BR102021020953A2 - Sistema e método para detecção e monitorização multicanais de pressão intracraniana e dispositivo multicanais - Google Patents

Abstract

A presente invenção descreve um sistema e método de detecção e monitorização multicanais da pressão intracraniana de forma não invasiva. A invenção apresenta uma solução para detecção multicanal de variações volumétricas do crânio e processar os sinais provindos da pluralidade de sensores de maneira a se obter o resultado da pressão intracraniana de um usuário com maior precisão. Para isso, a presente invenção propõe uma pluralidade de sensores, posicionáveis na cabeça do usuário, que são comunicantes com uma unidade de processamento, sendo os sensores dispostos em uma estrutura de fixação. Os referidos sensores contam, ainda, com sensores auxiliares, que possibilitam contribuir no resultado da detecção. A presente invenção se situa nos campos da medicina, biomedicina, neurociência, medição de grandezas físicas e engenharia elétrica.

Description

SISTEMA E MÉTODO PARA DETECÇÃO E MONITORIZAÇÃO MULTICANAIS DE PRESSÃO INTRACRANIANA E DISPOSITIVO MULTICANAIS Campo da Invenção

[0001] A presente invenção descreve uma solução para a detecção e monitoramento da pressão intracraniana a partir de multicanais, de forma não invasiva, buscando maior precisão nos resultados detectados e permitindo maior flexibilidade na detecção dos sinais, uma vez que possibilita tanto a análise global quanto a análise localizada, além de possibilitar a detecção de sinais adicionais por meio de uma unidade biométrica. A presente invenção se situa nos campos de medicina, biomedicina, neurociência, medição de grandezas físicas e engenharia elétrica.

Antecedentes da Invenção

[0002] Os métodos de monitoramento da pressão intracraniana (PIC) convencionais existentes no estado da técnica incluem penetração no crânio e inserção através dele e da dura-máter de um cateter para realização da medida. Este procedimento altamente invasivo inclui riscos de precipitação de hematoma intracraniano, de agravar o edema cerebral, danificar o parênquima, hemorragia intracerebral e promover infecção intracraniana, sendo a última a mais comum das complicações nos pacientes monitorados durante mais de uma semana após a cirurgia. Considerando todas as desvantagens mencionadas, a necessidade de monitorar a PIC com um método ao menos minimamente invasivo que elimine as complicações geradas pela penetração dentro do crânio é de extrema importância clínica, pois está abrindo novos campos de pesquisas acerca desse importante parâmetro fisiológico. Para tanto, há a necessidade de se desenvolver dispositivos capazes de se detectar a variação volumétrica do crânio do paciente, possibilitando que o resultado correto da morfologia da PIC seja obtido.

[0003] Existem, também, algumas tecnologias que permitem medir a PIC de modo não invasivo, contudo a maioria destas tecnologias realiza a medição através de conceitos de resposta em frequência/resposta ao impulso, onde, para os conhecedores do campo técnico, trata da injeção de um sinal conhecido na caixa craniana e a leitura deste sinal após trafegar pela caixa craniana e, com isso, faz-se a relação do sinal injetado pelo sinal recebido. Este é o caso dos documentos WO9202174 e US2009234245, além de muitos outros. A partir disso, é realizada uma padronização e calibração para, assim, através de eventuais modificações no sinal lido, realizar a medição da PIC. Estes conceitos, contudo, realizam a medição da PIC de modo pontual, ou seja, em apenas uma única região do crânio do paciente, de modo que, caso haja aumento da pressão em uma outra região, o sistema não é capaz de identificar.

[0004] Adicionalmente, existem sistemas que medem o nível da pressão arterial ou fluido cerebrospinal que circulam na cabeça do paciente, onde muitas destas tecnologias utilizam acelerômetros para se realizar esta medição. Assim, o sistema relaciona a pressão medida com a pressão intracraniana do paciente. Contudo, estes sistemas são passíveis de perda na medição do sinal, uma vez que não medem diretamente a pressão intracraniana. Este tipo de sistema é verificado no documento US2016081608.

[0005] Há, assim, os sistemas que realizam a medição da PIC através da variação volumétrica/deformação do crânio, como é o caso dos documentos WO2013041973 e WO2019087148. Nestas soluções, os sistemas utilizam de sensores que identificam a variação volumétrica do crânio e, com isso, atribuem esta variação à morfologia da PIC. Tais sistemas se baseiam no fato de que o crânio não é uma estrutura extremamente rígida e fixa, diferente dos demais citados anteriormente, de modo que a caixa craniana realiza deformações com base na pressão intracraniana do paciente. Estas soluções, contudo, não trazem uma possibilidade de aquisição multicanais do sinal da morfologia da PIC, sendo este sinal extraído concomitantemente de regiões distintas do crânio do paciente.

[0006] Assim, do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica.

Sumário da Invenção

[0007] Dessa forma, a presente invenção tem por objetivo resolver os problemas do estado da técnica a partir da integração de múltiplos sinais detectados por uma pluralidade de unidades biométricas (1) dispostas na cabeça de um usuário, de forma a produzir diversas possibilidades de visualização do resultado da morfologia da PIC detectado. As unidades biométricas (1) são dispostas em regiões distintas na cabeça do paciente e fornecem as medições concomitantemente para uma unidade de processamento (2).

[0008] Nesse sentido, a presente invenção visa aprimorar a precisão da aquisição de dados para a captura de sinais de pressão intracraniana de forma não invasiva, além de possibilitar a coleta e o processamento de outros parâmetros relativos ao usuário, a partir das unidades biométricas posicionadas de maneira global, permitindo realizar diferentes análises a partir destes parâmetros. A visualização da morfologia da PIC detectada por diversos sensores em diferentes localizações ao redor do crânio possibilita uma precisão e confiabilidade maior nos resultados obtidos.

[0009] Adicionalmente, a presente invenção fornece as unidades biométricas (1) compostas com ao menos um sensor para aquisição de sinal adicional à variação volumétrica/deformação craniana, de modo que este sinal adicional seja compensado no cálculo da PIC ou seja utilizado na verificação de qualidade do canal, possibilitando aferir uma eventual interferência na medida.

[0010] Em um primeiro objeto, a presente invenção apresenta um sistema para detecção e monitorização multicanais da pressão intracraniana de um usuário, de forma não invasiva, a partir de deformação craniana, em que o sistema compreende: um dispositivo de detecção e monitorização da pressão intracraniana que compreende uma pluralidade de unidades biométricas (1), posicionáveis na cabeça do usuário, que é comunicante com ao menos uma unidade de processamento (2), sendo a dita unidade de processamento (2) compreendendo um processador (2.1) comunicante com uma interface de comunicação (2.2), para leitura e processamento de sinais provindos de cada unidade biométrica (1); e um receptor operacionalmente comunicante com a unidade de processamento (2) do dispositivo de detecção e monitorização da pressão intracraniana.

[0011] Em um segundo objeto, a presente invenção apresenta um dispositivo multicanais de detecção e monitoramento da pressão intracraniana de forma não invasiva, que compreende: uma pluralidade de unidades biométricas (1) sendo comunicante com ao menos uma unidade de processamento (2), sendo a dita unidade de processamento (2) compreendendo um processador (2.1) comunicante com uma interface de comunicação (2.2), para leitura e processamento de sinais provindos de cada unidade biométrica (1); e ao menos uma estrutura de fixação (3), posicionável na cabeça de um usuário, em que a pluralidade de unidades biométricas (1) é distribuída radialmente ao longo da estrutura de fixação (3).

[0012] Em um terceiro objeto, a presente invenção apresenta um método para detecção e monitorização multicanais da pressão intracraniana de um usuário de forma não invasiva, a partir de deformação craniana, que compreende as etapas: i) detecção de múltiplos sinais relativos à deformação craniana do usuário, por meio de um dispositivo de detecção e monitorização da pressão intracraniana que compreende uma pluralidade de unidades biométricas (1), posicionáveis na cabeça do usuário; ii) recepção dos múltiplos sinais relativos à deformação craniana por uma interface de comunicação (2.2), sendo um ou mais sinais relativos à deformação craniana enviados para um processador (2.1), em que a interface de comunicação (2.2) e o processador (2.1) são compreendidos em uma unidade de processamento (2); e iii) processamento, pelo processador (2.1), de um ou mais sinais relativos à deformação craniana gerando sinais de pressão intracraniana.

[0013] Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e serão descritos detalhadamente a seguir.

Breve Descrição das Figuras

[0014] Com o intuito de melhor definir e esclarecer o conteúdo do presente pedido de patente, as seguintes figuras são apresentadas:

[0015] A figura 1 mostra uma concretização do dispositivo de detecção de pressão intracraniana de forma não invasiva.

[0016] A figura 2 mostra uma concretização do dispositivo de detecção de pressão intracraniana ajustado pela estrutura de fixação (3).

[0017] A figura 3 mostra uma concretização do dispositivo de detecção de pressão intracraniana configurado por unidades biométricas (1) contendo uma pluralidade de sensores.

[0018] A figura 4 mostra uma possível concretização da unidade biométrica vista lateralmente.

[0019] A figura 5 mostra uma vista em perfil de uma possível concretização da unidade biométrica.

[0020] A figura 6 mostra uma possível concretização da unidade biométrica salientando as posições dos sensores auxiliares.

[0021] As figuras 7a e 7b mostram o funcionamento do sensor que realiza a pletismografia.

[0022] A figura 8 mostra as diferentes curvas dos sinais obtidos de sensores de pletismografia (1.4) em diferentes posições da cabeça do usuário.

[0023] A figura 9.a mostra uma possível concretização com uma touca para alocação de uma pluralidade de unidades biométricas (1). A figura 9.b mostra uma outra concretização com uma touca, onde as unidades biométricas (1) são interligadas. A figura 9.c mostra uma concretização da touca com uma estrutura superior que pressiona as unidades biométricas (1).

[0024] As figuras de 10.a até 10.h mostram concretizações de unidades biométricas contendo uma pluralidade de sensores, apresentando diferentes alternativas de transdutores de deslocamento.

[0025] A figura 11 mostra uma possível concretização da topologia do sistema, salientando o fluxograma de energia e informação entre os blocos.

[0026] A figura 12 mostra uma possível concretização da arquitetura do sistema, salientando uma pluralidade de canais e de conversores analógico digitais.

[0027] A figura 13 mostra uma possível concretização da arquitetura do sistema salientando a pluralidade de canais e de conversores analógico digitais, em uma configuração que possibilita a expansão do número de canais.

[0028] A figura 14 mostra um diagrama de blocos, salientando a utilização de um processamento multicanal realizado através da aquisição de informações provenientes de sensores ambientes e unidades biométricas.

[0029] A figura 15 mostra diversas curvas de morfologia PIC obtidas em diferentes posições da cabeça humana.

[0030] A figura 16 mostra uma curva de morfologia PIC obtida por uma medição não invasiva resultante do processamento multicanal.

[0031] A figura 17 mostra um fluxograma representativo de uma concretização para o cálculo do índice de qualidade de canal.

[0032] A figura 18 mostra um gráfico exemplificativo representando a influência do sinal de pletismografia no sinal de deslocamento.

[0033] A figura 19.a mostra um diagrama de blocos exemplificativo para a aquisição de dois sinais e a figura 19.b mostra as formas de onda adquiridas.

[0034] A figura 20.a mostra um diagrama de blocos exemplificativo para a compensação do atraso entre dois sinais e a figura 20.b mostra as formas de onda dos sinais resultantes.

[0035] A figura 21.a mostra um diagrama de blocos exemplificativo para a reamostragem e interpolação de um dos sinais e a figura 21.b mostra as formas de onda dos sinais resultantes.

Descrição Detalhada da Invenção

[0036] As descrições que se seguem são apresentadas a título de exemplo e não limitativas ao escopo da invenção e farão compreender de forma mais clara o objeto do presente pedido da patente.

[0037] Para fins da presente invenção, “variação volumétrica do crânio” ou “deformação craniana” referem-se à deformação sofrida pela caixa craniana a partir da variação da pressão intracraniana de um usuário. Ressalta-se que esta deformação pode ser tanto positiva quanto negativa, ou seja, pode ocorrer tanto uma expansão quanto uma retração.

[0038] Em um primeiro objeto, a presente invenção apresenta um sistema para detecção e monitorização multicanais da pressão intracraniana de um usuário, de forma não invasiva, a partir da deformação craniana, em que o sistema compreende: um dispositivo de detecção e monitorização da pressão intracraniana que compreende uma pluralidade de unidades biométricas (1), posicionáveis na cabeça do usuário, que é comunicante com ao menos uma unidade de processamento (2), sendo a dita unidade de processamento (2) compreendendo um processador (2.1) comunicante com uma interface de comunicação (2.2), para leitura e processamento de sinais provindos de cada unidade biométrica (1); e um receptor operacionalmente comunicante com a unidade de processamento (2) do dispositivo de detecção e monitorização da pressão intracraniana.

[0039] Para fins da presente invenção, “multicanais” refere-se ao fato de a solução aqui proposta operar com mais de um dispositivo sensor capaz de captar sinais relacionados à pressão intracraniana e, com isso, obter o sinal de deformação craniana em diferentes regiões da cabeça do usuário. Estas aquisições de sinais podem ocorrer tanto todas ao mesmo tempo, operando de maneira paralela, quanto operando sincronamente, com um ou mais sensores operando de maneira sequencial.

[0040] A pluralidade de unidades biométricas (1) é definida por conter múltiplos sensores, em que pelo menos um é capaz de detectar a variação volumétrica do crânio e transformar a força mecânica exercida no aparato sensorial em um sinal elétrico, que atuam continuamente, espalhados radialmente ao longo da cabeça do usuário, podendo ser igualmente espaçados ou posicionados em pontos específicos para a detecção, em diversas regiões do crânio, da pressão intracraniana pontual. Em uma concretização, as unidades biométricas (1) compreendem sensores de deslocamento (1.1). Estes sensores de deslocamento (1.1) são capazes de perceber carga mecânica, tanto positiva quanto negativa, e realizam a transdução da energia mecânica resultante da variação da PIC em energia elétrica através de fenômenos de variação capacitiva, indutiva, ótica, piezoelétrica, resistiva e/ou através de ultrassom, fibra óptica, interferométrica, radar, bioimpedância craniana ou qualquer combinação destas tecnologias.

[0041] Em uma concretização, o dispositivo multicanal de detecção de pressão intracraniana de forma não invasiva é dotado de uma pluralidade de unidades biométricas (1) distribuídas ao longo de uma estrutura de fixação (3), que é capaz de ser ajustada ao redor do crânio de forma não invasiva.

[0042] Em uma concretização, as unidades biométricas (1) compreendem um sensor de contato (1.2). Uma função deste sensor é fornecer informações sobre a interface e qualidade do contato da respectiva unidade biométrica (1) com a parte da cabeça que recebe os deslocamentos, verificando, por exemplo, o contato com a pele humana. Este procedimento diminui erros ou imprecisões ocasionados por contato mal estabelecido devido à presença de materiais intermediários entre a pele e a unidade biométrica (1), como fios de cabelo. Em uma concretização, o sensor de contato (1.2) é um sensor de temperatura, onde, por exemplo, a partir dos dados de temperatura obtidos, é possível verificar se a temperatura está próxima da temperatura esperada da pele humana. Por meio do sensor de temperatura, ainda, é possível medir e calcular as variações de temperatura entre os múltiplos canais do sistema, para assim verificar a temperatura em pontos distintos da cabeça do paciente. Em uma outra concretização, o sensor de contato (1.2) é um sensor de biopotencial elétrico, que opera com uma resposta mais rápida e dinâmica para obter o potencial elétrico relativo entre os canais do sistema (de origem natural dos corpos). Em uma outra concretização, o sensor de contato (1.2) é um sensor de bioimpedância elétrica contínua, onde se aplica uma corrente elétrica de baixa intensidade entre os canais para se calcular a impedância relativa dos canais, variante no tempo, para se perceber a variação do contato relativo entre os sensores de deslocamento (1.1) das unidades biométricas e a cabeça do usuário.

[0043] Em uma concretização, a pluralidade de unidades biométricas (1) compreende um sensor de pletismografia (1.4). Este sensor é munido de um emissor de luz (1.4a) e um fotodetector (1.4b), tendo a função de detectar circulação sanguínea extracraniana periférica (6) em posições específicas da cabeça do usuário, e assim utilizar seus dados, por exemplo, para excluir eventuais ruídos nos dados obtidos pelos sensores de deslocamento (1.1), assim obtendo uma melhor morfologia da PIC. O funcionamento do sensor depende da reflexão da luz em um comprimento de onda específico nas células de oxi-hemoglobina que estão presentes no sangue, sendo esta reflexão adquirida pelo fotodetector (1.4b) e ser proporcional à quantidade dessas células.

[0044] Em uma concretização, a pluralidade de unidades biométricas (1) compreende um sensor inercial (1.5). O sensor é um IMU de nove graus de liberdade (1.5), apresentando três acelerômetros, que são capazes de medir variações de velocidade linear nas três direções ortogonais que definem o espaço através de um processo de transformação de energia cinética em energia elétrica; três giroscópios, que são capazes de medir rotações nas três direções ortogonais que definem o espaço através de variações na quantidade de movimento angular; e três magnetômetros, que são capazes de medir variações no campo magnético nas três direções ortogonais que definem o espaço através de fenômenos físicos, podendo-se ressaltar o efeito Hall por exemplo.

[0045] Em uma concretização, a pluralidade de unidades biométricas (1) compreende uma pluralidade de sensores embarcados adicionais, que têm como função o monitoramento das condições ambientes que apresentam dados complementares para otimizar as medições de morfologia PIC. Esta pluralidade de sensores embarcados, para fins de exemplificação, contém ao menos um entre um higrômetro, capaz de medir a umidade do ar; um barômetro, capaz de medir a pressão atmosférica do ambiente de monitoramento do paciente; um termômetro, capaz de medir a temperatura ambiente; um sensor embarcado inercial, de topologia semelhante ao utilizado pelo sensor inercial (1.5) presente nas unidades biométricas (1); ou uma combinação destes.

[0046] A referida unidade de processamento (2) compreende um processador (2.1) e uma interface de comunicação (2.2). A referida interface de comunicação (2.2) é qualquer componente, de hardware ou de software, sendo implementada no próprio processador (2.1) ou como um componente individual, capaz de receber os sinais provindos de todas as unidades biométricas (1) e encaminhar ao processador (2.1). Em uma concretização, a interface de comunicação (2.2) recebe todos os sinais provindos dos sensores de deslocamento (1.1) das unidades biométricas (1). Nesta concretização, os sinais dos sensores auxiliares das unidades biométricas (1) são encaminhados diretamente ao processador ou por meio de uma outra interface de comunicação.

[0047] Em uma concretização, o processador (2.1), por meio de um elemento seletor, seleciona um ou mais sinais provindos das unidades biométricas (1). Com isso, o elemento seletor possibilita que os sinais sejam processados e/ou analisados globalmente, localmente ou pontualmente. Globalmente refere-se ao fato de todos os sinais serem lidos e processados; localmente refere-se a apenas alguns sinais em uma ou mais regiões específicas do crânio; e pontualmente refere-se a sinais provindos de um único sensor. Adicionalmente, o elemento seletor é controlado pelo processador (2.1), de modo que o processador (2.1) envia um comando de seleção de canais para o referido elemento seletor. Ainda, este comando de seleção de canais pode ser emitido por um componente externo ao dispositivo ou sistema, como por exemplo, pelo próprio receptor, ou por um operador do sistema.

[0048] Em uma concretização, o referido elemento seletor pode ser um componente de hardware ou de software capaz de selecionar um ou mais canais. Em uma concretização, o elemento seletor é um componente de software implementado por meio de programação no próprio processador (2.1), que seleciona os canais a serem lidos ou processados, mediante o recebimento de uma instrução do processador (2.1). Por exemplo, o elemento seletor é um habilitador/desabilitador de canais. Em uma outra concretização, o referido elemento seletor é um filtro digital previamente configurado para a separação dos canais.

[0049] Em uma concretização, o processador (2.1) recebe a pluralidade de sinais provenientes das unidades biométricas (1) e de sensores de ambiente, em formato de sinais digitais. Para tanto, nesta concretização, a interface de comunicação (2.2) compreende uma pluralidade de conversores analógico/digitais, que podem estar dispostos em diferentes topologias, com o intuito de receber e converter os sinais provindos de todas as unidades biométricas (1). A maneira como a topologia é estabelecida define a quantidade de unidades biométricas (1) que são adquiridas pela unidade de processamento (2) simultaneamente, habilitando uma maior precisão da informação.

[0050] O processador (2.1) tem o objetivo de receber todos os sinais gerados pela pluralidade de unidades biométricas (1) e pelos sensores de ambiente embarcados, para processar de diversas maneiras os sinais recebidos pela pluralidade de sensores de deslocamento (1.1), de contato (1.2), de pletismografia (1.4), inerciais (1.5) e de ambiente, de forma a resultar na medição da variação volumétrica do crânio de acordo com a necessidade do operador de um sistema de monitoramento e gerenciamento da pressão intracraniana. Em uma concretização, os sinais recebidos da pluralidade de unidades biométricas (1) são processados paralelamente pelo processador (2.1). Em outra concretização, os sinais recebidos da pluralidade de unidades biométricas (1) são processados serialmente pelo processador (2.1). Em outra concretização, apenas os sinais definidos pelo operador do sistema de monitoramento e detecção da pressão intracraniana são processados pelo processador (2.1). O processamento dos sinais selecionados pelo operador do sistema inclui manipulações matemáticas e estatísticas individuais e em conjunto, de maneira a obter uma curva de morfologia PIC otimizada. Adicionalmente, o processamento realizado refere-se à geração de uma ou mais formas de onda relacionadas aos sinais providos pelas unidades biométricas (1).

[0051] Em uma concretização, a unidade de processamento (2) realiza a aquisição de um ou mais sinais provenientes de um ou mais de sensores presentes em uma pluralidade de unidades biométricas (1) e realiza o processamento individual de cada um dos canais, em que cada canal é considerado como no mínimo uma unidade biométrica (1). Estes sinais processados resultam em uma otimização dos dados de interesse para monitoramento da morfologia da PIC de um paciente, e são enviados através de um transmissor operando em um protocolo de comunicação pré-estabelecido.

[0052] Em uma concretização, o processador (2.1) compreende uma ferramenta de compensação de sinal, que atenua, do sinal de pressão intracraniana, sinais provindos do sensor de contato (1.2), do sensor de pletismografia (1.4) e/ou do sensor inercial (1.5). Nesse sentido, o processador (2.1) utiliza dos sinais de contato, pletismografia e movimento para atenuar eventuais ruídos que possam interferir no sinal de deformação craniana, fazendo uma compensação.

[0053] Em uma concretização, o processador (2.1) ou o receptor compreendem uma ferramenta de geração de índice de qualidade de sinal de canal, em que a referida ferramenta gera um índice de qualidade a partir de sinais provindos do sensor de deslocamento (1.1), do sensor de contato (1.2), do sensor de pletismografia (1.4) e/ou do sensor inercial (1.5) para cada unidade biométrica (1) do dispositivo de detecção e monitorização da pressão intracraniana. Assim, para cada canal é atribuído um índice que representa a contribuição que os sinais de contato, pletismografia e/ou movimento realizam na variação volumétrica geral do crânio do paciente, além de verificar se o sinal de deslocamento detectado possui alguma componente de interferência, causada, por exemplo, por um mal posicionamento da unidade biométrica (1). O índice de cada canal é, então, multiplicado pelos sinais de deslocamento, detectados pelo sensor de deslocamento (1.1), do respectivo canal, de modo que é possível verificar a qualidade da medição do respectivo canal.

[0054] Em uma concretização, a referida unidade de processamento (2) conta com um transmissor, que é comunicante com o processador (2.1), de modo a receber os sinais de deformação craniana processados e enviá-los ao receptor. Em uma concretização, este transmissor é uma placa de comunicação com fio. Em uma outra concretização, o transmissor é uma placa de comunicação sem fio, que transmite as informações por meio de protocolos pré-estabelecidos.

[0055] Em uma concretização, o receptor é um componente adaptado para receber os dados provindos da unidade de processamento (2), podendo ser uma unidade de monitoramento com um display para a visualização dos dados. Adicionalmente, o receptor pode ser uma unidade de banco de dados em nuvem, que recebe os sinais provindos da unidade de processamento (2). Ainda, os sinais enviados pela unidade de processamento (2) podem ser fornecidos para múltiplos receptores, por exemplo, receptores locais, em um ambiente hospitalar/laboratorial, e receptores em nuvem, como o banco de dados.

[0056] É, também, um objeto da presente invenção, um dispositivo multicanais de detecção e monitoramento da pressão intracraniana de forma não invasiva, que compreende: uma pluralidade de unidades biométricas (1) sendo comunicante com ao menos uma unidade de processamento (2), sendo a dita unidade de processamento (2) compreendendo um processador (2.1) comunicante com uma interface de comunicação (2.2), para leitura e processamento de sinais provindos de cada unidade biométrica (1); e ao menos uma estrutura de fixação (3), posicionável na cabeça de um usuário, em que a pluralidade de unidades biométricas (1) é distribuída radialmente ao longo da estrutura de fixação (3). A distribuição das unidades biométricas (1) na estrutura de fixação (3) pode ocorrer perimetralmente ou superficialmente.

[0057] Em uma concretização, a referida unidade de processamento (2) é posicionada na estrutura de fixação (3). Em uma concretização, a pluralidade de unidades biométricas (1) é comunicante com a unidade de processamento (2) por meio de fios elétricos que ficam alojados na própria estrutura de fixação (3). Em uma concretização, a comunicação entre a pluralidade de unidades biométricas (1) e a unidade de processamento (2) ocorre de maneira sem fio.

[0058] Em uma concretização, a pluralidade de unidades biométricas (1) compreende um suporte (1.3). Este suporte tem como função realizar a conexão entre a unidade biométrica (1) e a estrutura de fixação (3) de maneira a não existir, ou minimizar, interferência na aquisição dos sensores existentes na unidade biométrica (1) e que uma estabilidade constante em relação à estrutura de fixação (3) é estabelecida.

[0059] Em uma concretização, a estrutura de fixação (3) compreende uma fita interligada através de um dispositivo de ajuste (4) e ao menos um sensor de aperto. A estrutura de fixação (3) tem por objetivo ser ajustável ao formato do crânio, apresentando adicionalmente uma maior sensibilidade, ao passo que preserva a integridade do crânio em situações de fragilidade do paciente. O dispositivo de ajuste (4) em conjunto com um sensor de aperto é capaz de servir de métrica para assegurar que a pressão inicial ajustada na cabeça atenda às condições iniciais mínimas para um correto monitoramento da PIC. Em outra concretização, a estrutura de fixação (3) é composta por um material elástico ou ajustável com o formato de uma touca, que admite o posicionamento de uma pluralidade de unidades biométricas (1) em posições específicas da cabeça. Em ambas as concretizações, a fixação das unidades biométricas (1) à estrutura de fixação (3) é realizada através de um suporte (1.3) associado à unidade biométrica (1), para proporcionar maior estabilidade durante o uso, para evitar mudanças de condições de repouso e adulterar os resultados de um monitoramento.

[0060] Em uma concretização, a unidade biométrica (1) compreende o sensor de deslocamento (1.1) anexado a ao menos um suporte da unidade (1.3) que é associável à estrutura de fixação (3). Esta configuração possibilita que a maior estabilidade proferida pelo suporte (1.3) seja, também, transferida para o sensor de deslocamento (1.1).

[0061] Adicionalmente, a unidade biométrica compreende ao menos um sensor de contato (1.2), ao menos um sensor de pletismografia (1.4) e ao menos um sensor inercial (1.5). Os referidos sensores sendo definidos anteriormente.

[0062] Em uma concretização, o sensor de contato (1.2) e o sensor de pletismografia (1.4) são dispostos em uma primeira região (A), sendo esta a região mais próxima à cabeça do usuário. Para fins de exemplificação, a primeira região (A) fica em contato com a cabeça do usuário. Esta disposição é realizada para promover que tanto o sensor de contato (1.2) quanto o sensor de pletismografia (1.4) estejam em contato ou próximo à pele. O sensor de contato (1.2) permite verificar se a interface e qualidade do contato da unidade biométrica (1) com a parte da cabeça que recebe os deslocamentos, sendo, por exemplo, um sensor de temperatura, de modo a verificar se a temperatura está próxima da temperatura esperada da pele humana, onde este procedimento diminui erros ou imprecisões ocasionados por contato mal estabelecido devido à presença de materiais intermediários entre a pele e a unidade biométrica (1), como fios de cabelo. Já o sensor de pletismografia (1.4) depende da reflexão da luz em um comprimento de onda específico nas células de oxi-hemoglobina que estão presentes no sangue e, visando maior precisão nos resultados, é disposto nas proximidades da cabeça do paciente.

[0063] Em uma concretização, o suporte da unidade (1.3) é disposto de maneira oposta à primeira região (A), de modo que o sensor de deslocamento (1.1) é disposto entre a primeira região (A) e o suporte da unidade (1.3).

[0064] Em uma concretização, o sensor de deslocamento (1.1) fica posicionado entre duas extremidades cilíndricas planas, sendo uma base móvel e o suporte da unidade (1.3). Tanto o sensor de contato (1.2) quanto o sensor de pletismografia (1.4) ficam dispostos na referida base móvel, que fica mais próxima à primeira região (A). Em uma configuração realizada, o emissor e o fotodetector do sensor de pletismografia (1.4) são dispostos no centro da superfície mais externa da base móvel, enquanto o sensor de contato (1.2) é disposto em forma de anel na parte externa da base móvel. Ainda, o sensor inercial (1.5) é disposto no próprio suporte da unidade (1.3), estando mais próximo da estrutura de fixação (3).

[0065] É, ainda, um objeto da presente invenção, um método para detecção e monitorização multicanais da pressão intracraniana de um usuário de forma não invasiva, a partir de deformação craniana, que compreende as etapas: i) detecção de múltiplos sinais relativos à deformação craniana do usuário, por meio de um dispositivo de detecção e monitorização da pressão intracraniana que compreende uma pluralidade de unidades biométricas (1), posicionáveis na cabeça do usuário; ii) recepção dos múltiplos sinais relativos à deformação craniana por uma interface de comunicação (2.2), sendo um ou mais sinais relativos à deformação craniana enviados para um processador (2.1), em que a interface de comunicação (2.2) e o processador (2.1) são compreendidos em uma unidade de processamento (2); e iii) processamento, pelo processador (2.1), de um ou mais sinais relativos à deformação craniana gerando sinais de pressão intracraniana.

[0066] Em uma concretização, a etapa de detecção de múltiplos sinais é realizada por meio do dispositivo de detecção multicanais descrito anteriormente. A detecção dos múltiplos sinais pode ser realizada paralelamente, ou seja, com todas as unidades biométricas (1) realizando as detecções concomitantemente, ou serialmente, de modo sincronizado.

[0067] Em uma concretização, a interface de comunicação (2.2) recebe todos os sinais provindos dos sensores de deslocamento (1.1) das unidades biométricas (1). Nesta concretização, os sinais dos sensores auxiliares das unidades biométricas (1) são encaminhados diretamente ao processador ou por meio de uma outra interface de comunicação.

[0068] Adicionalmente, o método compreende uma etapa de seleção de canais, por meio de um elemento seletor, em que o processador (2.1) seleciona um ou mais sinais relativos à deformação craniana provindos de uma ou mais unidades biométricas (1). Esta etapa de seleção de canais possibilita que os sinais sejam processados e/ou analisados globalmente, localmente ou pontualmente. Ainda, a etapa de seleção de canais pode ser realizada mediante solicitação de um operador do sistema ou autonomamente, pelo próprio processador (2.1) mediante configuração prévia, em que o processador (2.1) pode ser configurado para selecionar um ou mais canais a partir de uma condição detectada por algum dos sensores da unidade biométrica (1).

[0069] Adicionalmente, o método da presente invenção compreende uma etapa de geração de índice de qualidade de sinal de canal, sendo gerado para cada um dos múltiplos sinais relativos à deformação craniana, em que o referido índice de qualidade de sinal de canal é gerado a partir de sinais de deslocamento, sinais de contato, sinais de pletismografia e/ou sinais de movimentação, provindos da pluralidade de unidades biométricas (1). Em uma concretização, este índice é gerado pelo processador (2.1), pelo receptor ou por uma unidade externa de processamento atrelada ao receptor.

[0070] Em uma concretização, o índice de qualidade é atribuído para cada canal representando a contribuição que os sinais de contato, pletismografia e/ou movimento realizam na variação volumétrica geral do crânio do paciente, além de verificar se o sinal de deslocamento detectado possui alguma componente de interferência. O índice de cada canal é, então, multiplicado pelos sinais de deslocamento, detectados pelo sensor de deslocamento (1.1), do respectivo canal, de modo que é possível verificar a qualidade da medição do respectivo canal. Diante deste índice, o processador (2.1) ou um operador do sistema pode selecionar os canais, por meio do elemento seletor, que estão com maior qualidade de detecção, ou seja, que possuem menor contribuição dos sinais de contato, pletismografia e/ou movimento. A partir disso, é possível obter a mediação da deformação craniana nos pontos que possuem menor interferência destes sinais.

[0071] Em uma concretização, a geração de sinais de pressão intracraniana na etapa de processamento refere-se à geração de uma ou mais formas de onda relacionadas aos sinais providos pelas unidades biométricas (1). A geração das formas de onda e sinais da morfologia da PIC, a partir dos sinais de deslocamento, pode seguir as concepções já utilizadas no estado da técnica.

[0072] Adicionalmente, nesta etapa de processamento é possível aplicar ferramentas matemáticas/estatísticas para a avaliação dos múltiplos sinais. Por exemplo, é possível realizar a média dos sinais detectados por todas as unidades biométricas (1) ou apenas uma parte pré-definida. Ainda, é possível extrair parâmetros referentes a distintas regiões do crânio, com base nos sinais adquiridos pelas unidades biométricas das respectivas regiões.

[0073] A presente invenção, diferentemente dos sistemas conhecidos do estado da técnica, através do dispositivo de multicanal de pressão intracraniana de forma não invasiva possibilita um ajuste para um correto monitoramento da pressão intracraniana, uma detecção da expansão craniana em diversos pontos do crânio, uma maneira de se obter a pressão intracraniana com alta precisão, um processamento dos sinais detectados que resulta em uma pressão acurada e uma transmissão de dados de maneira fluída e contínua. Além disso, a presente solução ainda visa permitir a localização da região geradora de maior variação volumétrica do crânio.

Exemplo

[0074] Os exemplos aqui mostrados têm o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo sem limitar, o escopo da mesma.

[0075] A figura 1 mostra uma das inúmeras concretizações variantes derivadas da presente invenção. A pluralidade de unidades biométricas (1) do dispositivo de detecção de pressão intracraniana é formada por sensores de deslocamento (1.1), que estão dispostos de maneira a estarem espaçados igualmente e perimetralmente ao longo da estrutura de fixação (3). O crânio do paciente aplica uma carga a cada sensor de forma que a força (P) exercida contra o sensor de deslocamento (1.1) tenha direção e sentido a formar um vetor normal ao sensor. Ressalta-se que a referida força (P) pode ser tanto positiva quanto negativa, ou seja, o crânio pode expandir seu volume ou retrair seu volume.

[0076] Vetor normal é definido por ser uma força (P) perpendicular à área de impacto de maneira que toda a pressão exercida seja detectada e convertida em sinal elétrico.

[0077] A unidade de processamento (2) possui uma interface de comunicação (2.2), sendo neste caso um condicionador de entrada analógica multisensores (Multisensor analog front end), que recebe paralelamente todos os sinais gerados pela pluralidade de unidades biométricas (1), processador (2.1) que processa todos os sinais gerados pela deformação do crânio, e um transceptor para receber e enviar os dados gerados por meio de uma comunicação sem fio com o sistema receptor.

[0078] A estrutura de fixação (3) é composta por um material que transmite toda a energia mecânica gerada pela deformação do crânio para a pluralidade de unidades biométricas (1). O dispositivo de ajuste (4) e o sensor de aperto são usados como uma referência de condição inicial e como um sistema de métrica através do ajuste da estrutura de fixação (3) ao redor do perímetro craniano como demonstrado na figura 2.

[0079] Em uma concretização, a figura 3 mostra unidades biométricas (1) compostas por uma diversidade de sensores, incluindo sensores pletismógrafos e de contato, permeando a estrutura de fixação (3). A utilização de unidades biométricas (1) contendo uma maior quantidade de sensores provê uma melhor obtenção da informação, habilitando a realização de uma estimativa mais próxima da realidade da morfologia PIC. No exemplo, a estrutura de fixação (3) toma forma de uma fita maleável e ajustável, possibilitando adaptar e posicionar o dispositivo na cabeça de um usuário, e para uma transmissão mais eficiente de energia mecânica resultante das variações da PIC, ao passo que mantém a integridade do paciente em situações de fragilidade craniana.

[0080] A figura 4 apresenta uma visão lateral da unidade biométrica, sendo formada por um sensor de deslocamento (1.1), uma base móvel, onde é posicionado o sensor de contato (1.2), e um suporte (1.3) para anexação à estrutura de fixação (3), de modo que o sensor de deslocamento (1.1) fica disposto entre a base móvel e o suporte (1.3). Neste exemplo, o sensor de contato (1.2) é um sensor de temperatura, que é apresentado em formato de anel, e captura a temperatura da região em que está encostado. O sensor de deslocamento (1.1) tem formato especializado para transformar as variações de energia mecânica que ocorrem no crânio em energia elétrica, através de diversos tipos de transdutores que podem ser do tipo resistivo, indutivo, capacitivo, piezoelétrico, e obtida através de métodos interferométricos, de variação de sinal luminoso através de fibra óptica, sistemas do tipo radar e de recepção de ondas ultrassônicas.

[0081] A figura 5 é uma vista em perfil da unidade biométrica descrita, salientando a posição dos sensores externamente visíveis, indicando a presença da região (A), sendo a região mais próxima da cabeça do usuário. Tal arranjo possibilita que tanto o sensor de temperatura (1.2) quanto o sensor de pletismografia (1.4) fiquem dispostos na região mais próxima à cabeça estando, preferencialmente -porém não necessariamente, em contato com a pele do usuário.

[0082] Na figura 6, está representada a escolha de localizações para sensores pletismógrafos, que realizam a emissão e aquisição de luz em comprimento de onda definido para capturar presença de circulação sanguínea extracraniana periférica (6), procedimento ilustrado pelas figuras 7.a e 7.b. Nestas figuras, a quantidade de oxi-hemoglobina presente na circulação sanguínea extracraniana periférica (6) pode ser estimada através da reflexão de uma quantidade de luz previamente emitida pelo emissor de luz (1.4a) e adquirida pelo fotodetector (1.4b), que é proporcionalmente maior ao passo que a quantidade de células do tipo mencionado aumenta. No exemplo, o emissor de luz é um LED.

[0083] Ainda na figura 6 é possível observar a presença de um sensor inercial (1.5), sendo um IMU de 9 graus de liberdade no suporte (1.3) da unidade biométrica. Na concretização, este sensor é composto de 3 canais de acelerômetros, 3 canais de giroscópio e 3 canais de magnetômetro, que realizam as medições da posição e movimento da cabeça e de cada uma das unidades biométricas (1) em que se encontram. Este componente é fundamental para correlacionar as movimentações do membro e dos sensores com os sinais de morfologia PIC obtidos, e assim validar e corrigir os dados e realizar análises mais acuradas.

[0084] A figura 8 apresenta as diferentes curvas resultantes de medições dos sensores de pletismografia (1.4) em diferentes regiões da cabeça do usuário. Os sensores adquirem os pulsos provenientes da circulação sanguínea extracraniana periférica (6), e identificam a presença de vasos sanguíneos na cabeça do paciente nas regiões em que estão posicionadas as unidades biométricas (1). Na figura 8, são exemplificadas três curvas, sendo que na primeira, não há circulação periférica na região em que o sensor está posicionado; na segunda, o sensor está posicionado exatamente em cima do vaso sanguíneo, detectando um alto nível da circulação periférica; e na terceira, o sensor está em uma região próxima de um vaso sanguíneo com circulação periférica, detectando sua presença, porém em uma menor intensidade.

[0085] As figuras 9.a a 9.c representam um exemplo em que uma touca é utilizada como estrutura de fixação (3) com o objetivo de obter um perfil de curvas de morfologia PIC ao longo de toda a cabeça do paciente, percorrendo uma maior área em comparação com uma fita, que pode aparecer em outros exemplos. Nestas figuras pode-se observar que o dispositivo de ajuste (4) é presente para ajustar a touca à cabeça de maneira segura e prevenir movimentações dos sensores em relação ao corpo, e a unidade de processamento (2) segue anexada à touca. Na figura 9.a, a conexão entre as unidades biométricas (1) e a unidade de processamento (2) fica alojada sob um tecido da touca. Já na figura 9.b, a conexão entre as unidades biométricas (1) e a unidade de processamento (2) fica disposta superficialmente à touca. Em ambas as concretizações, as figuras representam uma disposição ilustrativa para fins de exemplificação e facilidade de visualização, uma vez que as unidades biométricas (1) são dispostas sob a touca. Nesse sentido, a figura 9.c mostra uma alternativa possuindo uma estrutura adicional que cobre a touca, de modo a pressionar as unidades biométricas (1) contra a cabeça do paciente. Com isso, a partir do dispositivo de ajuste (4), é possível melhor posicionar/pressionar as unidades biométricas (1) com a referida estrutura adicional.

[0086] As figuras de 10.a a 10.h apresentam uma exemplificação de todos os sensores compreendidos por cada uma das unidades biométricas (1). Neles, podemos observar que, neste caso, existe a obtenção comum de temperatura, como sensor de contato, e pletismografia, bem como das características posicionais através da IMU. Ainda, estas unidades se diferenciam pelo transdutor de deslocamento, que pode ser de origem capacitiva na figura 10.a, resistiva na figura 10.b, indutiva na figura 10.c, piezoelétrica na figura 10.d, através de ultrassom na figura 10.e, fibra óptica na figura 10.f, interferométrica na figura 10.g e através de sensor radar na figura 10.h.

[0087] A figura 11 apresenta uma topologia do dispositivo em que existe uma fonte que fornece energia para o sistema, que é composto das diversas unidades biométricas (1), que enviam seus sinais para um processo de amplificação e de filtragem analógica do sinal. Em seguida, estes sinais são convertidos para sinais digitais passíveis de serem interpretados pelo processador (2.1), que por sua vez realiza o envio dos dados processados para receptores qualificados. Nesta topologia, os sinais originalmente digitais resultantes dos sensores inerciais (1.5) e de pletismografia (1.4) são enviados diretamente ao processador, sem necessidade da passagem pelo processo de conversão e pré-processamento, devido às tecnologias utilizadas. Há, ainda, a alternativa de que mesmo os sinais dos sensores inerciais (1.5) e pletismografia (1.4) passem por um conversor analógico/digital antes de serem direcionados ao processador (2.1).

[0088] A figura 12 apresenta uma arquitetura do sistema em que a topologia apresentada na figura 11 é aplicada, salientando a presença de diversos canais posicionados em diferentes localizações da cabeça. Cada um dos sinais dos canais passa por uma etapa de processamento analógico, neste caso, amplificação e filtragem, antes de ser enviado à interface de comunicação (2.2). A interface de comunicação (2.2) é provida com múltiplos conversores analógico/digitais, de modo que os sinais provindos de todas as unidades biométricas (1) sejam convertidos para digitais. Nesta topologia da figura 12, apenas os sinais do sensor de deslocamento (1.1) passam pelos conversores analógicos/digitais da interface de comunicação (2.2).

[0089] Além dos sinais provenientes dos transdutores de deslocamento, o processador (2.1) recebe sinais digitais de origem do pletismógrafo, do sensor inercial (1.5), do sensor de contato (1.2) provenientes de cada uma das unidades biométricas (1), e adicionalmente recebe informações provenientes de sensores embarcados, como termômetros, barômetros, higrômetros e sensores inerciais, para captação de sinais que caracterizam as condições do ambiente. Todas as informações são adquiridas e processadas no processador, e enviadas ao transmissor para emissão dos dados a um receptor específico.

[0090] Ainda neste exemplo da figura 12, as unidades biométricas são ordenadas conforme os canais, pelo processador, de modo que os sensores de deslocamento (1.1), de contato (1.2), de pletismografia (1.4) e inercial (1.5) de uma determinada unidade biométrica são atribuídos a um determinado canal (e.g. canal 1). Assim, o processador faz uma clusterização associando todos os sinais dos diferentes sensores da respectiva unidade biométrica a um dado canal, ainda que, conforme o exemplo da figura 12, os sensores de contato (1.2), de pletismografia (1.4) e inercial (1.5) não passem pela interface (2.2) junto com os sensores de deslocamento (1.1). É de se considerar que este exemplo mostra uma das inúmeras possibilidades de topologia de sistema para se reproduzir o conceito da invenção, de modo a não limitar os objetos ora reivindicados.

[0091] A figura 13 apresenta um exemplo semelhante à figura 12, porém com a interface de comunicação (2.2) compreendendo uma maior quantidade de conversores analógico digitais, assim formando uma configuração em Daisy-chain para leitura de uma maior quantidade de canais analógicos, obtendo uma maior quantidade de informação, com o aumento do número de canais, para gerar assim uma curva de morfologia PIC otimizada. Nesta configuração, 16 conversores analógico/digitais de 8 canais são capazes de realizar sincronizadamente a leitura de até 128 sensores, entre eles os múltiplos sensores de deslocamento (1.1), sensores biométricos auxiliares como sensores de contato (1.2), sensores de pletismografia (1.4), sensores inerciais (1.5) e sensores de ambiente.

[0092] A figura 14 mostra um diagrama de blocos que salienta a presença de diversos canais, cada um representando uma pluralidade de sensores a serem adquiridos e condicionados individualmente, sendo enviados até o processador para realizar o processamento multicanal de cada um dos sensores de cada um dos canais, com o objetivo de obter uma maior quantidade de informações sobre características biométricas e ambientes que resultam na obtenção de uma curva de morfologia PIC otimizada.

[0093] A figura 15 representa um gráfico contendo todos os sinais detectados pela pluralidade de unidades biométricas (1) de um paciente. Neste gráfico, os sinais de deslocamento relativos à deformação craniana foram processados e representados como deslocamento vs tempo.

[0094] A figura 16 representa um gráfico de um exemplo de processamento estatístico com a média resultante de todos os sinais que foram processados pela unidade de processamento (2), sendo representado como deslocamento vs tempo.

[0095] O sistema da invenção é capaz de gerar um índice de qualidade de sinal de canal, para cada um dos canais, com base nos sinais detectados por todas as unidades biométricas. O referido índice pode ser gerado pelo processador (2.1) ou por um componente externo ao dispositivo, podendo ser, até mesmo, sob instrução de um operador do sistema.

[0096] Assim, para cada canal é atribuído um índice que representa a contribuição que os sinais de contato, pletismografia e/ou movimento realizam na variação volumétrica geral do crânio do usuário, além de considerar o próprio sinal de deslocamento. O índice de cada canal é, então, multiplicado pelos sinais de deslocamento, detectados pelo sensor de deslocamento (1.1), do respectivo canal, de modo que é possível verificar a qualidade da medição do respectivo canal. A equação abaixo mostra um exemplo da utilização destes índices:
n|CP1 = D1* QS1 + D2 * QS2+... +Dn * QSn

[0097] onde, n é o indicador do canal, Dn é a medição provinda do sensor de deslocamento (1.1), e QSn refere-se ao índice de qualidade do canal n, sendo uma equação não linear representada pela contribuição dos sensores de contato (1.2), pletismografia (1.4) e inercial (1.5). A geração do índice pode ser representada por meio do fluxograma da figura 17.

[0098] O cálculo do índice de qualidade de canal QSn leva em consideração os sinais e/ou parâmetros lidos pela unidade biométrica n. Para fins de representação, de modo geral, o índice QSn pode ser calculado conforme a expressão abaixo:
QSn = α . αn + b . βη + c .γη + d . δη + e . en + f . ζη + ...

[0099] onde, os componentes “αn”, “βn”, “Yn”, “δn”, “εn”, “ζn”, etc., são os sinais e/ou parâmetros lidos pelos sensores da unidade biométrica n. Já os termos “a”, “b”, “c”, “d”, “e”, “f”, etc., são coeficientes que podem ser estabelecidos teoricamente, experimentalmente e/ou com técnica de aprendizado de máquina. No caso da obtenção experimental ou por aprendizado de máquina, os coeficientes são estabelecidos em experimentos in vivo preliminares. É válido ressaltar que tal exemplo permite a inclusão de outros sinais e/ou parâmetros que possam ser lidos pelas unidades biométricas, não somente se restringindo aos sinais aqui utilizados.

[0100] Em uma exemplificação com os sinais de deslocamento, contato, pletismografia e movimento, a equação de obtenção do índice de qualidade QSn pode ser descrita a seguir:

[0101] sendo, PPGampn: Amplitude do sinal de pletismografia; PPGdcn: nível médio do sinal de pletismografia; Dampn: Amplitude do sinal de deslocamento; Ddcn: nível médio do sinal de deslocamento; GyroXn: sinal do eixo X do giroscópio; GyroYn: sinal do eixo Y do giroscópio; GyroZn: sinal do eixo Z do giroscópio; MagXn: sinal do eixo X do magnetômetro; MagYn: sinal do eixo Y do magnetômetro; MagZn: sinal do eixo Z do magnetômetro; AccXn: sinal do eixo X do acelerômetro; AccYn: sinal do eixo Y do acelerômetro; AccZn: sinal do eixo Z do acelerômetro; Contn: sinal do sensor de contato.

[0102] Há, ainda, uma alternativa de utilização de equações não lineares para o cálculo do índice QSn, sendo os coeficientes descritos na forma:
α1 = [α1,0 α1,1 1,2 ... α1,n]

[0103] No mesmo caso, os sinais e/ou parâmetros lidos pela unidade biométrica podem, também, ser escritos conforme a seguir, sendo exemplificado apenas o sinal de amplitude do sensor de pletismografia, sendo aplicável para todos os demais.

[0104] Assim, diante deste índice, o processador (2.1) ou um operador do sistema pode selecionar os canais, por meio do elemento seletor, que estão com maior qualidade de detecção, ou seja, que possuem menor contribuição dos sinais de contato, pletismografia e/ou movimento, além de possuir menor interferência do sinal de deslocamento, que pode ser causada, por exemplo, por um mal posicionamento da unidade biométrica (1) na cabeça do usuário. A partir disso, é possível obter a mediação da deformação craniana nos pontos que possuem menor interferência destes sinais.

[0105] Com isso, o processador (2.1) possui uma ferramenta de compensação de sinal, que visa atenuar contribuições detectadas pelos sensores de contato (1.2), pletismografia (1.4) e inercial (1.5). Ao se voltar no exemplo da figura 8 em que são mostradas curvas resultantes de medições dos sensores de pletismografia (1.4) em diferentes regiões da cabeça do usuário, é possível utilizar destas medições para remover componentes ou ruídos na medição.

[0106] Através do sinal obtido pelos sensores de pletismografia (1.4) é possível inferir se nos sinais de morfologia da PIC obtidos pela unidade biométrica (1) existe uma componente adicional de circulação sanguínea extracraniana periférica (6). Esta componente adicional pode causar efeitos negativos nas curvas da PIC não invasiva. Em uma exemplificação, em que se detecta uma contribuição significativa da circulação sanguínea extracraniana periférica (6), a influência do sinal de morfologia PIC obtido da unidade biométrica (1) em questão é diminuída nas análises finais realizadas, para reduzir/subtrair a presença deste componente da circulação sanguínea periférica da morfologia PIC.

[0107] A referida ferramenta de compensação, neste exemplo, utiliza os índices de qualidade QSn calculados. Considerando apenas o efeito do sinal de pletismografia, conforme mostrado na figura 8, foram utilizados três canais de unidades biométricas (1), onde 1 - não há circulação periférica; 2 - há grande influência de circulação periférica; e 3 - influência moderada da circulação periférica. Nesse sentido, o índice QSn pode ser atribuído arbitrariamente da seguinte forma: QS1 = 1.0; QS2 = 0; e QS3 = 0.1. Uma visualização exemplificativa da influência destes sinais da circulação periférica no sinal de deslocamento pode ser vista na figura 18, onde o sinal PICNI representa a morfologia da pressão intracraniana. Claramente, os sinais de D2 e D3 destoam daquele coletado pelo D1.

[0108] Este exemplo foi abordado apenas o sinal de pletismografia, porém, claramente, este processo é aplicável os demais sinais coletados pelas unidades biométricas.

[0109] Para possibilitar os cálculos e relações entre os múltiplos sinais das unidades biométricas (1) do sistema, neste caso, é realizada uma etapa de processamento e sincronização dos sinais recebidos. Os diversos sinais podem ser recebidos em tempos e taxas de aquisição diferentes. O atraso de comunicação entre cada sensor e processador (2.1) é compensado para que os sinais fiquem sincronizados temporalmente. Os sinais com menor taxa de aquisição passam por processo de reamostragem por meio de interpolação, aumentando o número de pontos e sincronizando ponto a ponto com o sinal de maior taxa de aquisição.

[0110] Para exemplificar e ilustrar esta etapa, são considerados dois sinais coletados por dois sensores com diferentes taxas de aquisição e com defasagem temporal entre eles. A aquisição dos sinais é mostrada por meio do diagrama da figura 19.a, onde pode ser verificado as componentes X e Y do sinal 1 sendo amostrado a uma taxa de 2000 amostras/s, e as componentes X e Y do sinal 2 sendo amostrado a uma taxa de 1000 amostras/s, com uma defasagem temporal de 5ms. As formas de onda podem ser verificadas na figura 19.b.

[0111] Em seguida, é realizada a compensação do atraso entre os dois sinais, conforme pode ser visto pelo diagrama da figura 20.a e nas formas de onda da figura 20.b. Assim, após a compensação temporal, o sinal com menor taxa de amostragem passa por uma interpolação, sendo neste caso utilizado spline, de modo que os demais pontos são calculados, resultando em um sinal com o mesmo número de pontos que o sinal de maior taxa de amostragem. Esta etapa pode ser verificada por meio do diagrama de blocos da figura 21.a, com as formas de onda ilustradas na figura 21 .b.

[0112] Neste contexto, desde logo se esclarece que a partir da revelação do presente conceito inventivo, os versados na arte poderão considerar outras formas de concretizar a invenção não idênticas às meramente exemplificadas acima, mas que na hipótese de pretensão de uso comercial tais formas poderão ser consideradas como estando dentro do escopo das reivindicações anexas.

Claims (15)

1. Sistema para detecção e monitorização multicanais de pressão intracraniana de um usuário de forma não invasiva, a partir de deformação craniana, caracterizado por compreender:

   • a. um dispositivo de detecção e monitorização da pressão intracraniana que compreende uma pluralidade de unidades biométricas (1), posicionáveis na cabeça do usuário, que é comunicante com ao menos uma unidade de processamento (2), sendo a dita unidade de processamento (2) compreendendo um processador (2.1) comunicante com uma interface de comunicação (2.2), para leitura e processamento de sinais provindos de cada unidade biométrica (1); e
   • b. um receptor operacionalmente comunicante com a unidade de processamento (2) do dispositivo de detecção e monitorização da pressão intracraniana.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a interface de comunicação (2.2) receber os sinais provindos de cada unidade biométrica (1), em que o processador (2.1), por meio de um elemento seletor, seleciona o sinal provindo de uma ou mais unidades biométricas (1).
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a unidade biométrica (1) compreender ao menos um sensor de deslocamento (1.1), ao menos um sensor de contato (1.2), ao menos um sensor de pletismografia (1.4) e ao menos um sensor inercial (1.5).
4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o processador (2.1) compreender uma ferramenta de compensação de sinal, que atenua, de um sinal de pressão intracraniana, sinais provindos do sensor de contato (1.2), do sensor de pletismografia (1.4) e/ou do sensor inercial (1.5).
5. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o processador (2.1) ou o receptor compreender uma ferramenta de geração de índice de qualidade de sinal de canal, em que a referida ferramenta gera um índice de qualidade a partir de sinais provindos do sensor de deslocamento (1.1), do sensor de contato (1.2), do sensor de pletismografia (1.4) e/ou do sensor inercial (1.5) para cada unidade biométrica (1) do dispositivo de detecção e monitorização da pressão intracraniana.
6. Dispositivo multicanais de detecção e monitoramento de pressão intracraniana de forma não invasiva caracterizado pelo fato de compreender:

   • a. uma pluralidade de unidades biométricas (1) sendo comunicante com ao menos uma unidade de processamento (2), sendo a dita unidade de processamento (2) compreendendo um processador (2.1) comunicante com uma interface de comunicação (2.2), para leitura e processamento de sinais provindos de cada unidade biométrica (1); e
   • b. ao menos uma estrutura de fixação (3), posicionável na cabeça de um usuário, em que a pluralidade de unidades biométricas (1) é distribuída radialmente ao longo da estrutura de fixação (3).
7. Dispositivo multicanais, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a unidade de processamento (2) ser posicionada na referida estrutura de fixação (3).
8. Dispositivo multicanais, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a unidade biométrica (1) compreender ao menos um sensor de deslocamento (1.1) anexado a ao menos um suporte da unidade (1.3) que é associável à estrutura de fixação (3).
9. Dispositivo multicanais, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a unidade biométrica (1) compreender adicionalmente ao menos um sensor de contato (1.2), ao menos um sensor de pletismografia (1.4) e ao menos um sensor inercial (1.5).
10. Dispositivo multicanais, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o sensor de contato (1.2) e o sensor de pletismografia (1.4) serem dispostos em uma primeira região (A), sendo mais próxima à cabeça do usuário.
11. Dispositivo multicanais, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a primeira região (A) ser oposta ao suporte da unidade (1.3), em que o sensor de deslocamento (1.1) é disposto entre a primeira região (A) e o suporte da unidade (1.3).
12. Método para detecção e monitorização multicanais de pressão intracraniana de um usuário de forma não invasiva, a partir de deformação craniana, caracterizado por compreender as etapas:

    • a. detecção de múltiplos sinais relativos à deformação craniana do usuário, por meio de um dispositivo de detecção e monitorização da pressão intracraniana que compreende uma pluralidade de unidades biométricas (1), posicionáveis na cabeça do usuário;
    • b. recepção dos múltiplos sinais relativos à deformação craniana por uma interface de comunicação (2.2), sendo um ou mais sinais relativos à deformação craniana enviados para um processador (2.1), em que a interface de comunicação (2.2) e o processador (2.1) são compreendidos em uma unidade de processamento (2); e
    • c. processamento, pelo processador (2.1), de um ou mais sinais relativos à deformação craniana gerando sinais de pressão intracraniana.
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por compreender adicionalmente uma etapa de seleção de canais, por meio de um elemento seletor, em que o processador (2.1) seleciona um ou mais sinais relativos à deformação craniana provindos de uma ou mais unidades biométricas (1).
14. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por a unidade biométrica (1) compreender ao menos um sensor de deslocamento (1.1), ao menos um sensor de contato (1.2), ao menos um sensor de pletismografia (1.4) e ao menos um sensor inercial (1.5).
15. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por compreender adicionalmente uma etapa de geração de índice de qualidade de sinal de canal, sendo gerado para cada um dos múltiplos sinais relativos à deformação craniana, em que o referido índice de qualidade de sinal de canal é gerado a partir de sinais de deslocamento, sinais de contato, sinais de pletismografia e/ou sinais de movimentação, provindos da pluralidade de unidades biométricas (1).

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