Gravação de Sinais Cardíacos da Parede Torácica

A funcionalidade mecânica do sistema cardiovascular é regida por uma complexa interação entre os gradientes de pressão, determinados pela força de contração das células miocárdicas, pela dinâmica do fluxo sanguíneo e pela complacência das câmaras cardíacas e dos vasos sanguíneos. Esses processos mecânicos produzem vibrações e sinais acústicos que podem ser registrados na parede torácica. Sinais cardíacos vibroacústicos, incluindo sons cardíacos (fonocardiograma), pulso apical (apexcardiograma) e pulso arterial (p. pulso carotídeo) carregam informações clínicas valiosas, mas seu uso tem sido limitado principalmente à avaliação qualitativa por métodos manuais [1] (Figura 1).

A principal hipótese de pesquisa deste trabalho é que informações clínicas sobre a funcionalidade mecânica do sistema cardiovascular podem ser extraídas automaticamente dos sinais vibroacústicos do coração, combinando algoritmos médicos com técnicas de processamento digital de sinais e algoritmos de aprendizado computacional.

A utilização de sinais vibroacústicos no diagnóstico e monitoramento clínico, por meio de aparelhos computadorizados, foi negligenciada por muitos anos devido à introdução de técnicas de imagem mais sofisticadas, como ecocardiografia, TC cardíaca e RM cardíaca. No entanto, essas técnicas valiosas requerem equipamentos complexos e caros, bem como operadores e intérpretes especializados. Em particular, essas técnicas de imagem não podem ser usadas continuamente ou fora do ambiente hospitalar. Avanços recentes em tecnologia de sensores, comunicação sem fio e miniaturização de dispositivos de computação de alto desempenho permitem uma nova abordagem da análise de sinais cardíacos mecânicos usando uma ampla visão interdisciplinar.

A metodologia de pesquisa para atingir o objetivo do estudo será a seguinte:

1. Os sinais cardíacos vibroacústicos, incluindo fonocardiograma, apexcardiograma e pulso carotídeo, serão registrados de indivíduos submetidos a diálise/tratamento medicamentoso.
2. Será investigada a correlação entre o andamento do processo de diálise/tratamento medicamentoso e as alterações nas características temporais e morfológicas dos sinais vibroacústicos.
3. Algoritmos de processamento de sinal serão usados ​​para analisar automaticamente os sinais vibroacústicos.

Os sinais gravados serão salvos digitalmente no disco rígido do sistema de gravação, juntamente com os parâmetros de referência medidos. Métodos de processamento de sinal [2][3] serão usados ​​para segmentar os sinais em componentes distintos e extrair características morfológicas e temporais. Regressão linear estatística será utilizada para identificar correlações significativas entre as características dos sinais vibroacústicos e os parâmetros de referência. Algoritmos de aprendizado computacional serão utilizados para explorar relações não lineares e avaliar o potencial de estimar índices hemodinâmicos a partir dos sinais vibroacústicos.

Este estudo pretende avaliar novos métodos para estimativa não invasiva de índices cardíacos que reflitam a funcionalidade mecânica do coração. Técnicas modernas de processamento de sinal digital e algoritmos de aprendizado computacional eficientes podem ser combinados para obter processamento automático em tempo real de sinais vibroacústicos para monitoramento contínuo da funcionalidade cardíaca e detecção precoce de patologias cardíacas.