12 documentação técnica

Informações técnicas do sensor

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Informações técnicas do software analítico

O software analítico do Sistema BWS calcula informações como variação estimada da razão P2/P1 ao longo do tempo, sinal de forma de onda PIC ao longo do tempo, a morfologia do pulso como média por minuto com parâmetros estimados de razão P2/P1, número de pulsos úteis, frequência cardíaca (bpm ) e tempo normalizado até o pico máximo.

Os cálculos são feitos por meio de algoritmos de processamento que recebem dados brutos do sensor do Sistema BWS e geram um relatório PDF contndo a forma de onda PIC e os parâmetros associados estimados. A análise automatizada, feita para cada minuto por vez, inclui todas as etapas brevemente descritas abaixo que foram desenvolvidas com base em princípios e métodos estabelecidos descritos na literatura, para isolar o sinal de forma de onda PIC desejado para processamento consistente:

• Entrada de dados: os dados de uma sessão de monitoramento armazenados temporariamente no APP, que está conectado ao sensor do Sistema BWS, são transferidos para o Sistema BWS. Os dados anonimizados são analisados e salvos para processamento.

• Downsampling - as formas de onda adquiridas são reduzidas para uma frequência de amostragem desejada para análise.

• Detendência de sinal - dadas as propriedades mecânicas do dispositivo, certas tendências na linha do tempo da sessão de monitoramento são eliminadas.

• Filtragem de sinal - o ruído da forma de onda de alta frequência é removido.

• Validação de sinal - formas de onda não fisiológicas são identificadas e removidas.

• Identificação de pulso - os pulsos contidos no sinal capturado são identificados. Neste ponto, a frequência cardíaca (bpm) do dispositivo em questão é calculada.

• Verificação de inversão - as formas de onda espelhadas são identificadas e invertidas.

• Remoção de artefatos - movimentos da cabeça do paciente, bem como mordidas, contrações, etc. capturados pelo sensor que criam artefatos no pulso são removidos. Neste ponto, se calcula o número de pulsos úteis, ou seja, o número de pulsos considerados para calcular o pulso médio.

• Alinhamento de pulsos - após a validação de todos os pulsos, eles são alinhados simetricamente, ou seja, são “esticados” ou “encolhidos” no tempo para normalizar seus comprimentos sem distorção.

• Média de pulsos - todos os pulsos úteis alinhados para o mesmo minuto são finalmente usados ​​para calcular o pulso médio com um intervalo de confiança bicaudal de 95%. O pulso médio é a linha azul visível e a zona cinza é o intervalo de confiança conforme visto na Figura 12-1. Neste ponto, a morfologia do pulso média por minuto é gerada.

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O software analítico até este ponto transformou os dados brutos em uma forma média do pulso a cada minuto. À medida que uma sessão de monitoramento avança, o software analítico usa essa série de métodos matemáticos verificados (descritos acima) aplicados no software médico. Esses métodos de verificação fornecem verificações de qualidade para garantir que a análise seja realizada de forma correta e consistente em sinais válidos.

Para cada minuto de forma de onda de PIC médio, dois parâmetros-chave são estimados para derivar informações fisiológicas relevantes de medições relativas e/ou normalizadas. Os parâmetros mais relevantes que atendem a essas condições são a razão P2/P1 estimada e o tempo de pico normalizado e são descritos a seguir.

Razão P2/P1 estimada: A hipótese da razão P2/P1 é que quando a amplitude relativa de P2 é maior que P1 sugere-se que há uma perda dos mecanismos de reserva compensatória e deterioração da complacência intracraniana onde P2 tende a aumentar se a complacência for reduzida. A simples observação dos picos de PIC pelo médico pode levar ao equívoco, uma vez que P2 pode estar sobreposto ao ciclo respiratório, dando uma falsa impressão de elevação sobre P1. Assim, a estimativa automatizada de P2/P1 de acordo com o ciclo cardíaco descrito abaixo pode fornecer informações mais precisas.

Um algoritmo foi desenvolvido com base em uma hipótese derivada da observação dos dados de estudos clínicos. Os dados apoiaram a observação de que a onda de percussão e a onda de maré de um pulso de PIC (P1 e P2, respectivamente) nem sempre são visíveis, dada a combinação de mecanismos intracranianos complexos. Embora os mecanismos de percussão e maré ocorram dentro do crânio de um paciente, a representação visual resultante para eles pode nem sempre ser aparente a olho nu. Como tal, foi desenvolvido um método para encontrar uma onda de maré (P2), embora não visualmente identificável.

Com base na observação de um subconjunto de 1453 minutos de ABP invasiva (pressão arterial) e PIC invasiva (pressão intracraniana), bem como BcSs-PICNI-2000 não invasivo (dispositivo do Sistema BWS) de um estudo clínico, demonstrou uma significativa correlação estatística entre os parâmetros da forma de onda conforme mostrado na Figura 12-2:

• O momento da onda de percussão (T1) da PIC invasiva (A1) é quase o primeiro pico da forma de onda PA correspondente

• O momento do entalhe (T3) da PIC invasiva (A3) está intimamente relacionado ao nó dicrótico da PA

• O momento de onda de maré (T2) da PIC invasiva (A2) é estimado como sendo no meio do caminho entre T3 e T1 da PA

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Com base nesta observação foi desenvolvido um algoritmo que estima as amplitudes P1 e P2 para a forma de onda da PIC invasiva, bem como as formas de onda BcSs-PICNI-2000 (Sensor B4C), com base nos tempos normalizados T1 e T2 dos pulsos PA simultâneos (Figura 12-2) . Isso permitiu a estimativa indireta (substituta) de P1 e P2 quando não são visualmente identificáveis ​​na PIC invasiva.

A precisão deste algoritmo que estima de razão P2/P1 baseado em PA (algoritmo baseado em ABP) foi validada resultando em correlação de Pearson de 0,845 [0,797, 0,895], valor p 0,076 [0,000, 0,932]f, e correlação de informação mútua normalizada de 0,772 [0,647] , 0,923]

Após a verificação do algoritmo baseado em PA (algoritmo de pesquisa), um modelo matemático foi desenvolvido para permitir a estimativa da razão P2/P1 sem depender de ter uma informação de forma de onda de pulso PA concorrente sendo capturada pelo dispositivo em questão, uma vez que não é o cenário de uso real. O modelo matemático (algoritmo de produção) foi desenvolvido utilizando pulsos disponíveis de sensores invasivos PIC (dispositivo invasivo) e não invasivos BcSs-PICNI-2000 (Sensor B4C) que tiveram suas amplitudes P1 e P2 calculadas pelo algoritmo baseado na PA. A temporização normalizada das amplitudes (momento durante a duração do pulso onde ocorre o pico) foi definida a partir do momento da inclinação máxima (momento no tempo em que a inclinação do pulso é mais acentuada) até as amplitudes P1 e P2 e então normalizada pelo tempo total do pulso. Isso então determinou as posições mais prováveis ​​das amplitudes P1 e P2.

Um teste subsequente foi feito para validar o algoritmo de produção. Todos os dados de forma de onda válidos capturados da PIC invasiva (sensor invasivo) e BcSs-PICNI-2000 não invasivo (dispositivo B4C Sensor) tiveram sua razão P2/P1 minuto a minuto calculada com o algoritmo baseado em PA (algoritmo de pesquisa) e algoritmo de produção. Quando a razão P2/P1 foi calculada por ambos os algoritmos, um sendo a razão P2/P1 estimada usando a forma de onda PA correspondente conforme definido na Figura 12-2, e o outro sendo a estimativa da posição mais provável de P1 e P2, e então comparados entre si, a correlação foi alta para ambos

• para pulso de onda da PIC a correlação de Pearson foi de 0,916 [0,902, 0,930], valor p 0,000 [0,000, 0,000]

• para pulso de onda do sensor B4C não invasivo a correlação de Pearson foi de 0,867 [0,844, 0,887], valor p 0,000 [0,000, 0,000]

Tempo normalizado até o pico: a hipótese chave do tempo normalizado até o pico é que ele é afetado pela reserva compensatória e complacência intracraniana. Os parâmetros derivados necessários para identificar o tempo até o pico são definidos na Figura 12-3. O tempo até o pico normalizado é identificado a partir do ponto A, a inclinação máxima da forma de onda média calculada (momento no tempo em que a inclinação do pulso é mais acentuada) até o ponto B, duração normalizada de a inclinação máxima do pulso médio identificado para a amplitude de pulso mais alta.

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Este parâmetro ajuda a estimar quando ocorreu o pico mais alto de um pulso, normalizado para o tempo total do pulso. A hipótese é que, se o tempo para o pico estiver em uma duração posterior da linha de tempo normalizada do pulso, isso sugere ser a onda de maré P2 da forma de onda PIC. Se o tempo para o pico estiver em um momento anterior na linha do tempo normalizada do pulso, isso sugere ser a onda de percussão P1 da PIC. Tal interpretação deve sempre ser feita por um profissional de saúde treinado.