- •8.05080102 – Фізична та біомедична електроніка
- •Лекція №1 Основні поняття про біомедичні електронні системи
- •1.1. Призначення біомедичних електронних систем
- •1.2 . Класифікація бес
- •1.3. Математичне моделювання інформаційного процесу в бес
- •1.4. Загальне формулювання проблеми вибору рішення в бес
- •1.5. Оцінювання якості бес Необхідно визначити шляхи побудови оптимальних бес на основі вибору правил рішень, яким відповідають екстремуми (мінімуми) середніх втрат.
- •Лекція №2 Методичне, технічне та інформаційно-алгоритмічне забезпечення бес для реєстрації та обробки біопотенціалів. Електрокардіографія
- •2.1. Виникнення та дослідження біопотенціалів
- •2.2. Електроди для реєстрації біомедичних сигналів
- •2.3. Перешкоди і спотворення, що виникають під час реєстрації біомедичних сигналів
- •2.4. Підсилювачі біопотенціалів
- •2.5. Електрокардіографія
- •2.5.1. Електрична активность серця
- •2.5.2. Поняття про вектор (диполь) серця і вектор відведення
- •2.5.3. Електрокардіографічні відведення
- •2.5.4. Техніка реєстрації екг
- •2.5.5. Основні елементи стандартної екг
- •Лекція №3 Методичне, технічне та інформаційно-алгоритмічне забезпечення бес для реєстрації та обробки біопотенціалів. Електрокардіографія
- •3.1. Електрокардіограф 12-канальний “ ucard-200”
- •3.2. Реанімаційно-хірургічний монітор «um-300»
- •3.3. Векторкардіографія
- •3.4. Добове моніторування екг (за Холтером)
- •3.5. Діагностична система «Кардіовізор»
- •3.7. Система електрокардіографії високого розрізнення
- •3.8. Електрокардіографія плоду
- •3.9. Апаратні рішення в бес для обробки біопотенціалів
- •3.10. Приклад мобільної бес для реєстрації та обробки біопотенціалів серця
- •Лекція №4 Методичне, технічне та інформаційно-алгоритмічне забезпечення бес для реєстрації та обробки біопотенціалів. Електроенцефалографія
- •4.1. Визначення електроенцефалографії
- •4.2. Реєстрація еег
- •4.3. Основні характеристики еег
- •4.4. Артефакти при реєстрації еег
- •4.5. Основні методи аналізу еег
- •4.6. Застосування аналізу еег для прогнозування епілептичних нападів
- •Лекція №5 Методичне, технічне та інформаційно-алгоритмічне забезпечення біомедичних електронних систем для реєстрації та обробки даних про тиск крові
- •5.1. Методи вимірювання артеріального тиску
- •5.2. Бес для вимірювання артеріального тиску
- •Лекція №6 Методичне, технічне та інформаційно-алгоритмічне забезпечення біомедичних електронних систем для реєстрації та обробки даних про тони серця
- •6.1. Основи фонокардіографії
- •6.2. Бес для реєстрації та обробки звукових сигналів серця
- •6.3. Приклади мобільних бес для реєстрації та обробки звукових сигналів серця
- •Лекція №7 Методичне, технічне та інформаційно-алгоритмічне забезпечення бес для реєстрації та обробки даних про систему зовнішнього дихання
- •7.1. Дихальна система людини
- •7.2. Методи дослідження зовнішнього дихання у людини
- •7.3. Бес для дослідження функції зовнішнього дихання
- •7.3.2. Спіроаналізатори (спірометри)
- •Лекція №8 Методичне, технічне та інформаційно-алгоритмічне забезпечення бес для реєстрації та обробки даних про кровоток та об’єм крові
- •8.1. Ультразвукові вимірювачі швидкості кровотоку
- •8.1.1. Вплив кута α на значення доплерівської швидкості
- •8.1.2. Методи доплерографічних досліджень
- •8.1.3. Спектр швидкостей в перетині судини
- •8.1.4. Обчислення діагностичних параметрів
- •8.1.5. Формування кольорового доплерівського зображення
- •8.2. Фотоплетизмографія
- •8.15. Поглинання світла різними тканинами
- •8.16. Змінна складова сигналу фотоплетизмограми
- •8.18. Нормативні точки для кількісного оцінювання пульсової хвилі
- •8.3. Оклюзійна плетизмографія
- •8.4. Оксиметри і пульсоксиметри
- •8.4.1. Принцип дії оксиметрів
- •8.4.2. Принцип дії пульсоксиметрів
- •8.4.3. Пульсоксиметри в неонатальній медицині
- •Лекція №9 (16) Основні методи цифрової обробки та аналізу даних у бес функціональної діагностики
- •9.1. Попередня обробка сигналів
- •9.1.1. Фільтрація в часовій області
- •9.1.1.1. Синхронне усереднення
- •9.1.1.2. Фільтри усереднення зі зсувом (ковзаючого середнього)
- •9.1.2. Фільтрація сигналів в частотній області
- •9.2. Методи та приклади цифрової обробки і аналізу біомедичних сигналів
- •9.2.1. Спектральний аналіз
- •9.2.2. Вейвлет-перетворення
- •9.2.3. Аналіз біомедичних сигналів на основі методу власних векторів
- •Рекомендована література
4.2. Реєстрація еег
За способом реєстрації електричної активності мозку виділяють:
поверхневу електроенцефалографію, при розташуванні електродів на поверхні скальпу голови. Саме її найчастіше мають на увазі, коли говорять про реєстрацію ЕЕГ;
кортикографію (ЕКоГ), яка реєструється при накладанні електронів на поверхню кори мозку;
інтра-краніальну ЕЕГ (іЕЕГ), яка реєструється з мікроелектродів, що занурені в тканину мозку.
Для реєстрації поверхневої ЕЕГ використовують біопотенціальні електроди, що розташовуються на поверхні голови за певною схемою (схемою відведень). Розташування електродів повинно забезпечувати рівномірне покриття поверхні голови, щоб мати змогу реєструвати потенціали від усіх областей кори мозку. Найбільш розповсюдженою системою зараз є міжнародна система 10/20 (рис. 4.1).
Рис 4.1. Схема розташування електродів за міжнародною системою 10/20
Вимірювання сигналу ЕЕГ може відбуватися за двома основними схемами: монополярною або біполярною.
Монополярний спосіб відведення провадиться вимірюванням різниці потенціалів, які відводяться від однієї активної точки – від електрода на поверхні скальпа над відповідною зоною мозку і іншої точки, умовно прийнятої за індифферентну. За індифферентну точку частіше приймають мочку вуха, на яку закріплюється електрод. Рідше в якості індиферентного електрода використовують сумарний електрод – узагальнене відведення від всіх електродів на скальпі.
При біполярному способі вимірюється різниця потенціалів між електродами, які обидва розташовані над мозком. На рис. 4.2 наведено принципові схеми реєстрації ЕЕГ за монополярною та біполярною схемами, а на рис. 4.3 – загальний вигляд розміщення електродів на поверхні голови.
а)
б)
Рис. 4.2. Схеми відведень ЕЕГ: а) монополярна; б) біполярна
Рис. 4.3. Зовнішній вигляд розміщення електродів на поверхні скальпу людини
В результаті реєстрації отримують багатоканальний сигнал ЕЕГ (рис. 4.4).
а)
б)
Рис. 4.4. Сигнал ЕЕГ здорової людини (а) та
ЕЕГ під час епілептичного нападу (б)
4.3. Основні характеристики еег
ЕЕГ є багатоканальним низькоамплітудним низькочастотним сигналом. В ЕЕГ виділяють коливання в певних частотних проміжках (ритмах), яким надається діагностичне значення. Інтерпретація характеристик складових частин сигналу ЕЕГ залежить від потужності коливань, топічного розташування по поверхні голови, зв’язку характеристик електричної активності з функціональним станом організму. Приклад зовнішнього вигляду коливань в певних ритмах наведений на рис. 4.5, а характеристика ритмів – в Табл. 4.1.
Рис.4.5. Ритми ЕЕГ
Таблиця 4.1 – Ритми ЕЕГ та їх характеристики
Позначення
|
Частота, Гц
|
Амплітуда у нормі, мкВ |
Короткий опис
|
Альфа (α) ритм
|
8 – 13 |
до 100 |
Присутній у 85–95% здорових дорослих. Краще виражений у потиличних відділах. Найбільшу амплітуду має у стані спокійного розслаблення із запющеними очима. При підвищенні рівня функціональної активності мозку амплітуда може зменшитися до нуля. |
Бета (β) ритм |
14 – 40 |
від 3–7 до 15 |
Краще реєструється в області передніх центральних звилин, але розповсюджується також на задні центральні та лобні звилини. Виникає під час рухової активації та тактильної стимуляції, а також при розумовій активності. |
Гамма (γ) ритм |
40 – 70 |
5–7 |
Ритм не має суттєвого клінічного значення сам по собі, і для його ідентифікації рекомендується використання терміну “високочастотний бета-ритм”. |
Дельта (δ) активність |
0.5 – 3 |
до 100 |
Активність у цьому інтервалі частот є патологічною, якщо вона разом із θ-активністю займає більше 15% загального часу реєстрації. Вказує на зниження рівня функціональної активності мозку. |
Мю () ритм |
8 – 13 |
до 50 |
Розподілений аналогічно розподілу бета-ритму. Активується під час розумового навантаження, реального або уявного руху та психічної напруженості. Використовується в системах зв’язку мозок-комп’ютер. Розповсюдження μ–ритму співпадає з зоною кровопостачання середньої мозкової артерії та моторною корою. |
Тета (θ) активність |
4 – 6 |
Більше 40 |
Часто перевищує амплітуду нормальної електричної активності мозку, досягаючи під час деяких патологічних станів амплітуд до 300 мкВ та більше. |
