ou distúrbio transmitido através do vácuo ou de
um meio gasoso, líquido ou sólido. Existe uma variedade de ondas: ondas numa
corda, ondas do mar, ondas numa mola, ondas sonoras, eletromagnéticas, etc.
Todas elas transmitem energia de um ponto a outro. A onda caracteriza-se pela
oscilação de uma ou mais variáveis físicas que se propagam através do espaço.
Nas ondas sonoras a variável física que sofre oscilação é a pressão. Os ouvidos
são receptores especiais de ondas sonoras, com freqüência determinada
(OKUNO,1982).
As ondas mecânicas necessitam de meio material para sua propagação,
meios deformáveis ou elásticos. As ondas sonoras são exemplos de ondas
mecânicas. Elas têm origem numa perturbação numa região de um meio elástico,
e o distúrbio é transmitido sucessivamente ponto a ponto. O meio elástico é
constituído de qualquer material que tende a preservar seu comprimento, forma e
volume contra as forças externas. As ondas sonoras são longitudinais, pois a
vibração das moléculas do meio se faz na mesma direção em que se propaga o
som.
5.2 ONDAS HARMÔNICAS
A onda sonora é periódica, ou seja, em intervalos de tempo iguais, a
velocidade de cada uma das moléculas vibrantes é a mesma. Tais moléculas
apresentam maior velocidade quando passam por sua posição de equilíbrio, e
apresentam velocidade nula nos extremos da trajetória do movimento de
oscilação. Uma onda harmônica simples tem sua configuração periódica após
13
algumas oscilações. Ela pode ser descrita matematicamente pela função seno e é
chamada de onda senoidal.
A amplitude A da onda senoidal é o deslocamento vertical máximo da onda.
O comprimento de onda λ é a distância entre dois máximos consecutivos, ou seja,
a distância mínima em que a forma da onda se repete. O movimento completo
incluindo o movimento de ida e de volta à mesma posição inicial, é chamado de
ciclo. O período T de uma onda corresponde ao tempo necessário para que a
onda percorra uma distância igual ao comprimento de onda λ (OKUNO,1982):
vT λ
= (1)
O período T de uma onda senoidal é o tempo necessário para completar
um ciclo. A freqüência de uma onda senoidal, que é o número de ciclos num
determinado intervalo de tempo, é definida como :
Tf 1
= (2)
O número de período T na distância 2π é chamado de freqüência angular ϖ,
que está relacionada com a freqüência f por:
fT
ππϖ 22== (3)
As ondas sonoras no ar não sofrem dispersão. Um meio não-dispersivo é
aquele em que a forma da onda não se altera à medida que a onda se propaga e
sua velocidade é constante, com elasticidade e densidade fixas, de acordo com o
meio. A velocidade do som no ar a 20º C independente da freqüência e é igual a
14
344 m/s, assim, a velocidade é a mesma para o som audível, para o infra-som e o
ultra-som (OKUNO,1982)
Segundo Hall (1987) e Okuno (1982), as ondas complexas podem ser
periódicas ou aperiódicas. Numa onda periódica, a forma de onda se repete a
cada comprimento de onda. O espectro de freqüência de uma onda periódica
consiste somente de membros de uma seqüência harmônica, f1, 2 f1, 3 f1...n f1,
embora nem todas as freqüências estejam necessariamente presentes. A
freqüência mais baixa (f1 ) chama-se fundamental.
A figura 4 ilustra ondas periódicas com a freqüência fundamental e
harmônicos.
Figura 4: Ondas periódicas, freqüência fundamental e harmônicos. (NETTO, 2005) Disponível
em: http://www.members.tripod.com/caraipora/graficos_fourier.htm.
15
5.3 O SOM
A palavra som é usada tanto para designar ondas que se propagam pelo ar
quanto para as sensações neurofisiológicas que essas ondas causam no cérebro.
O som é um dos meios pelo qual os animais superiores se comunicam e obtêm
informações do ambiente ao seu redor (HALL,1987).
As qualidades fisiológicas do som são: altura, intensidade e timbre. A altura
é a qualidade que permite que os sons possam ser classificados em graves (baixa
freqüência) e agudos (alta freqüência). Nem todas as ondas sonoras são
captadas pelo ouvido humano, mas somente aquelas cujas freqüências se situam
no intervalo entre 16 Hz e 17.000 Hz (GARCIA, 2002).
A Intensidade é a qualidade que permite um som ser percebido a uma
maior ou menor distância da fonte sonora. Quanto à intensidade, o som pode ser
forte ou fraco. Quanto maior for a resistência que o meio oferece à propagação do
som, maior será a atenuação da onda, assim, a intensidade do som diminui à
medida que o observador se afasta da fonte sonora. O ouvido humano é mais
sensível aos sons cujas freqüências se situam entre 2.000 e 5.000 Hz, assim, a
intensidade dos sons ouvidos também varia com a freqüência (GARCIA, 2002).
A unidade da intensidade é watt por metro quadrado (W/m²). As
intensidades sonoras que o ouvido humano pode detectar vão desde 10-12 W/m2
até o som mais intenso tolerado que é de 1 W/m². Devido a esse grande intervalo,
uma escala logarítmica de base dez é usada para definir o nível de intensidade
sonora ß (decibel - dB):
010
IIdB log)( =β (4)
16
onde I é a intensidade sonora e I0 é a intensidade de referência de 10-12 W/m2
(OKUNO,1982).
Os limites da faixa de intensidade sonora audível para o ser humano são
0dB e 120dB, e são obtidos a partir das intensidades sonoras de 10-12 W/m2 e 1
W/m2, isto é:
dB0110101010 12
12=== −
−
loglogβ (5)
dBxx 12011210101010
110 1212 ==== − loglogβ (6)
Um aumento de dez vezes da energia do som é chamado de 1 bel e 0,1 bel
é chamado de 1 decibel. Usando a equação (4) pode mostrado que um decibel
representa um aumento real de energia do som de 1,26. Na faixa usual da
intensidade dos sons usados para a comunicação, os ouvidos podem apenas
distinguir aproximadamente uma alteração de 1 decibel (GUYTON, 1998).
Timbre é a qualidade que diferencia dois sons de mesma altura e de
mesma intensidade, mas que são produzidos por fontes sonoras diferentes. O
timbre de um som depende do conjunto de sons secundários (sons harmônicos)
que acompanham o som principal (HENEINE, 2000).
A velocidade do som significa a rapidez com a qual um sinal vai de um lugar
para o outro, e a freqüência significa quantas vezes o movimento de oscilação se
repete num mesmo local. A velocidade é medida em metros por segundo (m/s) e
a freqüência em ciclos por segundo, que também pode ser designado como Hertz
(Hz) (HALL,1987).
17
5.4 SÉRIE DE FOURIER
Em meados do século XVII, o matemático francês Jean Baptiste Joseph
Fourier (1768-1830), provou que qualquer forma de onda, independente de sua
origem, é um somatório de ondas senoidais de diferentes freqüências, amplitudes
e fases. Ele mostrou que se a forma de onda se repete periodicamente (na
maioria dos casos, tidas como período 2π), então as freqüências das
componentes senoidais são restritas a valores múltiplos da freqüência de
repetição da forma de onda.
A idéia é que uma função periódica pode ser expressa em função de uma
combinação linear de senos e cossenos, na seguinte forma:
)sen()cos()( tTkbt
Tkaaty
kk
kk ∑∑
∞
=
∞
=
++=11
022 ππ (7)
onde os coeficientes a0 , ak e bk são calculados usando as seguintes relações
matemáticas:
∫=π
π
2
0
1 dtkttyak )cos()( (8)
∫=π
π
2
0
1 dtkttybk )sen()( (9)
Porém, nas relações anteriores é preciso conhecer a expressão matemática
para y(t). Assim, o Teorema de Fourier estabelece que uma função periódica
pode ser decomposta numa soma de funções senos e cossenos, dependentes de
uma freqüência e seus múltiplos. No entanto, se tivermos um conjunto finito de N
18
pontos experimentais (yi, ti) para i = 1, 2,..., N , precisamos ter um algoritmo para
calcular os coeficientes na série de Fourier (HOBBIE, 1988).
A capacidade para ajustar a amplitude das funções seno e cosseno para
aproximar uma forma funcional específica sugere que dados periódicos discretos
podem ser ajustados por uma função da forma:
∑ ∑= =
++=n
k
n
kikikicalc tkbtkaaty
1 1000 )sen()cos()( ωω (10)
O período 0
2ω
π=T é uma característica da função calculada e não da
função sendo ajustada. Podemos observar que neste caso, existem somente n
termos na série de Fourier, e não um número infinito deles. Existem 2n+1
parâmetros para serem calculados : (a0, a1, a2,......, an, b1, b2,.....,bn). Para calcular
estes parâmetros usando os dados discretos disponíveis é usado o critério dos
mínimos quadrados, embora outros critérios possam ser usados, como por
exemplo, minimizar o valor médio do valor absoluto dos desvios da média. O
método dos mínimos quadrados é mais conhecido, mas nem por isso é mais
eficiente.
Para determinar os coeficientes da série usando o critério dos mínimos
quadrados, é necessário minimizar a média dos resíduos ao quadrado:
[ ]2
1 1 1000
1
2 11 ∑ ∑ ∑∑= = ==
−−−=−=
N
i
n
k
n
kikiki
N
iicalci tkbtkaay
Ntyy
NQ )sen()cos()( ωω (11)
19
Dessa forma, devem ser calculadas as condições para que:
00
=∂∂
=∂∂
=∂∂
mm bQ
aQ
aQ (12)
Fazendo isso, pode-se mostrar que o resultado para cada um dos
coeficientes é:
)Nimsen(y
Nb
)Nimcos(y
Na
yN
a
N
iim
N
iim
N
ii
∑
∑
∑
=
=
=
=
=
=
1
1
10
22
22
1
π
π (13)
onde m = 1,2,.....n. Como existem N dados discretos independentes, devem
existir no máximo N coeficientes independentes. Nas fórmulas anteriores para o
cálculo dos coeficientes são requeridas por volta de N2 multiplicações. Cooley e
Tukey, em 1965, mostraram que é possível agrupar os dados numa forma tal que
o número de multiplicações seja por volta de NN 22 log)/( em vez de N2, uma
técnica conhecida como a Transformada de Fourier Rápida (Fast Fourier
Transform ou FFT). Por exemplo, para 1024 dados, N2=1.048.576 enquanto
NN 22 log)/( = 5.120 (HOBBIE,1988).
Com a análise harmônica, Fourier mostrou que é possível reduzir uma onda
complexa em uma soma de ondas senoidais e que, as únicas ondas senoidais
necessárias são ondas com freqüências que são múltiplos inteiros da freqüência
fundamental. A figura 5 ilustra a redução de uma onda complexa resultante da
soma de várias ondas senoidais.
20
Figura 5: Onda complexa resultante da soma de várias senoidais (NETTO, 2005). Disponível em:
http://www.members.tripod.com/caraipora/graficos_fourier.htm.
Como a Transformada de Fourier fornece a base matemática para analisar
qualquer forma de onda, a análise de Fourier tem muitas aplicações na medicina
como o estudo das ondas cerebrais, análise da voz, eletrocardiograma,
processamento de imagens radiológicas, e outras. (OKUNO,1982).
Uma onda sonora complexa analisada pode ser decomposta pelo método
de Fourier. Um som complexo, composto por muitas freqüências, é analisado com
o auxílio de sistemas de processamento de sinais. A análise dos sons complexos
é feita por decomposição. Assim, obtém-se as freqüências que compõem o som
analisado (GARCIA,2002).
A figura 6 mostra uma onda complexa, formada pela soma de três ondas
senoidais.
21
Figura 6: Onda complexa, resultante da soma de três ondas senoidais (OKUNO, 1982).
A representação das amplitudes em função das freqüências das
componentes de uma onda complexa chama-se espectro de freqüência. A figura
7 mostra o espectro da onda complexa referente à figura 6.
Figura 7: Espectro de freqüências referente à onda da figura 6 (OKUNO,1982).
22
5.5 MICROFONES
De acordo com Hall (1987) e Costa (2002), gerar, manipular e medir as
informações dos sinais é mais fácil se for na forma de circuitos elétricos. O
microfone é um tipo de detetor de pressão, e pode-se dizer também que os
microfones são transdutores eletroacústicos que transformam energia acústica em
energia elétrica, podendo transformar a entrada do som em saída elétrica.
Existem diferentes tipos de microfones. Eles podem ser distinguidos
segundo o principio de detecção:
1. Piezoelétrico: são microfones onde o detetor de pressão é um cristal
com propriedades piezoelétricas, que consiste na geração de uma voltagem
através de deformações mecânicas no material.
2. Dinâmico: são microfones onde o detetor é formado por um diafragma,
uma bobina e um imã. Neste caso a bobina fica fixa no diafragma e no meio de
um imã em forma de anel. Os deslocamentos do diafragma por causa do som
produzem deslocamentos da bobina através do campo magnético do imã. Pelo
princípio da indução eletromagnética, uma corrente elétrica aparece na bobina.
Esta corrente elétrica é detectada e amplificada apropriadamente na decodificação
do som. Numa outra configuração possível, o imã pode se movimentar livremente
através de um imã fixo no corpo do microfone. O efeito final é o mesmo: a
variação do campo magnético através da bobina produzirá o aparecimento de uma
corrente elétrica nela.
3. Eletrostático: são microfones onde o detetor de pressão é um sistema
que armazena cargas elétricas. No caso deste sistema ser um condensador, o
tipo usado é um condensador de placas móveis. O capacitor é um dispositivo
elétrico que pode armazenar cargas elétricas. Neste dispositivo a quantidade de
23
carga é diretamente proporcional à voltagem entre as placas que o compõe,
através de uma constante de proporcionalidade chamada de capacitância, a qual
depende da distância entre as placas. Se a distância entre as placas mudar,
então a capacitância mudará também, variando o valor da voltagem entre as
placas, pois a carga elétrica é uma quantidade física que se conserva. Assim, se
uma onda de pressão encostar num diafragma ligado a um capacitor de placas
móveis, o movimento do diafragma poderá ser traduzido numa voltagem nos
terminais do capacitor. Neste tipo de detetor, o microfone precisa de uma bateria
externa para polarizar as placas do capacitor. Porém, também pode ser
construído um microfone eletrostático usando um polímero eletricamente
carregado de forma permanente. Este polímero é conhecido como eletreto. Ele
funciona como um capacitor, porém ele não precisa de uma fonte externa de
voltagem para polarizar as faces do polímero. No microfone de eletreto, a folha do
polímero ocupa o lugar do diafragma. No interior da cápsula deste tipo de
microfone encontra-se um pré-amplificador, sendo necessária uma fonte de
voltagem externa para alimentar este pré-amplificador.
Cada um destes tipos de microfones tem suas características, que fazem
com que sejam ideais em diferentes tipos de aplicações. Os microfones de
condensador são mais sensíveis dentre os tipos mencionados, porém, eles são
mais frágeis. Dentre os microfones mencionados, os mais baratos e mais
versáteis são os microfones de eletreto. Por suas características físicas são
usados em vários aparelhos eletrônicos como: celulares, aparelhos telefônicos
convencionais e microfones de pesquisa.
24
6. SONS DO CORAÇÃO
Os sons do coração são produzidos pelos movimentos dos folhetos
valvulares, dos músculos papilares, das cordoalhas tendinosas e das paredes do
coração, bem como a vibração da coluna sanguínea (no interior das cavidades e
vasos grossos da base) e vibração das paredes vasculares (GUYTON,1998).
Se um microfone especialmente projetado para detectar som de baixa
freqüência for colocado sobre o peito, as bulhas cardíacas podem ser amplificadas
e registradas num aparelho de gravação de alta velocidade, com seu registro
sendo chamado de fonocardiograma (GUYTON,1998).
De acordo com Bickley (2001) e Maciel (1994), para a realização da
ausculta cardíaca o paciente deve ser bem posicionado, manter ao seu redor um
ambiente calmo e tranqüilo, e, principalmente, contar com o auxílio de um
estetoscópio de boa qualidade, o qual poderá amplificar o som da ausculta e até
mesmo diminuir ou eliminar ruídos.
Porto (1997) afirma que os sons cardíacos se propagam por regiões
definidas na superfície anterior do tórax. Tais regiões são denominadas de focos
ou áreas da ausculta cardíaca, devem ser analisadas individualmente e são
divididas da seguinte forma:
Área aórtica: segundo espaço intercostal direito, junto à borda do esterno
(A).
Área pulmonar: segundo espaço intercostal esquerdo, junto à borda do
esterno (P).
25
Área mitral (ictus cordis): quinto espaço intercostal esquerdo, corresponde
ao ápice do coração (M).
Área tricúspide: quarto espaço intercostal esquerdo, junto ao esterno, sobre
o apêndice xifóide (T).
Bickley (2001) e Tilkian (2004) ressaltam que outras regiões também devem
ser auscultadas para um exame completo: foco aórtico acessório - localizado
entre o terceiro e quarto espaço intercostal esquerdo, sobre a borda esquerda do
esterno, as regiões subclaviculares e axilares.
Os focos da ausculta não correspondem exatamente às localizações
anatômicas das valvas de mesmo nome. Para uma ausculta eficaz deve-se
considerar: o estetoscópio, ambiente da ausculta, posição do indivíduo e escolha
do receptor adequado (PORTO, 1997).
A figura 8 ilustra as áreas tradicionais da ausculta cardíaca.
Figura 8: Áreas tradicionais da ausculta cardíaca (TILKIAN, 2004).
26
A maioria dos sons produzidos no sistema cardiovascular, importantes para
o processo de ausculta cardíaca, situa-se em uma faixa de freqüência entre 20 e
500 Hz, uma região de limiar da audibilidade relativamente elevado (MACIEL,
1994).
A sensibilidade do ouvido humano também é influenciada pela intensidade
de sons temporalmente próximos. Com isso, um ruído muito intenso em
determinada posição do ciclo cardíaco pode dificultar a percepção de outro som,
menos intenso, em outra localização do ciclo cardíaco. A fonocardiografia
dependerá das características técnicas utilizadas, especialmente dos microfones e
filtros usados (SPODICK, 1999).
O estetoscópio capta e conduz até o aparelho auditivo as vibrações das
estruturas cardíacas e vasculares que atingem a superfície do tórax. Ele reduz ou
elimina os ruídos ambientais durante o processo da ausculta e pode, inclusive,
amplificar determinadas freqüências sonoras. Para uma melhor ausculta de sons
de baixa freqüência o estetoscópio deve possuir uma campânula relativamente
grande e pouco profunda, que deve ser aplicada suavemente sobre a superfície
torácica. Para os de alta freqüência, o estetoscópio deve ser pressionado
profundamente sobre o tórax (MACIEL, 1994).
Quando se ausculta o coração por meio do estetoscópio, não se ouve a
abertura das válvulas, pois esse processo tem desenvolvimento lento, não
produzindo som. Ao se fecharem as válvulas, os folhetos valvulares e os líquidos
circundantes vibram devido ao diferencial de pressão, gerando os sons que se
propagam em todas as direções do tórax (GUYTON, 1998).
27
7. JUSTIFICATIVA
A vibração que permite medir a freqüência cardíaca na região do pulso é
produzida por uma onda de pressão no sistema arterial após os batimentos
cardíacos. A artéria radial é uma das artérias mais utilizadas para se examinar
essa onda de pressão na prática clínica.
O som produzido pela artéria radial não é audível ao ouvido humano.
Porém, pode ser registrado com o auxílio de um microfone e estudado quanto ao
seu comportamento. Isso possibilita verificar a sua correlação com os sons
gerados no coração.
O estudo do som do pulso radial, suas características e a elucidação de sua
relação com os batimentos cardíacos pode, futuramente, auxiliar a medicina no
diagnóstico de patologias associadas ao coração, complementarmente à ausculta
cardíaca.
28
8. MATERIAL E MÉTODOS
8.1 CARACTERIZAÇÃO DOS SUJEITOS No presente trabalho foram estudados 11 indivíduos de ambos sexos e
diferentes idades. Porém, nem todos os resultados obtidos deles foram
satisfatórios para o presente trabalho. Assim, foram selecionados como sujeitos
da pesquisa 06 indivíduos do sexo feminino com faixa etária de 18 a 29 anos. Os
voluntários eram estudantes da Universidade do Vale do Paraíba-UNIVAP. Pode-
se observar que o número de participantes do grupo de estudo é estatisticamente
não significativo. Porém, não faz parte dos objetivos deste trabalho fazer uma
estatística inferencial com os parâmetros analisados, e sim fazer uma descrição
da metodologia proposta.
O critério de inclusão adotado como requisito para a formação do grupo
exigia que nenhum dos sujeitos tivesse diagnóstico comum de problemas
cardiovasculares.
Foram excluídos da pesquisa indivíduos com comprometimentos cardíacos
conhecidos, hipertensão arterial sistêmica, diabetes, obesidade e história de
abuso no consumo alcoólico.
O presente estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética do Ensino de
Pesquisa e Desenvolvimento da Universidade do Vale do Paraíba – UNIVAP,
sendo observado e exigido o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido para
todos os sujeitos da pesquisa (Protocolo L047/2005/CEP).
29
8.2 PROTOCOLO EXPERIMENTAL
O estudo foi realizado no Laboratório de Espectroscopia Fotoacústica e no
Laboratório de Processamento de Sinais do Instituto de Pesquisa e
Desenvolvimento - IP&D, da Universidade do Vale do Paraíba (UNIVAP).
Foram utilizados como materiais: uma interface de registro de sinais com
12 canais de entradas analógicas, dois microfones de eletreto comerciais, uma
placa de aquisição de dados, um computador para a digitalização dos sons
captados - com o recurso dos programas Lab View, Microcal Origin e MS-
Excel, estetoscópio Littman Classic II e fita adesiva Micropore.
Os sons do coração e pulso radial foram captados simultaneamente por
meio de microfones de eletreto. O sinal captado no microfone foi digitalizado por
meio de uma placa AD, com resolução de 12 bits, controlada com o programa Lab
View. O sistema forneceu os dados para cada participante da pesquisa e o
programa Microcal Origin foi utilizado para a análise dos dados.
Os sujeitos foram posicionados em decúbito dorsal, de maneira confortável
e segura. Num ambiente silencioso, foi utilizado comando verbal claro e preciso
para que os indivíduos se mantivessem tranqüilos e na mesma posição durante o
tempo da coleta de dados, que foi de 180 segundos.
Um microfone de eletreto foi posicionado sobre a artéria radial do punho
direito de cada sujeito, onde a palpação coincidisse com a pulsação máxima da
artéria. A fixação do microfone à pele foi feita com uso de fita adesiva Micropore®.
O segundo microfone foi posicionado na região anterior do tórax dos
sujeitos, no quinto espaço intercostal esquerdo (foco mitral), no ponto de pulsação
máxima e melhor percepção dos fenômenos acústicos. Isto se deu após a
30
palpação e ausculta cardíaca realizada com estetoscópio Littmann®, quando o
microfone foi também fixado com fita adesiva Micropore®.
O microfone utilizado na captação do som do coração foi acoplado a uma
câmara receptora de estetoscópio, a fim de reduzir ruídos e amplificar os sons
cardíacos.
8.3 ANÁLISE DOS DADOS
Os sinais foram captados pelos microfones e armazenados no
microcomputador num arquivo com extensão TXT através de um programa no Lab
View. Para a aquisição contínua de dados, os parâmetros utilizados foram: 1
ponto a cada 4 ms (250 pontos por segundo) e buffer de 25.000 pontos.
Os arquivos TXT foram importados para o programa Microcal Origin, para
sua análise qualitativa. De cada gráfico foi escolhido um setor de melhor
qualidade para ser tratado. Inicialmente, o sinal foi suavizado para eliminar os
ruídos (comando smoothing de 10 pontos). Foi realizada a estatística dos dados
suavizados do gráfico, e o valor médio obtido foi utilizado para eliminar o nível DC
do sinal, simplesmente subtraindo o valor médio de todos os valores do sinal
analisado.
Um novo gráfico foi gerado sem a componente DC, e nele foi realizada uma
transformada rápida de Fourier (FFT) tanto para os sinais do pulso radial quanto
do batimento cardíaco. A partir da FFT foram comparadas as freqüências
principais encontradas entre os dois sinais para um mesmo indivíduo.
Como os sinais do pulso e do coração foram captados simultaneamente, foi
possível realizar a correlação entre ambos sinais para poder analisar qual é o
31
tempo de defasagem entre eles. Também foi calculado o coeficiente de
correlação entre os mesmos.
8.4 CORRELAÇÃO, FUNÇÃO CORRELAÇÃO E AUTOCORRELAÇÃO
A correlação mostra o grau de relação entre as variáveis, procura
determinar quanto uma equação linear, ou de outra espécie, descreve ou explica a
relação entre as variáveis.
Para o caso da correlação linear, a quantidade r conserva-se a mesma,
quer se considere X ou Y como a variável independente. Por isso, r é uma medida
muito boa da correlação linear entre duas variáveis (SPIEGEL,1977):
∑−∑
∑−∑
∑∑−∑=
2222 )Y(YN)X(XN
)Y)(X(XYNr (14)
r também é conhecido como o coeficiente de correlação de Pearson.
A função correlação é uma função de dois conjuntos de dados (função
correlação cruzada) ou de um conjunto de dados (função de autocorrelação). A
função correlação cruzada e a densidade espectral de potência cruzada formam
um par de transformada de Fourier (BLOCH, 2004).
O coeficiente de correlação é um número simples relacionado à covariância
e desvios-padrão de dois conjuntos de dados. Diferentemente, a função
correlação é uma função de tempo e de deslocamento r.
A função correlação é utilizada para detectar a presença de um sinal
conhecido no ruído. Pode ser usada, por exemplo, para comparar impressões
digitais ou padrões de vasos sangüíneos da retina, para identificar as pessoas. É
32
usada também em radares, no sistema GPS (Global Positioning System) e na
análise de DNA.
A função correlação cruzada atinge seu valor máximo para um retardo que
corresponde ao intervalo de tempo de chegada de um sinal que lembra a réplica
armazenada. O valor máximo é uma medida da semelhança do sinal recebido e
da réplica armazenada. O valor máximo é 1 quando há uma coincidência perfeita.
Nessa função, a integral (ou somatório) independe do tempo, pois a função
correlação é uma função do deslocamento de tempo τ, não do tempo t (BLOCH,
2004).
Em muitas situações há necessidade de efetuar a correlação de espectros;
nesses casos a freqüência é tratada como a variável original e, a função
correlação é uma função do deslocamento de freqüência.
A correlação envolve multiplicação, adição e deslocamento. No domínio
original de dados a função correlação R a,r (τ) pode ser calculada como :
)n(f)n(fk
)(R s
N
nra,r += ∑
−
=
ττ1
0
1 (15)
O índice r refere-se ao sinal recebido e o índice a refere-se à réplica
armazenada, k é o fator de normalização, igual à soma dos quadrados dos valores
da réplica armazenada.
Neste trabalho foi usado o programa Microcal Origin para fazer a
correlação cruzada entre os sinais analisados. Porém, ele não normaliza a função
como está indicado na equação 15.
33
Na função correlação cruzada não há inversão de tempo em nenhuma das
funções: há somente o deslizamento de uma sobre a outra. A equação anterior
pode ser ilustrada de maneira simples com as seqüências de dados
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6
onde o subproduto de superposição é 4x1+5x2+6x3=32. O maior valor do produto
de superposição acontece quando uma seqüência está sobre a outra, isto é,
possuem o mesmo deslocamento para a direita.
À medida que a réplica se desloca pelo sinal recebido, o produto de
superposição é calculado e tabulado para cada deslocamento. O valor máximo da
função de correlação cruzada é uma medida da semelhança entre o sinal recebido
e a réplica armazenada (BLOCH, 2004).
Neste trabalho foram usadas a função correlação cruzada e a função
autocorrelação com objetivos específicos. Primeiro, a correlação cruzada entre os
sinais simultâneos do pulso e do coração foi analisada para estabelecer se o som
do pulso tem relação com o som do coração, o que pode mostrar que a origem do
pulso está no coração. Para saber o grau de relação entre ambos sinais foi
calculado, no programa MS-Excel, o coeficiente de correlação de Pearson. A
função correlação cruzada também nos permite saber qual é a defasagem
temporal entre ambos sinais, ou seja, em quanto tempo o pulso gerado no coração
chega no ponto de medida na artéria radial. A função autocorrelação foi usada
para cada sinal analisado para confirmar, de forma independente, o valor do
período principal medido na FFT. O coeficiente de correlação de Pearson foi
calculado para a correlação cruzada entre os sinais deslocados temporalmente
num valor igual ao da defasagem temporal, medida a partir da função de
correlação.
34
9. RESULTADOS
A seguir, serão mostrados os resultados obtidos para quatro dos voluntários
que participaram deste trabalho. Os demais não foram analisados porque os
sinais obtidos não foram satisfatórios.
9.1 SINAIS DO CORAÇÃO
A figura 9 representa o sinal obtido pelo microfone de eletreto para o som
do coração do indivíduo 1, após ter sido eliminada a componente DC e feito uma
suavização na curva experimental.
0 2 4 6 8 10 12 14
-0,06
-0,04
-0,02
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
Sina
l (V)
Tempo (s)
Coração Voluntário 1
Figura 9: Sinal do microfone de eletreto correspondente ao som do coração no voluntário 1.
Na figura 10, observa-se um detalhe do sinal da figura 9 nos primeiros três
segundos de medição, onde pode ser observado seu caráter periódico.
35
0 1 2 3
-0,05
0,00
0,05
Sina
l (V)
Tempo (s)
Coração Voluntário 1
Figura 10: Detalhe dos três primeiros segundos de medição para o som do coração do voluntário
1.
Como o sinal do coração é periódico, foi feita uma transformada de Fourier
para observar as freqüências que contribuem neste sinal. Isto é mostrado na
figura 11, onde 1 Hz equivale a 60 batimentos por minuto (bpm).
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200,000
0,003
0,006
0,009
Ampl
itude
(V)
Freqüência (Hz)
FFT Coração Voluntário 1
Figura 11: Transformada de Fourier para o sinal periódico da fig. 9 (1 Hz = 60 bpm).
36
Como o sinal analisado mostra uma grande periodicidade, calculou-se a
autocorrelação, a fim de calcular com outro método, o período fundamental do
som do coração.
A figura 12 mostra a autocorrelação para o sinal do coração do voluntário 1
e nota-se que este sinal apresenta estruturas que se repetem no tempo,
evidenciado pelos picos discretos que aparecem no gráfico. A distância entre
estes picos está relacionada com o período fundamental do sinal do coração.
-4 -2 0 2 4
-0,5
0,0
0,5
1,0
1,5
Cor
rela
ção
(V2 )
Defasagem temporal (s)
Autocorrelação Coração Voluntário 1
Figura 12: Autocorrelação para o sinal do coração do voluntário 1, mostrado na fig. 9.
A figura 13 representa o sinal obtido no microfone para o som do coração
do voluntário 2, nas mesmas condições da fig. 9.
37
0 1 2 3 4 5 6-0,3
-0,2
-0,1
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
Sina
l (V)
Tempo (s)
Coração Voluntário 2
Figura 13: Sinal do microfone de eletreto correspondente ao som do coração do voluntário 2.
Na figura 14, observa-se um detalhe do sinal da figura 13 nos primeiros três
segundos de medição, com caráter periódico.
0 1 2 3
-0,2
0,0
0,2
Sina
l (V)
Tempo (s)
Coração Voluntário 2
Figura 14: Detalhe dos três primeiros segundos de medição para o som do coração do voluntário
2.
38
Novamente obteve-se um sinal periódico para o coração, após o qual fez-se
a transformada de Fourier para verificar as freqüências que contribuem neste
sinal, o que é mostrado na figura 15.
0 5 10 15 200,00
0,01
0,02
0,03
0,04Am
plitu
de (V
)
Freqüência (Hz)
FFT Coração Voluntário 2
Figura 15: Transformada de Fourier para o sinal periódico da fig. 13, sendo que 1 Hz equivale a 60
bpm.
O sinal analisado mostra uma grande periodicidade. Calculou-se a
autocorrelação para calcular, com outro método, o período fundamental do som do
coração. Na figura 16 observa-se a autocorrelação para o sinal do coração do
voluntário 2.
39
-4 -2 0 2 4
-5
0
5
10
15
Cor
rela
ção
(V2 )
Defasagem temporal (s)
Autocorrelação Coração Voluntário 2
Figura 16: Autocorrelação para o sinal do coração do voluntário 2, mostrado na fig. 13.
A figura 17 representa o sinal obtido no microfone para o som do coração
do voluntário 3, nas mesmas condições da fig. 9 e 13.
0 5 10 15 20 25 30 35
-0,10
-0,05
0,00
0,05
0,10
0,15
Sina
l (V)
Tempo (s)
Coração Voluntário 3
Figura 17: Sinal do microfone de eletreto correspondente ao som do coração do voluntário 3.
40
A figura 18 mostra um detalhe do sinal da figura 17 nos primeiros três
segundos de medição com caráter periódico.
0 1 2 3-0,08
0,00
0,08Si
nal (
V)
Tempo (s)
Coração Voluntário 3
Figura 18: Detalhe dos três primeiros segundos de medição para o som do coração do voluntário
3.
Na figura 19 observa-se a transformada de Fourier com as freqüências que
contribuem para este sinal.
41
0 3 6 9
0,004
0,008
Ampl
itude
(V)
Freqüência (Hz)
FFT Coração Voluntário 3
Figura 19: Transformada de Fourier para o sinal periódico da fig. 17, sendo que 1 Hz equivale a
60 bpm.
A figura 20 mostra a autocorrelação para o sinal do coração do voluntário 3.
-12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12
-1
0
1
2
Cor
rela
ção
(V2 )
Defasagem temporal (s)
Autocorrelação Coração Voluntário 3
Figura 20: Autocorrelação para o sinal do coração do voluntário 3, mostrado na fig. 17.
42
A figura 21 representa o sinal obtido no microfone para o som do coração
do voluntário 4, nas mesmas condições das figuras 9, 13 e 17.
Figura 21: Sinal do microfone de eletreto correspondente ao som do coração no voluntário 4.
Na figura 22 observa-se um detalhe do sinal da figura 21 nos primeiros três
segundos de medição e seu caráter periódico.
0 1 2 3 4 5-0,20
-0,15
-0,10
-0,05
0,00
0,05
0,10
0,15 Coração Voluntário 4Si
nal (
V)
Tempo (s)
43
0 1 2 3
-0,1
0,0
0,1Coração Voluntário 4
Sina
l (V)
Tempo (s)
Figura 22: Detalhe dos três primeiros segundos de medição para o som do coração do voluntário
4.
A figura 23 mostra a transformada de Fourier e as freqüências que
contribuem neste sinal.
44
Figura 23: Transformada de Fourier para o sinal periódico da fig. 21, sendo que 1 Hz equivale a
60 bpm.
Na figura 24 observa-se a autocorrelação para o sinal do coração do
voluntário 4.
Figura 24: Autocorrelação para o sinal do coração do voluntário 4, mostrado na fig. 21.
9.2 SINAIS DO PULSO
0 5 10 15 20 25 300,000
0,005
0,010
0,015
0,020FFT Coração Voluntário 4
Ampl
itude
(V)
Freqüência (Hz)
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6
-1
0
1
2
3Autocorrelação Coração Voluntário 4
Cor
rela
ção
(V2 )
Defasagem Temporal (s)
45
A figura 25 representa o sinal obtido no microfone de eletreto para o som do
pulso radial do indivíduo 1, após ter sido eliminada a componente DC e feito uma
suavização na curva experimental.
0 2 4 6 8 10 12
-0,15
-0,10
-0,05
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20Si
nal (
V)
Tempo (s)
Pulso Voluntário 1
Figura 25: Sinal do microfone de eletreto correspondente ao som do pulso radial no voluntário 1.
Na figura 26 observa-se um detalhe do sinal da figura 25 nos primeiros três
segundos de medição, constatando seu caráter periódico.
46
0 1 2 3
-0,1
0,0
0,1
Sin
al (V
)
Tempo (s)
Pulso Voluntário 1
Figura 26: Detalhe dos três primeiros segundos de medição para o som do pulso radial do
voluntário 1.
O sinal do pulso radial também é periódico, fez-se, então, uma
transformada de Fourier para observar as freqüências que contribuem neste sinal,
o que é mostrado na figura 27.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 220,000
0,005
0,010
0,015
0,020
Ampl
itude
(V)
Freqüência (Hz)
FFT Pulso Voluntário 1
Figura 27: Transformada de Fourier para o sinal periódico da fig. 25, 1 Hz = 60 bpm.
47
O sinal analisado, com grande periodicidade, foi submetido ao cálculo da
autocorrelação para que fosse possível calcular o período fundamental do som do
pulso radial.
Na figura 28 observa-se a autocorrelação para o sinal do pulso radial do
voluntário 1. Este sinal apresenta estruturas que se repetem no tempo, o que é
evidenciado pelos picos discretos que aparecem no gráfico. A distância entre
estes picos está relacionada com o período fundamental do sinal pulso radial.
-3 -2 -1 0 1 2 3
-4
-2
0
2
4
6
Cor
rela
ção
(V2 )
Defasamento temporal (s)
Autocorrelação Pulso Voluntário 1
Figura 28: Autocorrelação para o sinal do pulso radial do voluntário 1, mostrado na fig. 25.
A figura 29 representa o sinal obtido no microfone para o som do pulso
radial do voluntário 2
48
0 1 2 3 4 5 6-0,15
-0,10
-0,05
0,00
0,05
0,10
0,15
Sina
l (V)
Tempo (s)
Pulso Voluntário 2
Figura 29: Sinal do microfone de eletreto correspondente ao som do pulso radial do voluntário 2.
A figura 30 elucida um detalhe do sinal da figura 29 nos primeiros três
segundos de medição, com caráter periódico.
1 2 3
-0,1
0,0
0,1
Sina
l (V)
Tempo (s)
Pulso Voluntário 2
Figura 30: Detalhe dos três primeiros segundos de medição para o som do pulso radial do
voluntário 2.
49
A figura 31 mostra a transformada de Fourier com as freqüências que
contribuem para este sinal.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200,000
0,002
0,004
0,006
0,008
0,010
0,012
0,014
0,016
0,018
Ampl
itude
(V)
Freqüência (Hz)
FFT Pulso Voluntário 2
Figura 31: Transformada de Fourier para o sinal periódico da fig. 29, sendo que 1 Hz = 60 bpm.
Na figura 32 observa-se a autocorrelação para o sinal do pulso radial do
voluntário 2.
-3 -2 -1 0 1 2 3-2
-1
0
1
2
Cor
rela
ção
(V2 )
Defasamento temporal (s)
Autocorrelação Pulso Voluntário 2
Figura 32: Autocorrelação para o sinal do pulso radial do voluntário 2, mostrado na fig. 29.
A figura 33 representa o sinal obtido no microfone de eletreto para o som do
pulso radial do voluntário 3.
50
0 5 10 15 20 25 30
-0,10
-0,05
0,00
0,05
0,10
Sina
l (V)
Tempo (s)
Pulso Voluntário 3
Figura 33: Sinal do microfone de eletreto correspondente ao som do pulso radial do voluntário 3.
Na figura 34 observa-se um detalhe do sinal da figura 33 nos primeiros três
segundos de medição.
0 1 2 3
-0,07
0,00
0,07
Sina
l (V)
Tempo (s)
Pulso Voluntário 3
Figura 34: Detalhe dos três primeiros segundos de medição para o som do pulso radial do
voluntário 3.
A figura 35 mostra a transformada de Fourier, e as freqüências que
contribuem neste sinal.
51
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200,000
0,002
0,004
0,006
0,008
0,010
0,012
0,014
Ampl
itude
(V)
Freqüência (Hz)
FFT Pulso Voluntário 3
Figura 35: Transformada de Fourier para o sinal periódico da fig. 33, sendo que 1 Hz = 60 bpm.
Na figura 36 observa-se a autocorrelação para o sinal do pulso radial do
voluntário 3.
-12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12
-4
-2
0
2
4
Cor
rela
ção
(V2 )
Defasamento temporal (s)
Autocorrelação Pulso Voluntário 3
Figura 36: Autocorrelação para o sinal do pulso radial do voluntário 3, mostrado na fig. 33.
A figura 37 representa o sinal obtido no microfone para o som do pulso
radial do voluntário 4.
52
0 1 2 3 4 5 6-0,2
-0,1
0,0
0,1
0,2
Sina
l (V)
Tempo (s)
Pulso Voluntário 4
Figura 37: Sinal do microfone de eletreto correspondente ao som do pulso radial do voluntário 4.
Na figura 38 observa-se um detalhe do sinal da figura 37 nos primeiros três
segundos de medição.
0 1 2
-0,1
0,0
0,1
0,2
Sina
l (V)
Tempo (s)
Pulso Voluntário 4
Figura 38: Detalhe dos três primeiros segundos de medição para o som do pulso radial do
voluntário 4.
53
A figura 39 mostra a transformada de Fourier e as freqüências que
contribuem neste sinal.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200,000
0,005
0,010
0,015
0,020
0,025
0,030
Ampl
itude
(V)
Freqüência (Hz)
FFT Pulso Voluntário 4
Figura 39: Transformada de Fourier para o sinal periódico da fig. 37, sendo que 1 Hz = 60 bpm.
Na figura 40 observa-se a autocorrelação para o sinal do pulso radial do
voluntário 4.
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6-4
-2
0
2
4
6
Cor
rela
ção
(V2 )
Defasamento temporal (s)
Autocorrelação Pulso Voluntário 4
Figura 40: Autocorrelação para o sinal do pulso radial do voluntário 4, mostrado na fig. 37.
54
9.3 DESCRIÇÃO QUALITATIVA DOS SINAIS DO CORAÇÃO E DO PULSO RADIAL OBTIDOS COM O MICROFONE DE ELETRETO.
A seguir, será feita uma descrição qualitativa das principais características
dos sinais do coração e do pulso radial analisados para cada voluntário.
9.3.1 DESCRIÇÃO QUALITATIVA DOS SINAIS DO CORAÇÃO
A figura 41 corresponde ao sinal do coração para o voluntário 1. Observa-
se o início do ciclo cardíaco no ponto L, seguido de uma queda - ponto A com
ascensão até o ponto B. Na seqüência, observam-se cinco repetições de quedas
(C, E,G,I,K) e picos (D,F,H,J,L), com início de outro batimento cardíaco.
2-0,05
0,00
0,05
L
A
L
K
J
I
H
G
F
E
D
C
B
A
Sin
al (V
)
Tempo (s)
Coração Voluntário 1
Figura 41: Descrição qualitativa de um período do sinal do coração do voluntário 1. As letras na
figura foram usadas para descrever com mais clareza as características observadas.
Observando-se a figura 41 é possível identificar a semelhança entre a
forma do som do coração captado com microfone de eletreto e os achados de um
eletrocardiograma, especialmente as ondas P - QRS - T, que estão relacionadas
com a sístole e a diástole.
55
O Eletrocardiograma é o exame complementar mais simples e mais
importante no diagnóstico de doenças cardiovasculares, é o registro dos
fenômenos elétricos que se originam durante a atividade cardíaca. Esse registro é
realizado através de um aparelho denominado eletrocardiógrafo.
No traçado eletrocardiográfico a seqüência normal da ativação do coração
apresenta uma onda P, um segmento PR, um complexo QRS, um segmento ST e
uma onda T. Em alguns casos pode aparecer uma onda U.
Na eletrocardiografia, a onda P é o momento da despolarização dos átrios
direito e esquerdo, ou seja, a sístole atrial. A diástole atrial, que seria a
repolarização, não é facilmente percebida pois fica mascarada pela
despolarização ventricular (complexo QRS). A repolarização atrial pode ser
observada como a onda Ta, discreta e geralmente desnivelada.
O complexo QRS é o conjunto de ondas que inicia a despolarização
ventricular (sístole). O ponto onde termina o QRS e se inicia o segmento ST (final
da despolarização ventricular e começo da sua repolarização) é chamado de
ponto J.
O intervalo QT representa o tempo total da sístole ventricular, é o tempo
compreendido entre o início do QRS até o final da onda T, que é a repolarização
ventricular , ou seja, a diástole (GARCIA,2002).
Em alguns casos, depois da onda T, pode-se observar no
eletrocardiograma uma onda pequena e achatada, a onda U, que representa as
regiões do coração que repolarizam tardiamente.
56
Afigura 42 ilustra o traçado eletrocardiográfico normal, mostrando as ondas
P, QRS, T , U e o intervalo QT.
Figura 42: Traçado eletrocardiográfico normal, disponível em:
http://www.virtual.epm.br/material/tis/curr-bio/trab2003/g5/ecgnormal.html.
Dessa forma, a figura 41 pode ter seus pontos identificados como as ondas
da eletrocardiografia. Na figura 43, mesmo período do sinal do coração mostrado
na figura 41, observa-se a despolarização atrial no ponto P , a despolarização
ventricular nos pontos QRS, e a repolarização ventricular no ponto T.
57
2-0,05
0,00
0,05
P
T
S
R
Q
Sin
al (V
)
Tempo (s)
Coração Voluntário 1
Figura 43: Descrição qualitativa de um período do sinal do coração do voluntário 1, relacionado
com a eletrocardiografia.
Na figura 44 observa-se o sinal do coração do voluntário 2. A
despolarização atrial pode ser observada no ponto P , a despolarização ventricular
nos pontos QRS, e a repolarização ventricular como ponto T.
1
-0,2
0,0
0,2
PT
S
R
Q
Sina
l (V)
Tempo (s)
Coração Voluntário 2
58
Figura 44: Descrição qualitativa de um período do sinal do coração do voluntário 2, relacionado
com a eletrocardiografia.
A semelhança se repete na figura 45, onde observa-se a despolarização
atrial no ponto P , a despolarização ventricular nos pontos QRS, e a repolarização
ventricular como ponto T.
1
0,00
0,08
P
T
S
R
Q
Sin
al (V
)
Tempo (s)
Coração Voluntário 3
Figura 45: Descrição qualitativa de um período do sinal do coração, voluntário 3, relacionado com
a eletrocardiografia.
O padrão análogo é observado na figura 46, tendo a despolarização atrial
no ponto P , a despolarização ventricular nos pontos QRS, e a repolarização
ventricular como ponto T.
59
1
-0,1
0,0
0,1
S
R
Q
P
TCoração Voluntário 4
Sin
al (
V)
Tempo (s)
Figura 46: Descrição qualitativa de um período do sinal do coração, voluntário 4, relacionado com
a eletrocardiografia.
Assim, na captação do som do coração com o microfone, em todos os
indivíduos analisados, observa-se o mesmo padrão encontrado no
eletrocardiograma, com a presença das ondas P - QRS - T.
9.3.1 DESCRIÇÃO QUALITATIVA DOS SINAIS DO PULSO RADIAL
Na figura 47 observa-se o início de um pulso com uma queda acentuada –
ponto A, que se eleva em um pico até o ponto B, o mais acentuado. Na
seqüência, são observados cinco picos (pontos D, F, H, J, L). Após L, há uma
nova queda acentuada, dando início a um novo pulso (A).
60
1 2
-0,1
0,0
0,1
A
L
K
J
I
H
G
F
E
D
C
B
A
Sin
al (V
)
Tempo (s)
Pulso Voluntário 1
Figura 47: Descrição qualitativa de um período do sinal do pulso radial do voluntário 1.
A figura 48 ilustra o início do pulso no ponto A, sucedido do pico mais alto -
ponto B. Após este, quatro picos são observados (D, F, H, J). Posteriormente, há
nova queda acentuada, ponto A, início de um novo pulso.
1
-0,1
0,0
0,1
A
J
I
H
G
F
E
D
C
B
A
Sina
l (V)
Tempo (s)
Pulso Voluntário 2
Figura 48: Descrição qualitativa de um período do sinal do pulso radial do voluntário 2.
61
A figura 49 mostra o pulso radial com início no ponto A, elevando-se em um
pico até o ponto B, o mais alto. Na seqüência, duas subidas (D, F) são
observadas. Após F, intensa queda no ponto A, inicia-se um novo pulso.
2
-0,07
0,00
0,07
A
F
E
D
C
B
A
Sina
l (V
)
Tempo (s)
Pulso Voluntário 3
Figura 49: Descrição qualitativa de um período do sinal do pulso do voluntário 3.
A figura 50 mostra um pulso com início no ponto A, elevando-se até o ponto
B. Posteriormente, observam-se quatro picos (D, F, H, J). Após o último, ponto J,
há nova queda acentuada para dar início a um novo pulso, ponto A.
62
1
-0,2
-0,1
0,0
0,1
0,2
A
J
I
H
G
F
E
D
C
B
A
Sin
al (V
)
Tempo (s)
Pulso Voluntário 4
Figura 50: Descrição qualitativa de um período do sinal do pulso do voluntário 4.
Também no caso do pulso, evidencia-se uma grande heterogeneidade na
forma do som e no número de ondas presentes.
Pode-se observar, da mesma forma, que a perturbação principal dentro da
onda do coração tem características diferentes da onda do pulso: enquanto a
perturbação inicial no pulso apresenta uma forte simetria com relação à linha de
base, a do coração apresenta uma forte assimetria, mostrando, às vezes, uma
contribuição maior na parte superior e, às vezes, uma contribuição maior na parte
inferior da perturbação. A onda do som do coração também mostra uma estrutura
inicial em forma de pico (pontos R nas figs. 43, 44, 45 e 46), o que não acontece
nos sinais do pulso, onde a perturbação inicial consiste numa deflexão negativa,
em forma de “S”.
9.4 DESCRIÇÃO QUANTITATIVA DAS FREQÜÊNCIAS DE MODULAÇÃO PARA OS SINAIS DO CORAÇÃO E DO PULSO RADIAL
63
A partir das freqüências calculadas nas transformadas de Fourier para o
som do coração e do pulso, podemos ordenar as diferentes freqüências para cada
tipo de som, segundo a intensidade da amplitude.
9.4.1 DESCRIÇÃO QUANTITATIVA DOS SINAIS DO CORAÇÃO
No quadro 1 são observadas as freqüências para o sinal do coração do
voluntário 1.
Quadro 1: Freqüências ordenadas segundo o valor da amplitude para o sinal do
coração do voluntário 1, onde 1 Hz corresponde a 60 batimentos por minuto
(bpm).
Ordem Freqüência (Hz) (1 Hz = 60 bpm)
Amplitude (V)
1 1,953 0,0079
2 2,929 0,0059
3 1,3427 0,0037
4 4,272 0,00368
5 6,958 0,0036
6 0,9765 0,0033
7 0,366 0,003
8 9,216 0,00259
9 6,0424 0,0025
10 10,193 0,00237
11 12,146 0,00233
12 13,122 0,00179
64
A partir do Quadro 1, observa-se que as freqüências F1 =1,953 Hz, F2 =
2,929 Hz e F5 =6,958 Hz são múltiplas da freqüência F6 =0,9765 Hz, com período
de 1,024 s. Além destas, observam-se outras freqüências como: F3 =1,3427 Hz,
que corresponde a um período de 0,7447 s e, F4 =4,272 Hz com um período de
0,234 s.
A figura 12 é a autocorrelação para o sinal do coração do voluntário 1.
Observa-se a presença de três estruturas com período de repetição de
aproximadamente 1,01 s, ou seja, com uma freqüência de 0,99 Hz, que
corresponde à freqüência F6, observada no Quadro 1.
No quadro 2 as freqüências para o sinal do coração do voluntário 2 são
observadas.
Quadro 2: Freqüências ordenadas segundo o valor da amplitude para o
sinal do coração do voluntário 2.
Ordem Freqüência (Hz) (1 Hz = 60 bpm)
Amplitude (V)
1 2,563 0,0404
2 5,371 0,0319
3 4,028 0,0276
4 1,343 0,0274
5 4,272 0,0253
6 2,197 0,0155
7 9,277 0,0155
8 7,935 0,0143
9 8,178 0,0138
10 9,643 0,0135
65
O quadro 2 mostra que as freqüências F1 =2,563 Hz, F2 =5,371 Hz e F3 =
4,028 Hz são múltiplas da freqüência F4 =1,343 Hz, com período de 0,744 s.
A figura 16 é a autocorrelação para o sinal do coração do voluntário 2.
Observa-se a presença de duas estruturas que se repetem a cada 0,768 s e 0,748
s, correspondendo às freqüências de 1,3 Hz e 1,34 Hz.
No quadro 3 são observadas as freqüências para o sinal do coração do
voluntário 3.
Quadro 3: Freqüências ordenadas segundo o valor da amplitude para o sinal do
coração do voluntário 3.
Ordem Freqüência (Hz) (1 Hz = 60 bpm)
Amplitude (V)
1 1,343 0,0102
2 0,976 0,0064
3 2,655 0,0064
4 0,305 0,006
5 0,885 0,0039
6 4,364 0,0039
7 3,997 0,0037
8 2,929 0,0034
9 0,641 0,003
10 5,3406 0,0028
No quadro 3 nota-se que as freqüências F3 =2,655 Hz, F7 =3,997 Hz e F10=
5,3406 Hz são múltiplas da freqüência F1 =1,343 Hz, com período de 0,744 s. A
Segunda freqüência de 0,976 Hz tem período do sinal =1,025 s, e a quarta
66
freqüência =0,305 Hz tem período de 3,28 s. A sexta freqüência =4,364 Hz
corresponde a aproximadamente 5 vezes a quinta freqüência =0,885 Hz, com
período de 1,13 s.
A figura 20 é a autocorrelação para o sinal do coração do voluntário 3. Nela
observa-se a presença de uma estrutura que se repete a cerca de cada 0,75 s,
correspondendo a uma freqüência de 1,33 Hz. A forma da curva de
autocorrelação sugere uma modulação na amplitude do sinal.
No quadro 4 observam-se as freqüências para o sinal do coração do
voluntário 4.
Quadro 4: Freqüências ordenadas segundo o valor da amplitude para o sinal do
coração do voluntário 4.
Ordem Freqüência (Hz) (1 Hz = 60 bpm)
Amplitude (V)
1 3,66 0,0198
2 2,44 0,0195
3 6,347 0,0125
4 7,568 0,0113
5 6,103 0,0107
6 4,88 0,0103
7 10,01 0,0097
8 7,324 0,0095
9 5,12 0,0094
10 8,056 0,0077
11 11,23 0,00614
12 1,22 0,0059
67
A partir do quadro 4, observam-se as freqüências F1 =3,66 Hz; F2 =2,44 Hz;
F5 =6,103 Hz; F6 =4,88 Hz e F8 =7,324 Hz, que são múltiplas da freqüência F12 =
1,22 Hz, com período de 0,82 s. Outras freqüências são: a terceira =6,347 Hz,
com período de 0,16 s; a quarta =7,568 Hz, com período de 0,13 s e, a sétima=
10,01 Hz com período de 0,1 s.
A figura 24 mostra a autocorrelação para o sinal do coração do voluntário 4,
a curva mostra três estruturas que se repetem aproximadamente a cada 0,83 s,
que corresponde a uma freqüência de 1,2 Hz.
9.4.1 DESCRIÇÃO QUANTITATIVA DOS SINAIS DO PULSO RADIAL
No quadro 5 são observadas as freqüências para o sinal do pulso radial do
voluntário 1.
Quadro 5: Freqüências ordenadas segundo o valor da amplitude para o sinal do
pulso radial do voluntário 1.
Ordem Freqüência (Hz) (1 Hz = 60 bpm)
Amplitude (V)
1 2,929 0,0184
2 1,953 0,0154
3 5,0048 0,0127
4 3,906 0,0108
5 4,88 0,0106
6 5,981 0,0103
7 0,976 0,0101
8 4,028 0,0092
68
9 5,371 0,0072
10 6,347 0,00658
11 6,958 0,0057
O quadro 5, mostra que as freqüências F1 =2,929 Hz; F2 =1,953 Hz; F4 =
3,906 Hz; F5 =4,88 Hz; F6 =5,981 Hz e F11 =6,958 Hz são múltiplas da freqüência
F7 =0,976 Hz, com período de 1,024 s. Outras freqüências são: a terceira =5,005
Hz, com período de 0,199 s e, a oitava =4,028 Hz, com período de 0,248 s.
A figura 28 é a autocorrelação para o sinal do pulso radial do voluntário 1.
Observa-se que a curva mostra três estruturas que se repetem aproximadamente
a cada 1,01 s, correspondendo a uma freqüência de 0,99 Hz.
O quadro 6 mostra as freqüências para o sinal do pulso radial, voluntário 2.
Quadro 6: Freqüências ordenadas segundo o valor da amplitude para o sinal do
pulso radial do voluntário 2.
Ordem Freqüência (Hz) (1 Hz = 60 bpm)
Amplitude (V)
1 5,615 0,01688
2 5,371 0,014
3 2,563 0,0136
4 6,347 0,0129
5 3,906 0,0107
6 5,981 0,009
7 3,54 0,008
8 5,005 0,008
9 6,958 0,008
10 1,343 0,0074
69
11 2,197 0,0073
12 6,592 0,0073
13 4,272 0,007
No quadro 6, as freqüências F3 =2,563 Hz; F5 =3,906 Hz; F2 =5,371 Hz; e
F12 =6,592 Hz são, aproximadamente, múltiplas da freqüência F10 =1,343 Hz, com
período de 0,744 s. A primeira freqüência =5,615 Hz, tem um período de 0,178 s;
a quarta =6,347 Hz, período de 0,158 s e, a sexta =5,981 Hz tem período de
0,167 s.
A figura 32 mostra a autocorrelação para o sinal do pulso radial do
voluntário 2. A curva mostra quatro estruturas que se repetem aproximadamente
a cada 0,713 s, correspondendo a freqüência de 1,403 Hz.
No quadro 7 são observadas as freqüências para o sinal do pulso radial do
voluntário 3.
Quadro 7: Freqüências ordenadas segundo o valor da amplitude para o sinal do
pulso radial do voluntário 3.
Ordem Freqüência (Hz) (1 Hz = 60 bpm)
Amplitude (V)
1 2,624 0,0138
2 3,967 0,008
3 5,249 0,0065
4 1,343 0,0059
5 5,371 0,0057
6 3,723 0,0053
70
7 5,035 0,0051
8 6,713 0,0048
9 2,929 0,0045
10 5,737 0,0044
11 2,349 0,0042
12 4,364 0,00352
O quadro 7 mostra as freqüências F1 =2,624 Hz; F2 =3,967 Hz; F5 =5,371
Hz; e F8 =6,713 Hz, as quais são, aproximadamente, múltiplas da freqüência F4
=1,343 Hz, com período de 0,744 s. A terceira freqüência =5,249 Hz tem período
de 0,19 s; a sexta = 3,723 Hz tem um período de 0,268 s e, a sétima =5,035 Hz,
com período de 0,198 s.
A figura 36 mostra a autocorrelação para o sinal do pulso radial do
voluntário 3. A curva mostra duas estruturas que se repetem, aproximadamente, a
cada 0,759 s, correspondendo a uma freqüência de 1,317 Hz.
Quadro 8: ilustra as freqüências para o sinal do pulso radial do voluntário 4.
Quadro 8: Freqüências ordenadas segundo o valor da amplitude para o sinal do
pulso radial do voluntário 4.
Ordem Freqüência (Hz) (1 Hz = 60 bpm)
Amplitude (V)
1 3,662 0,0269
2 2,441 0,023
3 6,103 0,0219
4 4,88 0,0209
5 6,347 0,0175
6 1,22 0,0148
71
7 5,129 0,014
8 5,859 0,0128
9 7,324 0,0119
10 7,568 0,0107
11 5,615 0,0087
12 6,836 0,0087
13 8,789 0,0056
14 10,009 0,0047
15 11,23 0,0039
16 1,708 0,003
O quadro 8 mostra que as freqüências F1 =3,662 Hz; F2 =2,441Hz; F3 =
6,103Hz; F4 =4,88Hz, e F9 =7,324Hz são, aproximadamente, múltiplas da
freqüência F6 =1,22 Hz, com período de 0,819 s. As freqüências: F7 =5,129 Hz e
F12 =6,836 Hz são múltiplas de F16 =1,708 Hz, com período de 0,585 s. A quinta
freqüência =6,347 Hz tem um período de 0,158 s.
A figura 40 mostra a autocorrelação para o sinal do pulso radial do
voluntário 4. A curva mostra cinco estruturas que se repetem, aproximadamente,
a cada 0,808 s, o que corresponde a uma freqüência de 1,24 Hz.
Após a descrição feita nas páginas anteriores sobre os sinais obtidos, o
quadro 9 mostra um resumo das freqüências e dos períodos - do coração e do
pulso radial - para cada voluntário, obtidos a partir da transformada de Fourier e
da curva de autocorrelação.
Quadro 9: Freqüências fundamentais e períodos respectivos obtidos para o sinal
do coração e do pulso radial em cada voluntário. Os dados foram obtidos a partir
dos resultados da transformada de Fourier e da curva de autocorrelação.
72
Voluntário Fcoração (Hz) (1 Hz = 60 bpm)
Período Coração (s)
Fpulso (Hz) (1 Hz = 60 bpm)
Período Pulso (s)
1 0,9765 1,024 0,976 1,024
2 1,343 0,744 1,343 0,744
3 1,343 0,744 1,343 0,744
4 1,22 0,819 1,22 0,819
9.5 CORRELAÇÃO ENTRE OS SINAIS DO CORAÇÃO E DO PULSO RADIAL Como ambos sinais foram obtidos simultaneamente, é possível calcular a
função correlação entre eles. O resultado para cada voluntário será mostrado a
seguir.
Na figura 51 observa-se que ambos sinais compartilham estruturas em
comum, isto se dá pela presença de vários máximos repetidos. Ou seja, o sinal do
pulso é gerado pelo coração, o que era de se esperar. Neste caso, pode-se
observar uma defasagem temporal entre os dois sinais de 284 ms. Isto é, o sinal
do pulso demora 284 ms para ser transmitido a partir do coração. O coeficiente de
correlação de Pearson calculado foi de 0,055.
73
Figura 51: Função correlação para os sinais do coração e do pulso radial para o voluntário 1.
Na figura 52, voluntário 2, também se observa que ambos sinais
compartilham estruturas em comum. A defasagem temporal é de 64 ms, o que
significa que o sinal do pulso demora 64 ms para ser transmitido a partir do
coração. O coeficiente de correlação de Pearson foi de 0,27.
Figura 52: Função correlação para os sinais do coração e do pulso radial para o voluntário 2.
-10 -5 0 5 10
-1
0
1
Cor
rela
ção
(V2 )
Defasagem temporal (s)
-6 -4 -2 0 2 4 6-6
-3
0
3
Cor
rela
ção
(V2 )
Defasagem temporal (s)
74
Na figura 53, voluntário 3, os mesmos aspectos podem ser observados;
ambos sinais compartilham estruturas em comum. Neste caso, observa-se uma
defasagem temporal de 168 ms, o que quer dizer que o sinal do pulso demora 168
ms para ser transmitido a partir do coração. O coeficiente de correlação de
Pearson foi de 0,37.
Figura 53: Função correlação para os sinais do coração e do pulso radial para o voluntário 3.
Na figura 54, voluntário 4, os sinais também compartilham estruturas em
comum, com uma defasagem temporal de 96 ms. Ou seja, o sinal do pulso
demora 96 ms para ser transmitido a partir do coração. O coeficiente de
correlação de Pearson foi de 0,35.
-35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35-2
0
2
Cor
rela
ção
(V2 )
Defasagem temporal (s)
75
Figura 54: Função correlação para os sinais do coração e do pulso radial para o voluntário 4.
-6 -4 -2 0 2 4 6-3
0
3
Cor
rela
ção
(V2 )
Defasagem temporal (s)
76
10. DISCUSSÃO
A análise dos sons do coração e do pulso radial obtidos simultaneamente,
mostra que ambos sinais pulsam com a mesma freqüência fundamental, obtida
através da FFT assim como através da função de autocorrelação, como mostra o
Quadro 9. Isto implica que o pulso está refletindo a dinâmica do coração, ou seja,
ele é originado a partir dos movimentos cardíacos.
As defasagens temporais observadas a partir da função correlação entre os
sinais do pulso e do coração foram de 284 ms para o voluntário 1, 64 ms para o
voluntário 2, 168 ms para o voluntário 3 e 96 ms para o voluntário 4, como
observa-se na tabela 1. Uma amostragem maior poderá afirmar que cada
indivíduo tem um valor característico de defasagem temporal.
Tabela 1: Valores da Defasagem Temporal e do Coeficiente de Pearson para os
quatro voluntários analisados.
Durante o desenvolvimento deste trabalho foi observado que a obtenção do
sinal do coração é sempre mais difícil do que a do pulso, pois o coração é mais
complexo e apresenta estruturas não encontradas no pulso. As medições foram
realizadas em vários indivíduos em dias diferentes. Porém, na obtenção dos
sinais simultâneos, nem sempre foi possível obter sinais de qualidade no coração,
o que impossibilitou uma análise da correlação cruzada em todos os casos.
Voluntário Defasagem (ms) Pearson 1 284 0,052 64 0,273 168 0,374 96 0,35
77
O uso da defasagem temporal entre os sons do coração e do pulso, como
um parâmetro cardíaco, pode ser visualizado sempre e quando for mostrado que
ele é único do indivíduo. Variações na velocidade do pulso podem ter levado aos
diferentes resultados. A velocidade do pulso poderia estar relacionada com as
propriedades da parede arterial.
Mesmo com a dispersão observada nos quatro valores reportados, pode-se
suspeitar que a defasagem temporal seja realmente única para cada indivíduo,
tornando-a importante para a correlação com doenças cardiovasculares. Um
indicativo de que este parâmetro seja único é o fato de que os voluntários 2 e 3
mostram os mesmos valores de período no sinal, porém a defasagem temporal de
ambos é muito diferente.
Os coeficientes de correlação de Pearson para os voluntários da tabela 1
não apresentaram uma correlação forte, devido à presença de diferentes
componentes no sinal do coração e do pulso radial. Isto pode ser observado na
figura 55, onde observa-se o sinal do coração junto com o sinal simultâneo do
pulso, deslocado num tempo igual ao da defasagem temporal.
78
Figura 55: Sinais do coração e do pulso do voluntário 4, defasados num tempo de 96 ms,
mostrando as coincidências entre ambos sinais após a defasagem.
Na figura 55 pode-se observar que a maior parte do sinal do pulso coincide
com o sinal do coração, porém, o coração possui várias outras estruturas que não
podem ser observadas no pulso. Ou seja, o sinal do coração é mais complexo
que o sinal do pulso. Isto deve ser a razão para que os valores do coeficiente de
correlação de Pearson fossem muito pequenos.
Os movimentos dos folhetos do coração, das cordas tendíneas e músculos
papilares, juntamente com o próprio atrito das câmaras cardíacas e o líquido
dentro delas (sangue) é que vai gerar o som das bulhas cardíacas,
correlacionando os movimentos mecânicos e o som do coração.
Dessa forma, na figura 55 e 56, pode-se observar que o pulso é o resultado
entre o final da onda QRS e da onda T, sendo o resultado da passagem entre a
despolarização e repolarização ventricular, ou seja, é gerado entre o final da
sístole e o começo da diástole ventricular.
0 1 2
-0,2
0,0
0,2
Sina
l (V)
Tempo (s)
Coração Pulso
79
No caso do voluntário 1, que apresentou um coeficiente de correlação muito
perto do zero, pode ser observado a presença de várias estruturas diferentes
daquela do pulso, evidenciadas na figura 56.
Figura 56: Sinais do coração e do pulso do voluntário 1, defasados num tempo de 284 ms,
mostrando as coincidências entre ambos sinais após a defasagem.
É importante observar que a freqüência fundamental do coração para o
voluntário 1 é de 0,976 Hz com período de 1,024 s, correspondendo a um pulso
(freqüência cardíaca) de 58 batimentos por minuto. O pulso do voluntário 2 é de
80 batimentos por minuto (freqüência fundamental de 1,343 Hz e período 0,744 s),
do voluntário 3 também é de 80 batimentos por minuto (freqüência de 1,343 Hz e
período de 0,744 s). O voluntário 4 tem freqüência de 1,22 Hz e período de 0,82
s, ou seja, 73 batimentos por minuto. Esses valores da freqüência cardíaca são
os esperados em indivíduos normais em repouso, que é de 60 a 100 batimentos
por minuto. Isto mostra que os resultados obtidos na análise realizada estão de
1 2 3 4 5-0,2
-0,1
0,0
0,1
0,2
Sina
l (V)
Tempo (s)
Coração Pulso
80
acordo com o esperado fisiologicamente na medição do pulso humano. Tais
valores podem ser observados na tabela 2.
Tabela 2: Relação da Freqüência Cardíaca (FC) em batimentos por minuto (bpm)
com seus respectivos: período (P) e freqüência fundamental do coração (f cor).
Quanto à analise da forma da onda do som do coração e do pulso radial,
observou-se que ela é complexa. Dentro dessa complexidade está contida
informação relevante ao funcionamento do coração, atestada através dos diversos
estudos de fonocardiografia (TILKIAN, 2004). A correlação cruzada entre os sons
do coração e do pulso mostrou que existe uma relação entre ambos sinais, sendo
importante e interessante o estudo da relação entre a estrutura do som do pulso e
a estrutura do som do coração.
Pode-se verificar que o pulso inicial no som é diferente em ambos os casos,
o que deve estar relacionado com a origem do próprio som captado. O restante
da estrutura poderá ser analisado, sendo necessário um estudo comparativo da
relação entre as diferentes fases do batimento cardíaco, as estruturas do som do
coração e as estruturas do som do pulso radial; para assim poder estabelecer a
importância da análise do pulso radial na ausculta cardíaca.
Voluntário f cor (Hz) P (s) FC (bpm)1 0,976 1,024 582 1,343 0,744 803 1,343 0,744 804 1,220 0,819 73
81
11. CONCLUSÕES
Nas condições estudadas e frente aos objetivos propostos pode-se concluir
que:
• Os sinais do batimento cardíaco e do pulso radial, captados com microfone
de eletreto, estão correlacionados entre eles.
• O cálculo do tempo de defasagem e a análise da forma dos sinais utilizando
o microfone de eletreto podem ser úteis para a identificação de patologias
cardíacas e arteriais.
• Os sinais arteriais adquiridos foram de boa qualidade, mostrando que esta
técnica pode ser uma aplicação importante para futura comparação com a
técnica convencional de fonocardiografia.
Este estudo foi proposto em função da ausência de informações referentes.
Desta forma, ficam outros tópicos para estudos futuros:
• Uma análise estatística do tempo de defasagem entre os sinais simultâneos
do coração e do pulso radial numa amostragem grande de indivíduos, onde
para cada indivíduo sejam feitas mais de seis medições repetidas do sinais
simultâneos, de preferência em dias diferentes. Juntamente com esta
análise, dever-se-á realizar uma correlação entre o valor médio do tempo
de defasagem e a presença de doenças cardiovasculares.
• Uma análise da estrutura da forma da onda do som do coração e do pulso,
através de técnicas topológicas na matemática, e sua correlação com as
diferentes fases do batimento cardíaco.
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São Paulo: Roca, 2004.
ANEXOS
Termo de Consentimento Livre e Esclarecido – TCLE
CONSENTIMENTO FORMAL DE PARTICIPAÇÃO NO ESTUDO INTITULADO: ANÁLISE COMPARATIVA DO SOM DO PULSO RADIAL E DO CORAÇÃO
CAPTADO COM MICROFONE DE ELETRETO
Eu,_____________________________, portador do RG _________________, voluntariamente concordo em participar de um estudo científico nos termos do projeto proposto pelo Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento - IP&D, da Universidade do Vale do Paraíba – UNIVAP.
A pesquisa tem por finalidade analisar o som do pulso radial e do coração em diferentes indivíduos, através de microfone de eletreto. O microfone será utilizado para a captação dos sons, sendo colocado um sobre o pulso radial e outro sobre a área cardíaca, de acordo com as orientações recebidas, não causando dor e/ou desconforto durante o uso.
As informações obtidas serão mantidas em sigilo e não poderão ser consultadas por pessoas leigas sem minha expressa autorização por escrito. As informações assim obtidas poderão ser usadas para fins estatísticos ou científicos, sempre resguardando minha privacidade.
Acredito ter sido suficientemente esclarecido a respeito das informações que li ou foram lidas para mim. Discuti com os pesquisadores sobre a minha decisão de participar nesse estudo, e ficaram claros quais os propósitos do mesmo, os procedimentos a serem realizados, as garantias de informações confidenciais e de esclarecimentos permanentes. Ficou claro também que minha participação é isenta de despesas.
Concordo voluntariamente em participar deste estudo e poderei retirar o meu consentimento a qualquer momento, antes ou durante o mesmo, sem penalidade ou prejuízo.
Declaro que obtive de forma apropriada, livre e voluntária as informações e, assino o presente Termo de Consentimento Livre e Esclarecido para a participação neste estudo.
São José dos Campos, ____ de ____________de 2005. ______________________________ Participante
Orientador: Pesquisadora: ______________________________ ______________________ Prof. Dr. Daniel Acosta Avalos Josely de Abreu Vitor
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