Algoritmo para recuperação de sinais de temperatura de cateteres de artéria pulmonar

Abstract

O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma técnica para a melhoria de curvas de temperatura medidas com cateteres Swan-Ganz, que melhoram o desempenho de técnicas desenvolvidas anteriormente. Nesta tese de doutorado, breves discussões sobre a fisiologia do sistema cardiovascular e sobre os métodos baseados em termodiluição são apresentadas. Em seguida, uma revisão bibliográfica apresenta os trabalhos anteriores que usaram operações de deconvolução para melhorar sinais de termodiluição. Para fundamentar o uso da técnica de termodiluição, um capítulo apresenta experimentos para a caracterização da resposta temporal do sensor embutido no cateter que é usado na medida de temperatura. O capítulo principal desta tese apresenta um novo método iterativo para a realização de deconvolução cega do sinal de termodiluição, que é baseada em um procedimento no domínio do tempo. Um grande número de simulações computacionais mostrou que o método funciona bem para freqüências cardíacas inferiores a 170 batimentos por minuto, para frações de ejeção menores que 0,7, e apresenta erros significativos fora desses limites. O método foi testado em dois simuladores mecânicos pulsáteis do sistema cardiovascular, e os resultados mostraram uma boa precisão do método, com um erro médio de 8,9%. O método proposto apresentou desempenho superior ao desempenho dos métodos anteriores, pois foi obtida uma resposta mais rápida, e os resultados independem da estimativa inicial para a resposta do sensor. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The objective of this work is the development of a technique for the improvement of temperature curves measured by Swan-Ganz catheters, which improves the performance of previously developed techniques. In this dissertation, brief discussions on the physiology of the cardiovascular system and on the thermodilution-based method are presented. Later, a literature review summarizes the previous works that used deconvolution operations for improving thermodilution signals. In order to lay the foundation for the deconvolution technique, we present experiments for characterizing the time response of the sensor embedded in the catheter that is used for temperature measurement. The main chapter in this dissertation presents a new iterative method for performing the blind deconvolution of the thermodilution signal, which is based on a timedomain approach. A great number of computational simulations shows that the method works well for cardiac frequencies up to 170 beats per minute, and for ejection fractions that are smaller than 0,7, and have a significant error outside these boundaries. The method is then tested with data obtained in a mechanical pulsatile simulator of the cardiovascular system, and the results show a good precision of the method, with a mean error of 8,9%. The proposed method improved the performance of the previously reported methods, since it had a faster response, and the results are independent on the initial estimate for the sensor response.