Análise em frequência de modelo matemático para impedância do sistema respiratório

• Processo: 18/00185-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Vigência (Início): 01 de março de 2018
• Vigência (Término): 20 de agosto de 2018
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Biomédica - Engenharia Médica
• Pesquisador responsável: Henrique Takachi Moriya
• Beneficiário: Henrique Tomaz Amorim
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Sistema respiratório Mecânica respiratória Impedância respiratória Modelos matemáticos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Análise em frequência | Mecânica Respiratória | Modelo Matemático | Mecânica respiratória

Resumo

A impedância respiratória se apresenta como uma importante ferramenta para a mecânica respiratória pois permite a caracterização do sistema respiratório em termos da relação entre fluxo de ar e pressão traqueal sob diferentes frequências de respiração, ou seja, pode-se dizer que a impedância corresponde à resposta em frequência do sistema. Para medi-la e analisá-la, serão desenvolvidos experimentos laboratoriais em pequenos animais, como camundongos, através de um ventilador para pequenos animais que realiza a técnica de oscilação forçada, que fornece um estímulo multifrequencial de fluxo aos pulmões, permitindo assim observar o comportamento do sistema para as componentes espectrais contidas no estímulo. Para atribuir à impedância mais significado fisiológico, tomam-se modelos matemáticos que são ajustados a partir dos valores medidos de impedância. Neste estudo, adotou-se o modelo de fase constante, largamente utilizado na bibliografia devido à facilitada interpretação fisiológica por ele fornecida. Este modelo é definido a partir de alguns parâmetros: resistência de vias áreas (R), inertância (I) - relacionado com a inércia do ar, viscância (G) - relacionado com a dissipação energética nos tecidos e elastância (H) - relacionado à energia elástica armazenada pelos tecidos. É possível, então, caracterizar diferentes modelos de sistema respiratório a partir dos diferentes perfis de impedância, que são ajustadas pelo modelo de fase constante, como por exemplo o modelo asmático, que é obtido através de infusão de ovalbumina (OVA). Dada a importância da interpretação do modelo, é necessário verificar a qualidade do ajuste tomado pelo método dos mínimos quadrados, pois, por vezes, determinadas medições de impedância em certas frequências podem estar comprometidas, configurando um ruído. Isso afeta no ajuste e no cálculo dos parâmetros o que compromete, por conseguinte, a interpretação fisiológica tomada. É necessário, portanto, determinar o grau de sensibilidade do modelo com respeito a retirada de frequências ruidosas para o ajuste. Todavia, essa retirada pode comprometer o conteúdo da impedância, pois perde-se informação espectral. Neste estudo, avalia-se, portanto, a sensibilidade do modelo à retirada de frequências ruidosas e verifica-se o quanto este sofre variações que podem comprometer as interpretações a serem feitas. Adicionalmente, serão avaliadas também as variações individuais dos parâmetros bem como suas incertezas, o que permite tomar-se embasamento matemático para justificar o reajuste do modelo em caso de necessidade. (AU)