1. Corso di Biodesign
AA 2008/2009 - Facoltà del Design - Politecnico di Milano
3° anno – Disegno Industriale
Misure di pressione arteriosa
Docente: G. Andreoni - Politecnico di Milano

2. 2
Strumentazione biomedica
Strumentazione biomedica
(Rappresentazione schematica)
Controllo
e
Feedback
Biosensore Alimentazione
Elemento sensibile Elemento di Elaborazione del Presentazione del
primario conversione segnale segnale
Memorizzazione dei Trasmissione dei
Segnale di dati dati
calibrazione
Stimolo applicato
(radiazione, energia)
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

3. 3
Il segnale pressorio
Strumentazione biomedica
(Rappresentazione schematica)
Controllo
e
Feedback
Biosensore Alimentazione
Elemento sensibile Elemento di Elaborazione del Presentazione del
primario conversione segnale segnale
Memorizzazione dei Trasmissione dei
Segnale di dati dati
calibrazione
Stimolo applicato
(radiazione, energia)
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

4. 4
Introduzione
Pressione Arteriosa
La pressione è una misura che dà informazioni fisiologiche importanti
soprattutto per avere un quadro generale della situazione clinica.
Per esempio l'alta pressione (ipertensione), è uno dei fattori di rischio più
importanti per le persone anziane: a questa è strettamente legata la
frequenza di ictus, di deterioramento delle arterie e di varie malattie
cardiovascolari, che rappresentano in Italia la prima causa di morte e
tra le prime di disabilità.
La prevenzione inizia con il controllo periodico della pressione sanguigna
almeno una volta l'anno, o più frequentemente secondo le indicazioni
del proprio medico di fiducia.
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

5. 5
Introduzione
Fig.1. Andamento della pressione in un ciclo cardiaco.
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

6. 6
Introduzione
Pressione Arteriosa
La misurazione della pressione può essere fatta dal proprio medico, in
farmacia, ma anche da soli a casa con l'apparecchio
sfigmomanometro, osservando alcuni semplici accorgimenti. Si ha
con questa procedura una misura della pressione, che può essere
fortemente influenzata dal periodo in cui è rilevato il segnale e dallo
stato particolare del paziente (emozione, paura,…).
Può essere misurata con metodi invasivi (rilievo continuo e diretto) da
personale esperto e anche con metodi non invasivi, meno precisi e
più critici (rilievo campionato e indiretto).
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

7. 7
Introduzione
L’ipertensione si riferisce alla pressione che il sangue esercita sulle
arterie quando circola nell'organismo, spinto dalla contrazione del
cuore. Questa pressione, misurata in millimetri di mercurio (mmHg), è
massima durante la contrazione del cuore, la pressione sistolica, e
scende al minimo quando il cuore si riempie di sangue, la pressione
diastolica. La pressione alta è definita come una pressione massima
pari o maggiore di 140 mmHg o una pressione minima pari o
maggiore di 90 mmHg.
Fig.2. Andamento nel tempo della pressione arteriosa.
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

8. Specifiche Tecniche
Specification Value
Pressure range –30 to +300 mmHg
Overpressure without damage –400 to +4000 mmHg
Maximum unbalance ±75 mmHg
Linearity and hysteresis ± 2% of reading or ± 1 mmHg
Risk current at 120 V 10 µA
Defibrillator withstand 360 J into 50 Ω
Table Sensor specifications for a blood pressure sensor are determined by
a committee composed of individuals from academia, industry, hospitals,
and government.
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

9. 9
Metodi non invasivi di misura della pressione
Tutti i metodi non invasivi finora sviluppati per il rilievo della pressione
si basano su tecniche di misura indirette. Viene cioè rilevata la
pressione in un manicotto esterno, reso più o meno solidale con i vasi
di cui si vuole conoscere la pressione. Quando la pressione del
manicotto coincide con i valori tipici della pressione del vaso
(sistolica, diastolica), avvengono dei fenomeni idraulici che possono
essere rilevati dall’esterno con varie tecniche e quindi si stabilisce
l’identità fra il valore misurato nel manicotto esterno e il valore
caratteristico della pressione del vaso. Questi fenomeni idraulici
possono essere rilevati o da una persona o in modo automatico
grazie a particolari sensori.
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

10. 10
Metodi del manicotto
cuff
occluded
blood vessel
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

11. 11
Metodi non invasivi
Metodo di Riva-Rocci: rilevazione della pressione manuale
All’uso del manicotto sono associate diverse tecniche manuali; la più
diffusa è il metodo di Riva-Rocci. Si sistema intorno al braccio un
manicotto che viene gonfiato fino a che la sua pressione, misurabile
con un manometro, assume valori sicuramente superiori alla
pressione sistolica. In queste condizioni l’arteria superficiale è
collassata per effetto della pressione esercitata su di essa dal
manicotto e in essa non scorre sangue. Perciò il fenondoscopio
posizionato sull’arteria a valle del manicotto non evidenzierà alcun
suono. A questo punto si diminuirà lentamente la pressione del
manicotto fino a che raggiungerà il valore della sistolica. In queste
condizioni il sangue ricomincerà a fluire ad intermittenza, causando
dei suoni tipici, detti suoni di Korotkoff, che arrivano a un massimo e
tendono poi a sparire quando la pressione del manicotto raggiunge il
valore della diastolica ed il flusso di sangue nell’arteria cessa di
essere intermittente.
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

12. 12
Metodi non invasivi
Metodo di Riva-Rocci: rilevazione della pressione manuale
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

13. Non invasive Methods: Riva Rocci (for english speaking students)
Typical indirect blood-pressure measurement system The
sphygmomanometer cuff is inflated by a hand bulb to pressures
above the systolic level. Pressure is then slowly released, and blood
flow under the cuff is monitored by a microphone or stethoscope
placed over a downstream artery. The first Korotkoff sound detected
indicates systolic pressure, whereas the transition from muffling to
silence brackets diastolic pressure. (From R. F. Rushmer,
Cardiovascular Dynamics, 3rd ed., 1970. Philadelphia: W. B.
Saunders Co.
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

14. 14
Metodi non invasivi
Metodo di Riva-Rocci: rilevazione della pressione manuale
Questo metodo non garantisce una precisione accettabile della
pressione sistolica e soprattutto della diastolica. Fonti di precisione
sono il corretto posizionamento del manicotto, l’ambiente rumoroso, la
presenza di uno strato adiposo fra manicotto e arteria.
Inoltre il valore della pressione è ottenuto in circostanze diverse da
quelle che caratterizzano le normali abitudini. Inoltre questo tipo di
misura può indurre nel paziente uno stato emotivo con conseguente
innalzamento della pressione.
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

15. 15
Metodi non invasivi
Metodo di Riva-Rocci: metodi automatici
Il principio su cui si basano questi sistemi è quello di Riva-Rocci con
la variante che la misura è automatica.
Caratteristiche comuni di questi dispositivi sono una pompa che
gonfia automaticamente il manicotto, una valvola che ne consente lo
sgonfiamento automatico, sistemi ad ultrasuoni o microfoni per
rilevare i suoni di Korotkoff, un sensore di pressione per rilevare la
pressione del manicotto e un sistema per l’elaborazione e la
rappresentazione dei segnali.
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

16. Metodo Riva-Rocci automatico
Ultrasonic determination
of blood pressure A
compression cuff is placed
over the transmitting (8
MHz) and receiving (8
MHz ±∆ ƒ) crystals. The
opening and closing of the
blood vessel are detected
as the applied cuff
pressure is varied. (From
H. F. Stegall, M. B.
Karedon, and W. T.
Kemmerer, "Indirect
Measurement of Arterial
Blood Pressure by
Doppler Ultrasonic
Sphygmomanometry, "J.
Appl. Physiol.,
1968,25,793-798. Used
with permission.)
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

17. 17
Esempi di strumenti manuali
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

18. 18
Esempi di strumenti manuali
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

19. 19
Esempi di strumenti manuali
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

20. 20
Metodo Oscillometrico
Top: Cuff pressure with superimposed Korotkoff sounds, which appear between systolic
and diastolic pressures. Bottom: the oscillometric method detects when the amplified
cuff pressure pulsations exceed about 30% of maximal pulsations.
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

21. Metodo Oscillometrico
1
200
Cuff pressure mm Hg
160 2
120
80
40
0
Cuff pressure oscillations
The oscillometric method A compression cuff is inflated above systolic pressure and
slowly deflated. Systolic pressure is detected (Point 1) where there is a transition from
small amplitude oscillations (above systolic pressure) to increasing cuff-pressure
amplitude. The cuff-pressure oscillations increase to a maximum (Point 2) at the mean
arterial pressure.
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

22. 22
Esempi di strumenti automatici
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

23. 23
Esempi di strumenti automatici
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

24. 24
Esempio
• Analisi di un misuratore di PA domiciliare.
• 2 vie possibili:
reverse engineering (design)
design engineering (engineering)
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

25. 25
Esempio applicativo
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

26. 26
Strumentazione biomedica
Misuratore di pressione
Controllo
e
Feedback
Sensore
Alimentazione
(di pressione)
Elemento di
Elemento sensibile Elaborazione del Presentazione del
Conversione
Primario (manicotto) segnale segnale
sensore
Memorizzazione dei Trasmissione dei
Segnale di dati dati
Calibrazione
Stimolo applicato
(Pressione del manicotto)
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

27. 27
Esempio applicativo
Controllo
e
Feedback
Sensore Alimentazione
(di pressione)
Elemento di
Elemento sensibile Elaborazione del Presentazione del
Conversione
Primario (manicotto) segnale segnale
sensore
Stimolo applicato
(Pressione del manicotto)
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

28. 28
Esempio applicativo
Sensore
(di pressione) Membrana gonfiabile
per l’occlusione dei
Elemento sensibile vasi brachiali
Primario (manicotto)
Tubo di
gomma per
Stimolo applicato il gonfiaggio
(Pressione del manicotto)
Tubo di gomma
Valvola meccanica per l’invio dell’aria
per la chiusura del al sensore di
flusso d’aria pressione
Pompa di Aria in uscita
gonfiaggio manuale Aria in con
con valvola per ingresso a pressione =
p manicotto
l’ingresso dell’aria pressione
atmosferica
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

29. 29
Esempio applicativo
Controllo e
Feedback
Sensore
(di pressione) Alimentazione
Elemento di
Elaborazione del Presentazione del
Conversione
sensore
segnale segnale Interruttore
che apre la
Tubo valvola dell’aria
al sensore
Attacco del’ Ingresso
Interruttore aria Valvola
ON/OFF
Sensore di pressione
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

30. 30
Esempio applicativo
Controllo e
Feedback
Sensore
(di pressione) Alimentazione
Elemento di
Elaborazione del Presentazione del
Conversione
segnale segnale
sensore
Microprocessore
NISSEI N-1622A
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

31. 31
Esempio applicativo
Controllo e
Feedback
Sensore
(di pressione) Alimentazione
Elemento di
Elaborazione del Presentazione del
Conversione
segnale segnale
sensore
Batteria 9V Batteria 9V
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

32. 32
Esempio applicativo
Controllo e
Feedback
Sensore
(di pressione) Alimentazione
Elemento di
Elaborazione del Presentazione del
Conversione
segnale segnale
sensore
Display per Beeper
Psys/Pdia/Pmed
HR, e misura ok per HR
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

33. 33
Esempio applicativo
Controllo e
Feedback
Sensore
(di pressione) Alimentazione
Elemento di
Elaborazione del Presentazione del
Conversione
segnale segnale
sensore
Display Beeper
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

34. 34
Conclusione
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

35. 35
Conclusione
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

36. 36
Conclusione
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

37. 37
Conclusione
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

38. 38
Conclusione
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi

39. 39
Conclusione
Giuseppe Andreoni
Cesare Alippi