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Fotopletismografia
(PPG)

Descubra como essa técnica óptica permite o monitoramento preciso e eficiente do fluxo sanguíneo.

A Fotopletismografia (PPG) é uma técnica óptica utilizada para detectar mudanças volumétricas no sangue dentro da circulação periférica. Este método não invasivo e econômico mede as variações do fluxo sanguíneo na superfície da pele.

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Fornecendo insights valiosos sobre a saúde cardiovascular, a PPG ganhou renovado interesse devido aos recentes avanços tecnológicos. É amplamente utilizado em ambientes clínicos para medição e monitoramento fisiológico.

Princípio do PPG

A PPG utiliza luz infravermelha (IR) de baixa intensidade para medir o fluxo sanguíneo. Quando a luz passa através de tecidos biológicos, é absorvida por ossos, pigmentos da pele e sangue venoso e arterial.

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Como o sangue absorve mais luz do que os tecidos circundantes, os sensores de PPG detectam variações do fluxo sanguíneo medindo mudanças na intensidade luminosa. O sinal de voltagem resultante é proporcional ao volume de sangue que flui pelos vasos. Embora esse método seja altamente sensível a pequenas flutuações no volume sanguíneo, ele não fornece uma medição direta da quantidade de sangue.

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O sinal de PPG compreende múltiplos componentes, incluindo mudanças no volume de sangue arterial associadas à atividade cardíaca, variações de sangue venoso que influenciam o sinal, um componente de corrente contínua que reflete as propriedades ópticas do tecido e sutis deslocamentos de energia dentro do corpo.

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Os principais fatores que afetam os registros de PPG incluem o local de medição e a força de contato entre o sensor e a pele. Notavelmente, as variações do fluxo sanguíneo ocorrem principalmente nas artérias, e não nas veias.

A onda PPG

O PPG mostra as mudanças do fluxo sanguíneo como uma onda com o auxílio de uma barra ou um gráfico. A onda possui um componente de corrente alternada (CA) e um componente de corrente contínua (CC).

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O componente de corrente alternada corresponde às variações do volume sanguíneo em sincronização com a batida cardíaca. O componente de corrente contínua surge dos sinais ópticos refletidos ou transmitidos pelos tecidos e é determinado pela estrutura tecidual, bem como pelos volumes de sangue venoso e arterial.

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O componente de corrente contínua apresenta pequenas mudanças com a respiração. A frequência básica do componente de corrente alternada varia com a frequência cardíaca e é sobreposta à linha de base de corrente contínua.

Uso do PPG

Dispositivos médicos baseados em tecnologia PPG são amplamente utilizados em diversas aplicações no ambiente clínico.

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Aplicações específicas incluem:

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  • Monitoramento fisiológico clínico

  • Saturação de oxigênio no sangue

  • Pressão arterial

  • Débito cardíaco

  • Frequência cardíaca

  • Respiração

  • Avaliação vascular

  • Doença arterial

  • Complacência arterial e envelhecimento

  • Avaliação venosa

  • Função endotelial

  • Fluxo sanguíneo microvascular

  • Condições vasospásticas

  • Monitoramento da função autonômica

  • Função vasomotora e termorregulação

  • Variabilidade de pressão arterial e frequência cardíaca

  • Ortostatismo

  • Outras avaliações de variabilidade cardiovascular

Dispositivos Vestíveis

Esta tecnologia permitiu o desenvolvimento de monitores de frequência cardíaca vestíveis - dispositivos compactos e econômicos equipados com LEDs verdes de alta intensidade e fotodetetores. Esses componentes garantem um monitoramento de frequência cardíaca confiável e não invasivo.

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Considerações-chave de design para esses sistemas incluem miniaturização, durabilidade e facilidade de uso.

 

Os sensores nesses dispositivos detectam mudanças sutis na intensidade luminosa quando a luz é transmitida através ou refletida do tecido. Essas variações correspondem a flutuações no fluxo sanguíneo, fornecendo dados cardiovasculares essenciais, incluindo a frequência cardíaca.

Fotopletismografia de Contato (cPPG)

Na WaveLight, utilizamos PPG por Contato (cPPG), uma adaptação moderna do PPG tradicional que oferece benefícios essenciais tanto no campo médico quanto em outras aplicações computacionais.

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Smartphones são os dispositivos mais convenientes disponíveis hoje. Ao usar vídeos de pontas de dedos capturados com a câmera de um smartphone, é possível estimar sinais vitais como frequência cardíaca (FC), pressão arterial (PA) ou saturação de oxigênio arterial (SpO2) usando a técnica de fotopletismografia (PPG). Esse método é baseado no rastreamento de sutis mudanças de cor na pele devido a atividades cardiovasculares. Essas mudanças de cor são invisíveis ao olho humano, mas podem ser detectadas por câmeras digitais.

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O método é dividido em três etapas principais: primeiro, leitura e processamento de quadros de vídeo para obter dados de PPG; segundo, segmentação da onda; e, finalmente, estimativa dos sinais vitais solicitados a partir deste sinal. A intensidade de cor dos pixels da pele é utilizada, com filtros aplicados para eliminar ruídos e reter apenas os pulsos relevantes. O sinal extraído é então submetido a nossos algoritmos de detecção (wavemods), que geram a estimativa solicitada.​​

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