Improvement of gas exchange measurements in ergospirometry with the use of optimal filters for O2 and CO2 transducers

RESUMO

O aperfeiçoamento da acurácia em dedições de trocas gasosas respiração-a-respiração em seres humanos requer um método adequado de compensação da estreita banda de passagem dos transdutores de gás utilizados. Apesar de um projeto de filtros ótimos para estes transdutores requerer técnicas como filtragem de Wiener ou aproximações recursivas por mínimos quadrados, estas técnicas ainda não têm sido aplicadas em trnsdutores para ergoespirometria. Neste trabalho é proposto um método para projetos de filtros digitais para tais transdutores com aplicação em ergoespirometria. Os filtros obtidos foram aplicados em sinais adquiridos com transdutores de dióxido de carbono, transdutores de oxigênio eletroquímicos e um transdutor de oxigênio paramagnético. Duas técnicas foram avaliadas com sucesso um algoritmo adaptativo NLMS modificado e um filtro FFT-Wiener modificado. Os filtros ótimos foram projetados utilizando o critério de mínimo erro quadrático médio. A densidade espectral de potência média dos sinais de concentrações de oxigênio e dióxido de carbono foi considerada no cálculo dos filtros ótimos. O desempenho dos filtros foi avaliado com um mecanismo simulador de respiração com as trocas gasosas controladas. As medidas de trocas gasosas obtidas com e sem os filtros ótimos foram comparadas com os valores preditos pelo simulador. Os resultados mostraram que os filtros ótimos podem reduzir em até 8 vezes a subestimação média nas medições das trocas gasosas. A tendência de aumento do erro de medição com o aumento da freqüência respiratória também foi reduzida em até 65 por cento.