Modelagem Bond Graph e controlador discreto de um equipamento médico assistencial de ablação por radiofrequência

Abstract

A Ablação por Radiofrequência (ARF) é uma técnica cirúrgica moderna utilizada como primeira opção de tratamento em pacientes com câncer hepático em estágio inicial de desenvolvimento. A redução do tempo de internação e a redução de complicações pós-cirúrgicas são vantagens que se destacam nessa técnica, entre outras. O procedimento possui limitações, dentre as quais elencamos três: 1) quando aplicada em tumores maiores do que 3 cm ela não responde adequadamente, sendo o tamanho do tumor o maior fator de recorrência da técnica; 2) apresenta protocolos de aplicação de energia genéricos que nem sempre levam em conta a subjetividade de cada paciente e 3) não há uma padronização na descrição do comportamento dinâmico da resposta do tecido submetido a ablação, por exemplo, qual a impedância inicial do procedimento, qual impedância mínima, critério de finalização do procedimento, entre outros. Estas lacunas são os principais pontos abordados neste trabalho. Esta tese tem como objetivo obter indicadores paramétricos do comportamento da curva de impedância e a proposição de um controlador discreto para um equipamento de ARF. Isso permitirá aperfeiçoar o protocolo de aplicação e, consequentemente, ampliar o volume de dano térmico e diminuir a irregularidade na formação do volume de coagulação, o qual é o volume de células que realmente sofrem morte celular. Este trabalho contribui com os benefícios em se evidenciar a zona de carbonização na divulgação de dados experimentais com fins na expansão do dano térmico. A curva de impedância foi obtida para 5 cenários ex-vivo e, a partir deles, 7 parâmetros foram identificados na curva. Destes parâmetros, 3 índices de desempenho são derivados: um parâmetro que avalia a assimetria da curva; um segundo para avaliar o quanto a impedância decai com o tempo e um terceiro que avalia o quanto a impedância eleva-se a partir do ponto mínimo. O processo de desenvolvimento do controlador digital foi realizado por meio da obtenção de um modelo contínuo da planta do equipamento de ARF pela técnica Bond Graph e, em seguida, desenvolveu-se um controlador contínuo e seu equivalente discreto para o controle otimizado da potência do gerador. Os parâmetros e índices propostos apresentaram similaridades entre os grupos experimentais avaliados e fornecem uma forma alternativa para a descrição do comportamento da curva de impedância em diversos cenários de aplicação de RFA. O desenvolvimento de um controlador digital proporcionou melhoras no desempenho do equipamento com uma redução significativa do sobressinal e rastreio do sinal de referência. Esta melhoria propicia um controle adequado da homogeneidade do volume e alcance da margem de segurança do processo, tornando-o mais seguro. Com a obtenção do controlador discreto e a parametrização da curva de impedância pode-se minimizar as lacunas existentes no procedimento de RFA.