Desenvolvimento e avaliação de um equipamento para aquisição e processamento de sinais de eletrocardiografia de uso contínuo

Abstract

Sabe-se que a análise dos sinais bioelétricos emitidos pelo corpo humano é relevante para o estudo de doenças e anormalidades, bem como para o desenvolvimento de equipamentos médicos. Com isso, vem sendo possível desenvolver dispositivos que auxiliam a monitorar sinais biológicos importantes à saúde durante a realização de atividades cotidianas, por exemplo. Um desses sinais é o de eletrocardiografia, que permite detectar diversas doenças cardiovasculares de grande risco para a população. Há cardiologistas que digam que uma boa consulta cardiológica e um eletrocardiograma bem interpretado podem diagnosticar mais de 90% dos problemas cardíacos, principalmente os congênitos, poupando milhares de vidas. Atualmente, há vários métodos não invasivos que possibilitam um diagnóstico seguro e preciso da situação do aparelho cardiovascular. É inegável que ferramentas computadorizadas sofisticadas aplicadas à eletrocardiologia incrementam os diagnósticos tornando-os mais precisos e refinados. No entanto, o problema crucial é a falta de um equipamento que, além de ser portátil e possibilitar o uso diário, permita a aquisição e visualização para viabilizar as análises científicas a serem feitas, ou seja, não há uma instrumentação apropriada para realizar este tipo de análise. Apesar de existirem soluções portáteis para aquisição do sinal de eletrocardiografia, essas soluções não agregam as funções de monitorar, visualizar e de processar a informação de maneira embarcada. Assim sendo, este projeto consiste no desenvolvimento e avaliação do protótipo de um equipamento portátil para aquisição, pré-processamento, visualização e classificação de sinais de ECG, que tem por objetivo permitir que o paciente realize exames sem a necessidade de deslocar-se a um estabelecimento assistencial de saúde. O hardware implementado é um sistema de aquisição de eletrocardiografia formado por um módulo de aquisição de ECG (AD8232), um regulador de tensão (LM2596) e um microcomputador, BeagleBone Black (BBB), o qual possui uma unidade de processamento programável em tempo real (PRU) que adquire o sinal a uma taxa constante de 1 KHz. Elaborou-se um programa para essa aquisição que permitiu a aquisição de sinais reais e em tempo real, bem como a gravação dos sinais a uma taxa testada de 1 KHz. A PRU é programada em Assembly, com clock de execução de 200 MHz o que faz com que a maioria das operações leve 5 ns para executar, com exceção do acesso à memória externa ao PRU. Há, ainda, outro programa que manda os dados, via socket, da PRU para o ARM, processador do BBB. Para contornar a presença de alguns ruídos provenientes da rede elétrica, foram implementados quatro filtros Butterworth de ordem 6 – o que ocasionou um atraso de 12 ms – todos rejeita faixa com faixa de rejeição de 4 Hz. Cada filtro em um harmônico e o principal na frequência de 60 Hz. Notou-se que a aquisição com filtragem online implicou em um sinal bem mais limpo do que o sinal capturado com o sistema que não possuía filtragem online. Ambos os sistemas salvam a janela adquirida a cada 20 segundos. Salvam tanto a versão filtrada, quanto a versão não filtrada. Em resumo, o sistema implementado visa a praticidade, maior autonomia e auxílio no tratamento e diagnóstico de doenças cardiovasculares, podendo ser utilizado no monitoramento de pacientes cardíacos em diversos ambientes, como hospitalar, enfermarias, residências e até em universidades para o desenvolvimento de pesquisas científicas em que sua aplicabilidade seja necessária.