6-Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios

Prévia do material em texto

21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 1/52
Equipamentos
biomédicos
cardiovasculares
e respiratórios
Prof. Christiano Machado
Descrição
Você conhecerá os equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios utilizados na área.
Propósito
O engenheiro biomédico deve conhecer as bases teóricas e o funcionamento dos principais equipamentos
cardiovasculares e respiratórios, em um ambiente clínico ou hospitalar, para uma atuação adequada perante
as demandas de manutenção, prevenção de acidentes e falhas, consultoria na compra de dispositivos, entre
outras finalidades.
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 2/52
Objetivos
Módulo 1
Equipamentos biomédicos cardiovasculares
Identificar os principais equipamentos cardiovasculares utilizados em centros clínicos ou hospitalares.
Módulo 2
Equipamentos biomédicos respiratórios
Identificar os principais equipamentos respiratórios utilizados em centros clínicos ou hospitalares.
Introdução
A Engenharia Biomédica é um ramo das engenharias que objetiva a aplicação dos recursos tecnológicos
para o desenvolvimento de equipamentos e dispositivos (elétricos, eletrônicos e/ou mecânicos) para os
seres humanos. Trata-se de uma área multidisciplinar, em que profissionais das ciências da saúde e das
exatas juntam esforços para a pesquisa e elaboração de soluções na área biomédica, seja no diagnóstico e
monitoramento clínico, na terapêutica, ou até na reabilitação.
Atualmente, um hospital pode possuir uma vasta linha de equipamentos e dispositivos de alta tecnologia.
Por exemplo, nos Centros de Terapia Intensiva (CTIs), podemos encontrar diversos tipos de ventiladores
pulmonares e monitores multiparamétricos que fornecem em tempo real informações acerca da fisiologia

21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 3/52
cardiopulmonar e metabólica do paciente. Nas salas de cirurgia, encontramos equipamentos como
aparelhos de anestesia, de circulação extracorpórea, instrumentos à laser etc. No setor de diagnóstico por
imagem, temos, por exemplo, equipamentos de ultrassonografia, radiografia, tomografia computadorizada,
ressonância magnética e medicina nuclear.
Nesse conteúdo, vamos identificar os principais equipamentos cardiovasculares e respiratórios presentes
em grandes centros clínicos ou hospitalares, compreendendo sua aplicação no diagnóstico/tratamento de
doenças e, principalmente, as bases teóricas por trás do seu funcionamento.
1 - Equipamentos biomédicos cardiovasculares
Ao �nal deste módulo, você será capaz de identi�car os principais equipamentos
cardiovasculares utilizados em centros clínicos ou hospitalares.
Ligando os pontos
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 4/52
O monitor multiparamétrico é um equipamento de grande importância em um ambiente hospitalar,
principalmente nos CTIs. Por meio dele, são monitoradas diversas variáveis fisiológicas e sinais vitais do
paciente internado, e os profissionais podem ser atualizados em tempo real sobre as condições do
indivíduo. O engenheiro biomédico atua em conjunto com a equipe de profissionais de saúde, na resolução
de problemas, no treinamento de pessoal e na manutenção desses equipamentos.
Você foi contratado como engenheiro clínico no Hospital Santa Maria Madalena, em uma cidade do interior
do estado do Pará. Ao iniciar seu trabalho, verificou que o diretor realizou uma compra de 10 monitores
multiparamétricos para 10 leitos de CTI construídos recentemente.
Os monitores multiparamétricos que foram comprados eram capazes de monitorar batimentos cardíacos,
pressão arterial, temperatura corporal, frequência respiratória, saturação de oxigênio e nível de gás
carbônico. Esses monitores são programados de fábrica para emitirem sinais sonoros e visuais, em caso de
alterações das variáveis.
Devido à urgência, rapidamente os equipamentos foram colocados para uso.
Dentro de 30 dias, 2 equipamentos apresentaram falhas graves e tiveram que ser substituídos por outros 2
equipamentos mais antigos que estavam no hospital.
Em uma reunião com a direção, foi-lhe solicitado um plano de ação para impedir que novos equipamentos
falhassem, o que poderia colocar em risco a vida de pacientes internados na instituição.
Após a leitura do caso, é hora de aplicar seus conhecimentos! Vamos ligar esses pontos?
Questão 1
Sabe-se que o engenheiro clínico tem diversas funções no hospital, e uma delas é garantir o perfeito
funcionamento dos equipamentos hospitalares. Assinale a alternativa que corretamente mostra uma
ação que pode ser tomada, diante desse problema, atendendo ao pedido do diretor do hospital:
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 5/52
Parabéns! A alternativa A está correta.
Uma das funções de um engenheiro clínico, nesse caso, é realizar treinamentos constantes com as
equipes de profissionais do hospital, para prevenir acidentes e manusear corretamente os
equipamentos, mantendo o correto funcionamento dos dispositivos.
Questão 2
Sabendo que você foi contratado recentemente e que não participou da compra dos dez monitores
multiparamétricos, assinale a alternativa correta quanto à sua participação em futuras aquisições:
A
Seria indicado organizar um treinamento com todos os profissionais de saúde, o mais
breve possível, sobre como manusear o monitor multiparamétrico, para evitar
problemas futuros com os demais dispositivos.
B
Uma junta de profissionais deveria analisar o manuseio do monitor multiparamétrico
pela equipe médica, na tentativa de descobrir quem poderia ter usado de forma
inadequada o equipamento.
C
Um curso de eletrônica e elétrica deveria ser ministrado para profissionais de saúde do
hospital, a fim de prepará-los para a prevenção de falhas e acidentes com
equipamentos.
D
O diretor deveria trocar todos os monitores novos dessa marca específica por
equipamentos de outra marca, uma vez que provavelmente o problema se encontra na
manufatura dos dispositivos.
E
A empresa que comercializa os equipamentos deveria ser responsabilizada pelas falhas
nos dois equipamentos, em apenas um mês, uma vez que isso não deve ocorrer em
dispositivos hospitalares imprescindíveis.
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 6/52
Parabéns! A alternativa C está correta.
A avaliação da conformidade de orçamentos e da qualidade técnica dos equipamentos é uma função
do engenheiro clínico em um hospital ou clínica. No entanto, você não será capaz de orientar quanto ao
posicionamento de eletrodos, indicações clínicas, nem avaliar objetivamente o profissional capaz de
manusear corretamente o equipamento.
Questão 3
Quanto aos monitores multiparamétricos, destaque resumidamente os itens de hardware que podem ser
objeto de sua avaliação, se necessário.
Digite sua resposta aqui
Chave de resposta
A Como engenheiro clínico, você pode auxiliar médicos e enfermeiros no correto
posicionamento dos eletrodos no paciente.
B
Como engenheiro clínico, você pode orientar quanto à indicação do exame de
eletrocardiografia, sempre que necessário.
C
Como engenheiro clínico, você pode avaliar a conformidade dos orçamentos e avaliar a
qualidade técnica dos equipamentos.
D
Como engenheiro clínico, você pode sugerir quais médicos e enfermeiros estariam
capacitados a usar o monitor, após uma avaliação objetiva.
E
Como engenheiro clínico, você pode solicitar a contratação de professores para a
formação em avaliação cardiológica, usando monitoresmultiparamétricos.
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 7/52
O circuito eletrônico de medida de eletrocardiograma, parâmetros respiratórios e pressão arterial;
circuito eletrônico para medida da temperatura; sonda para oximetria; placa microprocessadora; placa
controladora de vídeo; módulo de display; placa de alimentação de energia elétrica com transformador
para diversas voltagens; placa-mãe e teclado; cabeamento de força.
Eletrocardiograma
O eletrocardiograma (ECG) é o registro da atividade elétrica do coração. Para se contrair e realizar sua
função de bomba, uma pequena região no átrio direito chamada nodo sinusal (podendo também ser
chamado de nodo SA, conhecido como o marcapasso cardíaco natural) cria uma despolarização que se
propaga por todo o miocárdio, com o ritmo aproximado de 72 despolarizações por minuto no repouso (o
que gera 72 batimentos por minuto, ou bpm). Esse evento é ocasionado por fluxo de íons através da
membrana das fibras musculares cardíacas, gerando uma corrente iônica.
O médico, ciente das características principais do sinal de ECG de um indivíduo normal, pode detectar
alterações diversas e correlacioná-las com algum distúrbio patológico. Um sinal de ECG clássico possui
amplitude típica de 1 µV, frequências de 0,05 a 120 Hz, e pode ser coletado com eletrodos de superfície na
pele.
Os eletrodos são peças-chave no processo de obtenção dos sinais bioelétricos. Por meio deles, o fenômeno
iônico que acontece internamente nos tecidos é transformado em fenômeno eletrônico, que pode ser
analisado por um equipamento posteriormente. Basicamente, temos dois tipos de eletrodo:

Eletrodo de superfície
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 8/52

Eletrodo de agulha (ou invasivo)
A escolha do eletrodo adequado para cada aplicação é crucial para a obtenção de um bom sinal.
Os eletrodos mais comumente usados são os de superfície. Geralmente se usa um eletrólito (gel) para criar
uma interface entre o eletrodo e o tecido. Eletrólito é qualquer substância que origina íons negativos e
positivos pela dissociação causada por adição de um solvente (solubilização) ou por aquecimento. A
imagem a seguir mostra as interfaces geradas com o eletrodo de superfície.
Interfaces geradas com o eletrodo de superfície.
Na interface eletrólito-metal, ocorre a formação da chamada dupla camada elétrica, porque os eletrodos
transferem elétrons ao eletrólito, formando uma dupla camada (com cargas opostas) na interface (próxima
imagem).
Dupla camada elétrica formada na interface eletrólito-metal.
Já a interface eletrólito-pele pode ser entendida desta maneira: a pele funciona como um separador entre
dois meios (tecido e eletrólito), com concentrações iônicas diferentes, logo com diferentes cargas elétricas,
criando uma diferença de potencial. Quando uma baixa voltagem é aplicada a dois eletrodos colocados em
uma solução, a dupla camada elétrica é alterada, e por isso uma corrente elétrica é gerada. Dessa forma,
captamos os sinais bioelétricos. Assim que o evento elétrico atinge os eletrodos, a dupla camada é
perturbada, e essa informação é capturada e levada ao equipamento para processamento.


21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 9/52
Os eletrodos que são mais utilizados são feitos de metal com prata/cloreto de prata (Ag/AgCl), com a
utilização de um gel acoplador. Os metais são os materiais de escolha para os eletrodos, pois são
suscetíveis à polarização, possuem propriedades mecânicas interessantes para a aplicação e geralmente
não produzem irritações cutâneas.
Uma das grandes dificuldades para se coletar apropriadamente são os chamados artefatos de movimento.
Exemplo
Ao se realizar um ECG com um indivíduo realizando exercício em uma esteira, os movimentos podem criar
artefatos no sinal, mascarando o real sinal bioelétrico que estamos procurando (no caso, a atividade elétrica
do coração). A adequada preparação da pele (raspagem dos pelos, uso de álcool no local) ajuda a reduzir a
presença desses artefatos (KHANDPUR, 2005).
Ao aplicar dois eletrodos em várias regiões do coração ou nos membros e conectá-los a um galvanômetro, é
possível identificar a diferença de potencial entre eles. O traço de voltagem diferencial entre os dois
eletrodos é chamado de derivação.
Existem diversas derivações, cada uma com suas peculiaridades, sendo a mais famosa originada do
famoso triângulo de Einthoven. Vamos conhecê-las!
D1
Eletrodos colocados nos braços direito e esquerdo.
D2
Eletrodos colocados no braço direito e perna esquerda.
D3
Eletrodos no braço esquerdo e perna esquerda.
Sempre é usado um eletrodo de referência na perna direita, em todas as derivações, para medir o potencial
diferencial entre os outros dois eletrodos (GARCIA, 2002). Existem outros tipos de derivação, mas o estudo
da eletrocardiografia não é o objetivo deste material.
Algumas fontes de artefato no sinal podem ser citadas, como interferências da rede elétrica (de 50 a 60 Hz),
eletrodos com sujeira ou mal colocados, movimento do paciente durante aquisição do sinal e tremores
musculares.
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 10/52
Em um bloco de diagramas (KHANDPUR, 2005), podemos verificar os elementos básicos de um
equipamento de ECG. O sinal sai dos eletrodos para um seletor de derivação (onde o usuário define a
derivação a ser utilizada), passa por um pré-amplificador e por um amplificador de potência, que leva a um
circuito gerador de uma saída utilizável para enviar para o motor da caneta (sistema de escrita). Um circuito
de controle é usado para adequar a movimentação da caneta ao sinal coletado.
Elementos básicos de um eletrocardiograma.
Segundo a Anvisa (2004), são necessárias verificações constantes do funcionamento do ECG.
Recomendam-se testes periódicos a cada 6 meses, testando resposta em frequência, velocidade do papel e
ganho na continuidade das derivações dos cabos do paciente. Vários guias para essa verificação existem. A
Anvisa recomenda o AHA - 1967 e seu boletim de 1975, da Associação Americana de Cardiologia.
Exemplo de registros eletrocardiográficos, em várias derivações.
Eletrocardiograma (ECG)
Confira neste vídeo sobre um exame muito utilizado, o eletrocardiograma, que é realizado por intermédio do
equipamento de ECG, que tem como objetivo verificar a atividade elétrica do coração através de um sistema
de registro de escrita, e entenda também como é realizada a sua utilização em um paciente.


21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 11/52
Monitores cardíacos
Talvez os mais importantes parâmetros para o profissional da saúde monitorar pacientes são os de origem
cardíaca. O monitoramento contínuo pode detectar em tempo hábil uma arritmia ou alterações na
frequência cardíaca, possibilitando uma intervenção precoce.
Os equipamentos que monitoram a atividade cardíaca também recebem o nome de cardioscópio. Veja o
que deve constar nesse equipamente, segundo Khandpur (2005):
Eletrodos descartáveis com gel para coletar o ECG.
Um amplificador de sinal com um tubo de raios catódicos (CRT) para visualização do sinal de ECG.
Um indicador de frequência cardíaca com um beep audível e/ou luz intermitente para indicar os
batimentos cardíacos.
Um sistema de alarme.
Talvez os mais importantes parâmetros para o profissional da saúde monitorar pacientes são os de origem
cardíaca. O monitoramento contínuo pode detectar em tempo hábil uma arritmia ou alterações na
frequência cardíaca, possibilitando uma intervenção precoce.Os equipamentos que monitoram a atividade cardíaca também recebem o nome de cardioscópio. Veja o
que deve constar nesse equipamente, segundo Khandpur (2005):

21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 12/52
Esquema básico de um equipamento de monitoramento cardíaco.
Alguns parâmetros devem ser cuidadosamente selecionados pelo operador do equipamento, para que o
sinal seja coletado de forma fidedigna e acurada. Um deles é a taxa (ou frequência) de amostragem. A
frequência de amostragem (dada em Hz) significa a quantidade de amostras que o equipamento digitaliza
por segundo. Como a atividade bioelétrica é um evento contínuo, o sistema deve coletar amostras dessa
atividade a uma taxa prefixada. No caso do monitoramento cardíaco, costuma-se utilizar uma frequência de
amostragem de 50 a 150 Hz, podendo ser maior, de acordo com a capacidade de processamento e memória
do equipamento.
Outro parâmetro importante é o word length, que está relacionado à quantidade de bits utilizada pelo
sistema. Quanto maior o número de bits, maior a resolução do sistema. Para constar, um comprimento de 8
bits é satisfatório.
Finalmente, a memória do sistema é muito importante, principalmente se for um sistema multicanais, que
necessita de armazenamento suficiente para mostrar os dados de várias fontes em uma única tela.
Em um ambiente de sala cirúrgica, podem ocorrer diversas interferências no sinal do monitor, uma vez que é
comum a presença de equipamentos de eletrocirurgia. Essas interferências podem ser decorrentes da
condução (algum sinal conduzido do paciente para o monitor) ou da radiação (quando o sinal é transmitido
no ar para os circuitos do equipamento). Para evitar esses artefatos, costuma-se utilizar filtros na entrada
dos circuitos, ou seja, o sinal coletado do paciente passa antes por um filtro, para depois ser visualizado na
tela. Alguns outros cuidados podem ser tomados, como posicionar os eletrodos de ECG o mais longe
possível e sempre equidistantes do local da cirurgia, e sempre na superfície anterior ou na superfície
posterior do paciente. É indicado também o uso de cabos com isolamento apropriado para os canais.
Existem diversos equipamentos portáteis para o monitoramento à beira do leito. Eles também recebem o
nome de monitores multiparamétricos portáteis (MMPs) ou monitores de sinais vitais, por serem
equipamentos que, ao mesmo tempo, coletam, processam e mostram diversos parâmetros fisiológicos do
paciente, com o uso de vários circuitos integrados. São construídos basicamente com três circuitos,
chamados de seção pré-amplificador, placas lógicas e seção de display.
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 13/52
Monitor multiparamétrico.
O advento da informática sem dúvida facilitou o desenvolvimento desses monitores, que atualmente podem
ser controlados por softwares diversos, além de realizar diversas funções e processamentos
simultaneamente, se o computador possuir memória e processador adequados.
Confira do que são compostos os MMPs (KHANDPUR, 2005)!
Circuito eletrônico para medida de ECG, parâmetros respiratórios e pressão arterial
Circuito eletrônico para medida da temperatura
Sonda para oximetria
Placa microprocessadora
Placa controladora de vídeo
Módulo de display
Placa de alimentação de energia elétrica com transformador para diversas voltagens
Placa-mãe
Teclado
Além do monitoramento à beira do leito, existem também as estações centrais de monitoramento,
realizando o que chamamos de monitoramento central. Nesse caso, todos os condicionadores de sinal de
que vimos anteriormente são posicionados no ambiente onde se encontra o paciente, e os sistemas de
display e alarme são localizados na sala de monitoramento. Essas estações são essenciais no ambiente
hospitalar, pois tornam possível o monitoramento de diversos pacientes por um único profissional.
Ultimamente, tem-se pesquisado alternativas cada vez mais confiáveis para evitar colapsos (breakdown) do
sistema central de monitoramento, uma vez que isso pode gerar problemas graves para um paciente crítico.
Uma das abordagens é a aplicação de autotestes realizado pelo próprio equipamento de monitoramento,
que auxiliam no diagnóstico e na correção precoce de falhas (quando uma parte do sistema falha, outra
parte realiza a mesma função para compensar).
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 14/52
Os sistemas de alarmes são vários, com diversos tipos de sons e sinais visuais que auxiliam a equipe
médica a acompanhar o paciente e identificar possíveis alterações fisiológicas significantes.
Monitores cardíacos
Assista a este vídeo e conheça o funcionamento e os modos de utilização dos monitores cardíacos em
ambientes clínicos e hospitalares.
Frequência cardíaca, pulso cardíaco e pressão arterial
Frequência cardíaca
Medida em batimentos por minuto (bpm), a frequência cardíaca (FC) pode ser monitorada pela amplificação
do sinal ECG e identificação dos sucessivos picos R.
O que são picos R? O complexo chamado QRS identifica o momento em que os ventrículos sofrem
despolarização e consequente contração (sístole). Para se estimar a FC, é necessária a identificação dos
picos R, seguida da aplicação de técnicas que calculem quantos picos R surgiram por unidade de tempo.
Se em 10 segundos o equipamento identificasse 13 picos R no ECG (ou seja, 13 contrações cardíacas),
então em 60 segundos (um minuto) o paciente demonstraria uma FC de aproximadamente 78 bpm
(GARCIA, 2002).
Veja agora um sinal de ECG com as principais ondas.

21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 15/52
Indicador de batimento cardíaco.
Pulso cardíaco
É uma onda de pressão que o sangue exerce no sistema arterial, após uma contração cardíaca (sístole).
Esse pulso, quando se propaga pelo sistema arterial, gera um deslocamento da parede arterial, que pode ser
sentido em diversos locais do corpo. Um protocolo clássico para examinar o pulso é colocar as pontas dos
dedos logo acima da artéria radial, localizada no punho.
É muito importante que o profissional saiba examinar o pulso quanto ao tempo e à forma da onda de
pressão. A pressão e o tipo de onda do pulso fornecem informações sobre a pressão e o fluxo sanguíneo, e
podem ser detectados nas extremidades do paciente por meio de instrumentos chamados pletismógrafos.
A onda de pulso pode se propagar com velocidade de 5 a 15 m/s, dependendo de diversos fatores como
tamanho e rigidez da parede arterial (KHANDPUR, 2005).
Alguns métodos são usados para a detecção do pulso, que nada mais é do que uma alteração de volume
que se propaga pela artéria, veja!
Acontece quando a onda de pressão passa entre dois eletrodos, podendo captar uma mudança de
Mudanças na impedância elétrica 

21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 16/52
impedância elétrica na região.
Utilizado para identificar pulsação, é conectado a uma banda elástica que é colocada em volta de um
membro ou extremidade. A onda de pressão (pulso) expande a banda, que causa uma alteração na
resistência do sensor.
Existem duas abordagens possíveis de serem utilizadas.
Método de transmissão - um diodo emissor de luz, ou LED (light-emitting diode) emite luz que
atravessa a ponta do dedo do paciente, e um fotorresistor capta a luz transmitida. Na passagem
do pulso de pressão, a densidade local aumenta, e a luz captada pelo sensor será diferente.
Método de reflectância - o LED fica posicionado no mesmo plano do fotorresistor, que capta a
quantidade de luz refletida ao propagar no dedo do paciente.Pressão arterial (PA)
É um parâmetro fisiológico muito usado na prática clínica. Dois valores são comumente considerados.
Vamos conhecê-los!
Pressão diastólica
Pressão no sistema arterial durante a fase de diástole do coração, ou seja, relaxamento cardíaco.
Pressão sistólica
Pressão no sistema arterial durante a fase de sístole do coração, ou seja, contração cardíaca.
Sensor de deformação ou microfone 
Método fotoelétrico 

21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 17/52
A unidade de medida é o milímetro de mercúrio (mmHg). Valores normais de pressões hemodinâmicas no
sistema circulatório são 30 a 300 mmHg no sistema arterial, 50 a 150 mmHg no sistema venoso, e 6 a 30
mmHg no sistema vascular pulmonar.
Em unidades ambulatoriais e consultórios, o equipamento de escolha é o esfigmomanômetro, que consiste
em uma bolsa de borracha inflável, envolvida por uma capa de tecido inelástico, chamada de braçadeira ou
cuff. A braçadeira é conectada por um tubo de borracha a um manômetro (medidor de pressão) e por outro
tubo, que contém a "pêra", usada para insuflar a bolsa.
O grande problema é que, com o esfigmomanômetro, obtemos uma medida indireta da PA, inclusive com
equipamentos automatizados de medida indireta.
Em diversas situações hospitalares, principalmente com o paciente crítico internado, torna-se necessário o
monitoramento contínuo da pressão, medida de forma direta, o que fornece medidas mais acuradas e
fidedignas.
Para realizar medidas diretas da pressão arterial, um cateter ou sonda tipo agulha é usado. Neles, um
transdutor converte a pressão recebida (sinal mecânico) em sinal elétrico, que é amplificado e processado
no sistema de gravação ou registro. Esse método permite não apenas a estimativa das pressões sistólicas e
diastólicas, mas também o contorno da curva de pressão. Com isso, fornece informações sobre débito
cardíaco, volume de ejeção e duração da sístole. Técnicas de canulação percutânea têm facilitado a
inserção dessas sondas no sistema arterial, com o mínimo de complicações para o paciente.
Atenção!
A pressão venosa central (PVC) é um parâmetro importante, usado na conduta de pacientes com
insuficiência cardíaca aguda e na manutenção do volume sanguíneo em certas condições patológicas. Pode
ser obtida pela inserção de um cateter na veia cava superior, refletindo a pressão no átrio direito.
Um cateter muito usado atualmente é o chamado Swan-Ganz, fabricado em poliuretano, que pode ser
direcionado em direção ao fluxo, de uma veia periférica até o coração. Diversos parâmetros podem ser
estimados, como as pressões atriais e ventriculares, pressão arterial pulmonar, volumes sanguíneos etc.
Confira agora outros métodos para medida da pressão arterial.
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 18/52
É usado um conjunto de três eletrodos dispostos linearmente, fixado a uma braçadeira e em contato
com a pele. O eletrodo do meio é posicionado um pouco fora da linha mediana da braçadeira. Os
eletrodos das extremidades são colocados a certa distância do eletrodo B. Uma corrente de 100 kHz
é aplicada entre os eletrodos das pontas. Quando o pulso de pressão passa nessa região, o eletrodo
do meio capta a mudança na impedância elétrica, e com isso pode-se fazer uma relação com a
pressão arterial.
Utiliza-se uma braçadeira especial, que contém um par de elementos sensores de pressão, que
captam um sinal devido à força gerada pela passagem do sangue na artéria.
Tem a vantagem de não ser influenciada por sons externos. Trabalha com a ideia de que durante a
deflação de um cuff a níveis acima da pressão sistólica, as paredes da artéria vibram ou oscilam à
medida que o fluxo turbulento começa a passar pela artéria parcialmente ocluída. Essas vibrações
podem ser captadas por sensores específicos na braçadeira.
Medidor de fluxo ultrassônico, utiliza-se do princípio Doppler (mudança na frequência de uma onda,
quando ela é emitida por um corpo que está em movimento). A técnica consiste na utilização de dois
cristais piezoelétricos. Um deles é o transmissor, e o outro é o receptor. O transmissor envia a onda
de ultrassom, que incide sobre o vaso por onde passa o sangue (em movimento) e retorna para o
receptor, com alterações na frequência da onda (SZABO, 2005).
Reografia 
Técnica auscultatória diferencial 
Técnica oscilométrica 
Método ultrassônico por Doppler 

21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 19/52
Frequência cardíaca, pulso cardíaco e pressão arterial
Assista a este vídeo e conheça os equipamentos que realizam o monitoramento da frequência cardíaca, do
pulso cardíaco e da pressão arterial, mais comuns no ambiente clínico e hospitalar.
Marcapassos e des�briladores cardíacos
Marcapassos cardíacos
O coração deve bater de forma rítmica para garantir o bombeamento do sangue para todo o corpo. Esse
ritmo, que no indivíduo saudável está em torno de 70 batimentos por minuto (bpm), é mantido por um grupo
de células nervosas que se despolarizam espontaneamente, ou seja, geram um potencial de ação com certa
frequência, chamado de nodo sinoatrial.
Por causa de algum problema nesse nodo, o coração passa a manter um ritmo inconstante, ou até mesmo
desacelerado, o que afeta diretamente as funções fisiológicas do paciente. É nesse momento que entra o
dispositivo chamado marcapasso (GUYTON; HALL, 2011), responsável por gerar impulsos elétricos externos
ao músculo cardíaco, podendo regularizar a frequência cardíaca.
Marcapasso cardíaco.
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 20/52
Um marcapasso basicamente consiste em duas partes. Vejamos!
Unidade eletrônica
Que gera impulsos elétricos com frequência e amplitude controladas, chamada de gerador de pulsos.
Condutor
Que leva os pulsos elétricos do gerador de pulsos para o coração.
Existem diversos marcapassos disponíveis no mercado atualmente, cada um com uma peculiaridade para
situações específicas. Na maioria dos casos, geram pulsos que duram de 1 a 3 ms, com ritmos de 50 a 150
pulsos por minuto. O arranjo de eletrodos pode ser unipolar ou bipolar. O arranjo é unipolar quando um
eletrodo é colocado no coração, e o segundo em outro local do corpo. Já o bipolar se dá pela colocação dos
dois eletrodos diretamente no coração (KHANDPUR, 2005).
Outra classificação de marcapassos é quanto à forma de aplicação dele. Vamos conferir!
Marcapasso externo
É usado em casos de emergência, quando o distúrbio no ritmo cardíaco é diagnosticado como um problema
de curto prazo, ou seja, logo que o paciente esteja recuperado, não será mais usado. Pode também ser
prescrito quando o paciente está aguardando para um marcapasso interno em uma unidade de terapia
intensiva. Os impulsos são aplicados através de eletrodos colocados na superfície do corpo, podendo ser
gerados continuamente ou sob demanda, ou seja, o marcapasso é ativado quando a frequência cardíaca cai
abaixo de um limiar predeterminado. A grande desvantagem é que os pulsos gerados pelo marcapasso
externo podem ser dolorosos para o paciente e até gerar queimaduras na pele.
Marcapasso interno
É usado para casos em que o paciente requer o dispositivo a longo prazo. São implantáveis, ou seja,
colocados abaixo da pele, assim como seus eletrodos, que levam o pulso elétrico diretamente ao músculo
do coração. Algumas normas devem ser seguidas nesse caso (KHANDPUR, 2005):

21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 21/52
Os componentes do circuito devem ser altamente confiáveis.
A fonte de energia deve estar preparadapara suprir o dispositivo por longos períodos.
O circuito deve ser coberto por material biológico inerte, evitando rejeição.
O dispositivo deve ser protegido para que fluidos corporais não penetrem.
Observe na imagem a seguir.
Paciente com marcapasso interno.
Veja agora os tipos de marcapassos implantáveis, segundo Khandpur (2005):
Frequência cardíaca predeterminada. Para pacientes com bloqueios permanentes na estimulação
cardíaca.
Evita a competição entre o ritmo cardíaco do paciente e o ritmo do marcapasso, como ocorre no
marcapasso fixo. Geralmente usados em pacientes com bloqueio cardíaco com ritmos sinusais
ocasionais. O dispositivo atua quando não há impulso pelo nodo sinusal.
Frequência fixa 
Demanda 
Onda R bloqueado 
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 22/52
Para pacientes com bloqueios do nodo sinusal ocasionais. Nesse caso, a onda R do
eletrocardiograma bloqueia a geração do impulso do marcapasso.
Detecta a despolarização atrial e inicia o pulso, para que o ventrículo seja contraído de forma
adequada.
Monitora e estimula em sincronia os átrios e ventrículos. Atende à maioria dos pacientes.
A tecnologia atual ainda desenvolveu os chamados marcapassos programáveis. Eles são compostos pelas
seguintes unidades (KHANDPUR, 2005):
Gera o estímulo pré-programado.
Recebe esses sinais por vários mecanismos possíveis (magnetismo, radiofrequência, pressão
acústica ultrassônica).
Entenda melhor no esquema a seguir.
Atrial sincronizado 
Dupla câmara 
Unidade externa 
Unidade interna 
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 23/52
Diagrama mostrando como funciona os marcapassos programáveis.
A Engenharia Biomédica foi mais além e desenvolveu o marcapasso responsivo à frequência. Um dos
problemas com os marcapassos tradicionais é que eles não conseguem responder de forma inteligente às
demandas do paciente, por exemplo, quando ele se exercita demais, quando o metabolismo dele está
alterado etc. Com o objetivo de superar esse obstáculo, pesquisadores desenvolveram um dispositivo que
controla a frequência dos impulsos elétricos de acordo com as demandas do corpo. Um sistema de controle
possui um sensor que analisa variáveis fisiológicas do paciente, como pH sanguíneo, frequência
respiratória, vibração, temperatura corporal e outros, para então gerar os impulsos adequados (KHANDPUR,
2005).
Diagrama mostrando como funciona o marcapasso responsivo à frequência.
Des�briladores cardíacos
Esses equipamentos são obrigatórios em qualquer hospital ou unidade de saúde. A fibrilação ventricular é
um tipo de arritmia cardíaca, que representa uma desorganização da ação muscular no coração, ou uma
dessincronização dos impulsos elétricos no órgão, o que faz com que ele não atue adequadamente como
"bomba" de sangue. O profissional da saúde deve estar preparado para combater imediatamente esse
evento.
Acompanhe na próxima imagem um sinal de eletrocardiograma normal seguido de um evento de fibrilação
ventricular. Note o conjunto desordenado de ondas de despolarização, o que faz o coração se contrair de
forma dessincronizada, causando deficiência da bomba cardíaca.


21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 24/52
Exemplo de fibrilação ventricular no ECG.
O desfibrilador gera um choque no coração, com eletrodos colocados no peito do paciente (no caso da
desfibrilação externa, com maior voltagem necessária) ou com eletrodos em contato com o coração (em
caso de cirurgia cardíaca, desfibrilação interna) (CARVALHO, 2008).
O equipamento clássico é o desfibrilador DC (direct current). Um capacitor armazenador de energia é
carregado em segundos com uma linha de corrente alternada (AC). Após o carregamento, com o uso de
eletrodos, toda a carga elétrica é entregue ao peito do paciente (CARVALHO, 2008).
Diagrama mostrando o funcionamento de um desfibrilador DC.
O desfibrilador DC gera aproximadamente uma voltagem de 4.000 V, e entrega uma energia elétrica ao
paciente que varia entre 335 e 405 joules. Para desfibrilação externa, eletrodos metálicos em formato de
discos com 3 a 5 cm de diâmetros são usados. No caso de cirurgia com o tórax aberto (cirurgias cardíacas,
por exemplo), são usados eletrodos em "formato de colher", que entregam a energia diretamente ao
músculo cardíaco.
Mais recentemente, avanços tecnológicos tornaram possível o chamado desfibrilador externo automático
(automatic external defibrillator - AED). Esse dispositivo é capaz de analisar o ECG do paciente
continuamente, e tomar decisões confiáveis sobre quando aplicar o choque. Nesse caso, eletrodos
autoadesivos são aplicados (KHANDPUR, 2005).


21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 25/52
Um AED (automatic external defibrillator).
Médico usando um desfibrilador no paciente.
Marcapassos e des�briladores cardíacos
Acompanhe neste vídeo como funcionam os marcapassos e os desfibriladores cardíacos e como são
usados em ambiente clínico e hospitalar.
Falta pouco para atingir seus objetivos.

21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 26/52
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Em um cardioscópio, você analisa o eletrocardiograma (ECG) de um paciente. Sabendo que em 10
segundos você consegue contabilizar 10 picos R no sinal de ECG, podemos afirmar que a frequência
cardíaca do paciente (em bpm) será, aproximadamente, de
Parabéns! A alternativa B está correta.
Se em 10 segundos temos 10 picos R, significa dizer que em 10 segundos o coração contraiu 10 vezes.
Portanto, em um minuto (60 segundos), serão 60 picos R, ou seja, 60 batimentos a cada minuto (bpm).
Questão 2
Marcapassos cardíacos basicamente realizam a função do nodo sinusal, de gerir a frequência cardíaca
de repouso do coração. Esses dispositivos podem ser unipolares ou bipolares. Quanto aos bipolares,
assinale a alternativa correta:
A 100.
B 60.
C 20.
D 120.
E 160.
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 27/52
Parabéns! A alternativa A está correta.
Existem diversos tipos de marcapassos, mas em sua maioria, eles produzem pulsos de 1 a 3 ms, com
ritmos de 50 a 150 pulsos por minuto. Eles podem ser unipolares ou bipolares. Os unipolares usam um
eletrodo colocado no coração, e outro em um local diverso no corpo. No bipolar, dois eletrodos são
colocados diretamente no coração. Portanto, as demais alternativas estão incorretas.
A Os dois eletrodos são colocados diretamente no coração.
B
O eletrodo positivo é colocado no coração, e o eletrodo negativo é colocado em outro
local do corpo.
C
O eletrodo negativo é colocado no coração, e o eletrodo positivo é colocado em outro
local do corpo.
D Os dois eletrodos são colocados fora do coração, em outras partes do corpo.
E Dois eletrodos são colocados no coração, e outros dois em outras áreas do corpo.
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 28/52
2 - Equipamentos biomédicos respiratórios
Ao �nal deste módulo, você será capaz de identi�car os principais equipamentos
respiratórios utilizados em centros clínicos ou hospitalares.
Ligando os pontos
O engenheiro clínico tem uma grande responsabilidade de adotar sistemas e novas tecnologias no ambiente
clínico ou hospitalar. É esse profissional que se informa sobre as descobertas mais recentes e atualizações
de equipamentos, para garantir um atendimento de excelência. Emresumo, ele atua como um guia para
melhorar a qualidade dos processos dos serviços da saúde, sobretudo envolvendo tecnologias.
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 29/52
Um artigo apresentado no I Congresso Brasileiro de Ciências da Saúde, pelos autores Figueiredo et al.
(2016), objetivou identificar informações das fichas de manutenção sobre falhas nos ventiladores
pulmonares de um hospital da região.
Segundo os autores, “A amostra foi do tipo não probabilística por acessibilidade, composta por 143 fichas.
Foram incluídas fichas de reparo e manutenção preventiva dos ventiladores pulmonares invasivos referentes
aos anos de 2012 a 2015. [...] Nos resultados desta pesquisa, pode-se observar que houve subnotificação de
diversos problemas na manutenção corretiva, assim como foi possível constatar falhas nos ventiladores,
que por sua vez, a maioria era proveniente da UTI, Área Vermelha e Bloco Cirúrgico. Estes problemas podem
levar a graves consequências cardiorrespiratórias, instabilidade hemodinâmica, alteração do pH tendendo a
alcalose ou acidose, principalmente quando se manipula pacientes em estado crítico. Acredita-se que os
resultados desta pesquisa podem oferecer subsídios para o desenvolvimento de protocolos assistenciais,
em uma articulação sistêmica entre possíveis sinais de alertas e respectivas necessidades de intervenções
administrativas juntamente com a engenharia biomédica” (FIGUEIREDO et al., 2016, p. 1).
Segundo os autores, eventos adversos em terapia intensiva estão muito relacionados a falhas de
ventiladores pulmonares, e isso traz a necessidade de uma intervenção preventiva minuciosa por parte dos
engenheiros clínicos. Para eles, são de extrema importância “medidas direcionadas para a redução de
eventos adversos em ventilação mecânica invasiva com perspectivas a segurança do paciente”
(FIGUEIREDO et al., 2016, p. 2).
Após a leitura do caso, é hora de aplicar seus conhecimentos! Vamos ligar esses pontos?
Questão 1
Os ventiladores mecânicos são essenciais para a manutenção da vida de muitos pacientes no centro de
terapia intensiva. Sabe-se que uma falha nesse equipamento pode levar a distúrbios como acidose e
alcalose (alterações no pH sanguíneo). Isso se dá porque
A
as trocas gasosas de O2 e CO2 são essenciais na manutenção do equilíbrio do pH
sanguíneo, e os ventiladores mecânicos garantem essa troca adequada.
B
a falha no ventilador mecânico faz com que os pulmões não se expandam, e o
movimento dos pulmões faz com que haja troca adequada de ácidos.
C
ventiladores mecânicos controlam o bombeamento cardíaco, e com isso garantem uma
troca de gases adequada a nível tecidual.
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 30/52
Parabéns! A alternativa A está correta.
O sistema respiratório deve suprir o organismo com oxigênio do ar (O2), enquanto elimina o dióxido de
carbono (CO2), originário do metabolismo dos tecidos. Um acúmulo de CO2 no sangue pode levar a
uma condição chamada de acidose, que corresponde à redução do pH do sangue. Os ventiladores
atuam aplicando uma pressão positiva nas vias aéreas, para que o ar penetre nos pulmões e percorra
as vias até os alvéolos pulmonares, onde ocorrem as trocas gasosas.
Questão 2
Nos ventiladores mecânicos, sensores de pressão são comumente usados na forma de
semicondutores medidores de tensão. Para medição da fração de oxigênio no ar inspirado, geralmente
se utiliza um sensor de oxigênio. Esses sensores geram uma corrente proporcional à pressão parcial de
O2 (PO2), no entanto, eles são muito sensíveis à temperatura. Uma alteração na leitura da PO2, devido
ao aumento da temperatura gerada pelo equipamento, provavelmente pode ser originada de um defeito
de um
D
as trocas gasosas de O2 e N2 são essenciais na manutenção do equilíbrio do pH
sanguíneo, e os ventiladores mecânicos garantem essa troca adequada.
E
ventiladores mecânicos providenciam uma pressão negativa para que o ar entre nos
pulmões e ocorram as trocas gasosas.
A termógrafo.
B válvula de tensão.
C sensor de pressão.
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 31/52
Parabéns! A alternativa D está correta.
Normalmente, um termistor é usado para compensar a leitura da PO2 devido ao aumento da
temperatura de operação do circuito.
Questão 3
Como engenheiro clínico, você deve atuar diretamente com a gestão do hospital ou do centro clínico na
prevenção de falhas não só de ventiladores mecânicos, mas de quaisquer tipos de equipamentos
biomédicos. Cite pelo menos cinco ações que você pode tomar para que a quantidade de falhas seja
minimizada.
Digite sua resposta aqui
Chave de resposta
Alguns exemplos de ações que o engenheiro clínico poderia realizar: (1) mapear o tempo de
ociosidade dos equipamentos; (2) avaliar a conformidade dos orçamentos; (3) treinar equipe médica e
demais profissionais que operam os equipamentos; (4) otimizar a compra de equipamentos e
máquinas; (5) atuar na elaboração e no controle dos contratos de manutenção; (6) priorizar a compra
de equipamentos com melhor qualidade técnica; (7) validar e auditar os indicadores; (8) fazer projeto
de manutenção preventiva.
D termistor.
E medidor de tensão.
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 32/52
Monitores da frequência respiratória
A grande função do sistema respiratório é captar oxigênio (O2) e eliminar o gás carbônico (CO2) proveniente
do metabolismo. Logo, sistemas que possam monitorar as alterações nessas variáveis são necessários no
ambiente hospitalar.
Uma das variáveis de interesse é a frequência respiratória (FR), que pode ser definida como a quantidade de
ciclos respiratórios (uma inspiração mais uma expiração) por minuto (CRPM).
A FR pode ser medida, por exemplo, por um método de deslocamento. Podemos fazer a relação entre ciclo
respiratório e alteração no volume torácico (pela inspiração), e com o uso de um sensor de deslocamento
inserido em uma banda elástica envolvendo o tórax do paciente pode-se estimar a FR.
Termistor disponibilizado comercialmente.
Outro método é o uso do termistor. Posiciona-se um dispositivo com um termistor nas narinas do paciente e
estima-se a temperatura do ar inspirado e expirado. Como as temperaturas nessas duas situações é
diferente, faz-se uma relação entre a diferença de temperatura e a frequência respiratória.
Um método indireto para estimativa da FR é a pneumografia por impedância. Para esse fim, utilizam-se
eletrodos no tórax do paciente e faz-se uma relação entre as alterações de impedância elétrica e os ciclos
respiratórios (inspiração e expiração).
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 33/52
Pneumografia por impedância.
A FR também pode ser obtida por um processo baseado em CO2. Raios infravermelhos passam por um
volume expirado de ar contendo CO2 e são em parte absorvidos. Existe uma perda proporcional de calor
associada aos raios na presença de CO2. Um sensor identifica essa diferença na perda de calor e
transforma em um sinal elétrico que pode ser processado pelo equipamento.
A ausência de FR é definida como apneia, e diversos mecanismos podem ser usados. Por exemplo, mais
recentemente, em algumas CTIs neonatais, podem existir colchões especiais, que detectam alterações na
redistribuição do peso do bebê ao respirar. A pneumografia por impedância também pode ser uma
abordagem na detecção da apneia.
Abordando os monitores de frequência respiratória
Assista ao vídeo e entenda melhor para que servem os monitores de frequência respiratória e quais são os
principaismétodos de medida.
Analisadores da função pulmonar


21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 34/52
Na clínica médica pneumofuncional, são realizadas basicamente três medidas:
Ventilação
O quanto de ar está sendo mobilizado pelos pulmões.
Distribuição
Como o ar está distribuído nas vias aéreas, fornecendo informações sobre obstruções na passagem do ar.
Difusão
Taxa na qual os gases são trocados dos alvéolos pulmonares para a corrente sanguínea, e vice-versa.
Os analisadores da função pulmonar fornecem dados importantes para uma avaliação completa da função
dos pulmões no processo respiratório. A função do sistema respiratório é suprir o organismo com oxigênio
do ar (O2), enquanto ao mesmo tempo elimina o dióxido de carbono (CO2), originário do metabolismo dos
tecidos. Um acúmulo de CO2 no sangue pode levar a uma condição chamada de acidose (redução do pH do
sangue).
O O2 deve ser transportado para os tecidos, que o utilizam para a produção de energia. Porém, sabe-se que
nem todo o O2 no ar inspirado é passado para a corrente sanguínea, uma vez que existem regiões do
sistema respiratório em que não há troca gasosa, como boca, faringe, laringe, traqueia e brônquios
(GUYTON; HALL, 2011).
Sistema respiratório.
Pode-se pensar às vezes que, como a função do sistema respiratório é mobilizar os gases, seria necessário
apenas uma medida das pressões dos gases no sangue, para avaliarmos a função pulmonar, mas não é o
que acontece. Outras variáveis são importantíssimas para traçar um diagnóstico de diversas patologias. Por
exemplo, algumas doenças, como o enfisema pulmonar, aumentam muito o volume residual (VR) do

21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 35/52
pulmão, e os sintomas se exacerbam apenas em um estágio mais avançado da doença. A detecção precoce
dessa alteração fisiológica é essencial.
Segundo Khandpur (2005), os testes a serem implementados para avaliação da função pulmonar podem ser
divididos em duas classes:
olume residual (VR)
Volume de ar que permanece nos pulmões após uma expiração forçada.
Avaliação dos aspectos mecânicos da função pulmonar, que afetam diretamente o transporte do ar
para dentro (inspiração) e para fora (expiração) dos pulmões.
Avaliação da troca gasosa (hematose) ou difusão para os alvéolos.
Vejamos alguns dispositivos para a realização dessa análise pulmonar.
Espirometria
Mede a capacidade e o volume pulmonar, ao coletar o ar do paciente. Se adicionamos o fator tempo,
podemos também ter uma avaliação do fluxo de ar. O resultado desse teste se chama espirograma.
Primeira classe 
Segunda classe 
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 36/52
Espirometria é usada para avaliar a capacidade e volume pulmonar.
Na fisiologia humana, estudamos os volumes e capacidades pulmonares. Veja que volumes são esses!
Volume de ar mobilizado a cada ciclo respiratório normal (em repouso), pelos pulmões.
Volume de ar máximo que um indivíduo consegue inspirar após uma inspiração forçada máxima.
Volume de ar máximo que um indivíduo consegue expirar, após uma expiração forçada máxima.
Volume de ar que continua nos pulmões, após uma expiração forçada máxima.
Agora conheça as capacidades pulmonares:
Máximo volume de ar que pode ser inspirado. É calculada somando-se o VC com o VRI.
Volume corrente (VC) 
Volume de reserva inspiratório (VRI) 
Volume de reserva expiratório (VRE) 
Volume residual (VR) 
Capacidade inspiratória (CI) 
Capacidade vital (CV) 
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 37/52
Volume máximo de ar que os pulmões conseguem mobilizar, de uma inspiração máxima a uma
expiração máxima. É calculada somando-se o VC com o VRI e VRE.
É calculada somando-se o VRE com o VR.
Volume de ar total que pode estar contido nos pulmões. É calculada pela soma da CV com o VR.
Confira o resultado no gráfico!
Volumes e capacidades pulmonares.
Observe na lista a seguir os valores normais (ml) dos volumes e capacidades pulmonares (ml):
Volume corrente: 500
Volume de reserva inspiratório: 3.100
Volume de reserva expiratório: 1.200
Volume residual: 1.200
Capacidade inspiratória: 3.600
Capacidade vital: 4.800
Capacidade residual funcional (CRF) 
Capacidade pulmonar total (CPT) 

21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 38/52
Capacidade residual funcional: 2.400
Capacidade pulmonar total: 6.000
Segundo Pereira (2002), os sistemas de espirometria podem ser encontrados:
Abertos
Quando o paciente faz uma inspiração máxima fora do sistema, para depois expirar no equipamento.
Fechados
Quando o paciente inspira e expira diretamente no equipamento utilizado.
Os três tipos de espirômetros de volume (PEREIRA, 2002) são:
Quando se trata de espirômetros de fluxo, também chamados de pneumotacógrafos ou pneumotacômetros,
pode-se distinguir dois tipos (CARVALHO, 2008), veja!

Espirômetros selados em água
Espirômetro de pistão
Espirômetro de fole
Manômetros diferenciais 
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 39/52
Usam uma pequena resistência que permite o fluxo do ar, causando queda da pressão. Um
transdutor de pressão diferencial então transforma essa queda em sinal elétrico, para estimar o
fluxo.
Usam um elemento aquecido no trajeto do fluxo de ar. A corrente elétrica necessária para manter a
temperatura do elemento constante é medida, e assim se faz uma relação entre a queda da
temperatura devido ao fluxo de ar do paciente, e a temperatura necessária para alcançar os valores
iniciais.
Observe o seguinte diagrama:
Diagrama de blocos de um sistema baseado em pneumotacografia.
Um equipamento completo para análise da função pulmonar pode realizar o teste de vários parâmetros
clínicos importantes. Por exemplo, podem estar presentes em uma única unidade um analisador de
nitrogênio, bomba a vácuo, pneumotacógrafos, display digital, diversas válvulas e circuitos eletrônicos
(KHANDPUR, 2005).
Curvas resultantes da espirometria.
Anemômetros a fio quente 


21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 40/52
A seguir observe:
Um espirômetro disponibilizado comercialmente.
Como analisar a função pulmonar?
Entenda neste vídeo o que são os volumes e capacidades pulmonares, e como eles podem ser medidos
pela espirometria.
Analisadores de gases respiratórios
Confira alguns dos dispositivos encontrados para análise dos gases respiratórios de pacientes, segundo
Khandpur (2005).

Analisadores de gás infravermelho 
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 41/52
Cada gás respirado absorve diversos tipos a radiação infravermelha, de forma diferente. Com isso,
pode-se utilizar um sistema de espectrometria por infravermelho. O gás mais comumente avaliado
com esse sistema é o CO2.
Geralmente usados para medir a pressão parcial de O2 (PO2), células polarográficas são utilizadas.
Quando uma d.d.p. é aplicada, o oxigênio é reduzido (ou seja, recebe elétrons) no eletrodo negativo
(catodo), na presença de cloreto de potássio (KCl). Isso gera uma corrente elétrica, que é medida
para a estimativa da PO2.
Geralmente usados para medir a pressão parcial de O2 (PO2), células polarográficas são utilizadas.
Quando uma d.d.p. é aplicada, o oxigênio é reduzido (ou seja, recebe elétrons) noeletrodo negativo
(catodo), na presença de cloreto de potássio (KCl). Isso gera uma corrente elétrica, que é medida
para a estimativa da PO2.
Quantidade de calor transferida por unidade de tempo (calorias por segundo) por esse gás entre
duas superfícies com área 1 cm2, distando 1 cm cada uma, quando a diferença de temperatura entre
as superfícies é de 1°C. As mudanças de temperatura podem ser detectadas usando-se um termistor
ou filamento de platina.
Parte do princípio de que alguns gases, como o nitrogênio, podem emitir radiação em diferentes
direções, quando uma excitação elétrica suficiente e à pressões adequadas é imposta. A emissão
Analisadores de oxigênio paramagnéticos 
Analisadores de oxigênio polarográficos 
Analisadores de condutividade térmica 
Analisador de nitrogênio N2 baseada na técnica de ionização 
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 42/52
desse gás pode ser detectada, e assim se estima sua concentração na amostra. São os chamados
espectrofotômetros.
A análise dos gases sanguíneos, também chamada de hemogasometria, é de vital importância,
principalmente para os pacientes críticos. Essa análise dá informações ao profissional da saúde sobre o pH
sanguíneo, e sobre as pressões parciais de O2 (PO2, dada em mmHg) e CO2 (PCO2, em mmHg) no sangue.
Esses dados formam uma base essencial para a tomada de decisões clínicas e implementação de
terapêutica em tempo adequado.
A escala de medida do pH varia de 0 a 14. O pH sanguíneo varia em uma faixa
muito estreita, de 7,35 a 7,45. Qualquer alteração mínima nessa faixa pode levar o
paciente a alterações fisiológicas importantes. Se o pH cair, causa uma acidose.
Caso o pH aumente, leva à chamada alcalose.
Outros parâmetros que podem ser obtidos na hemogasometria são a concentração de bicarbonato, CO2
total e excesso de base.
As medidas de pH, PO2 e PCO2 são feitas com eletrodos íon-seletivos. O material e o formato do eletrodo
vão variar de aplicação para aplicação.
Existe também o monitoramento de gases sanguíneos intra-arterial, muito usado nos casos de pacientes
em ventilação mecânica ou com grandes dificuldades respiratórias. Utilizam-se eletrodos em forma de
cateter. A informação gerada por esses eletrodos é essencial para se verificar a eficácia da intervenção
terapêutica. Vamos conferir!
Oxigenação
Ventilação
Equilíbrio ácido-básico
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 43/52
Os parâmetros de hemogasometria podem variar muito rápido em pacientes críticos, e um monitoramento
contínuo se faz indispensável.
Como funcionam os analisadores de gases sanguíneos?
Confira neste vídeo como se faz a medida dos gases sanguíneos e qual a importância clínica disso.
Ventilação mecânica
O sistema respiratório é um sistema pneumático, no qual pressões negativas e positivas são criadas com o
objetivo de fazer o ar entrar e sair. O músculo diafragma, localizado abaixo dos pulmões, exerce papel
principal como força motriz dessa bomba. Além dos pulmões, participam das vias aéreas respiratórias
bronquíolos, brônquios, traqueia, laringe, faringe e cavidades nasais (ou boca). O grande objetivo é carrear o
ar para os pulmões, para que ocorra a troca gasosa do oxigênio, dos alvéolos pulmonares para o sangue
(GILROY et al., 2008).
Trocas gasosas

21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 44/52
A ação do sistema respiratório pode ser reduzida ou até finalizada por vários motivos. Entre eles, podemos
citar asfixia, envenenamento por CO2, afogamento e choque elétrico. Sendo assim, a implementação da
chamada respiração artificial é mandatória.
Quando a intervenção ao paciente for a curto prazo, ou quando um ventilador não está disponível no exato
momento da intervenção, utiliza-se um ventilador manual, também conhecido como ambu, composto por
três componentes principais:

Máscara

Válvula respiratória

Bolsa autoin�ável
O profissional da saúde, ao utilizá-lo, bombeia manualmente a bolsa, e o ar é enviado às vias aéreas do
paciente através da máscara.
Quando a ventilação é necessária em longo prazo, surgem os ventiladores de pressão positiva, ilustrados na
próxima imagem. Esses equipamentos devem ao máximo imitar a função normal do sistema respiratório do
paciente, para que ele continue recebendo suprimento de oxigênio enquanto elimina adequadamente o CO2
expirado. Como eles fazem isso? Eles simplesmente aplicam uma pressão positiva, o que faz com que o ar
seja "empurrado" para dentro dos pulmões, facilitando a inspiração (KHANDPUR, 2005).
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 45/52
Ilustração simples de como atua o ventilador mecânico.
Existem atualmente diversas modalidades de ventilação mecânica, cada uma com um método diferente de
geração de fluxo de ar, como ventilação controlada, assistida, mandatória intermitente, CPAP etc.
Quanto à classificação da ventilação mecânica, temos:
Ventilação invasiva
Fornece oxigênio por meio de intubação ou traqueostomia, indicada para pacientes graves ou quando a
ventilação não invasiva não é suficiente.
Ventilação não invasiva
Realizada por meio de máscaras que proporcionam ventilação ao paciente. Essa modalidade possui
vantagens, como a não necessidade de traqueostomia ou intubação, evita a sedação e riscos de
infecção ao paciente.
Já estão disponíveis em grandes hospitais ventiladores modernos, que contam com um ou mais
microprocessadores e softwares específicos para o monitoramento e controle das funções da ventilação
artificial. O mesmo equipamento que gera o fluxo de ar pode dar informações importantes ao profissional
da saúde, como:
Frequência respiratória
Curva de fluxo
Volume corrente (o volume de ar mobilizado pelo paciente a cada inspiração e expiração)


21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 46/52
Concentração de oxigênio no ar expirado
Fluxo de pico
Agora veja um diagrama de um ventilador controlado por um microprocessador. As máquinas de ventilação
modernas consistem em dois sistemas separados, mas interconectados:

Sistema de �uxo pneumático

Sistema de controle eletrônico
Observe como funciona!
Diagrama de blocos de um ventilador controlado por microprocessador.
O sistema de fluxo pneumático permite o fluxo de gás através do ventilador. Oxigênio e ar entram no
ventilador a uma pressão de 3,5 bar (50 Psi) por meio de filtros embutidos de 0,1 mícron. A faixa operacional
normal é de 2 a 6 bar (ou 28 a 86 Psi). Esses gases entram no misturador de oxigênio do ar, onde se
combinam na porcentagem necessária e reduzida em pressão para 350 cmH2O. Os gases então entram em
um grande tanque reservatório, que contém cerca de 8 litros de gases misturados quando comprimidos a
350 cmH2O. Uma válvula de fluxo controlada eletronicamente faz com que o gás flua do tanque reservatório
para o circuito respiratório do paciente.
Em alguns ventiladores, um compressor de ar é usado no lugar de um tanque de ar comprimido. O objetivo
primário do aparelho é garantir o nível adequado de oxigênio no ar expiratório e fornecer um volume
corrente de acordo com as exigências clínicas. À medida que os gases saem do ventilador, eles passam por
um analisador de oxigênio, uma válvula de entrada de ar ambiente de segurança e uma válvula mecânica de
backup. A válvula ambiente fornece ao paciente a capacidade de respirar ar ambiente quando o ventilador
falha ou a pressão nos circuitos do paciente cai abaixo de -10 cm H2O.

21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html#47/52
No circuito respiratório do paciente, temos um sensor de fluxo bidirecional para
medir o fluxo de gás. Os gases exalados saem através de uma válvula de exalação
controlada eletronicamente localizada no ventilador.
O microprocessador controla cada válvula para fornecer o ar inspiratório desejado e os fluxos de oxigênio
para uma ventilação mandatória e espontânea. Uma válvula de alta pressão é usada para fornecer
segurança caso a pressão no circuito do paciente exceda 110 cmH2O.
Os sensores de pressão são normalmente semicondutores medidores de tensão em uma configuração de
ponte. Para a medição da fração de oxigênio no ar inspirado, é utilizado um sensor de oxigênio do tipo célula
a combustível. Esses sensores geram uma corrente proporcional à PO2 (pressão parcial de oxigênio). Como
o sensor é sensível à temperatura, a compensação para sua temperatura de operação está incluída no
circuito. Normalmente, um termistor é usado para realizar essa função. O sensor de fluxo geralmente
consiste em um orifício variável que mensura a queda de pressão através do orifício variável, então os
fluxos do paciente podem ser calculados.
Os ventiladores são equipamentos salva-vidas e, portanto, precisam de manutenção e calibração regulares,
que devem ser realizadas de acordo com as instruções dos fabricantes.
Ventilação mecânica: aspectos principais
Entenda neste vídeo a diferença entre ventilação invasiva e não invasiva e o funcionamento básico de um
ventilador mecânico.

21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 48/52
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
O médico pode usar um espirômetro para medir capacidade e volume pulmonares de um paciente. Esse
equipamento coleta o ar proveniente do paciente, para que possamos ter uma ideia do comportamento
do fluxo aéreo em função do tempo. Sobre a espirometria, assinale a alternativa correta:
Parabéns! A alternativa B está correta.
A O volume corrente é o volume de ar mobilizado pelo paciente a cada minuto.
B Existem sistemas de espirometria abertos ou fechados.
C Existe apenas um tipo de espirômetro de volume.
D
Espirômetros de volume são chamados também de pneumotacógrafos ou
pneumotacômetros.
E
O volume residual pulmonar é o volume máximo de ar que pode ser expirado pelo
paciente.
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 49/52
Os sistemas abertos são usados quando o indivíduo faz uma inspiração máxima fora do sistema, para
depois expirar no equipamento. Já nos sistemas chamados fechados, o paciente inspira e expira
diretamente no equipamento.
Questão 2
A ventilação mecânica é muito utilizada em vários cenários clínicos hospitalares. Quanto a essa técnica
terapêutica, analise as afirmativas.
I – A ventilação invasiva fornece oxigênio pela intubação ou traqueostomia.
II – A ventilação não invasiva é indicada para pacientes muito graves.
III – A ventilação não invasiva é geralmente aplicada com o uso de máscaras, não necessitando de
traqueostomia ou intubação.
Está correto o que se afirma em
Parabéns! A alternativa E está correta.
Para pacientes muito graves, o indicado é o uso da ventilação invasiva, por isso a afirmativa II está
incorreta.
A I apenas.
B II apenas.
C III apenas.
D I e II.
E I e III.
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 50/52
Considerações �nais
As áreas de cardiologia e pneumologia, em clínicas e hospitais, foram muito beneficiadas com o avanço
tecnológico da engenharia biomédica. Novas tecnologias vêm sendo cada vez mais associadas aos
equipamentos antigos, para que o diagnóstico e a terapia sejam cada vez mais eficientes. Daí a importância
de uma constante atualização por parte dos profissionais responsáveis pela infraestrutura dos locais.
A presença do engenheiro clínico em grandes clínicas e hospitais é extremamente importante, pois ele é o
profissional capaz de avaliar as tecnologias, organizar fluxos de manutenção de equipamentos e prevenção
de acidentes, e assessorar os gestores na compra do maquinário necessário para a eficiência no
atendimento dos pacientes.
Um grande avanço ainda é vislumbrado nessa área, principalmente com o desenvolvimento acelerado da
inteligência artificial, que auxiliará, por exemplo, na extração de conhecimento em bases de dados (data
mining), na criação de ferramentas de ensino e aprendizado das equipes de saúde, e na idealização de
softwares para ajudar na tomada de decisões médicas.
Podcast
Neste podcast, obteremos respostas sobre algumas questões com relação aos equipamentos
cardiovasculares e respiratórios e sobre a engenharia biomédica.

21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 51/52
Explore +
Confira as indicações que separamos especialmente para você!
Conheça as publicações da Revista Brasileira de Engenharia Biomédica, disponíveis no portal SciELO, que
têm como objetivo comunicar resultados de pesquisas em engenharia biomédica e em áreas afins que
envolvam a aplicação de tecnologias à saúde
Leia o artigo A realidade dos pacientes que necessitam de ventilação mecânica prolongada: um estudo
multicêntrico, de Sérgio Hneirque Loss e colaboradores, publicado na Revista Brasileira de Terapia Intensiva,
em 2015. Você também pode encontrá-lo no portal SciELO.
Referências
CARVALHO, L. C. Instrumentação médico-hospitalar. São Paulo: Manole, 2008.
FIGUEIREDO, R. I. N. et al. Avaliação sobre falhas em ventiladores pulmonares de um hospital na Paraíba. In:
CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE, 1., Campina Grande, PB, 15 a 17 de junho de 2016. Anais
[...]. Campina Grande, PB: Realize, 2016. Consultado na internet em: 5 jul. 2023.
GARCIA, E. A. C. Biofísica. São Paulo: Sarvier, 2002.
GILROY, A. M.; MACPHERSON, B. R.; ROSS, L. M. Atlas de anatomia. Rio de Janeiro: Guanabara-Koogan,
2008.
GUYTON, A.; HALL, J. Tratado de fisiologia médica. 11. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2011.
KHANDPUR, R. S. Biomedical instrumentation: technology and applications. New York: McGraw-Hill, 2005.
SZABO, T. L. Diagnostic ultrasound imaging: inside out. Burlington: Elsevier Academic Press, 2004.
21/08/2023, 10:39 Equipamentos biomédicos cardiovasculares e respiratórios
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212sa/07685/index.html# 52/52
Material para download
Clique no botão abaixo para fazer o download do conteúdo completo em formato PDF.
Download material
O que você achou do conteúdo?
Relatar problema
javascript:CriaPDF()