Arquitetura para aquisição de sinais de miografia de impedância elétrica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Rodrigues, Edson
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122980
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Olavo Luppi Silva
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spelling Arquitetura para aquisição de sinais de miografia de impedância elétricaMIOGRAFIABIOIMPEDÂNCIAINSTRUMENTAÇÃO BIOMÉDICAMYOGRAPHYBIOIMPEDANCEBIOMEDICAL INSTRUMENTATIONPROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA BIOMÉDICAOrientador: Prof. Dr. Olavo Luppi SilvaCoorientador: Prof. Dr. Erick Dario León Bueno de CamargoDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós Graduação em Engenharia Biomédica. São Bernardo do Campo, 2022A miografia por impedância elétrica (MIE) é uma técnica de medição não invasiva capaz de determinar alterações fisiológicas e morfológicas do tecido muscular esquelético. O método consiste em aplicar uma corrente alternada sobre a pele através de dois eletrodos e medir a oposição que o meio faz a passagem dessa corrente, determinando assim a bioimpedância. A MIE tem contribuído para o estudo de doenças degenerativas como a esclerose lateral amiotrófica (ELA) que altera as características elétricas do músculo com a evolução da doença. O objetivo deste trabalho é desenvolver um instrumento de medição de impedância portátil e de baixo custo para auxiliar nas atividades relacionadas ao estudo e diagnóstico de doenças musculares. O equipamento, denominado Medidor de Impedância, utiliza a configuração bipolar, onde dois eletrodos injetam a corrente de excitação e medem simultaneamente a queda de tensão sobre a região de interesse. Para esse proposito, o Medidor de Impedância é composto por dois canais de medição analógica, um para determinar amplitude e fase da tensão e o outro da corrente na região de interesse. Desta forma é possível determinar a bioimpedância através da Lei de Ohm dividindo os valores da tensão pela corrente. Nesta dissertação, um primeiro protótipo foi construído, onde cada canal de medição do equipamento utiliza um conversor analógico-digital (ADC) de 24 bits de resolução e frequência de amostragem de 312,5 kHz. Uma plataforma open source Arduino Due foi utilizada para registrar as amostras discretizadas pelo ADC e efetuar o cálculo de demodulação necessário para determinar a amplitude e fase da onda senoidal medida. O microcontrolador efetua também o controle de periféricos utilizados para a Interface Homem Máquina enviando os dados calculados para um display digital, bem como, para o microcomputador através da porta USB. Nessa fase do projeto os testes foram efetuados em uma bancada de testes (fantoma) com impedâncias conhecidas construída para o Medidor de Impedância. A bancada de teste foi construída com resistores e capacitores comerciais associados em paralelo para simular a bioimpedância característica de tecidos biológicos. Os testes com o fantoma apresentaram resultados em conformidade com os cálculos efetuados para simular os valores teóricos de impedâncias. Os resultados desses testes motivaram o teste com tecidos biológicos de músculos suíno e bovino. Os resultados dos testes com tecidos biológicos foram considerados bem sucedidos uma vez que foi identificada a anisotropia muscular entre os eixos transversal e longitudinal. O equipamento ainda está em fase de desenvolvimento, entretanto, os testes em laboratório indicam que o Medidor de Impedância pode ser uma alternativa promissora e de baixo custo para o estudo e pesquisas relativas a miografia por impedância elétrica.Electrical impedance myography (EIM) is a non-invasive measurement technique capable of determining physiological and morphological changes in skeletal muscle tissue. The method consists of applying an alternating current to the skin through two electrodes and measuring the opposition of the medium to this current, determining the bioimpedance. MIE has contributed to the study of degenerative diseases such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS) that alters the electrical characteristics of the muscle with the evolution of the disease. The objective of this work is to develop a portable and low-cost impedance measurement instrument to assist in activities related to the study and diagnosis of muscle diseases. The equipment, called Impedance Meter, uses the bipolar configuration, where two electrodes inject the excitation current and simultaneously measure the voltage drop over the region of interest. For this purpose, the Impedance Meter consists of two analog measurement channels, one for determining voltage amplitude and phase and the other for current in the region of interest. In this way it is possible to determine the bioimpedance through Ohm¿s Law dividing the voltage values by the current. In this dissertation a first prototype was built where each measurement channel of the equipment uses an analog-digital converter (ADC) with 24 bits of resolution and sampling frequency of 312,5 kHz. An open source Arduino Due platform was used to record samples discretized by the ADC and perform the necessary demodulation calculation to determine the amplitude and phase of the measured sine wave. The microcontroller also controls peripherals used for the Human Machine Interface by sending the calculated data to a digital display, as well as to the microcomputer via the USB port. The tests are performed on a test bench (phantom) with known impedances built for the Impedance Meter. The test bench was built with commercially associated resistors and capacitors in parallel to simulate the real bioimpedance characteristic of biological tissues. The tests with the phantom showed results in accordance with the calculations performed to simulate the theoretical impedance values. The result of these tests motivated the test with biological tissues of porcine and bovine muscles. The results of tests with biological tissues were considered successful since muscle anisotropy between the transverse and longitudinal axes was identified. The equipment is still under development, however, laboratory tests indicate that the Impedance Meter can be a promising and low-cost alternative for the study and research related to electrical impedance myography.Silva, Olavo LuppiCamargo, Erick Dario León Bueno deSantos, Talles Batista RattisMoura, Fernando Silva deUniversidade Federal do ABCRodrigues, Edson2022info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf110 f : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122980http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122980&midiaext=80153http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122980&midiaext=80154Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=122980porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2024-07-24T14:04:00Zoai:BDTD:122980Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2024-07-24T14:04Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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