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ELETROCARDIOGRAMA
ANUÁRIO DA PRODUÇÃO DE
INICIAÇÃO CIENTÍFICA DISCENTE
Vol. 13, N. 17, Ano 2010
Gisele Soares Gonçalves
Robson Mamédio Araujo
Luciano Henrique Duque
Curso:
Tecnologia em Sistemas de
Telecomunicações
FACULDADE DE NEGÓCIOS E
TECNOLOGIAS DA INFORMAÇÃO
RESUMO
Na Biomedicina e Bioengenharia os equipamentos que realizam
os diagnósticos de batimentos cardíacos são conhecidos como
eletrocardiograma. Esse artigo apresenta uma proposta de um
sistema eletrônico que, possibilita analisar os batimentos
cardíacos. A captação do sinal cardíaco é realizada com a
utilização de eletrodos inseridos no corpo. O sinal captado
apresenta valores de tensão baixos, inferiores á 1mv. Esse sinal é
filtrado e amplificado com a utilização de amplificadores
operacionais de alta sensibilidade e ganho. Após esse processo, as
informações são enviadas para o computador e um software
desenvolvido em Visual Basic faz análise do sinal e mostra em
sua tela.
Palavras-Chave: filtro; amplificador; eletrocardiograma.
Anhanguera Educacional Ltda.
Correspondência/Contato
Alameda Maria Tereza, 2000
Valinhos, SP - CEP 13278-181
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Coordenação
Instituto de Pesquisas Aplicadas e
Desenvolvimento Educacional - IPADE
Publicação: 30 de junho de 2011
Trabalho realizado com o incentivo e
fomento da Anhanguera Educacional
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Eletrocardiograma
1.
INTRODUÇÃO
Em todo ambiente hospitalar a presença de equipamentos eletrônicos é fundamental,
como o eletrocardiograma, aparelho este usado para medir a freqüência cardíaca em
pessoas. O Eletrocardiograma é o registro extracelular das variações do potencial elétrico
do músculo cardíaco em atividade e é medido por meio de um eletrocardiógrafo. O
eletrocardiógrafo é um galvanômetro, (aparelho que mede a diferença de potencial entre
dois pontos) que mede pequenas intensidades de corrente, recolhidas através de eletrodos
(RAMOS; BOLIVAR, 2007).
O eletrocardiograma apresentado nesse trabalho é fruto de uma pesquisa na área
médica associada à eletrônica aplicada. Os sinais cardíacos geram impulsos elétricos que,
através de eletrodos específicos são captados, filtrados e amplificados. O Software em
Visual Basic é responsável pela tratativa dos sinais cardíacos, oferecendo informações
acerca da função cardíaca, sendo visualizado na tela do computador. O ECG
(Eletrocardiograma) proposto também fornece informações sobre os impulsos do coração,
e estes impulsos coincidem com cada fase da estimulação cardíaca.
2.
OBJETIVO
O objetivo geral deste trabalho é desenvolver um protótipo eletrônico de um sistema
capaz de medir e analisar as funções cardíacas, emitido os resultados em um computador,
com a utilização de um software em Visual Basic.
Os objetivos específicos pautados neste trabalho são:
a) Projetar filtros e amplificadores de sinais utilizando a tecnologia dos
amplificadores operacionais de alta sensibilidade;
b) Desenvolver um software em Visual Basic para tratar e analisar os sinais
cardíacos.
3.
METODOLOGIA
Para o desenvolvimento do projeto proposto, foi iniciada a montagem de um protótipo
com a utilização da metodologia de simulação de circuitos, através do simulador Proteus
(Proteus, 2010). Para facilitar a metodologia, o sistema foi divido em etapas, que são elas:
•
A primeira etapa é realizada o desenvolvimento do filtro, que possui a
função de filtrar os ruídos indesejáveis.
•
A segunda etapa é projeto o amplificar dos sinais cardíacos, que apresenta
a função de amplificar os sinais;Na terceira etapa é apresentado o
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desenvolvimento do software que trata os sinais e mostra as informações
no computador.Após o término das etapas mencionadas acima, todos os
módulos são testados e verificado seu funcionamento, tanto no simulador
quando no protótipo montado. Para auxiliar e finalizar a metodologia dos
testes, os equipamentos utilizados são: osciloscópio, multímetro e gerador
de funções.
4.
DESENVOLVIMENTO
4.1. Funcionamento do Coração
Para se desenvolver o eletrocardiograma é necessário conhecer o coração. O coração
humano é formado por três tipos de músculos: o músculo atrial, o músculo ventricular e
as fibras musculares excitatórias e condutoras. No músculo atrial e ventricular a duração
de contração é maior que nas fibras excitatórias e condutoras. As fibras musculares
cardíacas possuem discos, que na verdade são membranas que delimitam a célula,
interpostos entre cada fibra. Estes discos têm uma resistência elétrica muito pequena,
permitindo que um potencial de ação percorra livremente entre as células do coração
Figura 1.
Fonte: (wikipedia.org, 2010).
Figura 1. Músculo cardíaco observado em microscópio óptico.
As células cardíacas sofrem processos de polarização e despolarização,
denominados potencial de ação e potencial de repouso (RAMOS; BOLIVAR, 2007).
O potencial de repouso ocorre quando não se tem sinais nervosos transmitidos,
ou seja, as células cardíacas não recebem estímulos. Esse potencial tem um valor de cerca
de -90mV no interior da célula. No potencial de ação ocorre o processo inverso, os
impulsos nervosos são transmitidos através de uma rápida variação do potencial de
repouso, ou seja, do potencial de negativo para o potencial de positivo, com isso a
membrana muda sua polaridade e depois volta ao normal.
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Eletrocardiograma
Fonte: (UNIFESP, 2010).
Figura 2. Potencial de ação cardíaco.
O potencial de ação é divido em quatro fases, sendo a última a fase de repouso,
conforme a Figura 2.
O coração funciona como um dipolo elétrico Figura 3, que é composto por duas
cargas elétricas, de valores iguais e sinais opostos, separadas por uma distância. Um
dipolo terá um campo elétrico, e seus efeitos podem ser capturados através de eletrodos.
Fonte: (UNIFESP, 2010).
Figura 3. Dipolo elétrico.
O Circuito do eletrocardiograma é mostrado na Figura 4 que consiste em
Amplificador diferencial tendo como componente principal o circuito integrado TLC274
da Texas instruments (TLC274 - Texas Instruments, 2010) que possui uma alta impedância
de entrada possibilitando a captura de sinais cardíacos, com filtros RC na entrada para
eliminar ruídos externos indesejáveis e outro filtro RC depois do comparador analógico
para garantir a passagem dos sinais cardíacos puros para análise.
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Fonte: (adaptado de TLC274, 2010).
Figura 4. Esquema do ECG.
O filtro de RC pode ser obtido através da equação 1:
(1)
Onde:
f - é a frequência de corte.
R - Resistência em Ω.
C - Capacitância em f.
Para a captação dos sinais cardíacos é necessário o uso de eletrodos para ECG
(Eletro Encéfalo Grama) colocados nos braços e o terra na perna para uma melhor captura
dos sinais. Os sinais produzidos pelos batimentos cardíacos se propagam através do
corpo onde ao atingirem os eletrodos são enviados para o amplificador diferencial que os
amplificam e filtram deixando passar apenas os sinais cardíacos para uma análise futura.
O ganho do amplificador precisa ser alto, pois os sinais cardíacos são muito
pequenos e fracos, variando entre 0,5mV e 5,0mV. Na Figura 5 está esquematizada a
forma de ligação dos eletrodos no corpo humano para fazer as medições.
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Eletrocardiograma
Fonte: (Eletronica.org, 2010).
Figura 5. Forma de ligação dos eletrodos de ECG.
5.
RESULTADOS
Com base nos estudos dos sinais de eletrocardiograma medidos com o amplificador de
ECG o mesmo apresentou amplitude e forma de onda igual às dos eletrocardiógrafos
profissionais, vistos no osciloscópio. O nível de ruído apresentado também foi
significante, pois o amplificador é muito sensível a ruídos externos como motores
elétricos, rádios transmissores, carros, motos e outros, podendo comprometer a medição.
6.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este projeto atingiu as expectativas, mas o seu uso em locais ruidosos afetou a medição
dos sinais cardíacos tendo em vista que o amplificador de ECG é muito sensível a
captação de ruídos externos levando em consideração que o corpo humano se comporta
como uma antena captando todos os tipos de sinais no meio ambiente.
É aconselhável o uso do ECG em locais blindados como uma gaiola de Farady ou
o mais longe possível de qualquer fonte de sinais eletromagnéticos intensos. No entanto,
como o trabalho está na fase de desenvolvimento do software em Visual Basic. Nesse
cenário, os testes de medidas dos sinais cardíacos são realizados com o auxílio de um
osciloscópio, permitindo visualizar os sinais.
REFERÊNCIAS
ELETRONICA.ORG. Construa seu próprio monitor cardíaco, um ECG simples. Disponível em:
<http://www.eletronica.org/>. Acesso em: abr. 2010.
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Gisele Soares Gonçalves, Robson Mamédio Araujo, Luciano Henrique Duque
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PROTEUS - LABCENTER ELECTRONICS : professional PCB design and simulation. Disponível
em: <http://www.labcenter.com/>. Acesso em: ago. 2010.
RAMOS, P., A.; BOLIVAR, S., S. Eletrocardiograma: princípios, conceitos e aplicações, 2007. Tese
de Doutorado, Engenharia Elétrica, Universidade de Brasília.
TLC274 - TEXAS INSTRUMENTS. Fabricante de componentes eletrônicos. Disponível em:
<http://www.ti.com/>. Acesso em: abr. 2010.
UNIFESP. Ministério da Educação. Disponível em:
<http://www.virtual.epm.br/material/tis/curr-bio/trab2003/g5/fibra5.html/>. Acesso em: abr.
2010.
WIKIPÉDIA.ORG. Musculo cardíaco. Disponível em:
<http://pt.wikipedia.org/wiki/Músculo_cardíaco >. Acesso em: abr. 2010.
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