- •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
8.1.4. Обчислення діагностичних параметрів
Обчислення діагностичних параметрів за виміряними значеннями швидкостей (частот) на спектрограмі (рис. 8.11): А - максимальна систолічна швидкість, В - кінцева діастолічна швидкість, М - середня швидкість кровотоку.
Рис. 8.11. Обчислення діагностичних параметрів за виміряними значеннями швидкостей (частот) на спектрограмі
Систоло-діастолічне відношення ─ відношення максимальної систолічної швидкості кровотоку А до кінцевої діастолічної швидкості В: СД = А/В.
Індекс резистентності - ІР = (А-В)/А.
Пульсаційний індекс - ПІ = (А-В)/М.
Рис. 8.12. Обчислення ступеня стенозу за результатами вимірювання максимальних швидкостей в предстенозній зоні та зоні стенозу
Відсоток стенозу ─ параметр, який використовується для оцінки ступеня звуження судини (артерії). Обчислюється у відсотках на основі вимірювання максимальних швидкостей в судині в зоні, що передує стенозу VПС, і в самій зоні стенозу VС: ВС = (VПС / VС) · 100%.
8.1.5. Формування кольорового доплерівського зображення
На екрані кольорового доплерівського приладу можна спостерігати рух потоків крові в серці в реальному масштабі часу. При цьому потік крові, спрямований до датчика, представлений на екрані монітора червоним кольором, а від датчика - синім.
Рис. 8.12. Формування кольорового доплерівського зображення
8.2. Фотоплетизмографія
Фотоплетизмографія заснована на реєстрації змін інтенсивності світла після його проходження крізь біологічну тканину, що обумовлені змінами її об’єму. У клінічній практиці фотоплетизмографія застосовується для спостереження пульсових хвиль ─ змін об’єму ділянки тіла, обумовлених поштовховими притоками крові у фазі систоли (скороченням м'язів серця та підвищенням артеріального тиску).
У фотоплетизмографії використовують ближнє інфрачервоне випромінювання, яке найменше поглинається біологічними тканинами і кров'ю. Тому інтенсивність такого світла після проходження крізь тканину залежить, в основному, від його розсіювання тканиною, яке змінюється при пульсових змінах об’єму.
Однохвильова фотоплетизмографія використовує світло однієї довжини хвилі ─ між 600 і 700 нм. Поглинання такого світла оксигемоглобіном, який в основному приноситься з припливом артеріальної крові у фазі систоли, та іншими компонентами крові є незначним.
Схема вимірювань припускає, що випромінюючий світлодіод і фотоприймач розміщуються з протилежних сторін пальця або мочки вуха людини (рис. 8.13).
Рис. 8.13. Фотоплетизмографи: а - світло проходить крізь подушечку пальця, відбивається від кістки і приймається фотодатчиком; б - світло проходить крізь вушну раковину і приймається фотодатчиком
У змінній складовій сигналу фотоплетизмограми (рис. 8.14-8.15) можна виділити "хвилі" 1-го, 2-го і 3-го порядку (рис. 8.16). Хвилі 1-го порядку (І) синхронізовані зі скороченнями серця. Саме їх і називають пульсовими хвилями (рис. 8.17). Хвилі 2-го порядку (ІІ) синхронізовані з ритмом дихання людини, їх називають дихальними хвилями. Причина їх появи полягає в тому, що серце знаходиться всередині грудної клітки, де тиск змінюється в процесі дихання (знижується відносно атмосферного при вдиху і підвищується при видиху). Через це в такт з диханням змінюється артеріальний тиск. Хвилі 3-го порядку (III) пов'язують з періодичною активністю центрів нейрогуморального регулювання тонусу кровоносних судин.
Рис. 8.14. Сигнал на виході фотоприймача (постійна (ІП) і змінна (Ізм) складові)
