Elektrodiagnostyczne techniki multimodalne. Elektroniczna aparatura medyczna 1 Wykład - 7

Transkrypt

1 Elektrodiagnostyczne techniki multimodalne Elektroniczna aparatura medyczna 1 Wykład - 7 1

2 Polikardiografia Polisomnografia (PSG) Kardiotokografia (KTG) 2

3 Cecha charakterystyczna technik jednoczesne użycie kilku modalności pomiarowych opartych na rozmaitych zasadach fizycznych i analiza powiązań między sygnałami 3

4 Polikardiografia Historia Technika diagnostyczna układu sercowo naczyniowego oparta na równoczesnej rejestracji zjawisk elektrycznych, akustycznych oraz krzywej ciśnienia krwi. Zastosowania diagnostyczne: niedomykalność zastawek, utrata sprężystości łuku aorty lub innych tętnic w przebiegu chronicznego nadciśnienia tętniczego, przewężenia tętnicze na tle miażdżycowym, itp. 4

5 Polikardiografia Historia 1. Fonokardiografia (ang. Phonocardiography) FKG rejestracja zjawisk akustycznych 2. Sfigmografia (ang. Sphemography) SFG rejestracja tętna tętniczego 3. Apekskardiografia (ang. Apekskardiography) uderzenie koniuszkowe serca 5

6 Polikardiografia Historia - rejestracja Wymagania: rejestracja współbieżna z EKG rejestrator wielokanałowy kardiomikrafon lub/i piezosfigmometr różna częstotliwość próbkowania np.: EKG 250Hz, oddech 10Hz 6

7 Przepływ krwi przez 4 zastawki (Wiley, Encyclopedia 2004) Żyła główna Aorta Tętnica płucna Zastawka płucna Zastawka aortalna Zastawka mitralna Zastawka trójdzielna

8 Obszary klatki piersiowej wykorzystywane w badaniach osłuchowych serca

9 Obszary osłuchiwania (Wiley, Encyclopedia 2004) A P T M A aorta P płuca T zastawka trójdzielna M zastawka mitralna

10 Ciśnienie (natężenie dźwięku) Tony, szmery serca, pasmo słyszalne ucha (Wiley, Encyclopedia 2004) Niesłyszalne Słyszalne Mowa Dźwięki serca f [Hz]

11 Mapa spektrum sygnału PCG i zakłóceń (Dawid GRADOLEWSKI i wsp., Przegląd elektroniczny, nr 11/2014 )

12 Fonokardiografia (FKG) Wady osłuchiwania stetoskopem zależność wyników od doświadczenia i stanu słuchu lekarza, trudności interpretacji ilościowej i jakościowej, wpływ zakłóceń z otoczenia, ograniczony sposób eliminacji zakłóceń, brak protokołu badania.

13 Fonokardiografia (FKG) Tony serca Prawidłowa praca serca Szmery serca Hz I II Charakterystyka Skurczowy ms po rozpoczęciu QRS Rozkurczowy pokrywa się z końcem T Pasmo [Hz] Liczba wychyleń Czas trwania [ms] III Występuje po rozkurczu IV Hz Ton przedsionkowy drgania przedskurczowe komór blisko tonu I Wadliwa praca serca: skurczowe turbulentny przepływ krwi (np. zwężenie aorty) rozkurczowe (np. niedomykalność zastawek)

14 Dźwięki towarzyszące pracy serca EKG Ciśnienie w aorcie Ciśnienia Ciśnienie w lewej komorze Objętość lewej komory Ciśnienie w lewym przedsionku Dźwięki serca

15 P [mm Hg] Umiejscowienie dźwięków serca (Wiley, Encyclopedia 2004) Otwarcie zastawki aortalnej Ciśnienie w lewej komorze Załamek dikrotyczny fali tętna Zamknięcie zastawki mitralnej Ciśnienie w lewym przedsionku Otwarcie zastawki mitralnej EKG Dźwięki t [s]

16 Zapis fonokardiograficzny Ton skurczowy (T1) Szmery Ton rozkurczowy (T2)

17 Tony serca

18 Fonokardiogramy Michalski 2003 Augustyniak 2003

19 Dźwięki patologiczne (Wiley, Encyclopedia 2004)

20 norma zwężenie zastawki przedsionkowo - komorowej lewej niedomykalność zastawki przedsionkowo - komorowej lewej zwężenie ujścia tętnicy i aorty płucnej niedomykalność zastawek półksiężycowatych aorty przetrwały przewód Botalla zwężenie ujścia aorty

21 Fonokardiograf WZMACNIACZ FILTR MIKROFON PRZEDWZMACNIACZ WZMACNIACZ FILTR REJESTRATOR WIELOKANAŁOWY WZMACNIACZ FILTR

22 Mikrofon Przetwornik elektroakustyczny zamieniający energię fali dźwiękowej na energię elektryczną

23 Rodzaje mikrofonów węglowy piezoelektryczny dynamiczny cewkowy / wstęgowy pojemnościowy elektretowy / wielkomembranowe / małomembranowe / powierzchniowy (PZM) eksperymentalne optyczne / cyfrowe

24 Mikrofon komorowy Mikrofon Komora Powierzchnia klatki piersiowej

25 Mikrofon mechanoelektryczny

26 Mikrofon akcelerometryczny

27 Mikrofon akcelerometryczny - piezoelektryczny

28 Mikrofon Mikrofony pojemnościowy pojemnościowe

29 Mikrofony pojemnościowe

30 Mikrofony elektretowy

31 Stetoskop elektroniczny Bhaskar A., A simple electronic stethoscope for recording and playback of heart sounds, Adv Physiol Educ 36: , 2012.

32 Hz Charakterystyki popularnych mikrofonów Ceramiczny Elektretowy Magnetyczny f [khz]

33 Charakterystyki mikrofonów Mikrofon krystaliczny Mikrofon dynamiczny

34 Mikrofony przetworniki dźwięku Sensor Akcelerometr Akcelerometr Mikrofon z komorą powietrzną Mikrofon elektretowy pojemnościowy Mikrofon elektretowy pojemnościowy Kraman S.S. et. All, Comparison of lung sound transducers using a bioacoustic transducer testing system, J Appl Physiol 101: , 2006.

35 Filtr fonokardiograficzny - charakterystyka 100 % Przepuszczalność h h f N f O stromość nachylenia nominalna odniesienia 10 % f N 2 f N f Częstotliwość O

36 Parametry filtrów Maasa-Webera Rodzaj filtru częstotliwości Oznaczenie f O f [Hz] f N Stromość charakterystyki [db/okt]* Nośnej t 35/ Średniej 1 m 1 70/ Akustycznej mg 140/ Średniej 2 m 2 140/ Wysokiej 1 h 1 250/ Wysokiej 2 h 2 400/ *[db/okt] zmiana wzmocnienia przy dwukrotnej zmianie częstotliwości

37 Adaptacyjny algorytm filtracji sygnału FKG Gradolewski D. i wsp., Adaptacyjny algorytm filtracji sygnału fonokardiograficznego wykorzystujący sztuczną sieć neuronową, Przegląd elektroniczny, nr 11/2014

38 Wynik filtracji Gradolewski D. i wsp., Adaptacyjny algorytm filtracji sygnału fonokardiograficznego wykorzystujący sztuczną sieć neuronową, Przegląd elektroniczny, nr 11/2014

39 Wynik filtracji Gradolewski D. i wsp., Adaptacyjny algorytm filtracji sygnału fonokardiograficznego wykorzystujący sztuczną sieć neuronową, Przegląd elektroniczny, nr 11/2014

40 Mikrofon kardiologiczny, MLT201 konwertuje dźwięki serca (drgania mechaniczne) na sygnały elektryczne (kondensator) zakresie częstotliwości od 10 do 600 Hz nagrywanie dźwięków serca fonokardiografia i balistokardiografia.

41 Stetoskop elektroniczny 3MTM Littmann krotne wzmocnienie (25 db) dźwięku (w porównaniu z tradycyjnym stetoskopem) Littmann pozwala na odsłuchanie dźwięków trudnych do wychwycenia, dla optymalnego osłuchiwania dostępne są 3 tryby częstotliwości: - tryb lejka ( Hz) - tryb membrany ( Hz) - rozszerzony zasięg ( Hz) cyfrowe nagrywanie i przechowywanie dźwięku, odsłuchiwanie nagranego dźwięku przy szybkości normalnej i o połowę wolniej.

42 Przykłady systemów pomiarowych System ekspertowy System mobilny

43 Sfigmografia SFG Rejestracja drgań powierzchni z ciała w pobliżu badanej tętnicy (szyjnej, udowej) Służy do oceny elastyczności tętnicy, także wspomaganie FKG

44 Sfigmografia - Czujnik piezoelektryczny Głowica korkowa Płytka piezoelektryczna Membrana sprężynująca

45 Sfigmografia - fala tętna Zapis dla tętnicy szyjnej

46 Kinetokardiografia KKG Rejestracja drżeń oraz ruchów w okolicy przedsercowej Służy do oceny nadciśnienia płucnego

47 Flebografia (wenografia) Rejestracja objętościowego tętna żyły szyjnej Odzwierciedla zmiany ciśnień w prawym przedsionku Apekskardiografia AKG Skurcz Rozkurcz Kontrola uderzenia koniuszkowego Odzwierciedla ciśnienie w lewej komorze ruch odrzutowy ciała w kierunku głowy ruch w kierunku kończyn dolnych 3 grupy załamków: 3 załamki przedodrzutowe, 3 załamki odrzutowe, 3 załamki rozkurczowe

48 Balistokardiografia BKG Rejestracja ruchów ciała powstałych w czasie skurczów serca, wyrzucania krwi i jej przepływu przez duże naczynia Skurcz Rozkurcz Służy do oceny wieku fizjologicznego ruch odrzutowy ciała w kierunku głowy ruch w kierunku kończyn dolnych 3 grupy załamków: 3 załamki przedodrzutowe, 3 załamki odrzutowe, 3 załamki rozkurczowe

49 Inne potencjały czynnościowe (sygnały) nie związane z sercem! ENG Elektroneurografia Elektronystagmografia EHG Elektrohisteriografia EGG Elektrogastrografia EIG Elektrointestinografia Nerwy obwodowe (włókna ruchowe i czuciowe) Różnica potencjałów między rogówką i siatkówką Aktywność mechaniczna macicy Czynność żołądka Perystaltyka odcinków układu pokarmowego ERG Elektroretinografia Potencjały czynnościowe siatkówki EOG Elektrookulografia Ruchy gałki ocznej

50 Dziękuję za uwagę