Oximetro para medida de saturação de oxigenio em linhas de circulação extracorporea

Orientador: Sergio Santos MuhlenDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de ComputaçãoResumo: Este trabalho descreve a construção de um protótipo de aparelho para medir a saturação de oxigênio (802) nas linhas de perfusão arterial e venosa em procedimentos cirúrgicos com circulação extracorpórea (CEC). O protótipo desenvolvido é composto por dois sensores ópticos, um para a linha arterial e outro para a linha venosa, e um módulo de processamento. Cada sensor contém dois LEDs com pico de emissão nos comprimentos de onda de 660 nm e 850 nm e também um fotodiodo que opera medindo a transmissão de luz através de uma camada de sangue. O acoplamento entre o sangue e o sensor óptico é obtido através de uma cubeta especialmente desenvolvida para esta aplicação. A intensidade luminosa transmitida pela camada de sangue é detectada pelo fotodiodo e convertida da forma analógica para a forma digital sendo então processada para o cálculo da 802. O resultado é apresentado no painel frontal do protótipo em visar de cristal líquido. A partir do teclado, também posicionado no painel frontal, é permitido ao usuário ajustar o nível arterial e venoso da 802 abaixo do qual um alarme é ativado indicando medida inferior a estes níveis preestabelecidos. Os resultados obtidos com o protótipo nos testes in vitro mostraram boa correlação (r2=0,97,n=85) com os valores de saturação de oxigênio determinados por aparelho comercial com a concentração de hemoglobina variando entre 8 e 12 g/dl. O erro encontrado na medida da saturação de oxigênio foi inferior a 2% na faixa de 802 entre 80 e 100%, e inferior a 3% de 50 a 80%. Testes in vitro demonstraram que o uso da cubeta na linha de CEC não causa hemólise. O protótipo foi testado em um cão durante o procedimento cirúrgico com CEC. Neste experimento, o índice de correlação entre os resultados fornecidos por aparelho de gasometria comercial e o cálculo da saturação de oxigênio na linha arterial foi de r2=0,93 (n=9) e na linha venosa foi de r=0,88 (n=10). Estes resultados encorajaram a utilização do protótipo em sala de cirurgia com CEC. A inserção das cubetas nas linhas de circulação sangüínea não causou alterações dos procedimentos normais da rotina de uma operação com CECAbstract: This work describes a prototype for assessment of the oxygen saturation (OS) in flowing whole blood through the arterial and venous tubing utilized in extracorporeal circulation (ECC) equipment during cardiopulmonary bypass surgical procedures. The prototype utilizes an optical transducer with two LED (peak emission in 660 nm and 850 nm) and a photodiode operating in transmittance mode. A special cuvette was developed allowing easy attachment of the transducer to the tubing without causing haemolysis. The analog signal from light transmitted through blood is detected by the photodiode and converted to digital form to be read by a microcontroller chip for further processing. The result is shown on the prototype front paneI on a LCD. A keyboard also placed on the front panel allow users to adjust arterial and venous levei of OS below which an audible alarm is activated warning a low OS leveI. In vitro tests have shown high correlation between the readings provided by the prototype and a commercial blood gas analyzer. Correlation index of 0.99 was found for constant hemoglobin concentration. Correlation index of 0.97 was found for hemoglobin concentration varying from 8 to 12 g/dl and oxygen saturation from 50 to 100%. OS measurement was not affected by temperature and flow rate. In these tests, the standard error of the measurement was smaller than 2% for OS varying from 80 to 100% and smaller than 3% for OS varying from 50 to 80%. An in vivo experiment was performed in which a dog was maintained in ECC for two hours. In this experiment a correlation index of 0.93 was obtained for arterial OS and 0.88 for venous OS. The prototype was used in operating room encouraged by results obtained during in vitro te$ts. The prototype sensors and cuvettes were used attached to ECC tubing without changing the normal routine of the surgical procedure. Obtained results open the possibility of the application of the described methods in continuous and real time measurements of OSMestradoEngenharia BiomedicaMestre em Engenharia Elétric