информационный портал по вопросам биомедицинской инженерии

Сейчас на сайте 0 пользователей и 0 гостей.

Вход в систему

Недавно присоединились

  • Сергей Посохов
  • Roman Polostnikov
  • Абдусаламов Магом...
  • Комиссаров Мэлор ...
  • Олег Матвеевич
аватар: АЛЬ-факих али мохаммед
Содержание
1. Введение
2. Обзор методов и устройств для анализа сердечной деятельности
 2.1 Возникновение и снятие биопотенциалов сердечной мышцы. 
3. Проектирование и разработка компьютерного электрокардиографа
 3.1. Разработка конструкции электрокардиографа
4. Заключение
5. литратуры
1. Введение
В настоящее время в медицинских учреждениях обновляется парк измерительно-диагностических и лечебных приборов. Это связано с необходимостью обеспечить своевременную постановку диагноза и выбор метода лечения. Автоматизация медицинских исследований существенно облегчается бурным развитием электронной вычислительной техники и проникновением ее во все области медицины. Медицинские приборы на основе ЭВМ способны самостоятельно провести цикл необходимых измерений, поставить диагноз и провести требуемые лечебные процедуры. Кроме того, наличие сетевых коммуникаций  и банка данных по пациентам позволяет обеспечить получение информации об изменении состояния больного в разные периоды времени, таким образом прослеживать динамику развития болезни. Модернизация оборудования затронула и область электрокардиографии. В клиническую практику вошли новые способы снятия ЭКГ: длительная регистрация электрокардиограммы на магнитную ленту или в память ЭВМ, передача электрокардиограммы по телефону, телеэлектрокардиография и др. Были разработаны встраиваемые в компьютер электрокардиографы, цифровые кардиомониторы, холтеровские  системы длительного сбора данных. Однако часто ЭКГ снимают по-прежнему при помощи самописца, что хотя и является достаточно простым, проверенным временем способом, но обладает рядом недостатков: трудность сравнительного анализа электрокардиограмм в разные периоды времени, необходимость использования специальной диаграммной бумаги, отсутствие автоматизированной диагностики и хранения данных о пациентах. Существует несколько причин использования подобных систем. Одна из них – недостаточное финансирование поликлиник, при котором последние не в состоянии закупить дорогостоящее западное или отечественное оборудование. Цифровые кардиомониторы имеют возможность работы с компьютером, однако при этом получается избыточность конструкции, так как у кардиомониторов уже имеется блок обработки информации и дисплей. Для установки встраиваемых в компьютер электрокардиографов необходима разборка ЭВМ, что либо требует специалистов по вычислительной технике, либо неприемлемо по причине гарантийного обслуживания компьютеров. Кроме того, электрокардиографы, реализованные таким образом, невозможно подключить к переносным компьютерам типа «ноутбук», что ограничивает их область действия только в виде стационарных устройств. Следует отметить еще и недоверие врачей-кардиологов к новым устройствам, так как применяемые в них специфические фильтры для подавления помех отличаются от фильтров, традиционно используемых в электрокардиографии, что затрудняет визуальный анализ кардиосигнала. Выход из сложившегося положения может быть найден посредством разработки портативного компьютерного электрокардиографа, к которому предъявляются следующие требования: Компьютерный электрокардиограф будет применяться при клиническом исследовании сердечной деятельности человека для автоматизированной диагностики и прогноза состояния пациента, хранении информации о сердечной деятельности различных пациентов в виде специализированной базы данных. Применение автоматизированного режима повысит оперативность сбора информации и достоверность этой информации в несколько раз, что значительно ускорит процесс выявления болезней и скрытых патологических состояний пациента. Для этого данное устройство должно обеспечивать снятие электрокардиограммы и анализ ее на персональном компьютере. При этом дорогостоящая диаграммная бумага заменится на обыкновенную писчую бумагу для принтера. Разработка компьютерного электрокардиографа должна основываться на следующих принципах:  удобство интерфейса пользователя (врача);  соответствие всех механизмов, датчиков и электронного оборудования комплекса необходимым требованиям электрической и экологической безопасности, медицинским и эргономическим требованиям;   возможность автоматического накопления и хранения информации;  относительно низкая себестоимость;  использование по возможности отечественной элементной базы. Конструктивно компьютерный электрокардиограф должен представлять собой отдельное устройство с сетевым или автономным питанием, подключающееся к персональному компьютеру через интерфейс RS-232. Также для наименьшего привлечения профессионального персонала для обслуживания комплекса в процессе обследования программное и аппаратное обеспечение должно быть легким в управлении, очень надежным и допускать возможность быстрого обучения по использованию. 
 
2. Обзор методик и устройств для анализа сердечной деятельности 
2.1 Возникновение и снятие биопотенциалов сердечной мышцы.  
Возникновение электрических потенциалов в сердечной мышце связано с движением ионов через клеточную мембрану. Основную роль при этом играют катионы натрия и калия. В процессе возбуждения клетки миокарда появляется разность потенциалов между различными участками ее поверхности. Эта разность потенциалов будет меняться во времени в зависимости от изменения трансмембранного потенциала действия клетки миокарда.
Амплитуды суммарных биопотенциалов целого нерва, мышцы и любого другого органа, включающего возбудимые ткани, зависят от соотношения фаз потенциалов действия отдельных клеток (волокон), так как биопотенциалы представляют собой сложные сигналы, образующиеся вследствие сложения (суперпозиции) более простых колебаний, связанных с распространением возбуждения по мембранам отдельных клеток (волокон).  В электрокардиографии наиболее распространены отведения биопотенциалов от различных участков поверхности тела. Эти отведения называются поверхностными. При регистрации ЭКГ обычно используют 12 общепринятых отведений: 6 от конечностей и 6 грудных. Первые 3 стандартных отведений были предложены еще Эйнтговеном. Электроды при этом накладываются следующим образом (рис. 1):
 I отведение: левая рука (+) и правая рука (-);  II отведение: левая нога (+) и правая рука (-);  III отведение: левая нога (+) и левая рука (-).

 Рис. 1. Расположение электродов при снятии ЭКГ с первых трех отведений. 
 
Эти отведения  дают представление о распределении биопотенциалов сердечной мышцы в вертикальной плоскости Регистрируют также усиленные отведения от конечностей: aVR – от правой руки, aVL – от левой руки и aVF – от левой ноги. К положительному полюсу аппарата подсоединяют проводник электрода от соответствующей конечности, а к отрицательному полюсу – объединенный проводник электродов от двух других конечностей.

 Рис. 2. Расположение электродов при снятии ЭКГ с шести грудных отвдений. 
Для наблюдения за работой сердца в горизонтальной плоскости используют шесть грудных отведений, которые обозначают V1 – V6  (рис.2. на котором показаны места установки положительных электродов). К отрицательному полюсу аппарата подводится электрод Вильсона, объединяющий потенциалы от правого и левого предплечий и левой голени через сопротивление, что позволяет свести к минимуму влияние этих потенциалов на форму ЭКГ.
3. Проектирование и разработка компьютерного электрокардиографа
 3.1. Разработка конструкции электрокардиографа
 
Электроды снимают с кожи человека биопотенциалы сердечной мышцы. Коммутатор передает сигналы с датчиков в соответствии с выбранным отведением. Усилитель осуществляет масштабирующее преобразование сигнала с датчиков до необходимого уровня. Фильтры низких и высоких частот ограничивают спектр исследуемого сигнала. Полосовой фильтр убирает сетевую помеху 50 Гц. АЦП преобразует исследуемый сигнал в цифровую форму. Микроконтроллер осуществляет управление АЦП и коммутатором, а также подготавливает сигнал к передаче на ЭВМ, которая выводит электрокардиограмму на экран и запоминает ее на дисковых накопителях. Блок питания формирует из сетевого напряжения 220 В напряжения питания, необходимые для работы других блоков. Однако данная структурная схема является неоптимизированной, т.е. может оказаться избыточной. Поэтому целесообразно оптимизировать ее. Воспользуемся для этого алгоритмом Бержа. На основе этой структурной схемы составим граф ,

Рис. 3. Представление структурной схемы в виде графа. 

где , . Найдем наименьшее внешне устойчивое множество для этого графа. Заменим исходный граф простым двудольным графом:

Рис. 4. Двудольный граф. 
Этот граф состоит из трех множеств: , где , ,  определяют следующим образом:  если  <=>   =>  и  по своим свойствам совпадают. Проанализируем вершины двудольного графа. Тупиковых вершин нет. Вершины а1, а2, а3, а4, l являются висячими, так как из них начинаются информационные потоки. Вершины b, c, d, e, f, g, h, i1, i2, j, k являются промежуточными, так как через них проходят все существующие информационные потоки. Висячие вершины образуют отображение только во второй доле вида , т.е. , , , , . Но , , , , . На этом основании из дальнейшего рассмотрения вершины первой доли a1, a2, a3, a4, l исключаются. Тогда анализу подвергается преобразованная форма двудольного графа:
 
Заключение 
часть электрокардиографа хорошо подавляет сетевую помеху даже без заземления прибора из-за правильного выбора измерительного усилителя и полосно-подавляющего (режекторного фильтра). При этом, хотя в программе для ЭВМ была реализована дополнительная цифровая фильтрация электрокардиосигнала, она оказалась не нужной. Электрокардиограмма, полученная на приборе, сравнивалась с данными в медицинской литературе и полученными на промышленных приборах, что выявило полное соответствие параметров электрокардиосигнала общепринятым.

 

литратуры

  1. Аскин Е. Б. Нормировка и способы определения основных параметров электрокардиографов // Мед. техника. – 1974. - №1. – С. 14 – 20.  
2. Бродин В. Б., ШАгурин И. И. Микроконтроллеры. Архитектура, программирование, интерфейс. – М.: Издательство ЭКОМ, 1999. – 400 с.
 

Комментарии

Отправить комментарий

Содержание этого поля является приватным и не предназначено к показу.
  • Доступны HTML теги: <a> <em> <strong> <cite> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <img> <table> <td> <tr> <hr> <div> <span> <h1> <h2> <h3> <h4> <h5> <h6> <p> <pre> <adress> <center>
  • Строки и параграфы переносятся автоматически.

Подробнее о форматировании

7 + 7 =
Решите эту простую математическую задачу и введите результат. Например, для 1+3, введите 4.

Комментарии