Lez 8 cati

Corso di BiodesignAA 2008/2009 - Facoltà del Design - Politecnico di Milano

3° anno – Disegno Industriale

Misure di pressione arteriosa

Docente: G. Andreoni - Politecnico di Milano

Strumentazione biomedica(Rappresentazione schematica)

Biosensore Alimentazione

Controlloe

Feedback

2Strumentazione biomedica

Cesare AlippiGiuseppe Andreoni

Elemento sensibileprimario

Elemento diconversione

Elaborazione delsegnale

Presentazione delsegnale

Stimolo applicato

(radiazione, energia)

Segnale di

calibrazione

Memorizzazione deidati

Trasmissione deidati

Strumentazione biomedica(Rappresentazione schematica)

Biosensore Alimentazione

Controlloe

Feedback

3Il segnale pressorio


Elemento sensibileprimario

Elemento diconversione



Stimolo applicato

(radiazione, energia)

Segnale di

calibrazione



Introduzione

Pressione Arteriosa

La pressione è una misura che dà informazioni fisiologiche importanti soprattutto per avere un quadro generale della situazione clinica.

Per esempio l'alta pressione (ipertensione), è uno dei fattori di rischio più importanti per le persone anziane: a questa è strettamente legata la frequenza di ictus, di deterioramento delle arterie e di varie malattie cardiovascolari, che rappresentano in Italia la prima causa di morte e

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cardiovascolari, che rappresentano in Italia la prima causa di morte e tra le prime di disabilità.

La prevenzione inizia con il controllo periodico della pressione sanguigna almeno una volta l'anno, o più frequentemente secondo le indicazioni del proprio medico di fiducia.

Introduzione5


Fig.1. Andamento della pressione in un ciclo cardiaco.

Introduzione

Pressione Arteriosa

La misurazione della pressione può essere fatta dal proprio medico, in farmacia, ma anche da soli a casa con l'apparecchio sfigmomanometro, osservando alcuni semplici accorgimenti. Si ha con questa procedura una misura della pressione, che può essere fortemente influenzata dal periodo in cui è rilevato il segnale e dallo stato particolare del paziente (emozione, paura,…).

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stato particolare del paziente (emozione, paura,…).

Può essere misurata con metodi invasivi (rilievo continuo e diretto) da personale esperto e anche con metodi non invasivi, meno precisi e più critici (rilievo campionato e indiretto).

Introduzione

L’ipertensione si riferisce alla pressione che il sangue esercita sulle arterie quando circola nell'organismo, spinto dalla contrazione del cuore. Questa pressione, misurata in millimetri di mercurio (mmHg), è massima durante la contrazione del cuore, la pressione sistolica, e scende al minimo quando il cuore si riempie di sangue, la pressione diastolica. La pressione alta è definita come una pressione massima pari o maggiore di 140 mmHg o una pressione minima pari o maggiore di 90 mmHg.

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maggiore di 90 mmHg.

Fig.2. Andamento nel tempo della pressione arteriosa.

SpecificationSpecification ValueValue

Pressure rangePressure range ––30 to +300 mmHg30 to +300 mmHg

Overpressure without damageOverpressure without damage ––400 to +4000 mmHg400 to +4000 mmHg

Maximum unbalanceMaximum unbalance ±±75 mmHg75 mmHg

Specifiche Tecniche


Linearity and hysteresisLinearity and hysteresis ±± 2% of reading or 2% of reading or ±± 1 mmHg1 mmHg

Risk current at 120 VRisk current at 120 V 10 10 µµAA

Defibrillator withstandDefibrillator withstand 360 J into 50 360 J into 50 ΩΩ

Table Sensor specifications for a blood pressure sensor are determined by a committee composed of individuals from academia, industry, hospitals, and government.

Metodi non invasivi di misura della pressione

Tutti i metodi non invasivi finora sviluppati per il rilievo della pressione si basano su tecniche di misura indirette. Viene cioè rilevata la pressione in un manicotto esterno, reso più o meno solidale con i vasi di cui si vuole conoscere la pressione. Quando la pressione del manicotto coincide con i valori tipici della pressione del vaso (sistolica, diastolica), avvengono dei fenomeni idraulici che possono essere rilevati dall’esterno con varie tecniche e quindi si stabilisce l’identità fra il valore misurato nel manicotto esterno e il valore

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l’identità fra il valore misurato nel manicotto esterno e il valore caratteristico della pressione del vaso. Questi fenomeni idraulici possono essere rilevati o da una persona o in modo automatico grazie a particolari sensori.

Metodi del manicotto10

cuffoccluded

blood vessel


Metodi non invasivi

Metodo di Riva-Rocci: rilevazione della pressione manuale

All’uso del manicotto sono associate diverse tecniche manuali; la più diffusa è il metodo di Riva-Rocci. Si sistema intorno al braccio un manicotto che viene gonfiato fino a che la sua pressione, misurabile con un manometro, assume valori sicuramente superiori alla pressione sistolica. In queste condizioni l’arteria superficiale è collassata per effetto della pressione esercitata su di essa dal manicotto e in essa non scorre sangue. Perciò il fenondoscopio

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manicotto e in essa non scorre sangue. Perciò il fenondoscopio posizionato sull’arteria a valle del manicotto non evidenzierà alcun suono. A questo punto si diminuirà lentamente la pressione del manicotto fino a che raggiungerà il valore della sistolica. In queste condizioni il sangue ricomincerà a fluire ad intermittenza, causando dei suoni tipici, detti suoni di Korotkoff, che arrivano a un massimo e tendono poi a sparire quando la pressione del manicotto raggiunge il valore della diastolica ed il flusso di sangue nell’arteria cessa di essere intermittente.

Metodi non invasivi


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Typical indirect blood-pressure measurement system The sphygmomanometer cuff is inflated by a hand bulb to pressures above the systolic level. Pressure is then slowly released, and blood flow under the cuff is monitored by a microphone or stethoscope placed over a downstream artery. The first Korotkoff sound detected indicates systolic pressure, whereas the transition from muffling to silence brackets diastolic pressure. (From R. F. Rushmer, Cardiovascular Dynamics, 3rd ed., 1970. Philadelphia: W. B. Saunders Co.

Non invasive Methods: Riva Rocci (for english speaking students)


Saunders Co.

Metodi non invasivi


Questo metodo non garantisce una precisione accettabile della pressione sistolica e soprattutto della diastolica. Fonti di precisione sono il corretto posizionamento del manicotto, l’ambiente rumoroso, la presenza di uno strato adiposo fra manicotto e arteria.

Inoltre il valore della pressione è ottenuto in circostanze diverse da quelle che caratterizzano le normali abitudini. Inoltre questo tipo di

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quelle che caratterizzano le normali abitudini. Inoltre questo tipo di misura può indurre nel paziente uno stato emotivo con conseguente innalzamento della pressione.

Metodi non invasivi

Metodo di Riva-Rocci: metodi automatici

Il principio su cui si basano questi sistemi è quello di Riva-Rocci con la variante che la misura è automatica.

Caratteristiche comuni di questi dispositivi sono una pompa che gonfia automaticamente il manicotto, una valvola che ne consente lo sgonfiamento automatico, sistemi ad ultrasuoni o microfoni per rilevare i suoni di Korotkoff, un sensore di pressione per rilevare la

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rilevare i suoni di Korotkoff, un sensore di pressione per rilevare la pressione del manicotto e un sistema per l’elaborazione e la rappresentazione dei segnali.

Ultrasonic determination

of blood pressure A

compression cuff is placed

over the transmitting (8

MHz) and receiving (8 MHz ±∆ ƒ) crystals. The

opening and closing of the

blood vessel are detected

as the applied cuff

Metodo Riva-Rocci automatico


as the applied cuff

pressure is varied. (From

H. F. Stegall, M. B.

Karedon, and W. T.

Kemmerer, "Indirect

Measurement of Arterial

Blood Pressure by

Doppler Ultrasonic

Sphygmomanometry, "J.

Appl. Physiol.,

1968,25,793-798. Used

with permission.)

Esempi di strumenti manuali17


Metodo Oscillometrico

Top: Cuff pressure with superimposed Korotkoff sounds, which appear between systolic

and diastolic pressures. Bottom: the oscillometric method detects when the amplified

cuff pressure pulsations exceed about 30% of maximal pulsations.

20


200

160

1

2

120

80

40

Cu

ff p

ressu

re m

m H

g

Metodo Oscillometrico


The oscillometric method A compression cuff is inflated above systolic pressure and

slowly deflated. Systolic pressure is detected (Point 1) where there is a transition from

small amplitude oscillations (above systolic pressure) to increasing cuff-pressure

amplitude. The cuff-pressure oscillations increase to a maximum (Point 2) at the mean

arterial pressure.

Cuff pressure oscillations

0

Esempi di strumenti automatici22


Esempi di strumenti automatici23


Esempio

• Analisi di un misuratore di PA domiciliare.

• 2 vie possibili:

reverse engineering (design)

design engineering (engineering)

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Esempio applicativo25


Misuratore di pressione

26Strumentazione biomedica

Sensore(di pressione)

Alimentazione

Controlloe

Feedback


Elemento sensibilePrimario (manicotto)

Elemento diConversione

sensore



Stimolo applicato

(Pressione del manicotto)

Segnale di

Calibrazione




Elemento sensibile

Primario (manicotto)

Elemento di

Conversione

sensore

Elaborazione del

segnale

Presentazione del

segnale

Sensore

(di pressione)Alimentazione

Controllo

e

Feedback


Stimolo applicato(Pressione del manicotto)


Elemento sensibilePrimario (manicotto)

Sensore(di pressione)

Stimolo applicato(Pressione del manicotto)

Membrana gonfiabile per l’occlusione dei

vasi brachiali

Tubo di gomma per il gonfiaggio


Valvola meccanica per la chiusura del

flusso d’aria

Pompa di gonfiaggio manuale

con valvola per l’ingresso dell’aria

Tubo di gomma per l’invio dell’aria

al sensore di pressione

Aria in uscita con

pressione = p manicotto

Aria in ingresso a pressione

atmosferica


Elemento di

Conversione

sensore

Elaborazione del

segnale

Presentazione del

segnale

Sensore(di pressione) Alimentazione

Controllo e

Feedback

Attacco del’ Interruttore

Interruttore che apre la

valvola dell’aria al sensore

Ingresso

Tubo


Interruttore ON/OFF

Ingresso aria

Sensore di pressione

Valvola


Elemento di

Conversione

sensore

Elaborazione del

segnale

Presentazione del

segnale


Controllo e

Feedback

Microprocessore


Microprocessore NISSEI N-1622A


Elemento di

Conversione

sensore

Elaborazione del

segnale

Presentazione del

segnale


Controllo e

Feedback

Batteria 9V Batteria 9V


Batteria 9V Batteria 9V


Elemento di

Conversione

sensore

Elaborazione del

segnale

Presentazione del

segnale


Controllo e

Feedback

Display per P /P /P

Beeper


Display per Psys/Pdia/Pmed

HR, e misura ok

Beeper

per HR


Elemento di

Conversione

sensore

Elaborazione del

segnale

Presentazione del

segnale


Controllo e

Feedback


Display Beeper

Conclusione34


Conclusione35


Conclusione36


Conclusione37


Conclusione38


Conclusione39


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Education

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