Biosignály.

Prezentace na téma: "Biosignály."— Transkript prezentace:

1 Biosignály

2

3 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

4 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

5 Terminologie

6 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

7 Monitory Monitory životních funkcí (ARO)
EKG oxymetrie [pO2] kapnometrie [pCO2] plicní ventilace tělesná teplota Holterovské monitorování (přenosné přístroje) TK

8 Dle fyzikálního charakteru biosignálu
např.: Elektro EEG = Elektroencefalografie EKG = Elektrokardiografie Magneto MEG = Magnetoencefalografie MKG = Magnetokardiografie

9 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)‏

10 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)‏

11 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 – komplikované testy, vyšetřuje se množství různých parametrů

12 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)‏

13 Brainmapping Fourierova transformace →výkonová spektra signálu na různých částech povrchu lebky

14 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

15 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.

16 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?

17 Biosignály dle fyzikální veličiny
Elektrické Magnetické Mechanické Hydro- dynamické Akustické Termické Chemické atd.

18 Elektrické a magnetické
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

19 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

20 Hydrodynamické tlak p [Pa] objem V [l] rychlost proudění v [m/s]
průtok Q [l/s] snímače: manometry, tonometry průtokoměry, turbínky, Pitotovy trubice

21 Akustické akustický tlak p [Pa] akustická rychlost v [m/s]
→ intenzita zvuku I [W/m2 → frekvence zvuku f [Hz] snímač: Mikrofon dynamický piezoelektrický kondenzátorový, ...

22 Termické a optické Termické → teplota t [°C]
snímače: teploměry (termistory, termočlánky, kapalné krystaly...)‏ Optické emise záření absorbce záření (extinkce)‏ reflexe snímače: fotodiody, fototranzistory, CCD, ...

23 Chemické pH Koncentrace roztoků parciální tlak plynů snímače: pHmetry
optické metody: oxymetr O2 kapnometr CO2