projeto de instrumentação biomédica ii
TRANSCRIPT
Projeto de Instrumentação Biomédica II
Bruno Otilio Lucas Shinoda
2
Sumário
• Aparelho • Importância clínica • Modelagem
Matemática Computacional
• Simulação • Conclusão • Referências
3
Aparelho ECMO (Extra-Corporeal Membrane Oxygenation)
Overview • Suporte de vida • O circuito permite a oxigenação e remoção de CO2 do
sangue • Usado em casos em pacientes com auto risco de vida e em
cirurgia cardíaca específicas.
História • 1974 - Usado em um feto com Meconium Aspiration Sysdrome (MAS) • Bartlett mostrou a eficiência, mas a metodologia foi criticada • 1993 - 1995, debates sobre a relação ECMO vs cuidados convencionais • 1972 - Primeiro sobrevivente do método. Paciente se recuperou de uma falha
respiratória traumática • 1986 - Gattinoni usou técnica de remoção de CO2, aumentando à taxa de
sobrevivência, porém ainda com muita perda de sangue.
Tipos • VV = veno-venous • VA = veno-arterial • Vena-Pulmonary artery ECMO
lifeinthefastlane.com/ccc/ecmo
4
Aparelho
lifeinthefastlane.com/ccc/ecmo
5
Aparelho
Hospital de Santa Cruz
6
Aparelho
Obtido em MedLinePlus
7
Imagens fortes…
8
Vias de acesso
Obtido por Royal North Shore Hospital & UTS
9
Importância Clínica
10
Objetivo
“Modelar um aparelho de Circulação extra-corpórea (CEC) e Medidor de pressão IV”
11
Modelagem Corpo humano
Aparelho
resistência arterial
Conservação de massa -> Volume
Step function
Pressão
Xiaopeng Bi
12
Informações da literatura
R = (P-Po)/Q
Q = Fluxo laminar
n = 4*10^-3 Pa.s
Q = 5l/min
Q = 0.83*10^-4(m^3/s)
P-Po = 90 mmHg (min)
MedLine
13
Simulink Corpo humano
Gain box de H1
Gain box de 1/R2 dh1/dt H1
14
Gain box de h1/h2
Simulink Aparelho
dh2/dt H1dv2/dt alimenta o
sistema de V1
15
Simulink Foi realizado a
operação produto para calcular o volume em
relação ao tempo (dvx/dt) e o volume final
(V1 e V2). Para tal, à altura do sistema foi multiplicada pela sua respectiva área (A1 e
A2) resultado no volume. Operação
mostrada pelo circulo pontilhado.
Vx = AxHx
16
Resultado e Discussão
17
Resultado e Discussão
Um dos objetivos da modelagem foi atingir homeostase fisiológica; 5L de sangue em um adulto saudável e um fluxo (dv/dt) que seja de acordo com as normas técnicas para proporcionar um tratamento adequado ao paciente. Mesmo com variação de fluxo, o volume
total não sofreu variações bruscas.
0.5*10^-9(m^3/s) <= Qadequado <= 0.83*10^-4(m^3/s)
Q = 7*10^-8 (m^3/s)
18
Resultado e Discussão
O ECMO modelado tem capacidade máxima de 2L com +- 60ml. Ao atingir o equilíbrio, dv2/dt se aproximou de dv1/dt. A modelagem de controle de temperatura e pressão também
obtiveram resultados satisfatório. Seguiu-se recomendações da OMS de valores adequado. Diferente do ECMO modelado,
foi usado uma TF com valores teóricos para tal.
Q = 6,3*10^-8 (m^3/s)
TF = transfer function.
19
Conclusão • Modelagem matemática foi satisfatória para representação do
sistema; • A homeostase foi alcançada em ambos sistemas; circulação
sanguínea e PAIV; • Mesmo com variações de entrada (fluxo) a homeostase foi
atingida. • Um fator que deve ser aprimorado é a eficiência de retornar o
sistema ao equilíbrio (feedback), ou seja, em poucos segundos o aparelho deve ajustar os parâmetros pré-definidos, mesmo com variações grandes de entrada.
20
Referência Modelagem
Fluid Level system Simulink Simulation. Disponível em https://www.youtube.com/watch?v=_ArNuGTimyE
Teoria ECMO
https://www.nicklauschildrens.org/medical-services/pediatric-critical-care-medicine/extra-corporeal-membrane-oxygenation/what-is-ecmo
http://lifeinthefastlane.com/ccc/ecmo/
http://www.elso.org/resources/Guidelines.aspx
Flow in pipe - diameter, velocity, Reynolds number, Bernoulli equation, friction factorPapers and booksJ.T. Han; A fluid Mechanics Model. Disponível em http://web.ornl.gov/info/reports/1978/3445605514324.pdf L. Davidson; Fluid mechanics, turbulent flow and turbulence modeling Disponível em http://www.tfd.chalmers.se/~lada/postscript_files/solids-and-fluids_turbulent-flow_turbulence-modelling.pdf M. Heidelberger; Models in Fluid Dynamics. Disponível em http://philsci-archive.pitt.edu/2112/1/Heidelberger_Models_in_Fluid_Dynamics_corrected.pdf
Sites: http://www.efm.leeds.ac.uk/CIVE/FluidsLevel1/Unit04/T4.html http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/pber.html http://www.pipeflowcalculations.com/pipe-valve-fitting-flow/flow-in-pipes.php
Obrigado!