Různé druhy biosignálů

Transkript

1 Biosignály

2

3 Obsah přednášky Různé druhy biosignálů (jejich bohatství a čím se liší) Pojem biosignálu (co mají všechny společné) Metodika snímání a záznamu biosignálů Zpracování a vyhodnocování biosignálů Biosignály v terapii

4 Různé druhy biosignálů (jejich bohatství a jak se liší) známé biosignály terminologie biosignály v klinických oborech biosignály elektrické a neelektrické povahy biosignály dle vyšetřovaných orgánů biosignály dle způsobu vzniku biosignály dle fyzikálních veličin, snímače, převodníky

5 Terminologie EKG Elektrokardiografie vyšetřovací metoda EKG Elektrokardiograf vyšetřovací přístroj EKG Elektrokardiogram výsledek vyšetření =grafický záznam

6 Biosignály dle klinických oborů (diagnostika) Kardiologie, interna aj: EKG, EGG Porodnictví: FEKG Neurologie: EEG, EMG, rychlost vedení, EP (VEP, AEP, BAEP, SSEP,...), ENG, HRV Psychologie: ERP (event-related) Oftalmologie: ERG, VEP Audiologie, otologie AEP, BAEP

7 Monitory Monitory životních funkcí (ARO) EKG oxymetrie [po2] kapnometrie [pco2] plicní ventilace tělesná teplota Holterovské monitorování (přenosné přístroje) EKG TK

8 např.: Dle fyzikálního charakteru biosignálu Elektro EEG = Elektroencefalografie EKG = Elektrokardiografie Magneto MEG = Magnetoencefalografie MKG = Magnetokardiografie

9 Biosignály neelektrické povahy (Často nám ani nepřijde, že se jedná o biosignál. Přístrojem na vyšetření biosignálu se stává třeba jen fonendoskop.) Běžná vyšetření: Krevní tlak a jeho průběh Teplota a její průběh Auskultace (poslechové vyšetření akustický signál) Perkuse (vyšetření poklepem princip rezonátoru)

10 Dle vyšetřovaných orgánů ECoG = Elektrokortikografie (mozková kůra) EEG = Electroencefalografie (mozek) EGG = Elektrogastrografie, gastroenterografie (hladká svalovina) EKG = Elektrokardiografie (myokard) EMG = Elektromyografie (svaly, periferní nervy) ENG = Elektronystagmografie (pohyby očí při nystagmu) ENoG = Elektroneuronografie (periferní nerv) EOG = Elektrookulografie (klid. potenciál sítníce pohyb očí) ERG = Elektroretinografie (EP oční sítnice)

11 Plíce Funkční vyšetření plic = Pulmonary Function Tests (PFTs) Spirometrie Celotělový plethysmograf Bronchokonstrikční a bronchodilatační testy Vyšetřuje se: plicní objemy, kapacity průchodnost dýchacích cest plicní pružnost výměna plynů v plicích funkce dýchacího svalstva regulace dýchání

12 Zobrazovací metody vs. biosignály zobr. metody: zobrazení prostorových útvarů, anatomické struktury biosignály: funkční vyšetření (fyziologické funkce, patfyz.) Často se oba pohledy prolínají či kombinují a doplňují, např: zobrazovací metody dynamické metody zobrazování, doppler biosignály mapování (např. brainmapping)

13 Fourierova transformace výkonová spektra signálu na různých částech povrchu lebky Brainmapping

14 Pasivní a aktivní biosignály Pasivní biosignál: Energie vnějšího testovacího signálu prochází organismem, který s ní interaguje (= princip zobrazovacích metod). Výstupem je modifikovaný signál, např: dopplerovský signál perkuse (vyšetření poklepem) Aktivní biosignál: zdrojem jejich energie je organismus

15 Biosignály dle místa vzniku Hierarchická úroveň: subcelulární úroveň pohyb iontů (exp. laboratoř) celulární úroveň akční potenciály (myocyt, neuron) laboratoř, exp. medicína; AP v klidovém EMG Subsystém (nervosvalová ploténka, motorická jednotka, svalovina) ploténkový šum, MUP (Motoric unit potential) orgán (srdce, mozek, sval, smyslový orgán) sumační potenciál celý organismus např. stabilometrie, vyš. chůze aj.

16 Biosignály dle způsobu vzniku Představa systému, vstupy systému, okolí systému: spontánní, nativní forsírování (donucení) zátěžové testy provokační testy evokace (zpravidla arteficielní podněty) Př: Poklepat sousedovi na kalvu. Co je to za biosignál? pasivní biosignál, evokace, provokace, zátěžový test?

17 Biosignály dle fyzikální veličiny Elektrické Magnetické Mechanické Hydrodynamické Akustické Termické Chemické atd.

18 Elektrické Elektrické a magnetické elektrické napětí U [V] elektrický proud I [A] elektrický odpor R [Ω] elektrická impedance Z [Ω] snímač: elektrody Magnetické změny magnetické indukce B [T] snímače: cívky, Hallova čidla

19 Mechanické poloha x [mm], rychlost v [m/s], zrychlení a [m/s2 ] objem V [l] úhel α[ ] síla F [N] mechanické napětí σ[pa] snímače: proměnné kondenzátory, indukčnosti, potenciometry,... plethysmograf (objem) siloměry, tenzometry

20 Hydrodynamické tlak p [Pa] objem V [l] rychlost proudění v [m/s] průtok Q [l/s] snímače: manometry, tonometry průtokoměry, turbínky, Pitotovy trubice

21 Akustické akustický tlak p [Pa] akustická rychlost v [m/s] intenzita zvuku I [W/m2 frekvence zvuku f [Hz] snímač: Mikrofon dynamický piezoelektrický kondenzátorový,...

22 Termické teplota t [ C] Termické a optické snímače: teploměry (termistory, termočlánky, kapalné krystaly...) Optické emise záření absorbce záření (extinkce) reflexe snímače: fotodiody, fototranzistory, CCD,...

23 Chemické ph Koncentrace roztoků parciální tlak plynů snímače: phmetry optické metody: oxymetr O 2 kapnometr CO 2