Biologické signály X31ZLE Základy lékařské elektroniky Jan Havlík Katedra teorie obvodů xhavlikj@fel.cvut.cz
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
Rozdělení biosignálů bioelektrické bioakustické biomagnetické biomechanické bioimpedanční biochemické rozdělení je odvozeno od měřených veličin, nikoli od postupů měření
Bioelektrické signály vznikají v důsledku elektrických dějů probíhajících na buňečných membránách jsou přenášeny dobře vodivým prostředím těla na povrch měříme obvykle neinvazivně
Bioelektrické signály elektrokardiografický signál (EKG) akční potenciály srdečních svalových buněk 0,5 5 mv; 0,01 250 Hz; povrchově elektroencefalografický signál (EEG) vzniká činnostímozkových neuronů 5 300 µv; 0,1 100 Hz; povrchově
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
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 10 500 µv; 0,01 5 Hz; nitrožaludečně
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; 0,05 100 Hz; povrchově
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 10 20 µv; 0,01 250 Hz; povrchově
Biomagnetické signály vznikají v důsledku lokálních proudů zapříčiněných šířením akčních potenciálů permeabilita živých tkání a vzduchu je srovnatelná velmi obtížně měřitelné, velká rušivá pole
Biomagnetické signály bezkontaktní měření odpadá nutnost referenční elektrody intenzity dosahují max. desítky pt v klinické praxi se běžně nevyužívají
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.)
Bioakustické signály fonokardiografický signál tvoří ho tzv. srdeční ozvy obvykle snímáme fonendoskopem, lze snímat i mikrofonem dynamický rozsah až 80 db; 5 2000 Hz často nás zajímá jen obalová křivka
Biomechanické signály patří sem různé polohové výchylky, průtoky, objemy, tlaky apod. související s životními projevy organismu
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
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
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
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
Další biologické signály tělesná teplota kontaktní i bezkontaktníměření měřicí rozsah alespoň 35 42 C obvykle se neměří častěji než jednou za 10 15 min
Literatura 1. Penhaker, M. a kol.: Lékařské diagnostické přístroje učební texty. VŠB TU Ostrava, Ostrava, 2004. 2. Rozman, J. a kol.: Elektronické přístroje v lékařství. Academia, Praha, 2006.