информационный портал по вопросам биомедицинской инженерии
Сейчас на сайте 0 пользователей и 0 гостей.
|
Введение
Живые организмы состоят из многих взаимосвязанных систем — человеческое тело, например, включает нервную, сердечно-сосудистую и мышечно-скелетную системы, а также некоторые другие. Каждая система построена из нескольких подсистем, которые отвечают за многочисленные физиологические процессы. Например, сердечно-сосудистая система выполняет важную задачу ритмичного прокачивания крови через тело для обеспечения доставки питательных веществ, а также прокачивания крови через дыхательную систему для насыщения кислородом самой крови.
Физиологические процессы
Физиологические процессы являются сложными явлениями, включающими в себя нервную или гормональную стимуляцию и управление; входные и выходные потоки, которые могут быть представлены в форме физических веществ, нейротрансмиттеров или информации; действия, которые могут быть механическими, электрическими и биохимическими. Большинство физиологических процессов либо сопровождаются сигналами, либо проявляют себя в виде сигналов, отражающих природу и протекание этих процессов. Сами по себе сигналы могут быть многих типов, в том числе биохимические в форме гормонов и нейротрансмиттеров, электрические в форме потенциала или тока и физические в форме давления и температуры.
Болезни или дефекты какой-либо биологической системы вызывают изменения в нормальных физиологических процессах, приводящие к патологическим процессам, которые влияют на эффективность работы, состояние и общее благополучие системы. Патологические процессы обычно связаны с сигналами, которые в некоторых отношениях отличаются от соответствующих нормальных сигналов. Если мы хорошо понимаем исследуемую систему, то существует возможность наблюдения соответствующих сигналов и оценки состояния данной системы. Эта задача не слишком сложна, когда сигналы являются простыми и могут регистрироваться на внешней поверхности тела.
Например, большинство инфекций вызывает повышение температуры тела, которое можно очень просто ощутить ладонью руки, хотя такой способ является относительным и качественным. Объективное, или количественное, измерение температуры требует использования какого-нибудь прибора, например простого термометра.
Единичное измерение х температуры является скаляром и представляет температурное состояние тела в определённый или единичный момент времени t (и в определённой точке тела). Если в какой-либо форме записывать температуру непрерывно, например в виде ленточной диаграммы, мы получим сигнал как функцию времени; такой сигнал может быть выражен в непрерывной или аналоговой форме как x{t). Если температура измерена в дискретные моменты времени, она может быть выражена в дискретной форме, как х(пТ) или х(п), где п является индексом или номером отсчёта массива измеренных величин, а Т представляет собой постоянный временной интервал между моментами измерений. Дискретно-временной сигнал, который может содержать амплитудные величины только из ограниченного числа уровней квантования, называется цифровым сигналом. Однако различие между дискретными и цифровыми сигналами часто игнорируется.
Единичное измерение х температуры является скаляром и представляет температурное состояние тела в определённый или единичный момент времени t (и в определённой точке тела). Если в какой-либо форме записывать температуру непрерывно, например в виде ленточной диаграммы, мы получим сигнал как функцию времени; такой сигнал может быть выражен в непрерывной или аналоговой форме как x{t). Если температура измерена в дискретные моменты времени, она может быть выражена в дискретной форме, как х(пТ) или х(п), где п является индексом или номером отсчёта массива измеренных величин, а Т представляет собой постоянный временной интервал между моментами измерений. Дискретно-временной сигнал, который может содержать амплитудные величины только из ограниченного числа уровней квантования, называется цифровым сигналом. Однако различие между дискретными и цифровыми сигналами часто игнорируется.
При мониторинге в случае интенсивной терапии для измерения температуры барабанной перепонки уха иногда используется инфракрасный датчик. Те же датчики могут применяться и для других целей, например, они могут быть введены с помощью катетеров в артерию или в сердце для измерения внутренней температуры тела. В этом случае появляется возможность получить непрерывное измерение температуры, хотя для последующего анализа могут сохраняться лишь несколько отсчётов, полученных с интервалом в несколько минут.
На рис. 1.1 показано представление измерений температуры в форме скаляра, массива, а также сигнала, представляющего собой функцию от времени. Очевидно, что графическое представление даёт возможность более простого и быстрого понимания тенденции в изменении температуры, чем цифровой формат. Продолжительные записи температуры позволяют анализировать механизмы температурной регуляции
|
33,5 °С а 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Рис. 1.1. Измерения температуры пациента, представленные как: скаляр с единственным измерением температуры х в момент времени t (а); массив х(п), составленный из нескольких измерений в разные моменты времени (б); сигнал х(п) или x(t) (в). Горизонтальная ось графика представляет время в часах, вертикальная — температуру в градусах Цельсия. |
Комментарии
Отправить комментарий