Biologické signály. X31ZLE Základy lékařské elektroniky Jan Havlík Katedra teorie obvodů

Transkript

1 Biologické signály X31ZLE Základy lékařské elektroniky Jan Havlík Katedra teorie obvodů

2 Biologické signály mají původ v živém organismu jsou vyvolány buď samotnými životními projevy organismu nebo působením na organismus z vnějšku rychlosti změn těchto signálů mohou být velmi různé

3 Rozdělení biosignálů bioelektrické bioakustické biomagnetické biomechanické bioimpedanční biochemické rozdělení je odvozeno od měřených veličin, nikoli od postupů měření

4 Bioelektrické signály vznikají v důsledku elektrických dějů probíhajících na buňečných membránách jsou přenášeny dobře vodivým prostředím těla na povrch měříme obvykle neinvazivně

5 Bioelektrické signály elektrokardiografický signál (EKG) akční potenciály srdečních svalových buněk 0,5 5 mv; 0, Hz; povrchově elektroencefalografický signál (EEG) vzniká činnostímozkových neuronů µv; 0,1 100 Hz; povrchově

6 Bioelektrické signály elektrokortikografický signál (ECoG) signál sejmutý přímo z mozkové kůry 5 µv 10 mv; 0,1 100 Hz; povrchově evokované potenciály (EP) signály produkované mozkem v reakci na vnější podněty 0,1 20 µv; až jednotky khz; povrchově

7 Bioelektrické signály elektromyografický signál (EMG) akční potenciály svalových vláken 0,1 10 mv; 0,01 Hz 10 khz; povrchově 50 µv 5 mv; 0,01 Hz 10 khz; vpichově elektrogastrografický signál (EGG) vzniká činností žaludečního svalstva 0,1 10 mv; 0,01 5 Hz; povrchově µv; 0,01 5 Hz; nitrožaludečně

8 Bioelektrické signály elektroneurografický signál (ENG) je generován šířením vzruchů periferními nervovými vlákny 5 µv 10 mv; 0,01 Hz 1 khz; vpichově elektrookulografický signál (EOG) vzniká činností okohybných svalů 10 µv 5 mv; 0, Hz; povrchově

9 Bioelektrické signály elektroretinografický signál (ERG) vzniká činností oční sítnice 5 µv 1 mv; 0,2 50 Hz; povrchově fetální EKG (fekg) vzniká činností srdce plodu v těle matky µv; 0, Hz; povrchově

10 Biomagnetické signály vznikají v důsledku lokálních proudů zapříčiněných šířením akčních potenciálů permeabilita živých tkání a vzduchu je srovnatelná velmi obtížně měřitelné, velká rušivá pole

11 Biomagnetické signály bezkontaktní měření odpadá nutnost referenční elektrody intenzity dosahují max. desítky pt v klinické praxi se běžně nevyužívají

12 Bioimpedanční signály nejsou spontánním projevem organismu vznikají průchodem indukovaného proudu tkání velikost snímaného napětí je závislá na impedanci tkáně, kterou proud prochází (tedy na jejím složení, objemu, prokrvení atd.)

13 Bioakustické signály fonokardiografický signál tvoří ho tzv. srdeční ozvy obvykle snímáme fonendoskopem, lze snímat i mikrofonem dynamický rozsah až 80 db; Hz často nás zajímá jen obalová křivka

14 Biomechanické signály patří sem různé polohové výchylky, průtoky, objemy, tlaky apod. související s životními projevy organismu

15 Biomechanické signály krevní tlak (NIBP, BP) horní hranice do 300 mmhg 0 mmhgodpovídá atmosférickému tlaku srdeční výdej objem krve vypuzený srdcem do oběhu za jednotku času normální hodnota je 5,5 l min -1

16 Biomechanické signály respirační frekvence obvykle se měří nepřímo z modulace jiného biosignálu, např. EKG či koncentrace CO 2 ve vydechovaném vzduchu běžný rozsah do 50 min -1 objemy tkání slouží k posouzení prokrvení dané tkáně

17 Biochemické signály informují o koncentracích chemických látek v organismu, např. nasycení krve kyslíkem (SpO 2 ) koncentrace CO 2 v krvi a vydechovaném vzduchu ph tkání

18 Další biologické signály Na co jsme zapomněli? základní biologický signál; první měření, které na sobě provedete, pokud budete mít potřebu pátrat, zda je všechno v pořádku

19 Další biologické signály tělesná teplota kontaktní i bezkontaktníměření měřicí rozsah alespoň C obvykle se neměří častěji než jednou za min

20 Literatura 1. Penhaker, M. a kol.: Lékařské diagnostické přístroje učební texty. VŠB TU Ostrava, Ostrava, Rozman, J. a kol.: Elektronické přístroje v lékařství. Academia, Praha, 2006.