7680-Medicina-Elektrografija

w
w
w
s
r
.
SADRŽAJ:
d
a
r
i
k
k
1.
2.
3.
4.
w
w
w
r
i
k
s
ar
s
r
.
ad
n
i
m
.se
Uvod
Električni signali u organizmu
Primjena elektriciteta i magnetizma na ljudski organizam
Funkcionalna dijagnostika
4.1. Elektrografija
4.2. Naponi srca. Elektrokardiografija (EKG)
4.3. Naponi mozga. Elektroencefalografija (EEG)
4.4. Naponi mišića. Elektromiografija (EMG)
5. Mjerenje bioelektričnih potencijala
5.1. Metoda usrednjavanja
5.2. Autokorelacijske funkcije
5.3. Kroskorelacijske funkcije
6. Elektrode za mjerenje biopotencijala
6.1. Površinske elektrode
6.2. Potkožne elektrode
7. Literatura
w
w
w
s
r
.
d
ir a
ww
s
r
.
d
ira
k
s
r
ina
ww
m
e
s
w.
s
r
.
d
a
r
i
k
e
s
.
w
ww
s
r
.
ad
r
i
k
s
ar
n
i
m
.se
w
w
w
s
r
.
d
kira
s
r
.
d
a
r
i
k
e
s
.
w
e
s
.
w
ww
s
r
.
d
kira
s
r
a
in
m
e
s
w.
e
s
.
ww
ww
w
k
s
r
na
s
r
.
irad
w
w
w
s
r
.
d
a
r
i
k
k
w
w
w
1. UVOD
r
i
k
s
ar
s
r
.
ad
Danas je gotovo neizbježno obaviti liječnički pregled bez da stupite u kontakt s najrazličitijim
elektroničkim ureñajima. Slučajni signal, osobito bioelektrični, je meñutim vrlo često
prikriven signalom mnogo veće amplitude ili različitim smetnjama . Da bi mogli protumačiti
što taj signal znači potrebno je ukloniti sve smetnje iz očitanog signala što se radi različitim
tehnikama potiskivanja smetnje i izvlačenja signala iz šuma. U nekim slučajevima dovoljna
informacija o promatranom signalu bit će informacija o njegovoj periodičnosti, a katkada je
povoljnije prikazivati signal u frekvencijskoj nego u vremenskoj domeni, i to sve u smislu
isticanja mjerene veličine, a potiskivanja smetnje ili nepoželjnih signala.
n
i
m
.se
w
w
w
s
r
.
d
ir a
ww
s
r
.
d
ira
Od različitih tehnika potiskivanja smetnje i «izvlačenja» signala iz šuma najčešće se
upotrebljavju metoda usrednjavanja (averaging) i autokorelacijske funkcije (kroskorelacijske
funkcije manje se upotrebljavaju u biomedicinskoj tehnici). Takoñer postoje i metode obrade
spektralnom analizom koje se posebno primjenjuju u kardiografiji i frekvencijskoj analizi
valnog oblika arterijskog tlaka. Zadatak nam je bio predstaviti navedene metode i na temelju
dobivenih rezultata istaknuti prednosti svake metode obrade bioelektričnog signala.
k
s
r
ina
m
e
s
w.
e
s
.
w
1. OPIS PODRUČJA I AKTIVNOSTI U SVIJETU
Mnogobrojne su primjene navedenih metoda obrade prvenstveno u medicinske svrhe.
Elektronički ureñaji koji se koriste u medicini za mjerenje nekih važnih signala (EEG, EKG,
evocirani potencijali ) moraju imati ugrañenu neku vrstu sklopa koji bi od signala koji prima
na ulazu razdvojio željeni signal od šuma i tu možemo konkretno govoriti o primjeni
navedenih metoda. Bioelektronika je vrlo široko područje istraživanja, stoga možemo
izdvojiti primjenu u neurologiji gdje su metode koje smo mi spomenuli zapravo neizbježne.
Neke od mnogobrojnih centara i laboratorija za istraživanje:
ww
s
r
.
d
a
r
i
k
kir
e
s
.
w
ww
s
r
.
ad
r
i
k
s
ar
• Electronic Instrumentation and Biomedical Electronics , ZESOI, FER
n
i
m
.se
• Laboratory for Bioelectronics, Department of Information Electronics, Graduate School of
Engineering, Nagoya University, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya, Aichi 464-8603, JAPAN
w
w
w
e
s
.
w
ww
• Classification of Electroencephalogram (EEG) Signals for Brain-Machine Interfaces,
Colorado State University, Computer Science Deprtment
• Neural and Bioelectronic Technologies – DIBE- University of Genova, Italy
s
r
.
d
a
s
r
.
d
kira
• Bioengineering Laboratory, National University of Tucuman, Argentina
s
r
.
d
a
r
i
k
s
r
a
in
m
e
s
w.
e
s
.
ww
ww
w
k
s
r
na
s
r
.
irad
w
w
w
s
r
.
d
a
r
i
k
k
w
w
w
s
r
.
ad
Naponi na staničnoj membrani
Izvor bioelektričnih napona se odvija na membrani tj. opni osnovnebiološke stanice. Stanica se
sastoji od citoplazme koja je obavijena polupropusnom membranom i jezgre. Izvan same stanice
nalazi se izvanstanična tekućina. U citoplazmi je smještena jezgra koja ima presudnu ulogu u
kontroli aktivnosti stanice i njezinu razmnožavanju, kao i mitohondrije koje opskrbljuju stanicu
energijom za njezine vitalne funkcije.
Citoplazma je složenije grañe i odvojena je od izvanstanične tekućine polupropusnom
membranom. Izmeñu unutarnjeg i vanjskog djela membrana kod svih stanica se stvara razlika
potencijala koja se kreće u odreñenim granicama (od 5 do 100mV) što ponajviše ovisi o vrsti
stanice. Posebno su zanimljive živčane i mišićne stanice kod kojih je razlika potencijala od 75 do
85 mV. Na vanjskom djelu membrane nastaje pozitivan potencijal, a u unutrašnjem djelu
negativan potencijal. Takav potencijal se zove potencijal u mirovanju. Uzorci nastanka te razlike
potencijala u razlici su koncentracije iona unutar i izvan stanice, kao i polupropusnosti stanične
membrane. Vidi sl.
U izvanstaničnoj tekućini dominiraju natrijevi kationi i klorovi anioni. Unutar stanice u
citoplazmi prevladavaju kalijevi kationi i različiti anioni a čine ih anioni proteina HCO3,SO4 itd.
Za stvaranje potencijala najvažniji su kationi Na+ i K+, kao i anioni Cl-.
r
i
k
s
ar
n
i
m
.se
w
w
w
s
r
.
d
ir a
ww
s
r
.
d
ira
k
s
r
ina
ww
m
e
s
w.
s
r
.
d
a
r
i
k
e
s
.
w
ww
s
r
.
ad
r
i
k
s
ar
n
i
m
.se
w
w
w
e
s
.
w
ww
Potencijal živčane stanice u mirovanju
Polupropusna membrana stanice je vrlo tanka svega oko 10 nm i sastoji se od sloja lipida izmeñu
dva sloja bjelančevina. Vanjski sloj je vrlo tanki sloj načinjen od mukopolisaharida. Membrana je
vrlo dobar dielektrik kojemu je relativna dielektrična konstanta e=5, tako da s unutrašnjim i
vanjskim vodljivim djelom ima vrlo veliku kapacitivnost (to je zahvaljujući vrlo tankom
dielektriku). Iako vlada vrlo mala naponska razlika na membrani stanice zbog vrlo tanke
membrane, jakost polja na membrani je vrlo velika (oko 8000 kV/m). Propustljivost membrane
zasnovana je na porama odnosno na kanalićima kroz membranu promjera oko 8nm koji
omogućavaju prolaz kalijevih K+ kationa i klorovih Cl- aniona, a ne propuštaju katione natrija
Na+ u stanju mirovanja što ovisi i na različitim promjerima iona.
Primjer nastajanja razlike potencijala na polupropusnoj membrani prikazan je na slici gdje je
posuda prgrañena polupropusnom membranom podjeljena na dva djela. U ljevom djelu je 10%
otopina KCl, a u desnom ista takva otopina NaCl.
Ako polupropusna membrana propušta samo kalijeve katione, onda će oni zbog razlike
koncentracija defudirati u desnu polovicu posude dok natrijevi kationi to ne mogu. Količina
s
r
.
d
kira
s
r
.
d
a
r
i
k
e
s
.
w
s
r
.
d
kira
s
r
a
in
m
e
s
w.
e
s
.
ww
ww
w
k
s
r
na
s
r
.
irad

Download Report