Biosignály
Obsah přednášky Různé druhy biosignálů (jejich bohatství a čím se liší) ● Pojem biosignálu (co mají všechny společné) ● Metodika snímání a záznamu biosignálů ● Zpracování a vyhodnocování biosignálů ● Biosignály v terapii ●
Různé druhy biosignálů (jejich bohatství a jak se liší) ●
známé biosignály
●
terminologie
●
biosignály v klinických oborech
●
biosignály elektrické a neelektrické povahy
●
biosignály dle vyšetřovaných orgánů
●
biosignály dle způsobu vzniku
●
biosignály dle fyzikálních veličin, snímače, převodníky
Terminologie EKG
EKG
Elektrokardiografie Elektrokardiograf vyšetřovací metoda vyšetřovací přístroj
EKG Elektrokardiogram výsledek vyšetření =grafický záznam
Biosignály dle klinických oborů (diagnostika) ●
Kardiologie, interna aj: EKG, EGG
●
Porodnictví: FEKG
●
Neurologie: EEG, EMG, rychlost vedení, EP (VEP, AEP, BAEP, SSEP, ...), ENG, HRV
●
Psychologie: ERP (event-related)
●
Oftalmologie: ERG, VEP
●
Audiologie, otologie AEP, BAEP
Monitory ●
●
Monitory životních funkcí (ARO) ●
EKG
●
oxymetrie [pO2]
●
kapnometrie [pCO2]
●
plicní ventilace
●
tělesná teplota
Holterovské monitorování (přenosné přístroje) ●
EKG
●
TK
např.: ●
Elektro ● ●
●
Dle fyzikálního charakteru biosignálu EEG = Elektroencefalografie EKG = Elektrokardiografie
Magneto ● ●
MEG = Magnetoencefalografie MKG = Magnetokardiografie
Biosignály neelektrické povahy (Často nám ani nepřijde, že se jedná o biosignál. Přístrojem na vyšetření biosignálu se stává třeba jen fonendoskop.)
Běžná vyšetření: ● Krevní tlak a jeho průběh ● Teplota a její průběh ● Auskultace (poslechové vyšetření – akustický signál) ●
Perkuse (vyšetření poklepem – princip rezonátoru)
Dle vyšetřovaných orgánů ●
ECoG = Elektrokortikografie (mozková kůra)
●
EEG = Electroencefalografie (mozek)
●
EGG = Elektrogastrografie, gastroenterografie (hladká svalovina)
●
EKG = Elektrokardiografie (myokard)
●
EMG = Elektromyografie (svaly, periferní nervy)
●
ENG = Elektronystagmografie (pohyby očí při nystagmu)
●
ENoG = Elektroneuronografie (periferní nerv)
●
EOG = Elektrookulografie (klid. potenciál sítníce → pohyb očí)
●
ERG = Elektroretinografie (EP oční sítnice)
Plíce Funkční vyšetření plic = Pulmonary Function Tests (PFTs) ●
Spirometrie
●
Celotělový plethysmograf
●
Bronchokonstrikční a bronchodilatační testy
Vyšetřuje se: ●
plicní objemy, kapacity
●
průchodnost dýchacích cest
●
plicní pružnost
●
výměna plynů v plicích
●
funkce dýchacího svalstva
●
regulace dýchání
Zobrazovací metody vs. biosignály ●
●
zobr. metody: zobrazení prostorových útvarů, anatomické struktury biosignály: funkční vyšetření (fyziologické funkce, patfyz.)
Často se oba pohledy prolínají či kombinují a doplňují, např: ●
●
zobrazovací metody → dynamické metody zobrazování, doppler biosignály → mapování (např. brainmapping)
Brainmapping Fourierova transformace →výkonová spektra signálu na různých částech povrchu lebky
Pasivní a aktivní biosignály Pasivní biosignál: Energie vnějšího testovacího signálu prochází organismem, který s ní interaguje (= princip zobrazovacích metod). Výstupem je modifikovaný signál, např: – dopplerovský signál – perkuse (vyšetření poklepem) Aktivní biosignál: ●
●
zdrojem jejich energie je organismus
Biosignály dle místa vzniku Hierarchická úroveň: ● ●
●
●
● ●
subcelulární úroveň – pohyb iontů – (exp. laboratoř) celulární úroveň – akční potenciály (myocyt, neuron) – laboratoř, exp. medicína; AP v klidovém EMG Subsystém (nervosvalová ploténka, motorická jednotka, svalovina) – ploténkový šum, MUP (Motoric unit potential) orgán (srdce, mozek, sval, smyslový orgán) – sumační potenciál celý organismus – např. stabilometrie, vyš. chůze aj.
Biosignály dle způsobu vzniku Představa systému, vstupy systému, okolí systému: ●
spontánní, nativní
●
forsírování (donucení)
●
zátěžové testy
●
provokační testy
●
evokace (zpravidla arteficielní podněty)
Př: Poklepat sousedovi na kalvu. Co je to za biosignál? ●
pasivní biosignál, evokace, provokace, zátěžový test?
Biosignály dle fyzikální veličiny ●
Elektrické
●
Magnetické
●
Mechanické
●
Hydrodynamické
●
Akustické
●
Termické
●
Chemické
●
atd.
Elektrické a magnetické Elektrické ●
elektrické napětí U [V]
●
elektrický proud I [A]
●
→ elektrický odpor R [Ω]
●
→ elektrická impedance Z [Ω]
snímač: elektrody Magnetické ●
→ změny magnetické indukce B [T]
snímače: cívky, Hallova čidla
Mechanické ●
poloha x [mm], rychlost v [m/s], zrychlení a [m/s2]
●
objem V [l]
●
úhel α[°]
●
síla F [N]
●
mechanické napětí σ[Pa]
snímače: ●
proměnné kondenzátory, indukčnosti, potenciometry, ...
●
plethysmograf (objem)
●
siloměry, tenzometry
Hydrodynamické ●
tlak p [Pa]
●
objem V [l]
●
rychlost proudění v [m/s]
●
průtok Q [l/s]
snímače: ● ●
manometry, tonometry průtokoměry, turbínky, Pitotovy trubice
Akustické ●
akustický tlak p [Pa]
●
akustická rychlost v [m/s]
●
→ intenzita zvuku I [W/m2
●
→ frekvence zvuku f [Hz]
snímač: ●
Mikrofon ●
dynamický
●
piezoelektrický
●
kondenzátorový, ...
Termické a optické Termické ●
→ teplota t [°C]
snímače: teploměry (termistory, termočlánky, kapalné krystaly...)
Optické ●
emise záření
●
absorbce záření (extinkce)
●
reflexe
snímače: fotodiody, fototranzistory, CCD, ...
Chemické ●
pH
●
Koncentrace roztoků
●
parciální tlak plynů
snímače: ●
pHmetry
●
optické metody: ●
oxymetr O2
●
kapnometr CO2
