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CPGEI (Mestrado): Taisa Daiana da Costa-30/04/15

Defesa Pública de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 30/04/2015
das 14h00 até 17h00
Onde Sede Central: Sala C-301
Nome do Contato Prof. Percy Nohama
Participantes Prof. Percy Nohama, Dr. Orientador UTFPR
Prof. Guilherme Nunes Nogueira Neto, Dr. Co-orientador PUCPR
Banca examinadora:
Prof. Percy Nohama, Dr. Presidente UTFPR
Prof. José Carlos da Cunha, Dr. UP
Profa. Mauren Abreu de Souza, Dra. UTFPR
Examinador Suplente: Bertoldo Schneider Junior, Dr. UTFPR
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Sistema para sincronização automática de estimulação elétrica no tratamento de insuficiência respiratória em pessoas com lesão medular

Resumo: A insuficiência respiratória gerada pela lesão medular, em pessoas com tetraplegia e paraplegia torácica alta, tem sido uma das principais causas de morte desses indivíduos. A paralisação, total ou parcial, dos músculos abdominais e do diafragma dificulta a produção de tosse e diminui o volume corrente da ventilação. Este problema pode ser amenizado por meio do tratamento com estimulação elétrica funcional transcutânea (EEFT), na musculatura diafragmática e abdominal, sincronizada com a respiração espontânea. Poucos estudos têm sido direcionados a esta área e foi constatado que é de grande interesse científico que seja desenvolvido um sistema capaz de automaticamente sincronizar a estimulação elétrica com os eventos de inspiração (estimulação diafragmática) e expiração (estimulação abdominal). Por isso, nesta dissertação, desenvolveu-se um sistema de aquisição de sinal respiratório e detecção dos eventos de inspiração e expiração para sincronismo da EEFT durante a respiração tranquila. O sistema emprega uma cinta elástica acoplada a uma célula de carga baseada em strain gauges para a aquisição do sinal respiratório. Um algoritmo, baseado em análise estatística do sinal, foi desenvolvido para a detecção das fases de inspiração e expiração.Testes foram realizados em oito voluntários hígidos. A cinta foi posicionada na região da última costela, e sinais foram adquiridos com o auxílio de um osciloscópio digital. Um fisioterapeuta ajudou na análise dos sinais. Foi realizada a contagem de inspirações de expirações detectadas corretamente. O resultado dos testes alcançou a taxa de 82% de acerto na detecção dos eventos inspiratórios, e 96% para os eventos expiratórios. Os resultados indicam que o sistema desenvolvido pode ser utilizado para a aquisição de sinais respiratórios e o algoritmo desenvolvido pode propiciar a sincronização da EEFT, com o paciente tratado em situação quase estática.
Palavras-chave: Estimulação Elétrica Funcional Transcutânea Sincronizada. Musculatura Abdominal. Musculatura Diafragmática. Insuficiência Respiratória. Lesão Medular.

A system for automatic synchronization of electrical stimulation in the treatment of respiratory failure in people with spinal cord injury.

Abstract: The respiratory failure caused by spinal cord injury in people with high thoracic paraplegia and tetraplegia, has been the major cause of death for those individuals. The total or partial paralysis of the abdominal muscles and the diaphragm, hinders the production of cough and decreased tidal volume. This problem can be alleviated by treatment with a transcutaneous functional electrical stimulation (TFES), on diaphragm and abdominal muscles synchronized with the spontaneous respiration. Few studies have been conducted on this area, and it was found that is of great scientific interest the development of a system capable to automatically trigger the electrical stimulation with inspiration (diaphragmatic stimulation) and expiration events (abdominal stimulation). Therefore, in this dissertation, it was developed a respiratory signal acquisition system for detection of inspiration and expiration events for triggering the electrical stimuli during quiet breathing. The system employs an elastic strap attached to a load cell based on strain gauges for acquiring the respiratory signal. An algorithm based on statistical analysis of the signal was developed for the detection of inspiration and expiration events. Tests were carried out in eight healthy volunteers. The belt was positioned at the last rib region, and signals were obtained with the aid of a digital oscilloscope. A physical therapist helped in the analysis of the signals. The inspiratory and expiratory events detected correctly was count. The results reached accuracy of 82% in the detection of inspiratory events, and 96% for expiratory events. The results indicate that the developed system may be used for the acquisition of respiratory signals and the developed algorithm can provide synchronization of TFES with the patient in quasi-static situation during treatment.
Keywords: Synchronized Transcutaneous Functional Electrical Stimulation. Abdominal Muscle. Diaphragmatic Muscle. Respiratory Failure. Spinal Cord Injury.

Lista de publicações:

COSTA, T. D. da et al. A new approach to improve pulmonary function in quadriplegic people using dual synchronized functional electrical stimulation. Pan American Health Care Exchanges. Viña del Mar, Santiago, Chile, 2015.

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