|
Ľudský organizmus - otvorený dynamický systém, schopný generovať, prijímať, spracovávať a
vysielať informácie. Výstupné informácie - odrážajú stav organizmu (zdravý -chorý).
Základom diagnostiky ochorenia sú výstupné informácie, ktoré sú zakódované v podobe
biosignálov (napr. informácia o činnosti srdca je zakódovaná v jeho elektrických prejavoch
(EKG), v mechanických prejavoch (fonokardiografia), v modulácii ultrazvukových impulzov
(Echokardiografia)...
Biosignál: Materiálny nosič informácie, ktorý informuje o činnosti orgánu a o jeho vzťahoch s
okolím.
Vlastný(generovaný) biosignál:
ELEKTRICKÝ (Elektro-magnetický): Vzniká vo vzrušivých a dráždivých štruktúrach (v
receptoroch, v neurónoch, v nervosvalovej platničke) buď ako lokálny - nešíriaci sa
potenciál (receptorový, synaptický, platničkový), alebo generalizovaný - akčný. šíriaci sa
potenciál (vzniká pri činnosti mozgu, srdca, nervov, svalov).
NEELEKTRICKÝ: rýchlosť, tlak, prietok, objem, teplota, akustická odrazivosť, absorpcia
rtg lúčov, etc.
Sprostredkovaný biosignál (modulovaný): vzniká interakciou vlastného (generovaného)
biosignálu napr. s rtg žiarením, ultrafialovým vlnením alebo s magnetickým poľom.
l. Elektrické biosignály (elektrické napäťové zmeny):
Akčné potenciály (Aps) sú modulované
frekvenčne (nie amplitúdovo) a prenášajú zakódované informácie z receptorov do mozgu a z
mozgu do svalu, žliaz, orgánov. Transport APs pozdĺž axónov pripomína šírenie sa elektrónov v
elektrickom poli. Počas takéhoto transportu APs okolité tkanivá slúžia ako priestorový vodič.
Napäťové zmeny, ktoré možno merať v takomto priestorovom vodiči sa nazývajú poľové
potenciály. Takto možno merať poľové potenciály ako napr. elektrické potenciály srdca metódou
zvanou EKG- grafia, alebo elektrické biopotenciály činnosti mozgu - EEG, podobne ENG,
EMG, ERG ,etc. Snímané elektrické potenciály majú rôzne napätia a rôzne frekvencie. Napr. od
10-6 V (EEG) , 10-2 V (EMG) s frekvenciami v rozsahu 101 - 103 Hz. Sú registrované
elektródami, získané elektrické signály sú malé a preto musia byť zosilňované v zosilňovačoch,
(napr. diferenciálny zosilňovač s vysokým vstupným odporom, ktorý musí byť 100 - 1000 krát
väčší než impedancia tkaniva, podmienkou presného merania el. signálu je jeho neskreslené
zosilnenie) ďalej sú filtrované (odstránenie šumov) filtrami (odstránia nechcené frekvencie napr.
50 Hz z elektrickej siete). Signály sú potom zobrazené na displejoch osciloskopov ,a nakoniec
registrované v zapisovačoch príp. spracované, analyzované a archivované v počítačoch.
Rozhranie tkanivo - elektróda sa chová ako RC obvod.
Zosilňovače elektrických biosignálov:
jednosmerné - zosilňujú aj polarizačné napätie na elektródach, čím sa môže skresliť
vlastné
merané napätie
striedavé - (konštruované ako dvojstupňové) R-C väzba medzi predzosilňovačom a
vlastným
zosilňovačom obmedzuje prenos jednosmernej zložky biosignálu.
diferenciálne- zosilňujú len rozdiel napätí privádzaných na vstup zosilňovača.
Skreslenie elektr. biosignálov: je frekvenčné, amplitúdové a fázové. (Na jeho kvantifikáciu
potrebujeme poznať frekvenčnú charakteristiku zosilňovača a vnútornú impedanciu tkaniva,
ktoré je zdrojom biosignálu).
2. Neelektrické biosignály -ak chceme hodnotiť musia sa najprv premeniť na elektrické signály
pomocou snímačov (meniče-transducery) napr. pri priamom meraní tlaku krvi - manometrická
hlavica slúži ako menič, ďalej sa musia zosilniť, filtrovať a zobraziť podobne ako signály
elektrické. Základné druhy meničov: mechanoelektrické, termoelektrické, fotoelektrické,
rádioelektrické.
V modernej medicíne - je cieľom úplná digitalizácia procesu spracovania biosignálov, za
použitia počítačov.
Po zosnímaní signálu (on-line, off-line) sa použije AD prevodník (ktorý spojitý signál prevedie
do číslicovej formy), teda signál sa vzorkuje v krátkych časových intervaloch. Čím je
vzorkovacia frekvencia vyššia, tým sa číslicová forma signálu viac blíži jeho pôvodnému
spojitému tvaru. (Digitalizácia spojitého analógového signálu).
Potom sa signál analyzuje Pc.
Registrácia biopotenciálov je buď grafická alebo obrazová (dočasná, alebo trvalá)
Zapisovače: PC na hardisk, termozáznam (EKG) alebo kopírovanie cez papier(EEG) frekvenčne
obmedzenie zápisu do 100 Hz.
Mingograf - namiesto písatka je tryska, cez ktorú atrament vystrekuje pod tlakom 2 MPa-
umožňuje snímať verne frekvencie do 1000 Hz.
Ukladanie záznamu na magnetické pamäťové médium- meracie magnetofóny, videorekordéry,
uloženie Hard disk PC s možnosťou vytlačenia, alebo videozáznamu.
|
|