Appunti di Dispositivi medicali e diagnostici

La misurazione dei suoni con uno stetoscopio o un microfono

I suoni vengono ascoltati con uno stetoscopio o con un microfono affinché la misurazione sia automatica. Se faccio la media di un certo numero di misure elimino l'errore casuale. Più misure faccio, più diminuisco l'errore.

Sistemi automatici, bracciale con sistema di pompaggio incorporato ad aria compressa. Lo strumento deve essere certificato CE per medical device. Nel tubo ho dell'aria che viene mandata in pressione. Il compressore più semplice è la pompa per la bicicletta, pompa con cilindro e stantuffo. Qui abbiamo un cilindro con uno stantuffo. Trasduttore di pressione che misura la pressione dell'aria e quindi del manicotto.

Microfono. Analizzando il rumore ottengo le informazioni necessarie. L'elettronica permette di stringere fino a quanto serve in base al paziente. Microfono piezoelettrico.

Lo strumento con il mercurio ha errore nella lettura della posizione del menisco rispetto alla scala correlati all'errore di parallasse.

Con i sistemi automatici segnano la precisione della misura, al di sotto dei 5 mmHg di errore, fino alla precisione di più o meno 3 mmHg. Ossimetria. Saturazione dell'emoglobina. Se l'emoglobina non ha nessun legame dell'ossigeno è la desossiemoglobina se invece ha dei legami con l'ossigeno è emoglobina con l'ossigeno, il quale satura tutti e 4 i siti di legame. Percentuale delle molecole di emoglobina ossigenate. Come funziona. L'unico segnale che passa attraverso il dito è la luce. Tra le due mollette degli strumenti abbiamo una parte sopra e una sotto e le due parti si scambiano un raggio di luce. Facciamo passare attraverso il dito una luce che mi permette di stabilire cosa succede al raggio luminoso, se interferisce in modo particolare con l'emoglobina ossigenata e quella non ossigenata. Scompongo la luce nelle varie lunghezze d'onda che la compongono. Luce bianca insieme di tutte le lunghezze d'onda. Di tutto lo

Lo spettro visibile va dal viola al rosso e le lunghezze d'onda più piccole sono gli ultravioletti sotto i 400 nm, mentre quelle maggiori di 700 nm sono infrarossi.

Per selezionare una lunghezza d'onda precisa, possiamo scomporre la luce mediante un prisma di vetro. Possiamo anche utilizzare un diaframma che seleziona diverse lunghezze d'onda. Questi strumenti sono di semplice costruzione.

La lunghezza d'onda che passa attraverso un mezzo determina se la radiazione può attraversarlo o meno. L'energia diminuisce perché i fotoni interagiscono con il materiale che attraversano. La riduzione dell'energia dipende anche dalla lunghezza d'onda della luce. La diminuzione dell'intensità luminosa dipende dal coefficiente di estinzione del materiale attraversato. La concentrazione del materiale influisce sulla riduzione dell'intensità luminosa. Inoltre, la dimensione del materiale influisce: se è sottile, passa molta energia. Questo fenomeno è chiamato decadimento.

simile a quello dei raggi x. Vacon un esponenziale negativa che dipende da quanta energia ho localmente, più ne hopiù si abbatte. Diverso dalla diffusione dove la variazione della temperatura è lineare,qui è esponenziale. Al diminuire dell’energia diminuisce il decadimento. Il decadimentodipende dalla dimensione del campione, ma nel nostro caso il dito è fisso. Ciò checambia soni la concertazione e il coefficiente di estinzione. K è diverso da emoglobinaa emoglobina ossigenata. Dipende dal campione ma anche dalla lunghezza d’ondaalcune radiazioni possano meglio e altre peggio. Occhiali da sole con coefficiente diestinzione che lasciano passare diverse lunghezze d’onda. Il coefficiente di estinzionedell’emoglobina deossigenata è alto per lunghezze d’onda alte e poi scende mentre diquella ossigenata e molto basso per le lambda basse. Discriminare quale è l’estinzionedi un materiale.

Riuscire a vedere cosa succede quando una certa lunghezza d'onda passa e vedere che energia ho, cambiare lunghezza d'onda e vedere ancora quale è la riduzione dell'energia. Dobbiamo quantificare la perdita di energia. Trasmittanza. La possiamo trasformare mediante la scala logaritmica in assorbanza, logaritmo della trasmittanza. Calcoliamola trasmittanza, la percentuale di luce trasmessa dipende dalla concentrazione poi aumentando la concentrazione la luce non viene più trasmessa. La trasmittanza ha un andamento non lineare, l'assorbanza ha invece un andamento lineare e permettono di andare a quantificare mediante una curva di calibrazione della concentrazione della sostanza che ha l'assorbanza che sto misurando. È difficile trovare la calibrazione su una curva non lineare. Con l'assorbanza faccio la regressione lineare. Calcolo quale è l'assorbanza per una differenza di concentrazione. Posso calcolare il coefficiente di estinzione.

Dalla curva di calibrazione posso determinare il K. La percentuale di trasmissione dipende dalla lunghezza d'onda e in particolare è quasimax per l'emoglobina ossigenata attorno ai 600 nm. Verso una lunghezza d'onda 900 nm siamo nella zona dell'infrarosso, il rapporto tra le energie trasmesse cambia. Luce a 660 per l'emoglobina ossigenata, nella scala corrisponde al colore rosso. Per l'emoglobina non ossigenata c'è una diversa lunghezza d'onda. Devo far passare due raggi luminosi con due lunghezze d'onda diverse. Led, dispositivi che emettono luce, diodi. Fotoni che si trasmettono in tutte le direzioni ma il rilevatore rileva solo i raggi con una certa direzione. L'assorbimento di queste due lunghezze d'onda è misurato dal sensore. Devo fare prima la misura con un led e poi spegnerlo e fare l'altra misura con l'altro led. Sorgenti attivate in sequenza. Devono tenere conto che quando i led sono spenti.

Un po' di luce arriva per la luce ambientale. Le assorbanze nel dito sono fisse e non variano nel tempo. Ci sono assorbimenti dell'energia luminosa fisse nel tempo. Il sangue nei capillari e nelle vene si muove in modo quasi costante. Sangue che perfonde in modo costante. Il flusso nelle arterie e nelle arteriole è pulsatile. La misura delle variazioni dà un'idea se la componente è dovuta ad emoglobina ossigenata o non ossigenata. La parte variabile è dovuta all'aumento della perfusione della microcircolazione. Dobbiamo tenere conto della parte costante e di quella pulsatile.

Rilevatore che rileva l'energia trasforma in corrente. La luce trasmessa viene trasformata in intensità per i tessuti e per il sangue con entrambe le emoglobine, venoso e arterioso. Quando lasciamo perfondere il sangue nel dito, andamento variabile della luce trasmessa a seconda se arriva emoglobina ossigenata o non ossigenata. Costruire un diagramma per entrambi i led.

Avremo una variabilità dell'intensità a seconda se arriva più o meno emoglobina. Deve tenere conto che c'è un rumore di fondo che prenderà come media, poi rumore di fondo per la parte non pulsatile. Devo scorporare la parte costante da quella pulsatile. Vado a fare delle letture in sequenza con velocità elevata, led spenti, rosso, fondo, infrarosso, fondo. Ciclo in sequenza per una frequenza elevata circa 1000 Hz, in un secondo leggo questa frequenza 1000 volte. Il segnale pulsatile arriva perché il sangue sta perfondendo il microcircolo, quello costante è l'assorbimento di tessuto e sangue che si muove in modo costante. Componente alternata e componente continua. Nel dito arriva una parte pulsatile. Rapporto tra i picchi indica quanta emoglobina ossigenata arriva rispetto a quella non ossigenata. Rapporto tra le due parti alternate mi dà una percentuale, indica il rapporto tra emoglobina ossigenata e quella non ossigenata.graficamente è il rapporto delle aree sottese. Posso anche riportare la frequenza cardiaca. Ossimetri a contatto per riflessione. Luce retro diffusa.

BLOOD FLOW MEASUREMENT: FLUSSIMETRI

Misurare la portata è fondamentale per il funzionamento degli organi. È necessario non solo sapere la portata media ma le variazioni della portata. Dobbiamo misurare il flusso in condotti di diverse dimensioni. Problema tecnico importante perché devono dimostrare il flusso dall'esterno.

Si è studiata la possibilità di usare flussimetri elettromagnetici. Indurre nel volume che stiamo considerando un campo magnetico. Spire e avvolgimenti che creano un campo magnetico con una certa intensità di 0.001Tesla. Quando abbiamo un campo magnetico se ci sono cariche elettriche si crea una corrente in direzione perpendicolare. Relazione tra la relazione del campo, la direzione della differenza di potenziale che si crea e direzione delle cariche. Se il campo b è

verticale verso il basso, il flusso delle cariche è dentro allora sulla superficie posso misurare la differenza di potenziale. Sono gli ioni le cariche elettriche che si muovono. Più si sposta veloce il sangue maggiore sarà la differenza di potenziale. Misuro la differenza di potenziale con il voltmetro. Ho bisogno di una curva di calibrazione. La velocità che misuro è la velocità media.

Devo mettere gli elettrodi vicini al vaso. Devono toccare la parete del vaso. Tecnica precisa e utile durante un'operazione chirurgica. La differenza di potenziale dipende dall'intensità del campo magnetico, alla velocità del vaso e al diametro. Costante di proporzionalità. Ho una relazione tra la differenza di potenziale e la portata. Relazione lineare.

Servono sonde di dimensioni diverse. Strumento dotato di molte sonde, le quali possono essere sterilizzate e riutilizzate. Il segnale elettrico che viene prodotto non è costante.

Generazione di un campo elettrico quando ci sono variazioni del campo magnetico dovuta ad una variazione della differenza di potenziale tra i due elettrodi. Si devono fare delle variazioni importanti per generare un buon segnale. La variazione più importante la si ottiene con un'onda quadra e darebbe luogo ad uno spike della differenza di potenziale, valore elevato anche se solo per un istante di tempo. Si usa una curva trapezoidale per avere una misura continua. Pulsiossimetri, generatore di impulsi utilizzato per generare un impulso con la forma trapezoidale. Oscillatore nella scheda elettronica che dà la frequenza di queste onde, frequenza alta perché servono molte misure, misure delle quali poi è calcolata la media per poter ridurre l'errore. I flussimetri hanno bisogno di una calibrazione fatta attribuendo ad ogni differenza di potenziale una portata nota. Sono abbastanza precisi e in alternativa all'ecografia. Altra possibilità ditta la tecnologia degli ultrasuoni, i flussimetri permettono di misurare la velocità del sangue all'interno dei vasi sanguigni. Questi dispositivi utilizzano onde sonore ad alta frequenza per rilevare il flusso sanguigno e calcolare la velocità con cui il sangue si muove attraverso i vasi. I flussimetri ad ultrasuoni sono non invasivi e sicuri, in quanto non richiedono l'inserimento di alcun sensore all'interno del corpo. Possono essere utilizzati per misurare la velocità del sangue in diversi tipi di vasi sanguigni, come le arterie e le vene. Questi dispositivi sono ampiamente utilizzati in ambito medico, soprattutto nella diagnosi e nel monitoraggio di patologie vascolari, come l'aterosclerosi e le malattie cardiache. Possono anche essere utilizzati per valutare l'efficacia di trattamenti come l'angioplastica o la chirurgia vascolare. I flussimetri ad ultrasuoni sono strumenti molto precisi e affidabili, in grado di fornire informazioni dettagliate sulla velocità del flusso sanguigno. Grazie a queste misurazioni, i medici possono valutare la salute dei vasi sanguigni e individuare eventuali anomalie o ostruzioni. In conclusione, i flussimetri ad ultrasuoni sono strumenti fondamentali per la misurazione della velocità del sangue nei vasi sanguigni. Grazie alla loro precisione e sicurezza, sono ampiamente utilizzati in ambito medico per la diagnosi e il monitoraggio di patologie vascolari.