01Hastq_1_2010 (1006397), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

5.3.3. Современное построение ЭК

Широкое внедрение цифровых вычислителей существенно изменило построение ЭК. Большинство операций переложено на цифровую технику. Неизменными остались только входные цепи с защитой от дефибри­ллятора и входные усилители с низким уровнем шумов (и высоким входным сопротивлением). Далее в разных вариантах включается АЦП (преобра­зователь амплитуды в цифровой код) и вычислитель. Мы рассмотрим два варианта построения входной части:

1) с использованием 12 разрядного АЦП и

2) с использованием 18 разрядного АЦП (рис 5.3.3).

Почему 12 разрядного? Количество разрядов определено динамическим диапазоном входных сигналов (от 5 мкВ до 10 мВ). Т.к. младший дискрет должен быть на уровне шумов, т.е. иметь значение: от 0.5 до 5 мкВ, то число двоичных разрядов должно быть 11 - 14. Обычно выбирается 12 разрядов. Временной период квантования АЦП выбирается 2мс и менее (частота квантования 0.5-2кГц). При F квантования 0.5 кГц необходимо встраивать каскад выборки/хранения для обеспечения одновременности съема сигнала по каналам, ибо допускается расхождение моментов взятия выборок между каналами не более 100 мкс.

Обычно сигнал от электрода F вычитается из сигналов остальных электродов, в результате чего подавляется синфазная составляющая сетевой помехи, а информация преобразуется от девяти к восьми канальной форме. После вычитания имеем: R-F=1, L-F=2, Ci-F=I, где 1,2,i - номера 8 каналов. Отведения процессор будет вычислять по формулам: I =(L-F)-(R-F)=L-R, все формулы пересчета приведены ниже:

Програмно обеспечивается изменение усиления, подбираются частотные характеристики. Однако контрольный сигнал 1 мВ должен подключаться до входа АЦП для обеспечения контроля усилителей.

В
конце 80х годов появились АЦП сигма/дельта преобразования. Число разрядов такого АЦП достигает значения 24 и не связано с ювелирными точностями резистивных матриц АЦП. На базе сигма/дельта АЦП возник второй вариант входной части ЭК. Структура представлена на рис 3.3.

При числе разрядов 18 функции подавления СФП и устранения электродного потенциала +/-0.3В можно возложить на цифровые программы. Схема упрощается в части аналоговых усилителей, но усложняется в области ввода кодов АЦП в процессор: вместо 2х байт надо вводить 3 байта. Возможно, что обе схемы долго еще будут конкуренты.

ЭК для новых методик обследования. К новым методикам можно отнести регистрацию поздних потенциалов миокарда и картирование.

Регистрация поздних потенциалов. Структурная схема ЭК регистрации поздних потенциалов показана на рис 5.3.4. Используются отведения Франка. Для методики ЭКГВР Э
КС дополнительно фильтруется с подавлением нижних частот, (ФВЧ выделяет область спектра от 40Гц до 250Гц. После фильтрации обеспечивается накопление N=300-500 кардио циклов. При этом шумы уменьшаются в корень квадратный из N раз. В результате достигается уверенная регистрация сигналов на уровне единиц мкв. Для синхронизации организуется дополнительный канал, который формирует тригерный импульс процесса синхронизации накопления.

ЭК картирования по поверхности тела. Для картирования используется от 24 до 200 электродов сьема ЭКС. Достаточно сложной является сама конструкция электродного пояса: большое число электродов и разнообразие конституции тела пациента ставят сложные проблемы. ЭКС каналов вводится в АЦП и далее в ЭВМ, где обычно используются программы пакета Мат Лаб. (функция griddata и графический пакет)

Контрольные вопросы к разделу 3

1. Опишите отличия ЭК от простого усилителя биопотенциалов.

2. Вспомните классификацию ЭК и особенности каждого типа. О чем говорят буквы ЭК12/3ТИ?

3. Перечислите основные узлы типовой структуры ЭК и перечислите основные параметры ЭК.

4. Какие изменения претерпел ЭК при внедрении ЭВМ?

5. Опишите особеннности структуры ЭК для методик ЭКГВР и картирования.

5.4. Фонокардиографы (ФКГ, рис 5.4.1)

Основные понятия. Шумы сердца вызываются движением клапанов, мышечными шумами, турбулентным протоком крови и ее прорывами при патологиях. Синхронизация графиков шумов сердца с ЭКГ и использование частотных фильтров облегчает расшифровку источника шумов.

Из многочисленных заболеваний сердца важную часть составляют структурно- механические пороки миокарда и клапанной системы. Они выявляются в основном в первые 20 лет становления организма и в последние года старости, когда сосуды и клапаны начинают деформироваться артериосклерозом и солевыми отложениями. В диагностике этих заболеваний исторически ведущую роль имело прослушивание шумов сердца. Традиционно использовался стетоскоп, а с пятидесятых годов прошлого столетия возник прибор - фонокардиограф (ФКГ).

ФКГ эффективнее прослушивания стетоскопом, т.к. дает четкое различение разных источников шума. Синхронная регистрация шумов с записью ЭКГ обеспечивает простое выделение источников шумов (см рис 5.4.1).

Источником шумов служат удары / колебания створок клапанов в начале механической систолы (I тон - закрываются митральные клапаны между предсердием и желудочками), и, в конце механической систолы, II тон (закрываются аортальные клапаны между желудочками и аортой). Кроме того движение крови в камерах сердца создает шум, (шумы расслабления, диастолы желудочков - III тон, систола предсердий и заполнение желудочков - IY тон). Кроме ударных шумов прослушиваются шумы прорыва крови через клапаны, а так же шумы протока крови через отверстия между желудочками при наличии порока межжелудочковой перегородки. Дополнительно фонокардиография позволяет регистрировать длительность механической систолы (как временное расстояние между импульсом Q ЭКГ и вторым тоном ФКГ или расстояние между первым и вторым тоном на выходе ВЧ фильтра). Эта длительность достаточно информативна при наблюдении процесса выздоровления пациента.

К
ардиошумы снимаются микрофоном в полосе частот 25Гц-1кГц. Фильтрами шумы разделяются по частотным каналам. На бумаге график регистрируются на скорости 50 мм/с. Точки наложения микрофона показаны на рис 5.4.1. Информативным являются расположение, амплитуда и форма огибающей шумов. Выбирается тот фильтр, который четче выделяет структуру шумов, характерных для анализируемых заболеваний. Одновременно регистрируемый график ЭКГ обеспечивает легкую расшифровку фаз возникновения тонов сердца. Некоторые формы ФКГ в соотношении с ЭКГ и значениями давления крови в желудочках показаны на рис 5.4.2.

Основной трудностью в инженерном построении ФКГ является обеспечение метрологической проверки величины чувствительности микрофона на разных частотах. Используются два типа микрофонов: с воздушной проводимостью и контактные. Первые легко калибруются стандартными методами, но очень чувствительны к окружающим шумам. Вторые предпочтительнее в медицинской практике, но трудно калибруются на разных частотах, т.к. работают в контакте с грудиной тела и частотные характеристики должны учитывать взаимное влияние тканей и микрофона. Поэтому при заводской проверке и контроле характеристик используется эквивалент грудины.

Характеристики полосовых фильтров и методика обследования предложена Маас Вебером в 1952г. Граничные полосы фильтров по Маас Веберу представлены в таблице 1. Частотные характеристики на рис 5.4.3. На практике часто используют сокращенный набор фильтров, например: 1) Низкочастотный Н и 2) Среднечастотный С₂,

О
бычно канал ФКГ встраивается в кардиограф. Все ЭК ведущих фирм имеют в составе прибора канал ФКГ.

Таблица 1 Частоты фильтров по МаасВеберу.

5
.5. Реографы (рис 5.5.1). Реоплетизмография

Понятия: Реовазография (vasis - сосуд), Реоплетизмография (plethymo-наполняю) - графическое изображение пульсирующего наполнения сосудов. Допустимые измерительные токи. Базовое сопротивление, пульсирующее сопротивление. Биполярная и тетраполярная РЕО, Дифференцированная РЕО.

1. Методики использования реографа

Для кардиолога важнейшее значение имеет измерение ударного выброса крови сердцем. Одним из методов его нахождения является реоплетизмография - графическая регистрация пульсового наполнения. Первые предложения использовать для этой цели пульсирующее сопротивление тела относится к 1907г (1907г - Кремер, 1937г - Манн, с 1941-48гг - Кедров). С 1950г реоплетизмограф стал называться реографом. Структура прибора и типовая форма записи графика РЕО показана на рис 5.5.1.

Структура прибора проста. Через тело пациента пропускается измерительный (зондирующий) ток. Проводимость крови в 2 – 4 раза выше проводимости тканей и изменение кровенаполнения вызывает пульсацию сопротивления. Использование в качестве зондирующего постоянного тока нежелательно из-за имеющих место физиологических противопоказаний и сложной помеховой обстановки. Поэтому используют зондирующий переменный ток. Частота генератора тока вы­­бирается от 40 до 200 кГц. Наложенными электро­да­ми измеряется падение напряжения от зондирующего тока на выбранном участке тела. Рассчитывают полное (базовое) сопро­тивление между электродами и выделяют пульсовую волну. Эта волна идет в такт с работой сердца.

Базовое сопротивление определяется по закону Ома:

R = ρL/S, где:

ρ -удельное сопротивление Ом*см (примерно 350 Ом*см, оно изменяется в зависимости от выбранной частоты измерительного тока), S - площадь токопроводящей зоны ткани (обычно 50 см²), L - расстояние между электродами. Для L=20см, S= 50см², ρ=350 ом*см получим r=500 Ом. (Для более точного расчета значения R необходимо учитывать форму поля под электродами.

С целью получения значения пульсирующего обьема в формуле R умножим числитель и знаменатель на L. Тогда:

R = ρL²/V, где V - находящийся между электродами обьем тела. Нас интересует пульсирующий обьем ΔV (при этом сопротивление R изменяется от R до R+Δ, где Δ - малое приращение), поэтому проведем не сложные преобразования:

ΔV= ρL²Δ/R² (или ΔV = ΔS²/ρ).

L,Δ,R непосредственно измеряется, ρ принимается типовым (ρ может быть так же определено измерением, если провести одновременно два замера R для разных L. ΔV можно отождествлять со сжатием желудочков сердца и ударным выбросом крови.

Существует две методики наложения электродов при обследовании: биполярная и тетраполярная. В первом случае токовые и потенциальные (измерительные) электроды обьединены. Во втором случае токовые и измерительные электроды разделены. Этим исключается влияние сопротивления электрод - кожа и обеспечивается меньший дрейф сигнала. Варианты наложения электродов представлены на рис 5.5.2.

Электроды выполня­ются в виде двух парных металлических лент (одна для токового электрода, другая для потенциального). При тетраполярной реографии электроды накладываются: один парный на шею, другой парный на бедра. По биполярной методике (Тищенко 1973г) используется наложение электродов правая рука - правая нога.

Реограмма очень нестабильна, каждое движение тела или мускулатуры искажает график. Поэтому используют дифференцированную реограмму. Она более стабильна. Каждый прибор - реограф имеет каналы полной и дифференцированной реограммы.

Кроме определения параметров центральной гемодинамики (измерение ударного выброса, минутного обьема, общего перифирического сопротивления), реография успешно примен яется для оценки мозгового кровообращения (реоэнцефалография), определения тока крови в конечностях (реовазография) и печени (реогепатография). Наиболее точна, информативна реография в сравнительных вариантах: регистрируется одновременно реограмы правой и левой области, правой и левой конечности.

Одноканальная реография не обладает селективностью по выделению области пульсирующего обьема. При сложных случаях заболеваний типа "легочное сердце" и "пульсирующая аорта" дополнительно пульсирующие обьемы нарушают достоверность измерения гемодинамики. Делаются попытки использования одновременно многих электродов и каналов, что потенциально дает возможность точнее локализовать обследуемые обьемы. Для выделения сигналов каждого канала используют частотное или временное разделение.

Характеристики

Список файлов лекций