Ministerul Educaţiei, Cercetării şi Tineretului

Universitatea Transilvania din Braşov B-dul Eroilor nr. 29, Braşov - cod 500036,

Tel: +40 268 413000, +40 268 412088, Tel /Fax: +40 268 410525,

www.unitbv.ro

1-47

SECŢIUNEA 1

RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC (RST)

Faza de execuţie nr. 1: 14.09.2007 – 15.12.2007 Titlul fazei: Managementul cercetării, organizare şi dezvoltare instituţională Contract D1-057/21.09.2007, BIOMED-TEL Director de proiect: Prof. Dr. ing. Paul Nicolae BORZA

RST – raport ştiinţific şi tehnic în extenso* PVAI – proces verbal de avizare internă PVRLP – procese verbale de recepţie a lucrărilor de la parteneri PF – protocol de finalizare (numai pentru faza finala)

* pentru Programul 4 “Parteneriate in domeniile prioritare” se va utiliza modelul din Anexa 1 Cod: PO-04-Ed1-R0-F5

2-47

Cuprins 1 Obiective generale .................................................................................... 3

1.1 Obiectivele propuse pentru faza 1 2007................................................. 3 2 Rezumatul fazei........................................................................................ 4 3 Descrierea ştiinţifică şi tehnică ..................................................................... 5

3.1 RI1: Raport asupra „State of the Art” privind senzorii utilizabili in aparatura de monitorizare............................................................................................... 5

3.1.1 Glosar de termeni utilizaţi:.............................................................. 5 3.1.2 Specificaţii generale Hardware şi Software .......................................... 6 3.1.2.1 Descriere generală a interfeţelor sistemului de proiectat ...................... 7 3.1.2.2 Electrozi de prelevare a biopotenţialelor..........................................10 3.1.2.3 Pulsoximetrie/oximetrie..............................................................11 3.1.2.4 Determinarea glicemiei...............................................................13

3.1.2.4.1 Metodele invazive..................................................................14 3.1.2.4.2 Metodele non-invazive............................................................14 3.1.2.4.3 Metode parţial neinvazive........................................................16 3.1.2.4.4 Dispozitivul Seven .................................................................16 3.1.2.4.5 Senzor implantabil.................................................................17

3.1.3 Sistemul de achiziţie.....................................................................17 3.1.4 Sistemul concentrator şi de comunicaţie PDA-„smart phone”...................18

3.2 RM1: Raport „State of the Art” în domeniul monitorizării ambulatorii a pacienţilor.................................................................................................21

3.2.1 Studiu asupra parametrilor biofizici şi biochimici de monitorizat în boli cardiovasculare .......................................................................................21 3.2.1.1 Principalii parametrii de urmărit în monitorizarea bolilor cardiovasculare sunt: 21

3.2.1.1.1 Cardiopatie Ischemică ............................................................21 3.2.1.1.2 Hipertensiune Arterială ...........................................................21 3.2.1.1.3 Aritmii................................................................................21 3.2.1.1.4 Diabet Zaharat.....................................................................21

3.2.1.2 Parametrii biofizici pentru monitorizarea tensiunii arteriale ..................21 3.2.1.2.1 Insuficienţă Cardiacă..............................................................22

3.2.2 Măsurarea tensiunii arteriale...........................................................22 3.2.3 Electrocardiograma ......................................................................26 3.2.4 Monitorizarea glicemiei..................................................................28 3.2.5 Monitorizarea parametrilor de coagulare ............................................29 3.2.6 Monitorizarea greutăţii corporale......................................................30 3.2.7 Măsurarea temperaturii .................................................................30 3.2.8 Măsurarea debitului sanguin ...........................................................30

3.3 Algoritmi de diagnostic în bolile cardiovasculare......................................31 3.3.1 Boala Coronariană Ischemică ..........................................................32 3.3.2 Hipertensiune Arterială.................................................................34 3.3.3 Aritmiile Cardiace ........................................................................37 3.3.4 Analiza ritmului cardiac .................................................................39 3.3.5 Analiza morfologică ......................................................................39 3.3.6 Insuficienţa Cardiacă ....................................................................42

4 Concluzii................................................................................................44 5 Bibliografie.............................................................................................45

3-47

1 Obiective generale Se propune cercetarea, proiectarea şi implementarea, unui sistem flexibil şi autoadaptiv, pentru monitorizarea de semnale biologice. Se va dezvolta un sistem având o arhitectură adecvată scopului de monitorizare de la distanţă şi se vor proiecta interfeţele dedicate achiziţiei, monitorizării şi tele-transmisiei semnalelor achiziţionate de la pacient către o centrală spitalicească. Aceste semnale sunt: bio-potenţiale cardiace, presiune arterială, concentraţia de O2 în sânge, ritm cardiac şi respirator, temperatura, concentraţie de glucoză în sânge, etc. Vor fi proiectate interfeţe inteligente iar, sistemul va putea integra automat senzorii în regim „plug & play”, şi îşi va adapta automat strategia de comunicare cu centrala / dispeceratul pentru minimizarea costurilor şi asigurarea fiabilităţii şi disponibilităţii legăturii de date. Se va urmări acea strategie de dezvoltare a sistemului ce va oferi versatilitate şi scalabilitate ridicată şi va permite extinderea rezultatelor proiectului dincolo de domeniul tele-medicinei.

1.1 Obiectivele propuse pentru faza 1 2007

Nr. Crt. Activitate Rezultat

1 AM1: Studiu asupra semnalelor şi valorilor acestora coresp. stărilor normale, de atenţionare şi alarmare

RM1: Raport “state of the art” în domeniul monitorizării ambulatorii a pacienţilor

2 AI1: Studiul senzorilor, a interfeţelor şi protocoalelor de comunicaţie şi performanţelor acestora

RI1: Raport asupra “state of the art” privind senzori utilizabili în aparatura de monitorizare (corelat cu RM1)

3 AD1.1: Proiectarea şi actualizarea site-ului proiectului

RD1.1: Realizarea site-ului proiectului

4 AG3: Definire cadru de coordonare proiect

RM3: Definire, semnare aplicare Memorandum of Understanding (MoU)

Tabel 1 Obiectivele propuse pentru faza 1 2007

4-47

2 Rezumatul fazei Etapa I-a a proiectului a presupus investigarea celor mai recente realizări în domeniul

implementării unor sisteme de monitorizare a pacienţilor la domiciliu. S-au trecut în revistă aspectele medicale ce ţin de specificarea maladiilor şi a parametrilor biofzici şi biochimici care sunt relevanţi la determinarea stării pacienţilor, dar şi aspectele tehnice complexe aferente sistemului de monitorizare şi anume: cele privind achiziţia semnalelor (prelevarea biopotenţialelor şi a altor mărimi biofizice şi biochimice –presiune arterială, temperatură, puls, ritm respirator, lucru mecanic cardiac/fonocardiogramă, oximetrie, glicemie), pre-procesarea şi procesarea semnalelor biofizice şi biochimice, tele-transmisia acestora către centrala spitalicească, precum şi cele ce privesc structura sistemelor de tele-monitorizare, fiabilitatea procesării şi transferului datelor, disponibilitatea sistemului, inclusiv aspecte ce privesc managementul energetic al acestuia.

Privitor la aspectele medicale s-au definit parametrii pe care-i va monitoriza sistemul şi anume: biopotenţialele cardiace – ECG, urmând a se specifica în viitor numărul de derivaţii pe care monitorul va trebui să le măsoare - ; presiunea arterială -măsurată prin metoda sfigno-manometrică pe care o vom adapta specificităţii monitorizării în ambulator-;măsurarea saturaţiei în oxigen a hemoglobinei (oximetria); pulsul şi ritmul respirator; glicemia utilizând senzori autonomi dotaţi cu interfaţă wireless.

În legătură cu sistemul de monitorizare, în această fază ne-am concentrat asupra prelevării de semnale precum şi asupra setului de parametrii biofizici şi biochimici şi a relevanţei acestora din punctul de vedere al fidelităţii redării stării de sănătate a pacienţilor.

Se are în vedere utilizarea pe cât posibil a unor senzori independenţi energetic şi care permit conectarea fără fir la sistemul de monitorizare. Această strategie oferă avantaje cum ar fi: comoditate la aplicarea acestora pe pacient -sunt izolaţi unul în raport cu altul eliminându-se astfel eventualele interferenţe cauzate de închiderea unor curenţi de măsură între senzori diferiţi-; se poate asigura dimensionarea adecvată a surselor chimice în scopul creşterii independenţei energetice a senzorilor; defectarea sau indisponibilizarea unui senzor nu va duce la indisponibilizarea de ansamblu a sistemului. Evident că o astfel de soluţie complică structura şi creşte preţul sistemului dar avantajele obţinute par a fi mai importante.

S-a structurat, utilizând noţiunea de interfaţă hardware şi software, întregul sistem de monitorizare.

S-au analizat în detaliu un număr de peste 10 de senzori posibil a fi utilizaţi pentru prelevarea de semnale, s-au descris principiile de funcţionare ale acestora, modalităţile de procesare, precum şi aspectele specifice. S-au investigat, pentru principalele afecţiuni, posibilităţile de procesare pe care le-am specificat sub forma unor scheme logice.

S-au analizat şi aspecte practice urmărindu-se modalităţile concrete de implementare evidenţiate de analiza stadiului actual în domeniu şi a ofertelor pe piaţă pentru senzori precum şi a celor referitoare la sistemele de calcul (PDA, smart phones). Acestea din urmă sunt utilizabile pentru controlul achiziţiei, procesarea semnalelor autocorelaţia şi intercorelaţia acestora, managementul energetic şi controlul inteligent al transferului informaţiilor către server-ul spitalicesc. O atenţie specială a fost acordată corelării semnalelor ce vor fi prelevate în scopul reducerii artefactelor.

Ţinând cont de specificitatea monitorizării în ambulator a pacientului este necesar a fi evaluată starea de efort pe care pacientul îl face, în acest sens am avut în vedere utilizarea unor senzori semiconductori de acceleraţie ce vor fi folosiţi atât la detecţia vibraţiilor la nivel sternal determinate de activitatea cardiacă (implicit posibilitatea de evaluare a lucrului mecanic cardiac) cât şi la detecţia mişcării pacientului. Rutinele de procesare şi intercorelare vor face apel la tehnologiile inteligenţei artificiale („trend analysis, pattern recognition, application of neural networks in identification of patient status”, etc.) ce vor permite identificarea majorităţii interferenţelor de semnal în scopul, pe cât posibil, al eliminării arfetactelor.

În ceea ce priveşte legatura de date monitor server spitalicesc se are în vedere fiabilizarea acesteia şi utilizarea unui protocol proprietar care să satisfacă dezideratele

5-47

referitoare la disponibilitatea legăturii de date, fiabilitatea transferului datelor şi consumul redus de energie.

În concluzie, putem sublinia câteva dintre aspectele strategice pe care le vom urmări: implementarea pe cât posibil a unor interfeţe pentru achiziţia de semnale de tip „wireless” conectate la subsistemul de achiziţie; dezvoltarea unui sistem de achiziţie adecvat interfeţelor care să asigure pre-procesarea semnalelor –controlul eşantionării, filtrarea semnalelor, calcularea valorilor statistice semnificative în relevarea gradului de încredere în semnal –media, media pătratică şi deviaţia standard- pentru un şir de date achiziţionate; implementarea unor protocoale specifice sau standard care să permită pe de-o parte fiabilitatea ridicată pentru transferul datelor, iar pe de altă parte să asigure managementul energetic optimal şi o disponibilitate ridicată pentru toate elementele interconectate; dezvoltarea unor programe pentru autocorelarea de semnal şi intercorelarea acestora utilizând în scopul determinării stărilor de alarmă sau pericol metode ale inteligenţei artificiale; dezvoltarea unor programe care să asigure fiabilitatea şi disponibilitatea 24h din 24h cu server-ul spitalicesc în condiţii de consum minim de resurse şi energie; dezvoltarea modelului funcţional de sistem, testarea li validarea din punct de vedere hardware, software şi funcţional a acestuia.

3 Descrierea ştiinţifică şi tehnică

3.1 RI1: Raport asupra „State of the Art” privind senzorii utilizabili in aparatura de monitorizare

3.1.1 Glosar de termeni utilizaţi: ABI – indice brat – picior ABMP – Ambulatory Blood Pressure Measurement (Măsurarea Ambulatorie a Presiunii Sângelui) AD – Atriul drept ADH – “anti-diuretic hormone” (hormon antidiuretic) AP – activitate protrombinică AS – atriul stang AVC – Acident Vascular Cerebral BP – Blood Pressure - Presiunea sangelui CD40 – Proteina membră a familiei TNF DBP load – Sarcina diastolică de presiune, măsurata ca procentul valorilor peste 90 mmHg. DS – Derivatie Standard DT – complexe bifazice de tipul rS în DTD (V1,V2) şi Rs în DTS (V5,V6) DUM – Derivatie Unipolara a Membrelor ECG, sau EKG – Electrocardiograma EI – Efficacy index (Index eficacitate) HbA1c – Glycated hemoglobin A1c HDL – High Density Lipoprotein (Concentraţie de lipide de densitate ridicată) HLG – Hemoleucograma Hs CRP – C-reactive protein HTA – Hipertensiune arterială ID – Index diurn IMA – Infarctul miocardic IMC – Index masic INR – International Normalised Ratio - Interventional Neuroradiology IP – Indice protombină ISH – Internationla Scociety of Heart JNC – Jurnal National de Cardiologie

6-47

LDL – Low Density Lipoprotein (Concentraţie de lipide de densitate redusă) kpbs – “kilo bits /second” viteza de transfer serial a datelor NAV – Nodul Atrio-Ventricular NS – Nodul Sinusal OMS - Organizaţia Mondială a Sănătăţii PDA Personal Digital Assistant PP – Presiunea pulsului ProBNP – B-type natriuretic peptide Protrombină PT SBP load – Sarcina sistolica de presiune, măsurată ca procentul valorilor peste 140 mmHg SCA – sindroame coronariene acute SI – Smoothness index - Indice de uniformitate SS – Server Spitalicesc T/P – “Trough to peak ratio” TA – Tensiune arterială TAD – Tensiunea arteriala diastolică TAS – tensiunea arteriala sistolică TG – Trigliceride TGO – Transaminaze oxalatipiruvică TGP – Transaminaze glutamat TSH - Dozari hormonale TTGO – Test de toleranta glucoza VD – Ventricul drept VS – Ventricul stâng

3.1.2 Specificaţii generale Hardware şi Software privind sistemul de monitorizare de la distanţă a parametrilor vitali de pe pacient şi teletransmisie a acestora către un server spitalicesc Paragraful doreşte să sistematizeze aspectele privitoare la principalele elemente, mărimile şi semnalele măsurate / monitorizate pe pacient, precum şi metodele, şi tehnologiile utilizate pentru detecţia stărilor de alarmă şi periculoase precum şi modalităţile de informare în timp real a centralei spitaliceşti. Specificarea interfeţelor s-a făcut ţinând cont de cele 4 interfeţe relevate de către prezentarea generală a proiectului BIOMED-TEL. (Formular B al proiectului BIOMED-TEL). In ceea ce priveşte alegerea PDA-ului, interfeţele de care acesta trebuie să dispună vor trebui să permită dezvoltarea unui canal multimodal de comunicaţie, fiabil şi disponibil cu SS. In acest sens se doreşte analiza şi includerea a cel puţin două dintre următoarele interfeţe:

Wi-Fi 802.11/b/g Wi-MAX 802.16.d/e Bluetooth WPAN 802.15.1; 802.15.2; 802.15.3 ZigBee 802.15.4-2003 RFID ISO15693 IrDA SIR sau FIR (protocoale) Specificaţia SW cuprinde dezvoltarea unui protocol proprietar peste nivelul fizic şi cel de

legătura care să permită testarea periodică a viabilităţii canalului de comunicaţie, precum şi implementarea unor strategii de comutare a fluxurilor informaţionale up-load şi download de pe un canal pe celalalt. Iniţiativa în ceea ce priveşte comutarea canalelor va aparţine echipamentului mobil, respective PDA-ului sau “smart phone”-ului. Dezvoltarea programelor se va face diferit pe SS şi PDA, utilizând în acest scop mediul de dezvoltare Microsoft MSDN - Visual Studio.net. Ediţia utilizată va fi stabilită de către responsabilul de interfaţă. Vom defini într-un mod unitar numerotarea interfeţelor astfe l încât numerotarea să reflecte structura sistemului dezvoltate pe diversele sale nivele:

7-47

<nr_interfaţă > va cuprinde numărul interfeţei conform convenţiilor de mai jos, pentru interfeţele multiple vom include în numerotare şi varianta acesteia data sub formă alfanumerică. Exemplu: Interfaţa de achiziţie semnal de vibraţie va fi notată 01f, iar interfaţa 01 corespunde ansamblului de interfeţe pacient. Sunt admise convenţiile următoare: Interfaţa 01 este interfaţa pacient-sistem de monitorizare a acestuia

Interfeţele corespunzătoare diverselor semnale achiziţionate vor fi indexate astfel: a. Interfaţa de achiziţie pentru semnalul ECG (electrozii de prelevare

biopotenţiale); b. Interfaţa de achiziţie pentru semnalul de presiune arterială (tensiometru

bazat pe metoda sfignomanometrică cu care măsuram presiunea arterială); c. Interfaţa de achiziţie pentru semnalul de oximetrie (senzorul fotoelectric ce

măsoară prin transparenţă sau reflexie gradul de oxigenare a sângelui); d. Interfaţa de achiziţie pentru semnalul de ritm respirator (senzorul de

temperatură plasat în fosa nazală, sau cel format dintr-o bandă elastică şi plasat toracic-după caz-);

e. Interfaţa de achiziţie pentru semnalul de temperatură a pielii (senzori semiconductori);

f. Interfaţa de achiziţie pentru semnalul de vibraţie plasat pe pielea pacientului sternal (senzorul de vibraţii tri-dimensional semiconductor);

g. Interfaţa cu senzorul ce determină glicemia pacientului; h. …. z - alte interfeţe nedefinite încă care se consideră utile pe viitor.

Interfaţa 02 dintre senzori, traductoare/sistemele de pre-procesare şi sistemul de achiziţie. Analog interfeţei 1 sunt descrise şi notate interfeţele specifice semnalelor bio-fizice şi bio-chimice achiziţionate. Interfaţa 03 dintre sistemul de achiziţie şi PDA/”smart phone”. Interfaţa 04 dintre sistemul PDA/”smart phone” şi Serverul Spitalicesc (SS).

3.1.2.1 Descriere generală a interfeţelor sistemului de proiectat Monitorul portabil obiect al proiectului BIOMED-TEL va trebui să cuprindă ansamblul de interfeţe 01 la 04 care să asigure: prelevarea semnalelor de interes stabilite de comun acord cu partea medicală în scopul determinării cu cât mai bună precizie a stării pacientului în mediul său. Semnalele achiziţionate vor fi pre-procesate (convertite din analogice în digitale –dacă este cazul -, vor fi filtrate, calculându-se parametrii ce permit definirea gradului de încredere a acestor măsurători prin calculul medie i de semnal a dispersei datelor, determinarea abaterii medii pătratice avându-se în vedere un interval de eşantionare controlat adaptiv iar, pentru semnalele lent variabile în timp se va face o analiză a tendinţelor de variaţie de semnal, şi eventual se va realiza clasificarea formelor de variaţie în raport cu timpul a semnalelor acolo unde un patern al acestora poate fi determinat. Interfaţa corespunzătoare nivelului de pre-procesare va trebui să permită implementarea funcţiunilor mai sus amintite. PDA-ul va trebui să determine, funcţie de specificul fiecărui semnal, precum şi în baza calculelor de corelaţie şi intercorelaţie a semnalelor, precum şi prin clasificarea formelor de variaţie, starea pacientului să compare această stare cu stările de pericol sau atenţie şi să poată efectua acţiuni complexe în consecinţă: atenţionarea pacientului, transmiterea unui semnal de alarmă către server-ul spitalicesc, etc. De asemenea, PDA-ul asigură interfaţa dintre monitor şi pacient, precum şi pe cea la distanţă dintre server-ul spitalicesc şi pacient permiţând transmiterea audio sau vizuală a unor indicaţii de la server specificate de către personalul medical ce va superviza server-ul spitalicesc pacientului, precum şi mesaje standard de atenţionare sau indicare a unei atitudini pentru pacient. Transferul informaţiilor monitor (ansamblu senzori, interfeţe, sistem de achiziţie, PDA) şi server-ul spitalicesc va fi asigurat prin intermediul unei interfeţe multimodale fiabile şi disponibile.

8-47

Aspectele de implementare a acesteia privesc atât PDA-ul cu interfeţele de comunicaţie şi cele software cât şi SS unde vor fi dezvoltate programele de control şi comutare inteligentă a canalelor de comunicaţie. Prelevarea de semnale va fi făcută cu ajutorul senzorilor aplicaţi pe pacient, senzori care trebuie să fie de acurateţe ridicată, care nu trebuie să introducă distorsiuni semnificative, care trebuie să fie suportaţi de către pacient, care trebuie să nu fie invazivi sau cât mai puţin invazivi, care trebuie să consume cât mai puţină energie, care trebuie să fi conectaţi simplu şi fiabil la sistemul de pre-procesare a semnalelor, care trebuie să nu emită radiaţii, gaze sau alţi factori poluanţi, care trebuie să poată fi uşor reciclaţi şi să nu polueze mediul sau atmosfera. Interfata pacient (01) permite prelevarea/măsurarea unor semnale bio-fizice şi bio-chimice de pe pacient, pe o durată nedeterminată de timp dar cu o independenţă energetică cât mai ridicată. Aspectele care vor fi studiate sunt: principiile de funcţionare ale senzorilor şi traductorilor utilizaţi pe pacient; implementările existente şi parametrii funcţionali ai acestora în concordanţă cu

dezideratele generale ale proiectului (se vor întocmi tabele de tip “scorecards” care vor evidenţia gradul de satisfacere a cerinţelor calitative sau de performanţă pentru fiecare parametru, precum şi pentru principalele tipuri de aplicaţii în care senzorii pot fi utilizaţi);

metodologia de aplicare pe pacient a senzorilor, insistându-se asupra simplităţii acesteia, acurateţii în poziţionare şi măsură, a repetabilităţii şi a fiabilităţii măsurătorilor, urmare aplicării unor metodologii adecvate;

se vor defini metodele şi procedurile de procesare a semnalelor care să permită evidenţierea acelor aspecte ce ţin de definirea stării de sănătate a pacientului.

Figura 1 Structura de ansamblu a monitorului portabil (propunere)

9-47

Conectarea senzorilor de pe pacient la sistemul de achizitie şi pre-procesare a semnalelor. Vor fi proiectate şi implementate atât interfeţe standard cu sau fără fir cât şi interfeţe nestandard corespunzătoare senzorilor. Debitele informaţionale estimate sunt semnificative doar pentru semnalul ECG unde valori de ordinul 200kpbs sunt de aşteptat la o rezoluţie de 12 biţi pentru achiziţia de biopotenţiale cardiace. Celelalte debite informaţionale sunt de ordinul 1kbps pentru fiecare semnal unele dintre acestea necesitând şi un flux informaţional de control (de la sistem către senzorii sau transductorii inteligenţi plasaţi pe pacient - de exemplu senzorul de presiune arterială ABPM). Interfaţa de la nivelul concentratorului de date (02) asigură pre-procesarea, filtrarea, precum şi calculul autocorelaţie i pentru semnalele achiziţionate, respectiv intercorelaţia calculată pentru seturi de semnale achiziţionate, permiţând eliminarea artefactelor posibile la achiziţia de semnal, (cum ar fi spre exemplu: desprinderea unui electrod sau fixarea defectuoasă a acestuia pe piele, starea de efort pe care pacientul îl depune, precum şi alte situaţii care necesită intercorelarea semnalelor). Se va implementa un sistem robust de procesare care să permită clasificarea principalelor forme de undă ECG (fie determinist, fie bazat pe metode ale inteligentei artificiale – „fuzzy analysis” sau „neural networks”-), a trend-urilor mărimilor măsurate cum sunt: presiunea arterială (intervalul de măsurare putând fi variabil în limitele: 1 măsurătoare la 2 minute sau pana la 1 măsuratoare/oră, cu posibilitatea de variere automată, adaptivă a intervalului de măsurare), concentraţia de oxigen din sânge (oximetrie), concentraţia de zahăr din sânge (glicemia), ritmul cardiac şi cel respirator. Pe cât posibil se vor dezvolta proceduri de compresie a datelor de măsura în scopul raţionalizări fluxurilor informaţionale corespunzătoare mărimilor prelevate de la pacient. Se vor dezvolta proceduri care să permită cruţarea resurselor energetice corespunzătoare sistemului de achiziţie (managementul energetic) în scopul prelungirii duratei de funcţionare a sistemului între două reîncărcări succesive ale bateriilor, precum şi pentru prevenirea din timp a pacientului în scopul de a permite acestuia să înlocuiască sau să încarce acumulatorii. Se va avea în vedere deconectarea/ conectarea sub-sistemelor astfel încât acestea să treacă în stări “power-off” ori “idle” pentru a reduce la maximum consumul de energie. Interfaţa corespunzătoare nivelului concentrator de date – PDA (03) asigură transferul către PDA într-un format standardizat a datelor achiziţionate şi pre-procesate. Aceste date vor fi stocate pe card-ul de memorie flash care va trebui să asigure memorarea cel puţin 48 de ore a înregistrărilor cu datele achiziţionate de la pacient prin eşantionarea inteligentă a informaţiilor, precum şi prin corelarea şi intercorelarea acestora (chiar şi autoadaptiv). Vor trebui implementate proceduri de detecţie a evenimentelor corespunzătoare stărilor de alarmare şi pericol pentru viaţa pacientului. Starea de alarmare priveşte depăşirea limitelor considerate “normale” pentru parametrii măsurati în ambulator pe pacient, şi determină înregistrarea cu frecvenţă diferită a acestora, - după caz - atenţionarea prin mesaje audio sau video a pacientului şi a server-ului spitalicesc, transferul continuu al datelor achiziţionate, determinarea poziţiei în spaţiu a pacientului (se va utiliza facilitatea GPS). Starea de “pericol” determină atenţionarea simultană atât a pacientului cât şi a centralei spitaliceşti, transferul continuu al datelor măsurate la pacient putându-se declaşa proceduri de salvare pentru pacient precum şi transmiterea secvenţială al unor indicaţii terapeutice către acesta sau către ambulanţe în scopul aplicării unor măsuri de prevenţie. Interfaţa PDA-SS (04) asigură transferul datelor de măsură de la monitorul portabil la pacient către server-ul spitalicesc. Prin implementarea multimodală se asigură următoarele:

fiabilitatea legăturii de date (PDA-SS); disponibilitatea legăturii de date (PDA-SS); transferul unor informaţii adiţionale cum ar fi cele legate de poziţionarea în spaţiu

a pacientului; se raţionalizează dimensiunea blocurilor de date transferate optimizându-se

costurile corespunzătoare întreţinerii canalului de comunicaţie dintre monitor şi server-ul spitalicesc.

10-47

Este de menţionat că strategia de comutare între canalele de transfer a informaţiilor PDA-SS va ţine cont şi de preţul plătit pentru a satisface nevoile de date ce sunt vehiculate. Se prevede dezvoltarea unei interfeţe care să permită mobilitatea pacientului la domiciliu prin adaptarea la sistemul PSTN (de telefonie fixă) a unor tranceiver-e wireless compatibile cu cel puţin una dintre interfeţele existente la nivel de PDA. Se vor dezvolta: setul de comenzi de control, configurarea interfeţei multimodale precum şi strategia de comutare a canalelor de comunicaţie avându-se în vedere următorii factori:

nevoile corespunzătoare fluxurilor informaţionale vehiculate; costul transferului de informaţii monitor-server spitalicesc; optimizarea din punct de vedere energetic a funcţionarii PDA; mobilitatea asigurată pacientului; comoditatea în a purta monitorul pentru pacient; promptitudinea în reacţie şi specificitatea acesteia asigurată în scopul decelări a cât

mai multor situaţii de atenţionare şi pericol dar şi al evitării generării unor evenimente false.

3.1.2.2 Electrozi de prelevare a biopotenţialelor Electrozii asigură culegerea biopotenţialelor electrice generate de diversele surse biologice ale organismului. În procesul culegerii şi al prelucrării biopotenţialelor apar probleme legate de semnale parazite numite artefacte. Prelevarea în ambulator este afectată de artefacte, căci măsurarea biopotenţialelor nu se va face în repaus ci la intervale de timp stabilite în prealabil aceste intervale nefiind corelate cu activitatea pacientului. Artefactele sunt în principal determinate de doi factori:

activitatea musculaturii striate scheletale; modificarea parametrilor joncţiunii piele electrod urmare deplasării pacientului sau

modificării parametrilor electrici ai electrolitului utilizat. În ţesuturile vii au loc procese chimice la care participă un electrolit, generându-se astfel atât biopotenţiale cât şi curenţi electrici. Prin utilizarea electrozilor de pre levare, a cablurilor de electrod şi a circuitelor de amplificare se permite închiderea unor curenţi electrici prin organism şi prin elemente exterioare lui: electrozi, cabluri şi circuite de amplificare. La suprafaţa de contact dintre electrozi şi electrolitul din jurul lor se stabileşte o diferenţă de potenţial numită potenţial de electrod. La interfaţa electrod-electrolit (biosistem) au loc fenomene ce transformă conducţia ionică în conducţie electronică şi invers. Din cauza reacţiilor de oxido-reducere ce iau naştere pe interfaţa electrod-electrolit se realizează o anumită structură de distribuţie spaţială a sarcinilor electrice. Dimensiunile acestei structuri sunt extrem de reduse. Fenomenele de interfaţă sunt dependente de

temperatură. Electrozii nepolarizabili sunt electrozii

la care, aplicând o tensiune electromotoare exterioară care compensează forţa electromotoare rezultată din potenţialele electrochimice ale electrozilor, nu are loc nicio reacţie chimică sau are loc atât reacţia de oxidare cât şi cea de reducere.

Dintre electrozii reversibili amintim:

electrozii din metal în contact cu un electrolit ce conţine proprii săi ioni;

electrozi din nemetal în contact cu un electrolit;

electrozi compuşi dintr-un metal şi o sare greu solubilă a acestui metal, în electrolitul cu anion comun cu sarea metalului;

Figura 2 Electrod ECG de tip cu joncţiune lichidă

11-47

Interfaţa electrod-ţesut este echivalentă cu: sursă de tensiune – datorată potenţialului de electrod un condensator – serie cu aceasta, datorat stratului dublu electric (capacitatea pe

unitatea de suprafaţă este de aproximativ 10µF/cm2) Cum prin interfaţă poate trece un curent continuu de măsurare, înseamnă că modelul electric al interfeţei cuprinde şi o rezistenţă electrică în paralel cu condensatorul. Stabilitatea electrică a interfeţei este determinată atât de stabilitatea stratului dublu electric cât şi de mărimea potenţialului de electrod Funcţie de forma şi destinaţia electrozilor se deosebesc:

electrozi de suprafaţă: utilizaţi la prelevarea biopotenţialelor de la nivelul pielii;

electrozi aplicaţi pe organele interne sau în cavităţi ale organismului; microelectrozi: utilizaţi la prelevarea potenţialelor electrice celulare;

Electrozii de suprafaţă au diferite forme, în funcţie de destinaţia lor: pentru ECG şi EEG sunt menţinuţi pe piele cu ajutorul unor benzi elastice de cauciuc, fie sunt de tipul cu sucţiune sau cu bandă adezivă. Electrozii cu joncţiune lichidă sunt de unică utilizare şi sunt realizaţi din argint stabilizat într-o pastă electroconductivă ce umple o cavitate. Existând un contact electric extrem de stabil, aceşti electrozi pot fi utilizaţi în cazul unor măsurări în condiţii speciale: subiectul poate desfăşura o activitate normală sau efort fizic. Unii electrozi de prelevare sunt realizaţi prin reţele fine metalice sau din straturi subţiri din aur şi argint depuse pe folie de Myar, aflaţi în contact cu pielea prin intermediul unui burete îmbibat într-o soluţie de electrolit. Aceşti electrozi sunt radio-transparenţi. Cablul de legătură este realizat dintr-o masă plastică flexibilă sub formă de tub umplut cu pastă electroconductivă aflat, la capătul dinspre aparat, în contact cu un electrod din argint. In concluzie, pentru sistemul nostru vom utiliza electrozi cu joncţiune lichidă de unică folosinţă pentru care vom ridica caracteristicile de zgomot şi vom optimiza procesarea de semnal în scopul evitării pe cât posibil a artefactelor.

3.1.2.3 Pulsoximetrie/oximetrie Pulsoximetria combină spectrofotometria care măsoară concentraţia de hemoglobină

(absorbţia luminii este functie de gradul de oxigenare a sângelui) şi pletismografia optică pentru a măsura schimbările pulsatile în volumul sângelui arterial (schimbările pulsatile în transmiterea luminii prin tesuturi sunt datorate variaţiilor de volum sanguin arterial în ţesuturi). Măsurătorile au la bază un principiu optic, senzorii putând fi plasaţi la nivelul degetului, lobului urechii, cât şi antebratului, având două surse de emisie una de lumină roşie cu lungime de undă de 660 nm şi una în infraroşu cu lungime de undă de 950 nm precum şi cel puţin un fotodetector. In infraroşu coeficientul de absorbţie al oxihemoglobinei este mai mare decât al hemoglobinei reduse. Partea electronică măsoara raportul lumină pulsatilă / lumină nepulsatilă la lungimi de undă în rosu şi infraroşu şi o transpune în procent de saturaţie în oxigen. Pulsoximetria/oximetria este o metodă neinvazivă de monitorizare a saturaţiei în oxigen a hemoglobinei şi, deci, nu furnizează exact aceleaşi informaţii ca analiza gazelor sanguine. Este important de reţinut că oximetrul măsoara SaO2 şi nu PaO2. Acurateţea determinărilor cu pulsoximetrul este redusă în prezenţa anemiei severe sau a hemoglobinopatiilor, a artefactelor de mişcare, unghiilor acoperite cu lac, sau în absenţa unui flux arterial pulsatil (hipotensiune, stop cardiac, folosirea concomitentă a manşetei tensiometrului). Deasemenea pot aparea diferenţe în ceea ce priveste designul probei

12-47

folosite la nivelul degetului sau lobului urechii, sensibilitatea traductorului, frecvenţa de eşantionare, specificaţiile de reject ale artefactelor şi timpul în care se recalculează valoarea medie a SaO2. Valori anormale sunt considerate cele mai mici de 90% dar cu menţiunea că scăderile sub 93% ale SaO2 intră pe panta abruptă a curbei de disociaţie a hemoglobinei fapt ce determină ca variaţii fiziologice normale ale venţilatiei şi PaO2 la astfel de pacienţi să genereze largi variaţii ale saturaţiei în O2. Astfel oscilaţiile în SaO2 la pacienţii cu insuficienţă cardiacă şi respiraţie Cheyne-Stokes devin dificil de diferenţiat de cele întâlnite în sindromul de apnee obstructivă de somn. Din aceste motive este recomandată evaluarea folosind multipli parametri a acestor categorii de pacienti. Datorită utilizării luminii absorbite în măsurători, proiectantul unui pulsoximetru are nevoie de o conversie “flux luminos în tensiune” cât mai precisă, utilizând ca semnal de intrare curentul. Clasele de amplificatoare potrivite pentru pulsoximetrie sunt clasicele resistor-feedback transimpedance şi capacitor-feedback switched integrator. In ambele configuraţii, tensiunea rezultată la ieşire este convertită utilizând un convertor ADC iar datele obţinute sunt trimise pentru prelucrări ulterioare.

R=Raportul fluxurilor luminoase absorbite la cele 2 lungimi diferite de undă

][][][HbHbO

HbOSaO

2

22

SaO2 reprezintă saturaţia de oxigen din sângele uman, usual între 94-98% şi care poate fi calculată cu legea lui Lambert Beer:

xeII 0

I- intensitatea/fluxul luminos măsurat;, I0-intensitatea / fluxul luminos produs de sursa de

lumină, -coeficientul de absorţie, x-cantitatea de Hb atât oxigenată cât şi neoxigenată. Soluţiile actuale au o structură ce este prezentată în figura 3.

Figura 3 Diagramele de variaţie ale absorbanţei radiaţiei luminoase pentru diverse lungimi de undă specifice măsurărilor din pulsometrie

13-47

Figura 4 Schema bloc a unui oximetru de ultimă generaţie

Această soluţie oferă o rezoluţie foarte ridicată şi prezintă imunitate foarte mare la

zgomot datorată intrării diferenţiale a semnalelor corespunzătoare scanării în roşu şi infraroşu apropiat, iar utilizarea circuitului temporizator drept circuit de control al eşantionării permite reducerea substanţială a zgomotului, nemaifiind necesare corecţiile pentru curentul de pe fotodetector. Gama mare de intrare corespunde unei valori a rezoluţiei de 24 de biţi.

La realizarea traductorului pentru deget sau la ureche avem nevoie de surse de lumină şi detectoare foarte mici. Cum puterea disipată pe acestea este limitată, dar şi pentru a realiza eliminarea componentei continue corespunzătoare luminii ambientale s-a prevăzut un circuit temporizator ce pilotează cele două LED-uri emiţătoare în Roşu/Infraroşu apropiat ajustându-se cu o precizie ridicată fluxul luminos emis de către acestea. Detectia se va face cu o fotodiodă. Pentru ambele surse de lumină, roşie şi infra-roşie vom avea nevoie de o singură fotodiodă de detecţie. Pentru generarea impulsurilor luminoase vom programa pentru circuitul temporizator o frecvenţă de control de 1kHz iar durata impulsului luminos de 50µs pentru ambele LED-uri(frecvenţa de 1kHz este optimă fiind mult peste frecvenţa pulsului arterial). Curentul maxim pe LED-uri va putea atinge valoare de impuls de 1A. Lumina detectată de fotodiodă este amplificată şi convertită în tensiune folosind un convertor curent-tensiune. Semnalul astfel obţinut este trimis la două secţiuni identice, una pentru fiecare lungime de undă transmisă. Utilizând fitrele trece bandă este menţinut doar semnalul corespunzător fluxului luminos util, respectiv cel datorat sângelui pacientului. Semnalul astfel rezultat este sincron cu ciclul cardiac şi evidenţiază atât componenta spectrală în roşu cât şi cea în infraroşu.

3.1.2.4 Determinarea glicemiei Există trei metode de determinare a nivelului glucozei din sânge:

metodă invazivă – presupune prelevarea unei probe de sânge şi analiza acesteia;

14-47

metodă minim invazivă – presupune prelevarea unor probe de la nivel cutanat, de exemplu probe de lichid interstiţial;

metodă neinvazivă – presupune determinarea nivelului de glicemie prin metode optice. Această metodă nu necesită prelevarea unei probe de sânge, ci analiza sângelui se face în funcţie de gradul de reflexie a luminii.

3.1.2.4.1Metodele invazive Metodele invazive sunt metode care necesită o anumită cantitate de sânge pentru a se putea analiza şi determina concentraţia de glucoză din sânge.

În ultimii ani s-au dezvoltat dispozitive care necesită o cantitate mult mai mică de sânge (1 µL sau mai puţin în comparaţie cu 4 µL cât necesitau dispozitivele mai vechi) pentru a putea determina nivelul glucozei. Timpul necesar unei măsurători s-a redus şi el la aproximativ 5 secunde o dată cu trecerea timpului. Singura limitare a acestor dispozitive o constituie faptul că măsurătorile pot fi inacurate pe un interval de 2 ore după ce subiectul a luat masa sau a efectuat anumite exerciţii fizice. Acest lucru se datorează faptului că vârful degetului este mai reactiv la schimbările glucozei din sânge. Din acest motiv, dispozitivele se pot utiliza atât pe braţ cât şi pe vârful degetului.

De-a lungul anilor, diabeticii au fost monitorizaţi printr-o

metodă invanzivă, care presupune prelevarea unei mostre de sânge de la nivelul degetului. Noile tehnici de diagnosticare necesită o cantitate mult mai mică de sânge şi permit prelevarea sângelui din zone nu atât de sensibile şi dureroase, cum ar fi nivelul braţului sau cel al piciorului. Aceaste tehnici de monitorizare nu sunt continue, ci se fac la intervalele de timp la care se prelevează probele de sânge.

3.1.2.4.2Metodele non-invazive Pentru confortul pacienţilor, monitorizarea glicemiei ar trebui să fie o metodă neinvazivă, continuă şi informativă. Metodele non-invazive de monitorizare a glicemiei utilizează senzori optici. Aceştia direcţionează fascicolul luminos spre piele şi măsoară proprietăţile luminii reflectate. Proprietăţile luminii reflectate se modifică ca un rezultat al interacţiunii cu glocoza (abordare stereoscopică) sau datorită unor efecte indirecte ale glucozei prin introucerea de modificări în proprietăţile pielii (abordare “scattering”). Totuşi, senzorii optici nu sunt capabili să măsoare cu mare precizie nivelul de glucoză. Metodele optice de măsurare a glicemiei se bazează pe proprietăţile optice ale ţesuturilor. Se utilizează analizoare spectrofotometrice foarte rapide care se plasează pe deget. Astfel se generează 100 de spectre per secundă. Spectrul pulsaţiei volumului de sânge prin ciclul cardiac este cuprins între 900 şi 1700nm. Spectrul diferenţă se calculează pe baza semnalelor pulsatile astfel eliminându-se efectele pe care le introduce reflexia prin os sau prin ţesut.

Unele metode non-invazive utilizează un senzor in infraroşu (IR) pentru a detecta nivelele de glicemie din sânge. Aceste dispozitive, în general, iluminează suprafaţa pielii iar apoi măsoară absorbţia de IR sau lungimea de undă specifică glucozei din sânge. Calibrarea acestor dispozitive s-a dovedit a fi o adevărată problemă datorită celorlate substanţe din sânge care au proprietăţi similare cu cele ale glucozei şi astfel interferă cu acestea putând produce erori la citire. În unele cazuri, perioada de calibrare poate ajunge la 60 de zile. Un alt aspect al

Figura5 Glucometru

Figura 6 Senzor pentru glicemie. Imagine ce ilustrează dimensiunea acestuia

15-47

calibrării este faptul că aceasta este caracteristică fiecărui individ în parte. Alte metode optice utilizează diverse lungimi de undă şi circuite electronice pentru a oferi o acurateţe cât mai mare. Undele elecgtromagnetice se utilizază pentru determinarea neinvazivă a concentraţiei de glucoză din sânge. Prin varierea frecvenţelor undelor radio se determină modificările de glucoză din sânge. Metode transcutanate

Sistemele de monitorizare transcutanată a glicemiei reprezintă o metodă neinvazivă, continuă, de măsuarare a glicemiei. Funcţiona litatea lor se bazează pe principiul “reverse ionopheresis”. Principiul afirmă faptul că se aplică un curent de valoare mică pe o suprafaţă mică a pielii pentru a extrage glucoza din molecule. La aceată metodă apar limitări cum ar fi întârzieri de până la 20 de minute între nivelul glicemiei citit şi cel care există în organism în momentul

citirii, sensibilitate mică pentru nivele de glucoză redusă şi o posibilă iritare pe

suprafaţa de contact a electrozilor cu pielea. Dispozitivele care utilizează acest principiu au nevoie de calibrare periodică. Monitorizarea pe bază de enzime O metodă de interes pentru determinarea nivelului glucozei din sânge se bazează pe utilizarea unor senzori enzimatici implantabili. Senzorii pot fi implantaţi în ţesutul subcutanat dacă se utilizează o ustensilă special proiectată pentru a minimiza gradul de deteriorare al ţesutului. Senzorul este conectat prin intermediul unor fire la o unitate pager, PDA care memorează datele ce pot fi ulterior descărcate într-un calculator. Senzorul este alcătuit dintr-o membrană selectiv permeabilă la glucoză. O dată ce glucoza penetrează membrana, aceasta este oxidată de enzimele glucidice oxidate. Apoi, prin reacţia cu oxigenul molecular se formează peroxidul de hidrogen.

Pe suprafaţa electrodului,

peroxidul de

hidrogen este oxidat în apă şi generează un curent care poate fi măsurat şi corelat cu concentraţia de glucoză din afara membranei. Acest tip de dispozitiv necesită multiple calibrări zilnic. Măsurarea nivelului de glucoză la nivelul umorii apoase a

globului ocular O altă metodă neinvazivă de măsurare a nivelului de glicemie din sânge este măsurarea nivelului de glucoză la nivelul umorii apoase a globului ocular. Această metodă

Figura 7 Schemă principială de măsurare

Figura 8 Ilustrarea reacţiilor chimice la nivel de senzot

Figura 9 Imagine ce ilustrează dimensiunea senzorului de glicemie

16-47

utilizează spectroscopia pentru a măsura concentraţia de glucoză a umorii apoase a globului ocular şi indică indirect concentraţia de glucoză din sânge care este corelată cu concentraţia de glucoză din umoarea apoasă.

3.1.2.4.3Metode parţial neinvazive Metodele de eşantionare parţial neinvazive analizează lichidul interstiţial (ISF). O metodă utilizează electro-osmoza pentru a extrage ISF. Glucoza din ISF poate fi corelată cu glucoza din sânge. Calibrarea iniţială necesită mostre de sânge. Abordarea generală pentru a finaliza o măsurătoare de ISF este de a avea moleculele de glucoză în fluidul care reacţionează cu un disc de “gel-collection”. Această reacţie produce un semnal electric proporţional cu nivelul de glucoză din sânge. În general, discul este ataşat pielii. Senzori minim invazivi determină concentraţia de glucoză din lichidul interstiţial al pielii. Există un schimb rapid între moleculele de glucoză şi lichidul interstiţial. Modificările din glucoza din sânge sunt corelate cu modificările de glucoză din lichidul interstiţial. Totuşi, există o întârziere cuprinsă între câteva secunde şi până la 15 minute între modificările glucozei din sânge şi a celei din lichidul interstiţial. Acest lucru îngreunează măsurătorile. Întârzierea depinde de factori cum ar fi concentraţia absolută a glucozei şi direcţia modificării concentraţiei glucozei. Avantajul acestei metode este modulul electronic de dimensiuni reduse utilizat la citirea şi stocarea datelor.

3.1.2.4.4Dispozitivul Seven Dexcom a realizat dispozitivul Seven, un dispozitiv de monitorizare continuă a glucozei din sânge. În cazul în care nivelul glucozei din sânge depăşeşte limitele admise se generează un semnal de alarmă care înştiinţează pacientul. Dispozitivul cuprinde 3 părţi:

Senzor Transmiţător Receptor

Senzorul are dimensiuni reduse şi se implantează sub piele. Senzorul se poate introduce şi extrage de sub piele foarte uşor.

Figura 10 Metoda de măsurare D-Glucose la nivelul umorii apoase a globului ocular

Figura 11 Inensitatea relativă

Figura 12 Senzor dispozitiv Seven

17-47

Transmiţătorul este rezistent la apă, are dimensiuni reduse, este discret, iar pacientul se simte confortabil cu el. Nivelul de glucoză se transmite wireless la receptor.

Receptorul este proiectat pentru ca pacientul să poată citi datele măsurate foarte uşor.poate menţne un istoric al valorilor înregistrate. Este wireless pentru a oferi simplitate în ceea ce priveşte modalităţile de transport. Datele se pot transfera pe un calculator.

3.1.2.4.5 Senzor implantabil Animas este în curs de a dezvolta o metodă neinvazivă de măsurare a concentraţiei de glucoză din sânge. Acestă metodă se bazează pe un senzor optic implantabil care asigură monitorizarea acurată permanentă şi continuă a nivelului de glucoză din sânge. Senzorul se bazează pe determinăarea prin spectrometrie a constituienţilor din soluţii, respectiv a glucozei. Acest senzor, fiind implantabil se elimină limitările pe care le introduc senzorii

optici obişnuiţi. Doar limitările datorate concentraţiei scăzute de glucoză din sânge şi suprapunerii spectrului glucozei peste spectrele altor constituienţi pot genera artefacte.

3.1.3 Sistemul de achiziţie

Acesta asigură pe de-o parte preluarea, pe canalele corespunzătoare wire/wireless, semnalelor prelevate de la pacient, respectiv de la senzorii sau traductorii pentru ECG, temperatură, presiune arterială, pulsoximetrie, şi glicemie. Puterea de calcul, dar mai ales memoria şi consumul acestui sistem vor fi determinante la alegerea sa.

Figura 13 Transmiţător dispozitiv Seven

Figura 14 Receptor dispozitiv Seven

Figura 15 Poziţionare senzor implantabil pentru glicemie

Figura 16 Structură microcontroller Familia MSP430 (Texas Instruments)

18-47

Avem în vedere două familii de microcontroller-e: familia MSP 430 producător Texas Instruments – unitatea centrală de tip RISC pe 16 biţi, putere de calcul 250µA-MIPS, tensiune de alimentare între 1,8 şi 3,3V. Structura microcontroller-ului este prezentată în figura 16 şi ea cuprinde unitatea de procesare RISC pe 16 biţi memoria Flash de program până la 128 Bytes, periferia analogică ce poate conţine atât convertoare A/D cât şi convertoare D/A, precum şi porturile paralele, seriale şi timer-ele. Sistemul de power management include 6 moduri diferite, ceea ce permite controlul adecvat al puterii consumate funcţie de starea sistemului. Un circui DMA asigură transferul rapid al blocurilor de date achiziţionate, iar ataşarea acestuia se poate face la majoritatea perifericelor existente pe chip.

A doua familie avută în vedere este familia AVR32 producător Atmel Corp. Aceste procesoare se prezintă în două variante THUMB (ARM32A)si standard (ARM32B), respectiv cod pe 16 biţi şi extins pe 32 de biţi având o putere de calcul mai mare cu peste 300% în raport cu standardul ARMv5, utilizează mai eficient memoria cu peste 50% în condiţiile unui consum de energie redus cu peste 300%. Arhitectura pipelinizată permite executarea majorităţii instrucţiunilor într-un singur ciclu de ceas. De asemenea există deja pe piaţă variante de sisteme ARV32 care au instalată o versiune LINUX ca sistem de operare ceea ce face net mai uşoară programarea acestuia.

În faza următoare vom decite soluţia arhitecturală corespunzătoare acestui subsistem astfel încât să satisfacem optim specificaţiile tehnice.

3.1.4 Sistemul concentrator şi de comunicaţie PDA-„smart phone” Alegerea acestui sistem va fi făcută în baza specificaţiilor ce privesc atât puterea de calcul, cât mai ales interfeţele disponibile. Cum piaţa acestor sisteme are o evoluţie extrem de rapidă decizia asupra implementării se va lua cât mai târziu pe parcursul celei de-a doua faze. În continuare prezentăm un tabel comparativ al posibilelor interfeţe wireless parametrii avantaje şi dezavantaje ale acestora. Standard Caracteristici

IrDA Bluetooth ZigBee WiFi WiMax

Standard - IrDA Data: transmisii de date, wireless, bidirectionale, prin infrarosu -IrDaA Control: standard wireless care permite dispozitivelor periferice wireless(mouse, tastatura...)sa interactioneze cu mai multe tipuri de dispozitive gazda (de exemplu PC)

IEEE 802.11 Bluetooth 1.0 Bluetooth 1.1 Bluetooth 1.2 Bluetooth 2.0 Bluetooth 2.1 Bluetooth 3.0 BluetoothUltra Low Power

IEEE 802.15.4

IEEE 802.11 802.11 b 802.11g 802.11a 802.11n

IEEE 802.16 802.16a

Figura 17 Structură microcontroller Familia AVR 32 (ATMEL Corp.)

19-47

Caracteristici Principale

-Simplu, cost redus -Consum redus de energie -Conectivitate punct la punct -Transfer de date eficient si fiabil -lungime de unda: 850 - 900 nm -Comunicatie bidirectionala, half duplex -Viteze de transfer: 9600bps - 4Mbps -exista varianta de IrDA care efectueaza transferuri pe distanta de 20 cm dar are un consum de energie de 10 ori mai redus decat in cazul normal -Se poate imbunatati eficienta protocolului prin reducerea latentei pana in momentul in care o pereche receptor/transmitator este pregatita sa comunice -asigura comunicatie de date bidirectional, prin inrfarosu -exista IrDA Data si IrDA Control

- analog cu USB - se utilizeaza in cazul in care doua sau mai multe dispozitive care se afla in apropiere unul fata de celalalt doresc sa comunice si nu necesita latime de banda mare - usor de utilizat - autoconfigurabil

- similar cu 802.11 (WiFi) - Consum redus de energie - Dimensiuni reduse - transfer de date in pachete de maxim 128B - se utilizeaza in alicatii care nu nucesita o rata de transfer ridicata - foloseste OQPSK - Offset QPSK

- analog cu reteaua traditionala Ethernet - necesita configurare pentru a putea partitiona resurse, pentru a putea trimite fisiere - foloseste aceleasi frecvente ca si in cazul Bluetooth dar realizeaza o conexiune mult mai puternica si mai stabila decat in cazul Bluetooth - WiFi supranumit "wireless Ethernet" - necesita setare dar este prefeat in cazul retelelor care opereaza la full - scale datorita faptului ca asigura o conxiune mai rapida si o distanta mai mare intre dispozitiv si statia de baza - securitate mai mare decat in cazul Bluetooth - statiile transmit numai atunci cand este nevoie iar latimea de banda poate fi distribuita mai multor statii in orice moment - ultima generatie de WiFi (a treia generatie) este proiectata pentru a oferi o latime de banda mare, o latenta scazuta si un jitter scazut

- foarte flexbil, manipuleaza o gama larga de protocoale utilizeaza o varietate de scheme de codare si tpuri de multiplexare - nu interfereaza cu mediul RF - aplicatiile de mare viteza au costuri ridicate deoarece nu trebuie sa interfereze cu mediul RF - asigura flexibilitatea de a opera pe diferite benzi de frecventa prin modificarea cerintelor impuse in lume pentru canalele de comunicatie - suporta smart antenna

Viteza de transfer

- IrDA 1.0 - 115.2Kbps - IrDA 1.1 - 4Mbps - SIR : 2.4k, 9.6k, 19.2k, 38.4k, 57.6k, 115.2kbps - MIR : 0.576, 1.152Mbps - FIR : 4Mbps - VFIR : 16Mbps - UFIR 100Mbps(Standards under formulation)

- Version 1.2 -1Mbps - Version 2.0 + EDR 3Mbps - WiMedia Alliance - 53 - 480Mbps

- 20Kbps - 868MHz in Europa - 40Kbps - 915MHz in SUA si Australia - 250Kbps - 2.4GHz

802.11 b - Over the air: 11Mbps MAC, SAP : 5Mbps 802.11g Over the air: 54Mbps MAC, SAP : 25Mbps 802.11a Over the air: 54Mbps MAC, SAP : 25Mbps 802.11n Over the air: 200 + Mbps MAC, SAP : 100Mbps

70Mbps

Distanta de comunicatie

0 - 1 m din motive de economie de consum de energie distanta se reduce la 20 cm

10cm - 10m

pana la 100m

802.11 Indoor : 20m Outdoor : 100m 802.11a Indoor : 35m Outdoor : 120m 802.11b Indoor : 38m Outdoor : 140m 802.11g Indoor : 38m Outdoor : 140m 802.11n Indoor : 70m Outdoor : 250m 802.11yIndoor : 50m Outdoor : 500m

pana la 110km

Cost Redus Daca se doreste scaderea costului trebuie sa se limiteze numarul de multiplexari in timp si frecventa. Astfel eliminarea zgomotelor devine din ce in ce mai greu de realizat

Frecventa

2.402GHz - 2.480GHz

- opereaza in benzi radio pentru apli-catii in mediul indus-trial, stiintific si medical (ISM) - 868MHz in Europa (20Kbps) -2.4GHz (250Kbps)

- 2.4 GHz , 5GHz Legacy 2.4GHz 802.11a 5GHz 802.11b 2.4GHz 802.11g 2.4GHz 802.11n 2.4GHz , 5GHz 802.11y 3.7GHz

- 802.16a : 2GHz - 11 GHz - 802.16 : 10GHz - 66GHz

Consum

- Clasa1: 100mW (20dB) - 100m - Clasa2: 2.5 mW (4 dBm) - ~10 meters - Clasa3: 1 mW (0 dBm) - ~1

20-47

meter Specificatiile pentru iesire emisia de lumina

- Lungime de unda: 850 - 900 nm - Emisia de putere: 3.6 - 500 mW/sr - Jitter: <115.2kbps : ±6.5% 0.576Mbps - 1.152Mbps ±2.9 % 4Mbps ±4.0% 16Mbps ±4.0%

Aplicatii frecvente

telefonie mobila camere digitale HD TV Imprimante PDA Smart Phone

telefonie mobila camere digitale HD TV Imprimante PDA Smart Phone laptop

- aplicatii Embedded cu consum redus de energie si rate de transfer reduse - colectarea datelor medicale - automatizarea cladirilor - control industrial - aplicatii comerciale si industriale

- Aplicatii Embedded - PC - game console - PDA - Camere digitale

- transferul wireless al datelor broadband - voce , video - aplicatii care necesita latenta scazuta

Imagini

IrDA via USB Tabel 2 Comparaţie a protocoalelor wireless de comunicaţie

21-47

3.2 RM1: Raport „State of the Art” în domeniul monitorizării ambulatorii a pacienţilor

3.2.1 Studiu asupra parametrilor biofizici şi biochimici de monitorizat în boli cardiovasculare

3.2.1.1 Principalii parametrii de urmărit în monitorizarea bolilor cardiovasculare sunt:

3.2.1.1.1 Cardiopatie Ischemică Parametrii biochimici :

Troponine profil lipidic (LDL,HDL,TG) NT-proBNP hs CRP markeri noi: mieloperoxidaza,CD40 ligand solubil

- monitorizarea continuă a sub-denivelării de segment ST - monitorizarea tensiunii arteriale

3.2.1.1.2 Hipertensiune Arterială Parametrii biochimici

glicemie a jeun, HbA1c profil lipidic (LDL,HDL,TG) clereance de creatinină, rată de filtrare glomerulară microalbuminurie/24h

- monitorizare ABPM - rigiditate arterială - velocitatea undei de puls - HTA secundară: renina aldosteron, cortizol urinar, metanefrine urinare

3.2.1.1.3 Aritmii Holter/24 h sau loop recorder cu heart rate variability microalternanţa de unde T variabilitate de QT Na,K,Mg, IP, INR

3.2.1.1.4 Diabet Zaharat

Parametrii biochimici: glicemie a jeun, HbA1c monitorizarea greutăţii corporale profil lipidic(LDL, HDL,TG) clereance de creatinină, rata de filtrare glomerulară microalbuminurie/24h proteinurie/24h glicozurie/24h

3.2.1.2 Parametrii biofizici pentru monitorizarea tensiunii arteriale

22-47

3.2.1.2.1 Insuficienţă Cardiacă Parametrii biochimici :

glicemie a jeun, HbA1c monitorizarea greutatii corporale profil lipidic (LDL, HDL,TG) TSH, TGO, TGP, HLG, INR clereance de creatinină, rata de filtrare glomerulară microalbuminurie/24h

- monitorizarea tensiunii arteriale - monitorizarea greutăţii corporale pentru tratament diuretic - saturatiecO2, rata respiratorie - variabilitate de QT - Holter/24 h

Deci, monitorizarea bolilor cardiovasculare are la bază măsurarea unor parametrii biofizici şi biochim ici esenţiali în definirea stării de sănătate: TA (Tensiune Arterială), puls, glicemie, timpii de coagulare, saturaţia în O2 a sângelui, şi nu în ultimul rând măsurarea temperaturii şi greutăţii corporale.

O metodă instrumentală esenţială de diagnostic în cardiologie este înregistrarea grafică a fenomenelor bioelectrice produse de inimă (ECG).

Măsurarea temperaturii corpului şi presiunii sanguine arteriale (tensiune arterială) sunt doi dintre cei mai importanţi parametrii fiziologici care pot oferi indicii importante despre starea pacientului, ca şi monitorizarea greutăţii corporale. De asemenea, analiza chimică a sângelui oferă numeroase informaţii despre starea de sănătate a pacientului. Principalii parametrii biochimici de interes pentru diagnostic sunt: glucoza (glucometru electronic-metode fotocolorimetrice), timpii de coagulare, gazele din sânge, etc. De remarcat faptul că toţi aceşti parametrii enumeraţi sunt utili în monitorizarea bolnavului cardiovascular la domiciliu.

3.2.2 Măsurarea tensiunii arteriale Metoda reprezintă înregistrarea automată / semiautomată, neinvazivă, ambulatorie a presiunii arteriale într-un interval de 24 ore. Există 2 metode de măsurare a TA:

Metoda directă (arterială sau venoasă, în care există o legătură directă între coloana de sânge cu un traductor adecvat, introdus în vasul de sânge prin cateterism)

Măsurarea indirectă, care este o metodă neinvazivă. Metoda sfigmomanometrică are la bază determinarea efectelor unei compresii din exterior a volumului unui segment de corp, de exemplu a braţului. Sfigmomanometrele moderne folosesc manometre electronice, cu afisaj numeric, care măsoară cele 2 valori de presiune şi ritmul cardiac.

Tehnica ABPM. Superioritatea sa în raport cu metoda standard sfingmomanometrică este în relaţie directă cu surplusul de informaţie oferit prin acumularea şi prelucrarea unui număr sporit de măsurători şi parametri analizaţi automat. Culegerea seriată de măsurători la intervale de timp programate (15-30-60 min.) crează posibilitatea de apreciere a profilului circadian al curbei presionale pe 24 ore sau pe unele segmente de interes (la trezire, diurn, activ-profesional, nocturn), într-o strânsă corelaţie cu scorul afectării organelor ţintă (remodelarea cardiovasculară, leziunile ischemice cerebrale, microalbuminuria, retinopatia) precum şi în relaţie cu vârsta, greutatea, circumferinţa abdominală, modificări ecg. Studiile de eficienţă terapeutică a agenţilor antihipertensivi au dovedit o bună relaţie între regresia hipertrofiei cardiace şi parametrii monitorizării tensionale. Calcularea raportului trough/peak prin tehnica ABPM este mult mai aproape de adevăr decât prin procedura clinică şi oferă informaţii utile despre gradul acoperirii terapeutice şi profilul timp-efect al medicamentelor antihipertensive recomandate în doza unică. Stabilirea programului de dozare (matinal vs vesperal) poate fi realizabilă prin cercetarea nivelului de răspuns presional la monitorizare.

23-47

Indicaţii acceptate: Eliminarea hipertensiunii de halat alb Hipertensiunea necontro lată prin tratament Hipertensivii trataţi dar înca simptomatici Disfuncţia autonomă Evaluarea farmacocinetică Cercetare clinică şi farmaco - clinică Datele presionale colectate de computer şi rămase valide, în număr de 50 - 60, după

eliminarea artefactelor (prezente la cele mai bune aparate sub 10%), vor fi analizate cu mult discernământ, iniţial printr-o simplă inspecţie vizuală şi ulterior apelând la funcţiile statistice din softul livrat de către firma producătoare.

Nu se vor lua în calcul acele determinări care sunt >250 mmHg sau <70 mmHg pentru valoarea sistolică şi >150 mmHg sau <40 mmHg pentru valoarea diastolică. Vor fi considerate valide cazurile în care numărul determinarilor acurate reprezintă >70% din totalul determinărilor efectuate.

Parametrii de presiune corect selectaţi sunt ulterior prelucraţi statistic ca medie aritmetică. Metodele de analiză sunt:

media (sau ponderata) şi deviaţie standard pe 24 ore (şi deviaţia standard ca măsură a variabilităţii)

media pe perioada trează şi de somn media la trezire mediile orare BP load aria de sub curba TA curba tensională după extragerea curbei sub placebo, calculată din mediile orare (în

studii terapeutice) analiza pantelor curbelor presionale la trezire (armonici Fourier)

a. parametri de tonicitate

Se calculează pe: intervalul diurn (07.00-22.00) intervalul nocturn (22.00-07.00) intervalul de 24 ore tensiunea arterială sistolică tensiunea arterială diastolică tensiunea arterială medie BP load (sarcina de presiune pe 24 ore): sistolică, diastolică, medie

b. parametri de pulsatilitate

PP (presiunea pulsului) - diferenţa dintre presiunea sistolică şi diastolică aflată în relaţie directă cu pulsatilitatea fluxului

c. parametri de variabilitate

deviaţia standard (varianta) a parametrilor de bază indexul diurn (raportul dintre valorile medii diurne şi nocturne)

Vârsta (ani) 20-29 30-39 40-49 50-59 60-69 70-79

TAS-24h 122 ± 9 121 ± 8 120 ± 10 124 ± 12 127 ± 12 133 ± 16

24-47

TAS diurna 125 ± 10 125 ± 9 124 ± 11 127 ± 12 130 ± 12 137 ± 17

TAD-24h 67 ± 7 71 ± 5 73 ± 7 75 ± 7 75 ± 4 69 ± 9

TAD diurna 70 ± 8 74 ± 5 75 ± 8 77 ± 7 77 ± 5 71 ± 9

SBP load 9 ± 14 8 ± 11 8 ± 10 13 ± 16 18 ± 19 25 ± 20

DBP load 3 ± 7 4 ± 6 6 ± 8 6 ± 7 6 ± 7 4 ± 7 Tabel 3 Parametrii normali determinaţi prin monitorizarea tensională ambulatorie (ABPM) Legenda: valorile sunt exprimate ca medie si deviaţie standard. TAS - tensiunea arterială sistolică; TAD - tensiunea arterială diastolică; SBP load - sarcina sistolică de presiune, masurată ca procentul valorilor peste 140 mmHg; DBP load - sarcina diastolică de presiune, masurată ca procentul valorilor peste 90 mmHg.

Parametru JNC-VI WHO/ISH

Interval diurn <135/85

Interval nocturn <120/75

24 de ore <130/80 125/80 Tabel 4 Valorile limită normale la monitorizarea tensională ambulatorie (ABPM) Recomandarile JNC & ISH

Tehnica ABPM poate releva direct profilul circadian al presiunii arteriale. La normali, valorile tensionale medii pe intervalul activ (diurn) comparativ cu cele determinate pe intervalul nocturn (de somn), cunosc o scădere cu aproximativ 15-25%. Raportul dintre tensiunea diurnă şi cea nocturnă (sistolică, diastolică sau medie) este cuantificat automat ca index diurn (ID).

Fenomenul de dipping este influenţat de mai mulţi factori: tehnica monitorizării factori subiectivi (gradul de relaxare nocturnă atins de pacient pe durata

monitorizării nocturne); condiţia patologică (obezitate, forme secundare de HTA, diabet zaharat, boli

endocrine, vârstnici, etc.) În funcţie de profilul presional estimat la monitorizarea pe 24 de ore, se descriu mai multe categorii de hipertensivi: Hipertensivii dipper:

- au un index diurn (ID) > 10% - scadere a tensiunii sistolice nocturne cu >10mmHg faţă de valorile diune; - o scădere a tensiunii diastolice nocturne cu >5 mmHg faţă de valorile diurne; - un raport presional noapte/zi <0.87; - reprezintă peste 70% dintre hipertensivi

Hipertensivii dipper - extremi - au un index diurn >20% - sunt expuşi riscului de AVC sau ischemie miocardică - fenomenul poate fi declanşat iatrogen (doza antihipertensivă vesperală)

Hipertensivii non-dipper

- au un index diurn <10% - au un prognostic sever - prezintă un grad mai ridicat de afectare viscerală prin HTA - aproximativ 2/3 din hipertensiunile secundare au un profil non-dipper

25-47

Condiţii clinice care se asociează cu pierderea profilului circadian fiziologic :

- Feocromocitom - Pre - eclampsie - Hipertensiunea la vârstnici - Hipertensiunea accelerată/malignă - Insuficienţa renală (dializaţi, transplantaţi) - Sindrom de disfuncţie autonomă - Diabet zaharat (cu neuropatie şi/sau nefropatie) - Sindrom Cushing - Obezitate (IMC > 27 Kg/mp) - Hiperaldosteronism primar - Medicamente (ciclosporină, exces de corticosteroizi)

Studii prospective au dovedit cert că riscul de boală cerebrovasculară, coronariană şi moarte cardiacă precoce se află în relaţie directă cu nivelele tensionale. Controlul eficient al valorilor tensionale poate reduce aceste riscuri. Pentru a reduce sau preveni afectarea organelor ţinta, un tratament antihipertensiv optim trebuie să îndeplinească anumite proprietăti:

eficienţa în controlul presional pe 24 de ore, dovedind o

acoperire terapeutică -efectivă pe parcursul perioadelor de complianţă suboptimală; efect neted (smooth) pe curba tensională şi o variabilitate redusă; menţinerea unui profil circadian normal; lipsa activării reflexelor neurohomonale.

În evaluarea răspunsului terapeutic antihipertensiv, introducerea ABPM oferă câteva

avantaje: dispariţia efectului placebo cuantificarea unor parametrii fideli de eficienţă terapeutică evaluare cronofarmacologică

Indicatorii folosiţi pentru evaluarea eficienţei unor droguri antihipertensive în relaţie

cu profilul farmaco-cinetic sunt :

Trough to peak ratio (T/P) Acest parametru reprezintă expresia raportului dintre efectul maxim de scădere a tensiunii arteriale (efectul peak sau de varf) şi cel care se menţine la sfârşitul perioadei de 24 de ore de la administrarea medicamentului (efectul trough sau minim). Un raport optim pentru un drog antihipertensiv cu administrare unică şi efect prelungit trebuie sa fie peste 0.5 - 0.65.

Variatia răspunsului presional în cazul a două medicamente antihipertensive cu raport trough/peak diferit.

Smoothness index (SI)

Figura 18 Dependenţa răspunsului TA de raportul T/P

26-47

SI ( indice de uniformitate) = este exprimat matematic ca raportul dintre media modificărilor tensiunii arteriale calculate pentru fiecare oră a înregistrării presionale şi deviaţia sa standard. Acest indice este considerat un mijloc reproductibil şi relevant al omogenităţii reducerii presionale.

orarelor modificari a DS h 24 pe TAvar. mediaSI

Este în corelaţie strânsă cu grosimea complexului intima medie carotidian şi nivelul hipertrofiei de ventricul stâng la pacienţii hipertensivi.

Efficacy index (EI) Este un indicator de eficienţă terapeutică recent introdus şi reprezintă proporţia de sub curba de profil a reducerii presionale versus variabila timp, într-un interval monitorizat de 24 de ore. Scăderile presionale orare trebuie să apară egale sau mai mari decât media reducerii presionale pe 24 de ore.

3.2.3 Electrocardiograma Electrocardiografia reprezintă înregistrarea potenţialelor electrice generate de inimă şi transmise la suprafaţa corpului. S-a demonstrat teoretic şi experimental că inima poate fi considerată din punct de vedere electric ca un dipol electric orientat, care generează un câmp electric într-un volum conductor. Pentru o mai uşoară interpretare a electrocardiogramei, volumul conductor este considerat omogen. Câmpul electric creat de dipol va fi deci un vector care are ca direcţie, sens şi mărime axa dipolului, polaritatea lui şi respectiv mărimea sarcinilor electrice. Înregistrările electrocardiografice reprezintă înregistrarea variaţiilor de potenţial determinate de proiecţia vectorului cardiac pe diferite axe. Pentru a obţine o imagine fidelă a distribuţiei spaţiale a câmpului electric cardiac este necesar să se facă înregistrări ale proiecţiei vectorului cardiac pe mai multe axe. Din aceste motive, în electrocardiografie se folosesc numeroase genuri de derivaţii, dintre care unele au devenit clasice. În electrocardiografia clinică de folosesc două tipuri de derivaţii: derivaţii bipolare şi derivaţii unipolare. Se numeşte derivaţie bipolară o derivaţie în care cei doi electrozi sunt electrozi exploratori, adică culeg variaţiile de potenţial. Axa de explorare a unei derivaţii bipolare trece prin linia ce uneşte cei doi electrozi. Amplitudinea diferenţei de potenţial culese este proporţională cu proiecţia vectorului cardiac pe linia de explorare. Derivaţiile bipolare standard se obţin măsurând diferenţele de potenţial dintre două membre. Acestea sunt derivaţiile clasice introduse de Einthoven sub formă de derivaţii periferice ale membrelor, D1, D2, D3 formând un presupus triunghi echilateral cu inima în

centru. Se numeşte derivaţie unipolară, o derivaţie în care unul dintre electrozi culege variaţii de potenţial, iar celălalt rămâne la un potenţial practic constant. Primul electrod este explorator, iar al doilea este indiferent. Derivaţiile unipolare pot fi îndepărtate când electrodul explorator este situat departe de inimă (derivaţie unipolară a unui membru) sau

Figura 19 Prelevare Bipolară – Trunghiul lui Einthoven

Figura 20 Formarea punctului de nul virtual – imagine parţială dintr-o reţea Frank

27-47

apropiate (semidirecte) când electrodul explorator este plasat aproape de inimă (derivaţii precordiale). Biopotenţialele cardiace culese cu ajutorul electrozilor în derivaţiile alese prin selector sunt amplificate şi eventual filtrate, pentru ca apoi să fie aplicate sistemului de afişaj. În măsurările electrocardiografice se utilizează electrozi cu bandă adezivă, care sunt confecţionaţi dintr-o plasă metalică pe o bandă adezivă, plasă îmbibată cu pastă electroconductivă. Banda adezivă fixează electrodul pe piele şi în acelaşi timp face ca evaporarea solvenţilor din compoziţia pastei să fie mai lentă.

Banda de frecvenţă a semnalului cules se situează în intervalul 0,05 – 100Hz. Amplificatoarele utilizate sunt de tip diferenţial cu cuplaj RC pentru a satisface cerinţele de impedanţă pentru electrozii de suprafaţă, de sensibilitate şi bandă de frecvenţă corespunzătoare semnalului electric cardiac.

Impedanţa de mod comun a preamplificatoarelor trebuie să fie de cel puţin 10 MΩ, rejecţia de mod comun de cel puţin 80 dB, iar rejecţia de mod izolat de peste 100 dB. Banda de frecvenţă a căii de amplificare – înscriere este limitată superior de construcţia galvanometrelor (100 sau 150 Hz), iar inferior de constanta de timp (t = 3s, f = 0.05 Hz) a cuplajului RC dintre etajele de amplificare. Informaţiile pe care le oferă un traseu electrocardiografic se referă la: ritm, frecvenţă, conducere, ax electric.

Calculul frecvenţei:

a) cu ajutorul formulei Fr = X

6000 unde X = intervalul R – R sau P – P;

b) cu ajutorul riglei de calcul a frecvenţei; c) tehnică simplificată stabileşte frecvenţa cardiacă folosind curba din graficul de mai

jos care necesită determinarea în mm a distantei dintre vârfurile a două unde R succesive şi citirea pe ordonată a frecvenţei corespunzătoare.

Artefactele sunt deformări ale traseului electric produse de: A) curentul alternativ produce parazitări ale ECG traduse printr-o

înscrire dinţaţă a acesteia, datorată unor oscilaţii perfect regulate la o frecvenţă de 50 de periode /sec.

Se evită prin: a. legătură corectă a aparatului cu pământul; b. curăţirea electrozilor dacă aceştia sunt oxidaţi; c. perfectă aderare a electrozilor la tegumente; d. degresarea pielii; e. înlăturarea încrucişării cablului de reţea cu cel de pacient sau a

trecerii cablului de reţea pe lângă patul pacientului; f. îndepărtarea din imediata apropiere a altor aparate electrice în

funcţiune sau îndepărtarea patului de surse electrice; B) secusele musculare se traduc pe înscriere prin aceleaşi dinţări ale

traseului electric, dau neregulate, cu frecvenţă şi amplitudine variabile. Se evită prin obţinerea unei poziţii comode, prin respectarea temperaturii camerei şi liniştirea bolnavului dacă acesta este agitat.

C) ondulaţiile traseului electric se produc odată cu mişcările

bolnavului sau cu mişcarea cablurilor, mai ales în timpul respiraţiei, dacă acestea sunt plasate pe abdomen sau torace. În cazul monitorizării ambulatorii pot fi utilizate de la 3 la 12 canale în funcţie de necesităţi, analiza parametrilor făcându-se automat pe mai multe niveluri:

a. frecvenţa cardiacă maximă, minimă şi medie pe un interval de timp stabilit;

b. analiza morfologică a complexului QRS cu recunoaşterea bătă ilor normale, supraventriculare, ventriculare şi a artefactelor;

c. analiza de segment ST; d. variabiltatea frecvenţei cardiace;

28-47

e. analiza de interval QT; f. analiza de ritmuri cardiace stimulate; g. perioade de pauza sinusală.

3.2.4 Monitorizarea glicemiei Menţinerea glicemiei la nivele cât mai apropiate cu nivelele glicemiilor persoanelor fără diabet face parte din tratamentul major în prevenirea complicaţiilor diabetului zaharat. La persoanele cu diabet persistenţa nivelului mare de glucoză în sânge (hiperglicemie) poate duce la afectarea pe termen lung a diferitelor organe ţintă, în special ochii, rinichii, vasele sanguine, nervii şi inima. Glucometrul este aparatul destinat măsurării concentraţiei de glucoză din sânge, atat în laboratoarele clinice, cât şi la domiciliu. Automonitorizarea glucozei din sânge trebuie făcută de 2-4 ori pe zi, în fiecare zi la momente diferite, până când se poate obţine o informaţie compleăa asupra nivelelor de glicemie. După ce glicemia se stabilizează la nivelele prescrise de medic (menţinerea pe cât posibil între limitele pe care le au persoanele fără diabet), numărul de autotestari ale glicemiei în fiecare zi poate fi mai mic. Controlul diabetului se face prin monitorizarea glicemiei, care este componenta de bază în ingrijirea diabetului zaharat. Prin automonitorizare se intelege înregistrarea glicemiilor pe care pacientul şi le măsoară în intervale de timp bine determinate, cu un glucometru ce foloseşte stripuri sau cu un test vizual comparativ. Aceste mijloace cu care pacienţii işi pot măsura glucoza din sânge sunt calibrate numai pentru echivalentul de plasmă a sângelui proaspat capilar din deget. Datele pentru automonitorizare sunt inregistrate in memoria unui glucometru, putand fi transmise si cuprind valorile glicemiilor în mg/dL, data testării şi timpul (ora) efectuării acesteia. Pentru automonitorizare se ca lculează media glicemiilor sau se trasează un grafic cu variaţia în timp a glicemiilor (profilul glicemic). Profilul glicemic se calculează pentru secvenţe de o zi, 7 zile, 14 zile sau 30 zile. Scopul automonitorizării este acela că bolnavul să poată oferi medicului informaţia esenţială pentru decizia clinică şi pentru stabilirea unei optime scheme de alimentaţie, tratament şi de exerciţiu fizic ale bolnavului până la vizita următoare. Testarea se face prin înteparea cu un ac special sau cu un dispozitiv special, de regulă în pulpa degetului, preferabil pe lateral, pentru a nu deranja suprafata folosită cel mai des a acestuia. În prealabil mâinile trebuie spălate cu apă şi săpun. Se pune o picătură de sânge pe o bandeletă de test ataşată anterior la glucometru, se aşteaptă puţin (30 sec.) şi pe ecranul aparatului apare valoarea glicemiei, de regulă în mg/dl (unele aparate afişează în mmol/l). Determinarea se face prin fotometrie de reflectanţă, utilizând sânge capilar integral ce se poziţionează pe un electrod de carbon ce funcţionează ca biosenzor amperometric de glucoză. Cauze posibile de erori la testare:

1. glucometrul este murdar 2. temperatura glucometrului si/sau a testului nu este cea normală (a

camerei) 3. bandeleta de test expirată 4. necalibrarea glucometrului pentru setul curent de teste 5. picătura de sânge aplicată pe test este prea mică.

Definiţia diabetului zaharat de tip2 este: Glicemia a jeun> 126 mg/dl

O glicemie măsurată aleator > 200 mg/dl cu sau fără simptome clasice de diabet: poliurie, sete, o scădere inexplicabila în greutate.

Diagnostica este glicemia la 2 ore după testul de încărcare cu glucoza > 200 mg/dl (TTGO), confirmată la cel puţin 2 determinări.

29-47

Optim La limită Suboptimal

HbA1c(%) <7 7-8,5 >8,5

Glicemie a jeun* (mg/dl) 70-126 126-144 >144

Glicemie postptrandială* la 2h (mg/dl) <160 160-180 >180

Tabel 5 Ţintele controlului glicemic facilitate de automonitorizare

3.2.5 Monitorizarea parametrilor de coagulare

Timpul de protrombină (PT, T. Quick) – evaluează calea extrinsecă a coagulării şi poate arăta deficienţele factorilor V,VII, X, fibrinogen, protrombina fiind normal 10-14 secunde, standardizare în funcţie de laborator, INR: normal 1 ± 0,1.

Pentru standardizare, a fost introdus INR care, cu ajutorul tromboplastinei calibrate, permite realizarea unor comparaţii generale. INR (International Normalised Ratio) reprezintă raportul dintre timpul de tromboplastină al plasmei testate şi timpul de tromboplastină normal, raport ridicat la puterea valorii specificate în "International Sensitivity Index", determinat pentru valorile de referinţă ale tromboplastinei (procedură OMS).

Anticoagulante orale inhibă decarboxilarea proteinelor coagulante K dependente (factorii II, VII, IX şi X). Inhibiţia transformării hepatice a vitaminei K duce la imposibilitatea activării factorilor coagulării.

Monitorizarea unui tratament corect anticoagulant se poate face prin dozarea a mai mulţi parametrii de laborator, dintre care cei mai utilizaţi actual sunt:

INR (international normalized ratio,metodă de laborator standardizată); AP (activitate protrombinică); În general, un tratament optim are ca scop atingerea următoarelor valori: INR = 2 - 3 şi

IP = 25-30%. Frecvenţa măsurării INR trebuie să fie:

zilnică de la instituirea tratamentului şi până la obţinerea valorii dorite a INR-ului, cel puţin 2 zile la rând

săptămânală în prima lună de tratament lunară în perioada următoare de tratament

Principiul monitorizarii ambulatorii a parametrilor de coagulare este asemănator glucometrului, la nivelul bendeletei de testare fiind depus reactivul (reagina) cu sistem de control încorporat peste care pacientul depune o picătura sau două de sânge. Analizorul dispune de trei canale de recepţie şi oferă rezultatul atât ca TP cât şi ca INR. Medicamente care afectează rezultatele testelor:

Antibioticele Antihistaminicele Antiacidele Aspirina Antiinflamatoriile nesteriodiene Diureticele Steroizii Contraceptivele orale Sedativele Vitaminele C si K Medicamentele inotrope (care stimuleaza contractia inimii) Antidepresivele De asemenea, rezultatele analizelor pot fi afectate în condiţiile în care pacientul a suferit

transfuzii recente, o infecţie acută sau o sângerare acută, precum şi în cazul apariţiei sau

30-47

agravării unor afecţiuni hematologice, afecţiuni hepatice, deficit de vitamina K, tulburări plachetare, neoplasme în variate teritorii.

3.2.6 Monitorizarea greutăţii corporale Evaluarea obezităţii se face printr-o serie de indici dintre care mai folosiţi sunt: IMC= greutatea / înălţimea2

IMC (index ponderal) Rezultat Sub 18,5 Subponderabilitate 18,5 – 24,9 Greutate normala 25 – 29,9 Supraponderabilitate 30 – 34,9 Obezitate de gradul I 35 – 39,9 Obezitate de gradul al II-lea peste 40 Obezitate de gradul al III-lea

Tabel 6 Monitorizarea greutăţii corporale

circumferinta abdominală. Organizaţia Mondială a Sănătăţii consideră patologică o circumferinţă abdominală:

peste 80 cm la femei peste 94 cm la bărbaţi

Variatiile greutăţii corporale sunt importante atât în ceea ce priveşte modificarea riscului cardiometabolic cât şi în monitorizarea tratamentului la pacientul cu insuficienţă cardiacă.

3.2.7 Măsurarea temperaturii Omul are o temperatură internă aproape constantă de 37 ºC, menţinută la valori constante de centrii termoreglatori hipotalamici. Sunt definite mai multe temperaturi ale corpului:

Temperatura centrală se referă la organele profunde, ea putând fi măsurată rectal, axilar sau oral. Limitele de variaţie ale temperaturii centrale este cuprinsă între 36 ºC şi 42 ºC, valoarea 43 ºC fiind socotită letală.

Temperatura cutanată medie se obţine prin ponderea temperaturii înregistrate în 10 puncte standard ale pielii. Are valori cuprinse între 31 ºC şi 33 ºC.

Temperatura corporală medie este definită ca o medie ponderată a primelor 2 temperaturi.

Pentru Măsurarea temperaturii, la ora actuală, se tinde spre înlocuirea termometrelor medicale cu mercur, cu termometre electronice.

3.2.8 Măsurarea debitului sanguin Debitul sanguin reprezintă cantitatea de sânge care trece în unitatea de timp printr-un organ, ţesut sau vas. În investigarea sistemului uman prezintă importanţă cunoaşterea debitului cardiac, a debitului cerebral, a debitului venos, a debitului hepatic. Debitul cardiac Q reprezintă cantitatea de sânge pe care o pune în circulaţie inima, într-un minut. Raportul Q / f reprezintă debitul sistolic sau debitul pe bătaie ( f -frecvenţa cardiacă), iar raportul Q / S, unde S este suprafaţa corpului, se numeşte index cardiac I. Valoarea normală a debitului cardiac este de 5 – 6l/min, iar a indexului cardiac 3 - 3,5 l /min. Debitul cardiac se modifică cu vârsta, fiind mai mic la bătrâni, în efort muscular intens debitul cardiac poate creşte de până la 6 ori şi scade în ortostatism. Se constată, de asemenea, o mărire a debitului cardiac cu creşterea temperaturii. În stări patologice, debitul cardiac creşte în hipertiroidism, afecţiuni pulmonare şi scade în caz de infarct miocardic, şoc cardiac, afecţiuni valvulare severe. Aparatele utilizate la măsurarea debitului sanguin au la bază metode directe şi indirecte. Metodele directe implică deschiderea unui vas sanguin (debitmetre cu bulă, manometre

31-47

diferenţiale, rotametre, electroturbinometre) sau numai denudarea vasului (debitmetre cu ultrasunete, debitmetre electromagnetice).

3.3 Algoritmi de diagnostic în bolile cardiovasculare

Bolile pe care ne-am propus să le monitorizăm la bolnavii cardiovasculari sunt: boala coronariană ischemică hipertensiunea arterială aritmiile cardiace şi insuficienţa cardiacă

Parametrii de monitorizare înregistraţi sunt: biopotenţialele electrice cardiace, TA, glicemia, greutatea, etc.

32-47

3.3.1 Boala Coronariană Ischemică

Figura 21 Boala Coronaniană Ischemică

33-47

Bolile coronariene ischemice sunt afecţiuni determinate de modificări anatomice sau funcţionale ale circulaţiei coronariene ce induc un dezechilibru între aportul şi necesarul de oxigen la nivelul miocardului.

Acestea se împart în boala cardiacă ischemică cronică de tipul anginei pectorale de efort şi sindroame coronariene acute (SCA), precum infarctul miocardic (IMA). IMA presupune obstrucţia completă a unei artere coronare, care determină necroza ischemică în teritoriul miocardic irigat de vasul ocluzionat.

Cel mai frecvent mecanism incrim inat este fisura sau ruptura plăcii de aterom instabile, urmată de tromboză.

Criteriile actuale pentru infarctul miocardic acut, stabilite de European Society of Cardiology şi American College of Cardiology, sunt:

cresterea tipică a nivelurilor serice ale markerilor biochimici de necroză miocardică (troponina cu creştere şi scădere gradată sau CK-MB cu creştere şi scădere mai rapidă), asociată cu cel puţin una din următoarele caracteristici:

simptomatologie sugestivă pentru ischemia miocardică; semne ecg:

o apariţia de unde Q patologice pe ECG; o semne ECG de ischemie (supradenivelare sau subdenivelare de segment

ST); proceduri intervenţionale coronariene (de exemplu, angioplastia coronariană); caracteristici morfopatologice de infarct miocardic. În Romania, morbiditatea cardiovasculară şi mortalitatea cauzate de boala

coronarienă ischemică sunt printre cele mai ridicate din Europa, conform ultimului registru european de sindroame coronariene acute - Euro Heart Survey - Acute Coronary Syndromes.

O serie de factori de risc au fost asociaţi cu boala coronariană ischemică, peste 75% din cazurile de infarct miocardic putând fi atribuite factorilor de risc convenţionali. Dintre aceştia, factorii de risc majori îndeplinesc 3 criterii: au o prevalenţă înaltă în rândul populaţiei, exercită independent un impact major asupra riscului de apariţie a bolii coronariene ischemice, iar controlul şi tratamentul lor scad semnificativ riscul de apariţie a acesteia.

Cel puţin o treime din toate afecţiunile cardiovasculare pot fi atribuite factorilor de risc precum fumatul, hipertensiunea arterială, hipercolesterolemia şi obezitatea.

Alţi factori majori de risc sunt: sedentarismul, dieta neechilibrată, diabetul. Există şi condiţii predispozante care nu pot fi evitate sau influentate, şi anume:

vârsta avansată, predispoziţia genetică şi sexul masculin. O mai mică importanţă pentru apariţia bolii coronariene ischemice o au bolile

mintale, stresul psihosocial, consumul de alcool, anumite terapii medicamentoase, hipertrofia ventriculară stângă.

Recent, s-au determinat şi alţi parametri care par să influenţeze apariţia acestor afecţiuni:

o nivelul sangvin crescut al homocisteinei o inflamaţia o tulburări ale procesului de coagulare

Conform unor statistici ale Organizaţiei Mondiale a Sănătăţii, mai mult de 60.000 de români mor anual din cauza acestei afecţiuni. Totuşi, multe din decese ar putea fi evitate, având în vedere că 80-90% dintre oamenii care mor în urma infarctului miocardic au cel puţin un factor major de risc influenţabil prin schimbarea regimului de viaţă sau terapie.

Deşi rata de supravieţuire a crescut în ultimii 20 de ani datorită progreselor medicale, unul din 25 de pacienţi care supravietuiesc mor în primul an după infarct. În special la pacienţii vârstnici, supravietuirea este marcat redusă, mortalitatea în cazul acestora fiind de 20% la o lună şi de 35% la un an după infarct, motiv pentru care o atentă supraveghere este necesară atât pe timpul spitalizării dar mai ales după externarea din spital.

Algoritmul de diagnostic în boala coronariană ischemică poate servi şi la monotorizarea bolnavului în ambulator, din care reiese înregistrarea: ecg, TA, glicemiei, greutăţii, etc.

34-47

3.3.2 Hipertensiune Arterială

Figura 22 Hipertensiunea arterială

35-47

Presiunea exercitată de coloana de sânge asupra peretelui vascular (în special

asupra tunicii interne-endoteliul) în timpul contracţiei şi relaxării ritmice a inimii defineşte tensiunea arterială (TA). Există două componente ale presiunii sanguine :

presiunea sistolică - este presiunea exercitată asupra pereţilor arteriali când inima se contractă (în sistolă) - cu valori normale între 100 si 130 mm coloană de mercur (Hg);

presiunea diastolică - este presiunea exercitată asupra pereţilor arteriali când inima se relaxează între două contracţii (în diastolă) - cu valori normale sub 85 mmHg.

Măsurarea corectă a tensiunii arteriale prin metoda clasică - aparate cu mercur - sau aparate electronice trebuie să respecte câteva reguli :

determinarea TA să se facă după 5 minute de repaus, sezând; braţul să fie la nivelul inimii; să nu se fumeze cu minim 15 minute înaintea măsuratorii; sa nu se consume cafea în ora precedenta examinării; să nu se administreze stimulente adrenergice (ex. Epinefirna din

descongestionantele nazale); la pacienţii peste 65 de ani, diabetici sau sub tratament antihipertensiv TA se va

măsura şi în picioare (ortostatism), imediat şi la câteva minute după schimbarea poziţiei.

Monitorizarea continuă ambulatorie a tensiunii arteriale permite identificarea profilului tensional circadian, identifică reacţia hipertensivă de halat alb şi permite ajustarea tratamentului. Hipertensiunea arterială se defineşte după ultimele ghiduri ţinând cont atât de valorile înregistrate cât şi de anumiţi factori de risc şi boli asociate ce vor influenţa decizia cu privire la momentul iniţierii tratamentului şi agresivitatea acestuia cu scopul de a obţine valorile dorite. Factorii de risc sunt consideraţi :

Vârsta (>55 ani la barbati si >65 de ani la femei) Fumatul Dislipidemia ( colesterol total>190mg/dl sau LDL>115mg/dl sau HDL< 40mg/dl la

barbaţi şi < 46mg/dl la femei sau trigliceride.150mg/dl) Glicemie a jeun 100-126 mg/dl Test de toleranţă la glucoză oral anormal Circumferinţa abdominală >102 la bărbaţi şi > 88 la femei Istoric familial de boli cardiovasculare apărute sub vârsta de 55 de ani la barbaţi şi

sub 65 de ani la femei Factori de risc Afectare de organe ţintă

Normal TAS 120-129mmHg sau TAD 80-84 mmHg

Inalt normal TAS 130-139mmHg sau TAD 85-89 mmHg

HTA gradul 1 TAS 120-129mmHg sau TAD 80-84 mmHg

HTA gradul 2 TAS 120-129mmHg sau TAD 80-84 mmHg

HTA gradul 3 TAS 120-129mmHg sau TAD 80-84 mmHg

Fără factori de risc

Fără risc adiţional

Fără risc adiţional

risc scazut risc moderat risc înalt

1-2 factori de risc

risc scăzut risc scăzut risc moderat risc moderat risc foarte înalt

3 sau mai mulţi fac tori de risc , sindrom metabolic , diabet zaharat, afectare subclinică de organ

risc moderat risc înalt risc înalt risc înalt risc foarte înalt

boala cardiovasculară sau renală

risc foarte înalt risc foarte înalt

risc foarte înalt

risc foarte înalt

risc foarte înalt

Tabel 7 Factori de risc

36-47

Afectarea subclinică de organ este definită ca :

Hipertrofie ventriculară stanga definită ecg prin indice Sokolov-Lyon >38mm Hipertrofie ventriculară stanga definită ecocardiografic Index de masă ventriculară

stanga >125g/m2 Index intimă medie peste 0.9 sau placi carotidiene detectate imagistic Velocitatea undei de puls>12m/s ABI (indice brat- picior)< 0.9 Creatinina plasmatică 1.3-1.5 mg/dl la barbaţi sau 1.2-1.4 mg/dl la femei. Clereance de creatinină <60 ml/min Microalbuminurie 30-300mg/ 24 ore

Diabet zaharat definit ca: glicemie a jeun >126 mg/dl la două determinări repetate glicemie postprandial > 200 mg/dl

Boala cardiovasculară sau renală definită ca: boala cerebrovasculară (AVC, hemoragie cerebrală, atac ischemic tranzitor) boala cardiacă (infarct de miocard, agina pectorală, revascularizare coronariană,

insuficienţă cardiacă) boala renală (nefropatie diabetică, creatinină plasmatică >1.5 mg/dl la barbaţi sau

>1.4 mg/dl la femei, proteinurie> 300mg/24ore) boală vasculară periferică retinopatie avansată (hemoragii si exudate, edem papilar)

Scopurile tratamentului vor fi aşadar: reducerea valorilor tensiunii arteriale cu scopul reducerii riscului total pe termen lung şi prevenţiei evenimentelor cardiovasculare, prevenţia progresiei afectării de organe ţintă, prevenţia apariţiei diabetului şi proteinuriei, care conduc la creşterea riscului.

Se introduce ideea de "prag flexibil" pentru iniţierea terapiei farmacologice: >140/ 90 mmHg pentru toţi pacienţii hipertensivi şi <140/90 mmHg pentru cei cu risc înalt.

Schimbarea stilului de viaţă este recomandată tuturor, inclusiv subiecţilor cu TA normal-înaltă şi factori de risc adiţionali. Modificările includ renunţarea la fumat, creşterea activităţii fizice, schimbarea dietei (reducerea aportului de sare, creşterea aportului de fructe şi vegetale, scăderea aportului total de grăsimi şi în special de grăsimi saturate), scăderea în greutate pentru pacienţii obezi şi menţinerea unei greutăţi stabile la cei normoponderali, reducerea consumului de alcool. Sunt încurajate programele educaţionale atât pentru pacienţi cât şi pentru rudele acestora, iar complianţa pe termen lung la schimbarea stilului de viaţă este redusă şi scăderea TA este variabilă, astfel încat pacienţii care urmează numai terapie nonfarmacologică trebuiesc monotorizaţi atent pentru iniţierea terapiei farmacologice când este necesar.

Algoritmul de diagnostic este in mare aplicabil si pentru monotorizarea bolnavului in ambulator.

37-47

3.3.3 Aritmiile Cardiace

Figura 23 Aritmii Cardiace

38-47

Aritmia reprezintă o schimbare a ritmului regulat de contracţie al inimii, fie prin bătăi izolate fie prin modificări de ritm susţinute. Simptomatologia pe care o acuză bolnavul este extrem de variată, plecând de la palpitaţii ce pot fi însoţite de dispnee, dureri retrosternale, ameţeli, până la suspendarea stării de constienţă cu modificări ale valorilor tensionale. De multe ori nu se cunosc cauzele determinante ale unei aritmii. Bolile structurale cardiace subiacente pot determina la rândul lor aritmii. De asemenea cauze exogene (stres, cofeina, tutun, alcool, consumul de droguri si unele medicamente) pot interveni pe un cord aparent sănatos provocând aritmii. Modificările canalelor ionice sunt şi ele responsabile de anumite tulburări de ritm şi conducere ce par să nu aibă cauze aparente. Aritmiile care sunt asociate cu boli cardiace, alături de aritmia existentă, posedă un risc crescut pentru pacient. Tipuri de aritmii: a) aritmii cu origine atrială:

aritmia respiratorie înseamnă schimbări ciclice ale ritmul cardiac în timpul inspiraţiei şi este frcventă la copii

tahicardia sinusală în care nodul sinusal generează stimuli electrici mai repede decât este normal, accelerând astfel ritmul cardiac; apare în mod normal la efort

boala nodului sinusal: nodul sinusal nu descarcă stimuli electrici în mod normal, ritmul cardiac alternând de la ritm scăzut (bradicardie) la ritm rapid (tahicardie)

bătaia atrială prematură (extrasistola atrială) înseamnă o bătaie atrială survenită mai devreme, înainte de bătaia normală a inimii

tahicardia supraventriculară reprezintă un ritm atrial rapid, regulat cu frecvenţa între 150-250 bătă i/minut ce se transmite la nivelul ventriculilor cu sau fără creşterea duratei complxului QRS (QRS larg >0.12 secunde dacă se asociază cu bloc de ramura preexistent sau indus de frecvenţă, cale de conducere accesorie); episoadele pot fi paroxistice sau susţinute

flutter atrial, stimulii electrici atriali descărcaţi foarte rapid cu frecvenţa de 200-400/min, determină un ritm cardiac rapid şi stabil

fibrilaţia atrială, stimulii electrici atriali descărcaţi foarte repede şi necontrolat 400-600/min, semnalul electric ajunge la ventriculi neregulat fiind asociat cu tireotoxicoza, dilatarea cardiacă, patologia valvei mitrale. Prezintă un risc emboligen sistemic mare, motiv pentru care necesită tratament anticoagulant

sindromul Wolff-Parkinson-White se caracterizează prin că i de conducere aberante între atrii şi ventriculi care fac ca semnalul electric să ajungă la ventriculi prea devreme şi să se transmită înapoi la atrii.

b) aritmii cu origine ventriculară: complexe ventriculare premature (extrasistole ventriculare) înseamnă că un

stimul electric generat în ventricul generează o bătaie cardiacă care de obicei trece neobservată, pot să apară în mod normal apărând izolat sau patologic în caz de ischemie miocardică, consum de substanţe excitante (cafeina, alcool, fumat), dezechilibre hidroelectrolitice, cardiopatii congenitale, cardiomiopatii, patologie valvulară. Se pot sistematiza în ritm bigeminat (bătaie normală, extrastimul), trigeminat (bătaie normală, extrastimul, extrastimul)

tahicardia ventriculară înseamnă ritm ventricular regulat cu frecenţa 100-250/min de obicei ca urmare a unei afecţiuni cardiace ischemice de tipul infarctului de miocard, ce se însoţeşte adesea de degradare hemodinamică

fibrilaţia ventriculară se caracterizează prin stimuli electrici ventriculari care sunt descărcaţi foarte rapid şi neregulat ducând la disfuncţie de pompă şi implicit tensiune arterială nemăsurabilă cu pierderea stării de conştienţă.

Electrocardiograma reprezintă modalitatea de evidenţiere a unei aritmii în una din

formele ei de achiziţie, EKG de repaus, EKG de efort, monitorizare EKG 24 ore (Holter), monitorizare transtelefonică, studiu electrofiziologic. Interpretarea electrocardiogramei Interpretarea unui traseu 12 ECG cuprinde două aspecte: cel al analizei ritmului cardiac şi cel al analizei morfologiei traseului.

39-47

3.3.4 Analiza ritmului cardiac Se referă la analiza caracteristicilor frecvenţei şi modificărilor ritmului bătăilor

cardiace. Din acest punct de vedere este necesar să se precizeze trei elemente: -Originea ritmului cardiac este în mod normal în nodul sinusal (NS), de unde

impulsul se propagă prin atrii de sus în jos, apoi prin nodul atrio-ventricular (NAV) şi fasciculul His la ventriculi. Criteriile de recunoaştere a ritmului sinusal sunt următoarele:

• unda P prezentă în faţa fiecărui complex QRS; • morfologia undei P se menţine constantă pentru toate revoluţiile cardiace din aceaşi derivaţie; • distanţa dintre undele P se menţine constantă; sunt acceptate totuşi mici diferenţe între aceste distanţe, legate de fazele mişcărilor respiratorii (aritmie respiratorie) • undele P sunt pozitive în D2 şi aVF, semnificând conducerea de sus în jos a excitaţiei în atrii;

Patologic, ritmurile diferite de cel sinusal, se includ în categoria aritmiilor. După originea lor acestea pot fi atriale (cu altă origine decât NS), joncţionale sau ventriculare.

-Regularitatea ritmului cardiac se apreciază pe baza distanţei dintre undele R succesive. Dacă distanţa se menţine constantă, ritmul este regulat, iar dacă se modifică de la un ciclu cardiac la altul, ritmul este considerat neregulat. Nergularitatea ritmului cardiac poate fi periodică, atunci când pe un ritm regulat se suprapun bătăi suplimentare (de exemplu extrasistole atriale sau ventriculare) sau absolută (de exemplu fibrilaţie atrială sau ventriculară).

- Frecvenţa cardiacă - este dată de numărul revoluţiilor cardiace dintr-un minut. Atunci când viteza de derulare a hârtiei este de 25 mm/s, se aplică formula:

Fc = 1500R - R (mm) unde: Fc = frecvenţa cardiacă (bătăi pe minut)

R-R = distanţa între două unde R succesive exprimată în mm. Valorile normale ale Fc: 60-80/min. Valorile mai scăzute definesc bradicardia, iar cele mai crescute tahicardia. În caz de ritm cardiac neregulat, este necesar să se calculeze frecvenţa medie pe o porţiune mai lungă de traseu, cuprinzând mai multe revoluţii cardiace succesive.

3.3.5 Analiza morfologică Urmăreşte descrierea caracteristicilor elementelor corespunzătoare unei revoluţii

cardiace, considerate în mod izolat. Din acest punct de vedere, pe traseul ECG se disting unde, segmente şi intervale.

Undele (deflexiunile) sunt abateri ale liniei traseului de la linia 0. Acestora li se descrie: durata (în secunde); amplitudinea (în mV sau mm); orientarea vectorială, reprezentând unghiul vectorului mediu corespunzător undei respective în planul frontal, forma, adică particularităţile care nu se pot exprima cifric (îngroşări, neregularităţi ).

Undele care se analizează pe traseul ECG sunt unda P, complexul QRS, unda T şi unda U. Segmentele sunt porţiuni de traseu cuprinse între două unde. Acestora li se descriu durata şi poziţia faţă de linia izoelectrică; dacă segmentul este decalat faţă de linia 0, se precizează sensul (sub- sau supradenivelare), amplitudinea (în mm) şi forma decalării. Segmentele care se analizează pe traseul ECG sunt segmentul ST, segmentul PQ şi segmentul TP. Intervalele definesc durata de timp între două repere de pe traseu (începutul sau sfarşitul unor unde). Intervalele care se analizează pe traseul ECG sunt intervalul PQ, intervalul QT şi intervalul RR.

Figura 24 Undele P, complexul QRS, unda T şi unda U

40-47

UNDA P -reprezintă depolarizarea atriilor, iniţiată în atriul drept (AD) la nivelul NS şi propagată apoi în atrii de sus în jos şi de la dreapta spre stânga

Durata este în mod normal de 0.08-0.10 sec. Amplitudinea nu depăşeşte în mod normal 0.25-0.30 mV (2.5-3 mm) în derivaţia

unde unda P se înscrie cea mai amplă (de obicei în D2). Orientarea vectorială este între +30 - +600. Se poate determina în acelaşi mod ca

şi pentru complexul QRS, dar practic se consideră normală dacă unda P se înscrie pozitivă în DII, aVF şi negativă în aVR.

Forma este în mod normal rotunjită, înscriindu-se pe traseu cu o linie ceva mai groasă (undă lentă). Uneori poate fi discret bifidă, ca expresie a asincronismului de depolarizare a celor două atrii.

În derivaţia V1, al cărei electrod explorator este plasat în dreptul atriilor, unda P se poate înscrie în mod norma l bifazică, prima parte pozitivă reprezentând depolarizarea AD, a doua parte, negativă, reprezentând depolarizarea AS. Amplitudinea oricărei din cele două faze nu depăşeşte în mod normal 1.5 mm. Patologic: Unda P poate fi înlocuită de unde f, mici, neregulate, în fibrilaţia atrială sau de unde F, mici, regulate, "în dinţi de fierăstrău", în flutterul atrial. Unde P cu durată crescută şi net bifide, apar în supraîncărcările atriale stângi ("P mitral"). Concomitent, forţa terminală negativă a undei P în derivaţia V1 este crescută. Unde P înalte şi ascuţite apar în supraîncărcările atriale drepte ("P pulmonar"). Concomitent, faza iniţială, pozitivă, a undei P în derivaţia V1 este mai amplă.

SEGMENTUL PQ reprezintă întârzierea stimulului electric la nivelul joncţiunii atrioventriculare iar durata normală este cuprinsă între 0.02-0.12 sec (în medie 0.07 sec), poziţia sa fiind izoelectrică. INTERVALUL PQ reprezintă timpul necesar conducerii impulsului electric de la NS la ventriculi, durata este în mod normal cuprinsă între 0.12-0.21 sec. Variază fiziologic în funcţie de vârstă (mai scăzută la tineri) şi frecvenţa cardiacă (scade în tahicardie). Patologic: Intervalul PQ cu durata sub 0.12 sec se întâlneşte în sindroamele de preexcitaţie ventriculară, în care impulsul electric trece de la atrii la ventriculi pe căi care ocolesc NAV. Intervalul PQ cu durata peste 0.21 sec se întâlneşte în blocurile atrioventriculare.

COMPLEXUL QRS reprezintă depolarizarea ventriculară, care începe cu porţiunea stângă a septului interventricular şi apoi se propagă în ventriculi de la vârfuri spre baze şi de la endocard spre epicard. Durata se măsoară la nivelul liniei izoelectrice, fiind normală sub 0.12 sec. Amplitudinea se consideră normală dacă în DS şi DUM este cuprinsă între 0.5 şi 1.6 mV (5-16 mm). În DT amplitudinea complexului QRS este mult mai mare, fiind corelată cu masa de miocard ventricular aflată în dreptul electrodului explorator. Pentru a cuantifica amplitudinea complexului QRS în DT s-au introdus o serie de indici, dintre care cel mai răspândit este indicele Sokolov-Lyon:

• pentru VD: RV1 + SV5 ≤ 10.5 mm • pentru VS: SV1 + SV5 ≤ 35.0 mm

Forma complexului QRS este în mod normal cu vârfuri ascuţite, fiind format din mai multe unde, pozitive sau negative marcate prin literele Q, R, S (fig.24).

Se folosesc litere mari (Q,R,S) pentru deflexiunile de peste 3 mm şi litere mici (q,r,s) pentru cele inferioare acestei dimensiuni.

Prima undă pozitivă este marcată cu litera R; următoarele unde pozitive sunt denumite R', R". Dacă deflexiunea negativă dintre cele două vârfuri R nu depăşeşte linia izoelectrică, nu se consideră două unde R, ci un R bifid.

Unda negativă care precede prima undă R poartă numele de undă Q. Undele negative care urmează primei unde pozitive sunt denumite S, S'. Dacă nu se înscrie nici o undă pozitivă, complexul fiind în totalitate negativ, el este denumit QS. Această undă QS poate prezenta o crestătură pe panta ascendentă sau descendentă; numai când aceasta depăşeşte linia izolelectrică este interpretată drept undă R.

Aspectul normal al formei complexului QRS în diverse derivaţii este cel prezentat mai jos:

D1 : qRs qR Rs D2 : qRs qR Rs

41-47

D3 : qRs qR Rs eventual rS aVL : qRs qR Rs aVF : qRs qR Rs aVR : rS rSr'

DT: complexe bifazice de tipul rS în DTD (V1,V2) şi Rs în DTS (V5,V6) Patologic in hipertrofiile ventriculare, AQRS este deviata în direcţia ventriculului hipertrofiat, iar indicele Sokolov-Lyon corespunzător acestuia depăşeşte valorile normale. În blocurile de ramură, durata complexului QRS este crescută, iar AQRS este deviat în direcţia ramurii blocate. De asemenea, se modifică forma complexului QRS, apărând unde R bifide, în V2 în cazul blocului de ramură dreaptă şi în V5 în cazul blocului de ramură stângă. Extrasistolele ventriculare se înscriu sub forma unor complexe QRS mult lărgite şi deformate, care se interpun periodic peste ritmul cardiac de bază. Unda Q patologică este cea care depăşeşte ca durată 0.04 sec şi 1/4 din amplitudinea undei R de însoţire; este semnul electrocardiografic al infarctului miocardic.

SEGMENTUL ST reprezintă prima fază a repolarizării ventriculare (repolarizarea lentă).

Durata segmentului ST este lipsită de importanţă practică, iar poziţia sa este în mod normal izoelectrică. Deviaţiile de până la 2 mm în V1, V2 şi până la 2 mm în celelalte derivaţii se consideră ca fiind normale. Patologia segmentului ST cuprinde deviaţiile acestuia (sub- sau supradenivelări), ele fiind în general expresia unor tulburări severe ale circulaţiei coronariene (noţiunea electrocardiografică de "leziune").

UNDA T reprezintă faza finală a repolarizării ventriculare (repolarizarea rapidă). Durata este de 0.12-0.30 sec (fără importanţă practică). Amplitudinea se exprimă comparativ cu a complexului QRS, cea mai amplă undă T din DS fiind aproximativ 1/3 din cea mai amplă undă R. Orientarea vectorială este între +30 şi +600, calculându-se însă de obicei raportată la cea a complexului QRS, sub forma gradientului ventricular. Forma este rotunjită şi asimetrică, având partea descendentă mai rapidă. În mod normal unda T este pozitivă în toate derivaţiile, cu excepţia aVR.

Patologia undei T este caracteristică tulburărilor de circulaţie coronariană, modificările fiind desemnate cu termenul electrocardiogarfic de "ischemie". Ele cuprind fie creşterea în amplitudine (peste 1/2 din R), fie dimpotrivă, scăderea amplitudinii sau chiar negativarea undei T, ea devenind în mod caracteristic simetrică.

De asemenea unda T se modifică în diselectrolitemii, fiind mai amplă în hiperpo-tasemie şi mai mică în hipopotasemie.

INTERVALUL QT reprezintă sistola electrică ventriculară care se măsoară de la începutul undei Q până la sfârşitul undei T. Durata normală depinde de frecvenţa cardiacă, fiind calculată pe baza unor formule sau tabele; uzual este considerat normală dacă nu depăşeşte 50% din durata R-R. Patologic, intervalul QT este prelungit în hipercalcemie, hiperpotasemie şi mai scurt în hipocalcemie; anumite medicamente antiaritmice modifică durata intervalului QT.

UNDA U reprezintă o mică deflexiune care urmează undei T, care este generată de postpotenţiale dezvoltate în anumite regiuni ale miocardului ventricular.

Durata normală este între 0.15 şi 0.25 sec, iar amplitudinea este sub 2 mm. Forma undei U este rotundă, având acelaşi sens cu unda T din derivaţia respectivă. Patologic, unda U poate deveni foarte amplă în hipopotasemie sau în unele cazuri de hipertrofie ventriculară, sau se poate negativa, mai ales în urma efortului în tulburările de circulaţie coronariană. Algoritmul de diagnostic in aritmii pentru monotorizarea bolnavului în spital şi în ambulator.

42-47

3.3.6 Insuficienţa Cardiacă

Figura 25 Insuficienţa Cardiacă

43-47

Insuficienţa cardiacă este un sindrom clinic care rezultă din imposibilitatea de a expulza întreaga cantitate de sânge primită şi de a menţine astfel un debit sanguin corespunzator nevoilor organismului, în condiţiile unei umpleri venoase satisfacatoare. Această definiţie împleteşte mecanismele anterograde cu cele retrograde. Astfel, scăderea debitului cardiac, consecutiv scăderii forţei de contracţie a miocardului, duce la lipsa oxigenului în ţesuturi şi organe, în special la nivelul rinichiului, glandelor suprarenale şi hipofizei posterioare, determinând secreţie de aldosteron şi ADH - fenomene care explică retenţia de apă şi sare şi apariţia edemelor. Acestă este mecanismul anterogrâd. Intervine şi mecanismul retrograd, prin scăderea forţei de contracţie a miocardului, inima fiind în imposibilitatea de a expulza întreaga cantitate de sânge primită. Rezultă acumularea sângelui în spatele ventriculului, cu staza şi hipertensiune pulmonară, în cazul insuficienţei ventriculului stâng, şi cu staza, hipertensiune venoasă şi infiltrare a ţesuturilor cu apă şi sare, în insuficienţa ventriculului drept. Clasificare:

după localizare se deosebesc: o insuficienţă cardiacă stanga o insuficienţă cardiacă dreapta o insuficienţă cardiacă globală;

după debut se deosebesc: o insuficienţă cardiacă acută {stanga sau dreapta), de una cronică {stanga

sau dreapta) o insuficienţa cardiacă cronică se poate acutiza în condiţiile apariţiei unor

factori precipitanţi după toleranţa de efort, insuficientă cardiacă se clasifică în patru stadii: în primul

stadiu, la efort nu apare niciun semn de insuficienţă cardiacă, în stadiul al IV-lea simptomele şi semnele de insuficienţă cardiacă apar şi în repaus, iar stadiile II şi III reprezintă forme intermediare.

Dintre factorii precipitanţi, cel mai important este efortul fizic, în al doilea rând situându-se aportul mare de sodiu. Mai intervin: absenţa tratamentului digitalic, aritmiile cu ritm rapid, diverse infecţii (infecţia reumatică, endocardita lentă, gripa.), emboliile sau trombozele pulmonare, caldura sau umiditatea excesivă, hemoragiile şi anemiile, sarcina şi nasterea şi, bineinteles, cardiopatia ischemică acută sau cronică. Cunoaşterea cauzelor, care precipită sau favorizează insuficienţa cardiacă, are o mare importanţă practică deoarece permite prevenirea insuficienţei cardiace sau decompensarile ulterioare.

Din punct de vedere fiziopatologic Starling a dovedit că forţa de contracţie a miocardului creşte paralel cu alungirea fibrelor miocardice. Alungirea fibrelor este determinată de umplerea cu sânge a inimii, deci de volumul diastolic. Alungirea fibrelor măreşte suprafaţa chimic activă a miocardului, ceea ce permite eliberarea unei cantităţi mai mari de energie, care creşte forţa de contracţie şi, bineînteles, şi debitul cardiac. Dacă este depăşită însă limita fiziologică a alungirii fibrelor miocardice, forţa de contracţie începe sî scadă.

În condiţii normale, inima are proprietatea de a se readapta diferitelor solicitări (efort, emoţii etc). Această proprietate se numeşte rezervă cardiacă şi scade în insuficienţa cardiacă. În insuficienţa cardiacă prin suprasolicitari hemodinamice (cauze mecanice), compensarea se menţine o vreme îndelungată, datorită hipertrofiei şi dilatării tonogene.

Când aceste mecanisme sunt depăsite apare stadiul decompensat, caracterizat prin dilatare miogenă cu mărirea volumului inimii şi cu creşterea presiunii de umplere (presiunea venoasă). Nu există insuficienţă cardiacă fără prezenţa concomitentă a acestor două semne, iar substratul metabolic îl constituie alterarea proteinelor contracţile (actinomiozina). În insuficienţa cardiacă metabolică, miocardul este de la început afectat, dilatarea inimii fiind de la început miogena, dilatarea nu este deci compensatoare.

Numitorul comun al insuficienţei cardiace hemodinamice şi metabolice este re-prezentat de scăderea forţei de contracţie a miocardului, iar principala consecinţă a scăderii forţei de contracţie este scăderea debitului cardiac.

În insuficienţa cardiacă stânga, în afară de scăderea debitului cardiac, creşte frecvenţa inimii, apar vasoconstricţia arterială cu redistribuirea sângelui preferenţial spre

44

organe le de importanţă vitală (artere cerebrale, coronare etc), staza şi hipertensiune venoasă în circulaţia pulmonară, iar în final, se supraîncarcă ventriculul drept, ceea ce duce la insuficienţa sa.

Insuficienţa cardiacă dreapta este caracterizată prin creşterea frecvenţei cardiace, vasoconstricţie arterială cu redistribuire a sânge lui, staza şi hipertensiune venoasă, creşterea volumului sânge lui circulant, scăderea vitezei de circulaţie şi anoxie tisulară. Consecinţa stazei, a hipertensiunii venoase şi a scăderii fluxului renal o constituie retenţia de apă şi sare, cu apariţia edemelor.

Cât timp acţionează mecanismele de compensare (hipertrofie, dilatatie, tahicardie) şi inima este capabilă să facă faţă solicitarilor obişnuite, cardiopatia este compensată.

Când simptomele şi semnele insuficienţei cardiace apar la solicitari obişnuite şi chiar în repaus, cardiopatia este decompensată.

Algoritmul de diagnostic în insuficienţa cardiacă poate servi şi pentru monotorizarea bolnavului în ambulator.

4 Concluzii Ca urmare a analizei stadiului actual atât în domeniul al tehnologiilor inginereşti şi medicale se pot specifica care vor fi mărimile pe care le vom determina cu ajutorul sistemului de monitorizare.

1. Actualmente avem în vedere următoarele mărimi: biopotenţialele cardiace (ECG) numărul de derivaţii va fi stabilit după

implementarea şi testarea a cel puţin unui canal de culegere corespunzător unei derivaţii precordiale. temperatura cutanată / centrală

presiunea arterială utilizând un instrumentar curent existent pe piaţă dar care dispune de o interfaţă wireless;

pulsoximetria; glicemia utilizând senzori portabili şi având interfaţă „wireless”; ritmul respirator.

2. Vom prefera pe cât posibil implementarea a unor interfeţe pentru achiziţia de semnale de tip „wireless” conectate la subsistemul de achiziţie asigurând astfel atât o mobilitate ridicată a pacientului, cât şi condiţiile de electrosecuritate specifice instrumentarului având parte aplicată pe pacient;

3. O problemă importantă va fi reprezentată de asigurarea independenţei energetice a fiecărui subsistem din cadrul monitorului portabil, găsirea surselor chimice optimale va fi făcută după evaluarea cât mai precisă a consumului fiecărui subsistem. Se va lua în considerare şi conceperea unor sisteme de reîncărcare ultra rapidă a bateriilor şi evantuală dublare a acestora cu super-condensatori miniatură;

4. Se va dezvolta un sistem de achiziţie adecvat interfeţelor care să asigure pre-procesarea semnalelor –controlul eşantionării, filtrarea semnalelor, calcularea valorilor statistice semnificative în relevarea gradului de încredere în semnal –media, media pătratică şi deviaţia standard- pentru un şir de date achiziţionate;

5. Se vor implementa protocoale specifice sau standard care să permită pe de-o parte fiabilitatea ridicată pentru transferul datelor, iar pe de altă parte să asigure managementul energetic optimal şi o disponibilitate ridicată pentru toate elementele interconectate;

6. Se vor dezvolta programe pentru autocorelarea de semnal şi intercorelarea acestora în scopul determinării stărilor de alarmă sau pericol metode ale inteligenţei artificiale. Aici se are în vedere utilizarea unor senzori de acceleraţie miniaturali semnalele culese de aceştia urmând a reprezenta semnale ce vor permite în majoritatea situaţiilor determinarea stării de mişcare a pacientului;

7. Se va asigura dezvoltarea unor programe care să asigure fiabilitatea şi disponibilitatea 24h din 24h cu server-ul spitalicesc în condiţii de consum minim de resurse şi energie;

8. Dezvoltarea modelului funcţional de sistem, testarea şi validarea din punct de vedere hardware, software şi funcţional se va reliza în următoarele două etape ale proiectului.

45

5 Bibliografie

[1]. AARC Clinical Practice Guideline: Pulseoximetry. Respir Care 1991;36:1406-1409. [2]. American Heart Association. 7272 Greenville Ave., Dallas, TX 75231-4596. (800)

242-1793. <http://www.amhrt.org>. [3]. B. G. Celler, N. H. Lovell, and D. K. Y. Chan. The potential impact of home

telecare on clinical practice,. Med. J. Australia, vol. 171, pp.518–521, 1999. [4]. Balogh D, Kittinger E, Benzer A, Hackl JM: Noise in the ICU. Intensive Care Med

1993, 19:343-346. [5]. Barker SJ, Shah NK: Effects of motion on the performance of pulse oximeters in

volunteers. Anesthesiology 1996, 85:774-781. [6]. Bergman R. Letting telemedicine do the walking. Hosp Health Netw. 1993 Oct

20;67(20):46–48. [7]. Bohnhorst B, Peter CS, Poets CF: Pulse oximeters' reliability in detecting

hypoxemia and bradycardia: comparison between a conventional and two new generation oximeters. Crit Care Med 2000, 28:1565-1568.

[8]. Byrick RJ, Mazer CD, Caskennette GM. Closure of an intermediate care unit. Impact on critical care utilization. Chest 1993;104:876-81.

[9]. Cahill, Matthew. Providing Cardiovascular Care. In Nursing Photobook. Springhouse, PA: Springhouse Corporation, 1996.

[10]. Calvelo D, Chambrin MC, Pomorski D, Ravaux P: Towards symbolization using data-driven extraction of local trends for ICU monitoring. Artif Intell Med 2000, 19:203-223.

[11]. CEN/TC 251. Medical Informatics - Healthcare Information System Architecture (HISA) – Part 1: Healthcare Middleware Layer. ENV 12967-1:1998; Feb 1998.

[12]. Chambrin MC, Ravaux P, Calvelo D, Jaborska A, Chopin C, Boniface B: Multicentric study of monitoring alarms in the adult intensive care unit (ICU): a descriptive analysis.

[13]. Chambrin MC, Storme L, Lemoine D, Usselio A: Les alarmes des paramètres monitorés: principes généraux et gestion. Réanim Urgences 2000, 9:432-438.

[14]. Cropp AJ, Woods LA, Raney D, Bredle DL: Name that tone: the proliferation of alarms in the intensive care unit. Chest 1994, 105:1217-1220.

[15]. European Society of Cardiology, The European Heart House, 2035 Route des Colles, B.P. 179 - Les Templiers, F-06903 Sophia Antipolis, France <http://www.escardio.org/knowledge/guidelines.>.

[16]. Feldman JM, Ebrahim MH, Bar Kana I: Robust sensor fusion improves heart rate estimation: clinical evaluation. J Clin Monit 1997, 13:379-384.

[17]. Ferdinande P. Recommendations on minimal requirements for Intensive Care Departments. Members of the Task Force of the European Society of Intensive Care Medicine. Intensive Care Med 1997;23:226-32.

[18]. Fowler, M. UML Distilled- Applying the standard Object Modeling Language. Addison-Wesley;1997

[19]. Goldfrad C, Rowan K. Consequences of discharges from intensive care at night. Lancet 2000;355:1138-42.

[20]. Goldhill DR, Sumner A. Outcome of intensive care patients in a group of British intensive care units. Crit Care Med 1998;26:1337-45.

[21]. Groeger JS, Guntupalli KK, Strosberg M, Halpern N, Raphaely RC, Cerra F, et al. Descriptive analysis of critical care units in the United States: patient characteristics and intensive care unit utilization. Crit Care Med 1993;21:279-91.

[22]. Groeger JS, Strosberg MA, Halpern NA, Raphaely RC, Kaye WE, Guntupalli KK, et al. Descriptive analysis of critical care units in the United States. Crit Care Med 1992;20:846-63.

[23]. Haimowitz IJ, Kohane IS: Managing temporal trend diagnosis. Artif Intell Med 1998, 8:299-321.

[24]. Hensher M, Edwards N, Stokes R. International trends in the provision and utilization of hospital care. BMJ 1999;319:845-8.

46

[25]. Hunter J, McIntosh N: Knowledge-based event detection in complex time series data. In Lecture Notes in Artificial Intelligence 1620. Edited by Horn W, Shahar, Lindberg, Andreasson, Wyatt. Berlin: Springer-Verlag; 1999, 271-280.

[26]. Iapichino G, Pezzi A, Minelli C, Radrizzani D, Barberis B, Belloni G, et al. Measuring complexity/level of care and appropriateness of resource use in intensive care units. Minerva Anestesiol 2000;66:541-7.

[27]. Jarris RF Jr. Satellite video system aids offshore treatment. Health Manag Technol. 1994 Mar;15(4):32–34.

[28]. Joynt GM, Gomersall CD, Tan P, Lee A, Cheng CA, Wong EL. Prospective evaluation of patients refused admission to an intensive care unit: triage, futility and outcome. Intensive Care Med 2001;27:1459-65.

[29]. Kacmarek R: Alarms. In Principle and Practice of Intensive Care Monitoring. Edited by Tobin MJ. New York: McGraw-Hill, Inc; 1998, 133-139.

[30]. Kam PCA, Kam AC, Thompson JF: Noise pollution in the anaesthetic and intensive care environment. Anaesthesia 1994, 49:982-986.

[31]. Koski EM, Maakivirta A, Sukuvaara T, Kari A: Clinician's opinions on alarm limits and urgency of therapeutic responses. Int J Clin Monit Comput 1995, 12:85-88.

[32]. Lyons RA, Wareham K, Hutchings HA, Major E, Ferguson B. Population requirement for adult critical-care beds: a prospective quantitative and qualitative study. Lancet 2000;355:595-8.

[33]. Mark RG. Telemedicine system: the missing link between homes and hospitals? Mod Nurs Home. 1974 Feb;32(2):39–42.

[34]. Marriott, Henry J. L. Pearls and Pitfalls in Electrocardiography: Pithy, Practical Pointers, 2nd ed. Baltimore: Williams and Wilkins, 1998.

[35]. Michaels E. Telemedicine: the best is yet to come, experts say. CMAJ. 1989 Sep 15;141(6):612–614.

[36]. National Heart, Lung and Blood Institute. Information Center. P.O. Box 30105, Bethesda, MD 20824-0105. (301) 251-2222. <http://www.nhlbi.nih.gov>.

[37]. National Institutes of Health, U.S. Department of Health and Human Services, 9000 Rockville Pike, Bethesda, MD 20892. (301) 496-4000. <http://www.nih.gov>.

[38]. Paul Rubel, Jocelyne Fayn, Lucas Simon-Chautemps, Hussein Atoui, Mattias Ohlsson, David Telisson, Stefano Adami, Sébastien Arod, Marie Claire Forlini, Cesare Malossi, Joël Placide, Gian Luca Ziliani, Deodato Assanelli, Philippe Chevalier, New Paradigms in Telemedicine: Ambient Intelligence, Wearable, Pervasive and Personalized Wearable eHealth Systems for Personalised Health Management: State of the Art and Future Challenges, Studies in Health Technology and Informatics, Volume 108 / 2004, 123 – 132, ISBN: 1-58603-449-9

[39]. Perednia DA, Allen A. Telemedicine technology and clinical applications. JAMA. 1995 Feb 8;273(6):483–488.

[40]. Perry, A., et al. Measuring the Costs and Benefits of Heart Disease Monitoring. Heart 83 (June 2000): 651–656.

[41]. Powner DJ. Credentialing for critical care in small hospitals. Crit Care Med 2001;29:1630-2..

[42]. Rheineck-Leyssius AT, Kalkman CJ: Influence of pulse oximeter settings on the frequency of alarms and detection of hypoxemia: theoretical effects of artifact rejection, alarm delay, averaging, median filtering or a lower setting of the alarm limit. J Clin Monit Comput 1998, 14:151-156.

[43]. Ridley SA, Morgan GA. Critical care beds: the numbers. Lancet 2000;355:1997-8. [44]. Skeehan, Thomas, and Michael Jopling. "Monitoring the Cardiac Surgical Patient."

In A Practical Approach to Cardiac Anesthesia, 3rd edition, edited by Frederick A. Hensley, Donald E. Martin, and Glenn P. Gravlee. Philadelphia, PA: Lippincott Williams & Wilkins, 2003.

[45]. Smyth KA, Harris PB. Using telecomputing to provide information and support to caregivers of persons with dementia. Gerontologist. 1993 Feb;33(1):123–127.

47

[46]. Society of Critical Care Medicine. 701 Lee St., Suite 200, Des Plaines, IL 60016. (847) 827-6869. info@sccm.org. <http://www.sccm.org>.

[47]. Task Force on Guidelines, Society of Critical Care Medicine. Guidelines for categorization of services for the critically ill patient. Crit Care Med 1991;19:279-85.

[48]. The American College of Cardiology. Heart House, 9111 Old Georgetown Road, Bethesda, MD 20814-1699. (800) 253-4636. <http://www.acc.org>.

[49]. Watson DS. Telemedicine. Med J Aust. 1989 Jul 17;151(2):62-6–68,71. [50]. Woods, Susan, and Erika Sivarajan. Cardiac Nursing, 4th ed. Philadelphia:

Lippincott, 2000. [51]. Zimmerman JE, Shortell SM, Rousseau DM, Duffy J, Gillies RR, Knaus WA, et al.

Improving intensive care: observations based on organizational case studies in nine intensive care units: a prospective, multicenter study. Crit Care Med 1993;21:1443-51. 2 Bonvissuto CA. Avoiding unnecessary critical care costs. Healthc Financ Manage 1994;48:47-8,50,52.

[52]. HomeMed, Piedmont Home Care, 100 East 9th Avenue, P.O. Box 1624 Lexington, N.C. 27292, USA, <http://www.piedmonthomecare.org/what_is_hommed.htm>

[53]. MobiHealth, funded by IST, Co-ordinator: Mr. Rainer Herzog, Ericsson GmbH, Maximilianstrasse 36, 80539 München, Germany, <http://www.mobihealth.org/>

[54]. Biotronik GmbH & Co., Woermannkehre 1, D-12359 Berlin, Germany, <http://www.biotronik.com/content/detail.php?id=3157&_subnavi2=3157&_subnavi1=495&_topnav=180&_topnav_aid=62&_css=3&_bgcolor=ff9933&_language=en>

[55]. Motiva, Philips Medical Systems, <http://www.medical.philips.com/main/products/telemonitoring/products/motiva/index.html>

[56]. Y. Shahar, O. Young, E. Shalom et al. A Framework for a Distributed, Hybrid, Multiple-Ontology Clinical-Guideline Library and Automated Guideline-Support Tools. Technical Report, Ben Gurion University of the Negev (2004)

[57]. Young O, Shahar Y. Spock: a hybrid model for runtime application of asbru clinical guidelines. Medinfo. 2004

[58]. Shahar Y, Shalom E, Mayaffit A et al. A Distributed, Collaborative, Structuring Model for a Clinical-guideline Digital-library. Proc AMIA Symp. 2003

[59]. Musen MA, Gennari JH, Eriksson H, Tu SW, Puerta AR. PROTEGE II: Computer support for development of intelligent systems from libraries of components. In: Greenes RA, Peterson HE, Protti DJ (eds). Medinfo. 1995

[60]. Noy NF, Crubezy M, Fergerson RW et al. Protégé-2000: An Open-source Ontology-development and Knowledge-acquisition Environment. Proc AMIA Symp. 2003