BRPI0801684A2 - método e equipamento de monitoração da corrente drenada pelo eletrodo terra em tomografia por impedáncia elétrica - Google Patents

Abstract

MéTODO E EQUIPAMENTO DE MONITORAçãO DA CORRENTE DRENADA PELO ELETRODO TERRA EM TOMOGRAFIA POR IMPEDáNCIA ELéTRICA. Método e equipamento de monitoração da corrente drenada pelo eletrodo terra em tomografia por impedância elétrica, estando o dito eletrodo terra (16) e conjunto de eletrodos (11) simultaneamente aplicados a um paciente (12) num tomógrafo (14, 15) por impedância elétrica, compreendendo a conversão de dita corrente em um sinal de tensão (41) e sua amplificação, demodulação e filtragem de modo a recuperar a sua componente quase-contínua (44, 45, 46, 47, 48) e a comparação do valor desta última com valores limite (v1, v3, v4, v6) proporcionais à intensidade da corrente de excitação aplicada ao referido conjunto de eletrodos. Além de permitir a detecção a desconexão do dito eletrodo terra, a referida comparação permite detectar a desconexão de um ou mais eletrodos (11) de tomografia, desbalanceamento nas correntes injetadas através dos ditos eletrodos e o contato do paciente com fontes de tensão ou corpos condutores.

Description

"MÉTODO E EQUIPAMENTO DE MONITORAÇÃO DA CORRENTEDRENADA PELO ELETRODO TERRA EM TOMOGRAFIA PORIMPEDÂNCIA ELÉTRICA"

Campo da Invenção

Refere-se a presente invenção à detecção de condiçõesanormais de operação nos sistemas de tomografia por impedância elétrica e,mais particularmente, às ditas condições quando associadas ao eletrodo terra.

Descrição do Estado da Técnica

A tomografia por impedância elétrica é uma técnica conhecidae largamente utilizada, consistindo no posicionamento de uma pluralidade deeletrodos numa região do paciente, na injeção de sinais elétricos de excitaçãoentre pelo menos dois destes eletrodos acompanhada da captação dos sinaisinduzidos nos demais eletrodos e no processamento destes sinais de modo agerar um mapa indicativo da impedância na região testada. Em cada ciclo demedição os eletrodos de excitação são seqüenciados de modo a incluir todosos eletrodos instalados no paciente, sendo tipicamente utilizados sistemas com32 eletrodos.

Estes eletrodos operam no modo diferencial, tanto na ditainjeção de correntes como na operação de captação das tensões. Para evitaroscilações no nível dos sinais captados, as quais prejudicariam areconstituição das imagens tomográficas, torna-se necessário conectar aopaciente um eletrodo terra flutuante cuja função é drenar eventuais correntesdevidas ao desbalanceamento entre eletrodos, bem como as que ocorrem ao seutilizar outros equipamentos ao paciente, tal como um bisturi elétrico e, ainda,aquelas ocasionadas pelo contato do paciente com um corpo condutor (porexemplo, a cama hospitalar, o criado-mudo, e outros utensílios metálicos).

Esse eletrodo deve ser conectado longe dos eletrodos de leitura e injeção paragerar uma distribuição uniforme do terra flutuante em relação aos demaiseletrodos. Usualmente, instala-se tal eletrodo na região da perna direita ouesquerda do paciente.

A desconexão deste eletrodo, quando não detectada ecorrigida, pode gerar distorções na reconstrução da imagem a ser apresentadapelo tomógrafo, podendo induzir a erro de interpretação das imagens.

Objetivos da Invenção

Em vista do exposto, constitui um primeiro objetivo dainvenção o provimento de um detector capaz de acusar a desconexão doeletrodo terra em um sistema de tomografia por impedância elétrica.

Outro objetivo da invenção é o provimento de um detector queindique a drenagem anormal de corrente ocasionada pelo uso de outroequipamento ou pelo contato acidental do paciente com objetos eletricamentecondutores.

Outro objetivo da invenção é o provimento de um detector queacuse a presença de desbalanceamentos na injeção de correntes devido aodesbalanceamento interno da fonte de corrente do tomógrafo ou causados peladesconexão de um ou mais eletrodos utilizados para injeção de corrente ouleitura de tensão.

Descrição Resumida da Invenção

Os objetivos citados, bem como outros, são atingidos pelainvenção mediante o provimento de um equipamento que efetua a captação deum sinal correspondente ao valor da corrente drenada através do eletrodo terrabem como o tratamento deste sinal, encaminhando-o a seguir para seranalisado por meio de um software adequado.

De acordo com outra característica da invenção, o referidoequipamento compreende meios de proteção contra surtos devidos ao uso dedesfibrilador, meios de amplificação do sinal, meios de demodulação e meiosde conversão analógico-digital do sinal amplificado. Vantajosamente, ademodulação é acompanhada de filtragens que eliminam a componente dealta freqüência do sinal captado, componente esta na faixa de 30kHz a300kHz, bem como oscilações de baixa freqüência acima de 0,5Hz,produzindo como resultado uma tensão quase-contínua.

De acordo com outra característica da invenção, o referidosinal é captado sob a forma de uma tensão medida através de um resistor debaixo valor ligado em série com o referido eletrodo terra.

De acordo com outra característica da invenção, oequipamento proposto permite detectar eventuais desbalanceamentos nascorrentes injetadas pelos eletrodos do tomógrafo, tais como aqueles causadospor desconexão de um destes.

De acordo com outra característica da invenção, oequipamento proposto permite detectar a desconexão do eletrodo dedrenagem da corrente de terra.

De acordo com outra característica da invenção, a detecção dascondições do eletrodo de drenagem compreende a comparação do valor detensão quase-contínua com padrões de máximo e mínimo.

Descrição das Figuras

As demais características e vantagens da invenção tornar-se-ãomais evdentes a partir da descrição de uma concretização preferida dainvenção, dada a título meramente exemplificativo, e das figuras que a ela sereferem, nas quais:

A figura 1 ilustra a disposição dos elementos num sistema detomografia por impedância elétrica e sua relação com o equipamento dapresente invenção.

A figura 2 ilustra, mediante um diagrama de blocos, oequipamento proposto pela presente invenção.

A figura 3 ilustra o diagrama esquemático simplificado doscomponentes utilizados no equipamento da presente invenção.

A figura 4 ilustra a tela de um osciloscópio, mostrando o sinalcaptado pelo resistor ligado em série com o eletrodo terra.As figuras 5 e 6 ilustram as imagens exibidas na tela de umosciloscópio, correspondentes ao sinal presente no dito terminal, quando oeletrodo terra está conectado, para dois valores diferentes da corrente deexcitação aplicada aos eletrodos do sistema de tomografia.

A figura 7 ilustra a imagem na tela de um osciloscópio,correspondente ao sinal presente no terminal de saída do circuito da Fig. 3,quando o eletrodo terra está desconectado.

A figura 8 ilustra a imagem na tela de um osciloscópio quandoamostrando o sinal presente na saída do circuito da Fig. 3, quando o eletrodoterra está conectado mas não há injeção de corrente nos eletrodos dotomógrafo.

A figura 9 ilustra a imagem exibida na tela de umosciloscópio, correspondente ao sinal presente no dito terminal, quandoocorrem anomalias nas correntes drenadas.

Descrição Detalhada da Invenção

De acordo com o ilustrado na Fig. 1, compreende a disposiçãoutilizada na captação de imagens tomográficas por impedância elétrica oconjunto de eletrodos normalmente dispostos numa cinta 11 em torno de umaregião do corpo do paciente 12, ligados por meio de cabos 13 ao tomógrafo14 que gera a imagem reproduzida no monitor 15.0 eletrodo terra 16 está emcontato com a região da coxa do paciente, e distante o suficiente dos eletrodosusados na tomografia para gerar uma distribuição substancialmente uniformedas correntes de terra. Este eletrodo é conectado, por meio do cabo blindado17, ao equipamento 18 que processa o sinal por meio do circuito ilustrado nasfiguras 2 e 3, sendo o sinal processado encaminhado ao dispositivo dedigitalização e análise para verificação de eventuais anomalias. Oequipamento 18 e o tomógrafo 14 são interligados e conectados ao terra dosistema 21.

De acordo com o diagrama de blocos da Fig. 2, o objeto dainvenção compreende o cabo blindado 17 em cuja extremidade distai estáligado o terminal terra 16, a extremidade proximal deste cabo sendoconectada à entrada 23 do equipamento 18, cujo primeiro estágio 24 é oprotetor contra os surtos de tensão usados no desfibrilador. Na seqüência, oequipamento compreende um amplificador da corrente de drenagem de terra25, cuja saída está conectada a um demodulador 26, provido de um filtropassa-baixas com corte em 0,5Hz, que produz uma tensão substancialmentecontínua que é encaminhada ao bloco 19, que pode ser integrado aoequipamento objeto da presente invenção ou constituir uma unidade à parte.Este bloco digitaliza o sinal mediante conversão A/D e analisa o resultado,comparando as características deste sinal com padrões pré-estabelecidos, demodo a detectar eventuais anomalias e, caso necessário, acionar os alarmescorrespondentes.

A Fig. 3 mostra, de modo mais detalhado, o circuitoesquemático dos blocos 24, 25 e 26. Para maior clareza, nesta figura foramomitidos os detalhes referentes à alimentação do circuito. Conforme jámencionado, a corrente de drenagem de terra captada pelo eletrodo 16 éintroduzida no equipamento através do cabo blindado 17 cuja malha éaterrada a fim de evitar a indução por campos externos. A proteção contravalores elevados de tensão - tais como aqueles devidos ao uso deequipamentos externos como, por exemplo, bisturi elétrico ou desfibrilador -é provida pelos diodos rápidos 27 e 28, ligados em antiparalelo entre osterminais de entrada 17a e 17b de entrada, os quais desviam para terra assobretensões.

Em condições normais de operação, a corrente de drenagem deterra, captada pelo eletrodo 16 e introduzida no equipamento pelo cabo 17,escoa para a terra através do resistor 31. A resistência deste componente deveser baixa o suficiente para não prejudicar o fluxo desta corrente. Valores entre20Ω e 3000 Ω são adequados para esta função, adotando-se,preferencialmente, um valor próximo de 100 Ω. O sinal resultante dapassagem desta corrente pelo dito resistor possui uma componente alternada,com a mesma freqüência do sinal usado para injeção de corrente nos eletrodosde tomografia, superposta a uma componente contínua. Este sinal éintroduzido no conjunto amplificador formado pelos amplificadoresoperacionais 32 e 33, que ampliam entre 10 e 1000 vezes o referido sinal,situando-se tal fator de amplificação, preferencialmente, entre 300 e 400. AFig. 4 representa o traço na tela 40 de um oscilosópio mostrando o sinalobtido no pino de saída 34 do segundo amplificador operacional 33, dito sinalapresentando a componente alternada 41 superposta a uma tensão contínua43. Esta componente contínua apresenta um deslocamento AV com relação aopotencial de terra 42. O referido sinal é então retificado pelo diodo 35 efiltrado pelo conjunto capacitor 36 em conjunto com o resistor 37, resultando,no terminal de saída 38 uma tensão quase-contínua.

Quando o sistema estiver operando normalmente, esta tensãoquase-contínua é diferente de zero, sendo esta diferença proporcional àcorrente de excitação dos eletrodos de tomografia. No traço da Fig. 5,observa-se que, no caso desta corrente ser igual a 3mA, o sinal retirado nodito terminal de saída 38 apresenta-se como uma tensão quase-contínua 44,com uma diferença v2 relativamente ao eixo zero 42 que corresponde aopotencial terra nessa figura. Ainda segundo mostra a figura, o valor de v2situa-se numa faixa compreendida entre o mínimo vieo máximo vi. Estesvalores estão armazenados na memória do bloco de análise 19, o qual éinformado pelo equipamento de tomografia 14 sobre a corrente que está sendoutilizada para excitação dos eletrodos, uma vez que esta corrente define oslimites mínimo vi e máximo vi da faixa de tolerância. Com base nos dadoscitados, o bloco 19 verifica se a tensão efetivamente medida no terminal 38está dentro dos limites de tolerância, acionando um alarme ou equivalentecaso isto não ocorra.A presença de v2 resulta do desbalanceamento do sistemainteiro quando em funcionamento normal, em que ocorre uma fuga decorrente para terra. Portanto, a presença de tal desbalanceamento indica queas imagens tomográficas obtidas são confiáveis. De modo contrário, aausência de uma corrente drenada corresponde a um funcionamento anormal,resultando uma imagem prejudicada devido a um significativo aumento donível de ruído.

A diferença entre a tensão captada no terminal 38 e o eixo zeroé proporcional ao valor da corrente de excitação aplicada aos eletrodos 11. AFig. 6 ilustra o traço na tela do osciloscópio quando esta corrente é aumentadapara 5mA. Neste caso, o sinal observado 45 possui um valor v5 relativamenteao eixo zero 42, valor este que, comparado com v2 da figura anteriorapresenta-se superior a este numa relação aproximadamente igual àquela dascorrentes de excitação utilizadas, ou seja, 5/3. Os limites da faixa detolerância, indicados nesta figura pelos valores mínimo v6 e máximo v4 serãoproporcionalmente aumentados, a partir da informação enviada pelotomógrafo 14. Também neste caso, o traço observado indica que a tensão estádentro dos limites da referida faixa, portanto o eletrodo 16 está corretamenteconectado ao paciente.

Caso a tensão 46 amostrada no terminal 38 for igual a zero,conforme ilustrado no traço da Fig. 7, isto indicará que o eletrodo 16 estádesconectado. Tal desconexão poderá ser causada por um descuido dooperador ou pelo movimento do corpo de próprio paciente. Em ambos oscasos, a análise efetuada pelo bloco 19 irá detectar esta condição anormal e,caso necessário, acionar um dispositivo de alarme.

Na Fig. 8 está ilustrado o caso em que o eletrodo 16 estádevidamente conectado ao paciente, mas não está sendo injetada corrente noseletrodos tomográficos 11. Segundo se observa, em tal condição o sinal 47não é exatamente igual a zero, apresentando um ligeiro deslocamento comrelação ao eixo 42.

A Fig. 9 ilustra o traço na tela do osciloscópio quando acorrente de excitação é de 5mA, porém a tensão ν 7 do sinal 48, medido noterminal 38, está muito acima do limite superior v4 da faixa de tolerânciaassociada com esta corrente de excitação. Tal condição pode ser devida a umaassimetria no conjunto das correntes de drenagem dos eletrodos de tomografiatal como, por exemplo, a desconexão de um ou mais eletrodos do conjunto 11.Outra possível causa é a conexão de outro equipamento ao paciente - talcomo um bisturi elétrico - ou ainda o contato do paciente com uma fonteexterna de energia elétrica.

Se bem que a invenção tenha sido descrita fazendo referência auma concretização específica, fica entendido que modificações poderão serintroduzidas por técnicos no assunto, dentro do espírito e do escopo dainvenção. Assim, por exemplo não obstante as figuras 1 e 2 indicarem oequipamento objeto do presente pedido como constituindo uma unidadeseparada do tomógrafo, poderá tal equipamento estar incorporado aotomógrafo 14, sem prejuízo das suas funcionalidades e características.

De acordo, a invenção fica definida e delimitada pelo conjuntode reivindicações que se segue.

Claims (21)

1. Método de monitoração da corrente drenada pelo eletrodoterra em tomografia por impedância elétrica, estando o dito eletrodo terra (16)e conjunto de eletrodos (11) simultaneamente aplicados a um paciente (12)num tomógrafo (14, 15) por impedância elétrica, caracterizado pelo fato decompreender a conversão de dita corrente em um sinal de tensão (41), otratamento de dito sinal provendo a recuperação da sua componente quase-contínua (44, 45, 46, 47, 48) e a comparação do valor desta última comvalores limite (vl, vi, v4, v6) proporcionais à intensidade da corrente deexcitação aplicada ao referido conjunto de eletrodos.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de dito tratamento compreender as etapas de amplificação,retificação e filtragem do dito sinal de tensão.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de dito tratamento adicionalmente compreender a digitalização dodito sinal filtrado anteriormente à sua comparação com os ditos valores limite.

4. Método, de acordo com as reivindicações 1, 2 ou 3,caracterizado pelo fato da desconexão de dito eletrodo terra (16) ser indicadapelo valor substancialmente igual a zero da dita componente quase-contínua (46).

5. Método, de acordo com as reivindicações 1, 2 ou 3,caracterizado pelo fato da assimetria nas correntes drenadas dos eletrodos(11) do tomógrafo ser indicada por um valor (v7) da dita componente quase-contínua (48) substancialmente acima do limite superior (v4) da faixa detolerância dos valores de tensão correspondente à corrente utilizada naexcitação dos ditos eletrodos.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de dita assimetria ser produzida pela desconexão de um ou maisdentre os ditos eletrodos (11).

7. Método, de acordo com as reivindicações 1, 2 ou 3,caracterizado pelo fato do contato do paciente (12) com uma fonte externa deenergia elétrica ser indicado por um valor da dita componente quase-contínuasubstancialmente acima do limite superior da faixa de tolerância dos valoresde tensão correspondente à corrente utilizada na excitação dos ditos eletrodos.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de dita fonte externa de energia elétrica compreender um bisturielétrico.

9. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de dita fonte externa de energia elétrica compreender umdesfibrilador.

10. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de dita fonte externa de energia elétrica compreender um corpocondutor de eletricidade.

11. Método, de acordo com as reivindicações 1, 2 ou 3,caracterizado pelo fato do dito eletrodo terra (16) estar posicionado de formasubstancialmente simétrica com relação ao conjunto de eletrodos (11)aplicados a um paciente (12).

12. Equipamento de monitoração da corrente drenada peloeletrodo terra em tomografia por impedância elétrica, estando o dito eletrodoterra (16) e conjunto de eletrodos (11) do tomógrafo por impedância elétricasimultaneamente aplicados ao paciente (12), caracterizado pelo fato decompreender uma resistência de baixo valor (31) intercalada no trajeto dacorrente drenada pelo eletrodo terra em contato com o paciente e o terminalde terra (21) do sistema.

13. Equipamento, de acordo com a reivindicação 12,caracterizado pelo fato de dita resistência (31) ter um valor de resistênciaentre 20 e 3000 ohms.

14. Equipamento, de acordo com a reivindicação 12,caracterizado pelo provimento de meios de proteção contra surtos de tensãoproduzidos pela aplicação de desfibrilador ao paciente.

15. Equipamento, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado pelo fato de ditos meios de proteção compreenderem um par dediodos rápidos (27, 28) ligados em antiparalelo entre os terminais de entrada(17a, 17b) do dito equipamento.

16. Equipamento, de acordo com a reivindicação 12,caracterizado pelo provimento de meios amplificadores do sinal de tensãoproduzido pela passagem de dita corrente pela dita resistência de baixo valor,seguidos por meios de recuperação da componente quase-contínua de ditosinal.

17. Equipamento, de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato de ditos meios amplificadores proverem um ganho detensão entre 10 e 1000 vezes.

18. Equipamento, de acordo com as reivindicações 16 ou 17,caracterizado pelo fato de ditos meios amplificadores compreenderem um oumais amplificadores operacionais (32, 33).

19. Equipamento, de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato de ditos meios de recuperação da componente quase-contínua compreenderem um demodulador (35) e um filtro (36, 37).

20. Equipamento, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de dito filtro consistir de um filtro passa-baixas comfreqüência de corte de 0,5Hz.

21. Equipamento, de acordo com qualquer uma dasreivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de estar incorporado àmesma unidade do tomógrafo por impedância elétrica (14).