Podstawowe pomiary medyczne POMIAR CIŚNIENIA I TĘTNA KRWI ............................................................................... 2

Wprowadzenie teoretyczne .................................................................................................... 2 Ciśnienie i tętno krwi ......................................................................................................... 2 Metody pomiaru ciśnienia tętniczego krwi ........................................................................ 3 Opis poszczególnych metod pomiaru ciśnienia krwi......................................................... 3

Wykonanie ćwiczenia ............................................................................................................ 8 Literatura .............................................................................................................................. 12

POMIAR REZYSTANCJI SKÓRY..................................................................................... 13 Wprowadzenie teoretyczne .................................................................................................. 13 Wykonanie ćwiczenia .......................................................................................................... 15 Literatura .............................................................................................................................. 16

POMIAR EKG ....................................................................................................................... 17 Wprowadzenie teoretyczne .................................................................................................. 17

Metody podłączania elektrod na ciele badanego.............................................................. 17 Jak interpretować krzywą EKG........................................................................................ 19 Aparatura pomiarowa....................................................................................................... 19 Zakłócenia ........................................................................................................................ 21

Wykonanie ćwiczenia .......................................................................................................... 23 Pomiar EKG za pomocą przyrządu CASSY. ................................................................... 23 Opracowanie wyników pomiarów ................................................................................... 23

Literatura .............................................................................................................................. 24 WYMAGANE WIADOMOŚCI............................................................................................ 25

POMIAR CIŚNIENIA I TĘTNA KRWI

Wprowadzenie teoretyczne

Ciśnienie i tętno krwi Ciśnienie tętnicze (ang. blood pressure - BP) to ciśnienie wywierane przez krew na ścianki tętnic, przy czym rozumie się pod tą nazwą ciśnienie w największych tętnicach, np. w tętnicy w ramieniu. Jest ono znacznie wyższe, niż ciśnienie krwi wywierane na ścianki żył (które nie ma istotnego klinicznie znaczenia). Ciśnienie krwi ulega ustawicznym zmianom zarówno długookresowym (co związane jest z wiekiem, stanem zdrowia itp.), średniookresowym (zależnie od pory doby, aktywności, stanu psychicznego, spożytych używek itp.) jak i krótkookresowym (w obrębie cyklu pracy serca). W momencie skurczu serca, kiedy porcja krwi wypychana jest z serca do aorty, w tętnicach panuje najwyższe ciśnienie wynoszące zazwyczaj u zdrowego dorosłego człowieka od ok. 90 do 135 mmHg (zazwyczaj 110-130); w chwili rozkurczu - jest najniższe, np. od ok. 50 do 90 mmHg (zazwyczaj 65-80). W praktyce medycznej, do oceny stanu zdrowia badanej osoby istotna jest wartość zarówno ciśnienia skurczowego, jak i rozkurczowego, toteż podawane są obie wartości, co zapisuje się np. 120/80 mmHg. W cyklu pracy serca wyróżniamy skurcz i rozkurcz. Podczas skurczu (systole) krew wyrzucana jest z komór do tętnic. W czasie rozkurczu (diastole) krew napływa z przedsionków do komór. W warunkach normalnych serce człowieka wykonuje ok. 60-80 skurczów na minutę. W momencie skurczu komór serca krew napływa do tętnic - powoduje to wzrost ciśnienia. W czasie rozkurczu ciśnienie w tętnicach jest niższe. Dzięki takim właściwościom układu sercowo - naczyniowego wyróżniamy ciśnienie skurczowe i rozkurczowe. W niektórych publikacjach można spotkać z określeniem górne i dolne ciśnienie krwi. Jest to nic innego jak ciśnienie skurczowe (górne) i rozkurczowe (dolne). RR = 120/80 mmHg - takie oznaczenie stosuje się do zapisania wartości ciśnienia krwi u pacjenta z ciśnieniem 120/80. Skrót RR oznacza Riva - Rocci (dla uczczenia włoskiego lekarza, który jako pierwszy skonstruował aparat do mierzenia ciśnienia). 120 - oznacza wartość ciśnienia skurczowego. 80 - oznacza wartość ciśnienia rozkurczowego. mmHg - jednostka pomiaru ciśnienia - milimetry słupa rtęci. Tętnem nazywamy faliste odkształcenie tętnicy podczas skurczu serca. Skurcz komór serca powoduje powstanie tzw. fali tętna w tętnicach. Częstością tętna nazywamy ilość uderzeń serca na minutę. U dorosłych ilość uderzeń na minutę wynosi ok. 60-80. U dzieci: 90-140/minutę.

Metody pomiaru ciśnienia tętniczego krwi Rozróżniamy dwie główne metody pomiaru ciśnienia krwi: − metodę bezpośrednią; jest to inwazyjna metoda, polegająca na umieszczeniu igły lub cewnika w świetle tętnicy i połączeniu ich z kalibrowanym przetwornikiem ciśnienia

− metodę pośrednią; nieinwazyjną, bezkrwawą metodę, polegającą na wywieraniu przez mankiet zmiennego ciśnienia na zewnętrzną ściankę tętnicy tak długo, aż dojdzie do zrównania się ciśnienia w mankiecie z ciśnieniem wewnątrz tętnicy.

Pośrednia metoda pomiaru ciśnienia tętniczego krwi występuje w dwóch odmianach w zależności od tego, czy pomiar wykonywany jest na podstawie całkowitego zamknięcia tętnicy, czy w czasie ciągłego przepływu krwi przez tętnicę. Kryterium całkowitego zamknięcia tętnicy polega na napompowaniu mankietu powyżej ciśnienia skurczowego; następnie obniżając stopniowo ciśnienie powietrza w mankiecie staramy się różnymi sposobami ustalić moment ponownego przepływu krwi poniżej uciskającego mankietu.

Możemy tutaj wymienić następujące metody: osłuchowa, palpacyjna, napływowa,

pletyzmograficzna, sfigmograficzna, ultradźwiękowa. Wszystkimi tymi metodami można oznaczyć ciśnienie skurczowe, natomiast ciśnienie rozkurczowe metodą osłuchową, ultradźwiękową i pletyzmograficzną. Kryterium przepływu ciągłego w tętnicy polega na wykryciu i zmierzeniu wielkości oscylacji ciśnienia w mankiecie powstałych pod wpływem przepływających fal tętna. Wielkość tych oscylacji jest rejestrowana w czasie skokowego lub ciągłego upuszczania powietrza z mankietu z poziomu powyżej ciśnienia skurczowego do poziomu poniżej ciśnienia rozkurczowego. Należą tu metody: oscylometryczna i sfigmooscylograficzna.

Opis poszczególnych metod pomiaru ciśnienia krwi Charakterystyka metody osłuchowej Metoda osłuchowa jest standardową, powszechnie stosowaną metodą pośrednią mierzenia ciśnienia krwi. Wszystkie zasady pomiaru tą metodą, łącznie z wymiarami mankietów są obowiązujące dla pozostałych pośrednich metod mierzenia ciśnienia krwi. Aparat pomiarowy, który nazywa się sfigmomanometrem składa się z manometru, mankietu oraz urządzenia pompującego i upuszczającego powietrze. Manometr może działać na różnych zasadach: − manometr rtęciowy składa się ze szklanej pionowej rurki połączonej ze zbiornikiem rtęci. Skala rurki manometru wykalibrowana jest od 0 do 300 mm Hg w odstępach 2 mm Hg; − manometr sprężynowy, czyli aneroid jest mniej dokładny niż manometr rtęciowy. Przyczyną tego są wrażliwe na wstrząsy i uderzenia metalowe dźwignie aneroidu, które mogą się zacinać w czasie pracy manometru; − manometr elektroniczny, wykonany najczęściej w postaci krzemowego czujnika ciśnienia, jest stosowany w urządzeniach mikrokomputerowych mierzących ciśnienie krwi automatycznie. Mankiet Mankiet składa się z gumowej poduszki napełnianej powietrzem, która jest umieszczona w płóciennym nierozciągliwym pokrowcu. Pokrowiec jest pokryty specjalnym przylepnym materiałem co ułatwia umocowanie mankietu na ramieniu pacjenta. Wymiary gumowej poduszki mankietu decydują o wiarygodności wyniku pomiaru ciśnienia krwi. Mankiet o nieodpowiednich wymiarach w stosunku do obwodu ramienia jest przyczyną systematycznego błędu pomiaru. W oparciu o eksperymenty na analogu tętnicy stwierdzono, że ciśnienie

powietrza z wnętrza mankietu jest przenoszone na uciskaną tętnicę z najmniejszymi stratami, wtedy gdy długość mankietu obejmuje cały obwód ramienia mankiet za wąski daje wyniki pomiaru ciśnienia krwi za wysokie. Natomiast mankiet za szeroki lub/i za długi, czyli mankiet za duży daje wyniki pomiaru ciśnienia krwi za niskie. Urządzenie pompujące i upuszczające powietrze z mankietu W skład tego urządzenia wchodzą: pompka z zaworem oraz gumowe dreny. System ten powinien dawać możliwość pompowania i upuszczania powietrza z mankietu zarówno powoli jak i szybko. Dreny łączące mankiet z manometrem powinny być sztywne; zapobiega to ich niedrożności wskutek załamywania się lub zapadania. Upuszczanie powietrza z mankietu jest regulowane przez zawór pompki. Zamknięty zawór winien utrzymywać ciśnienie w mankiecie na stałym poziomie. Częściowe otwarcie zaworu pozwala na kontrolowane zmniejszanie wartości wskazań manometru. Słuchawka lekarska (stetoskop) Zwykle używa się fonendoskopu. Ponieważ tony Korotkowa są względnie niskiej częstotliwości, dlatego do ich wysłuchania należy używać lejka fonendoskopu, a nie membrany. W czasie osłuchiwania tonów Korotkowa można wyróżnić 5 faz:

I faza - pojawianie się słabych tonów o charakterze stuków, których głośność stopniowo wzrasta w miarę upuszczania powietrza z mankietu, II faza - tony przybierają charakter szmeru lub świstu, III faza - tony stają się ”chropawe” i ich intensywność wzrasta, IV faza - oznacza moment, gdy tony nagle ulegają ściszeniu, stają się miękkie, dmuchające, stłumione, V faza - oznacza poziom ciśnienia, przy którym słyszy się ostatni ton, po którym następuje całkowite zniknięcie tonów (cisza).

W wielu współcześnie stosowanych metodach pomiarowych, słuchawkę lekarską zastępuje się układem elektronicznym wyposażonym w czujnik ciśnienia zamontowany np. wewnątrz mankietu. Ciśnienie skurczowe - odpowiada pierwszemu słyszalnemu tonowi Korotkowa, czyli I fazie. Ciśnienie rozkurczowe - u dzieci przypada na IV fazę (ściszenie) tonów Korotkowa, a u dorosłych na V fazę (zniknięcie) tonów Korotkowa. W razie słabej słyszalności tonów Korotkowa można wzmocnić ich głośność dwoma sposobami: a. po założeniu mankietu pacjent unosi ramię nad głowę, następnie opuszcza je i dopiero wtedy pompujemy mankiet i mierzymy ciśnienie krwi w sposób zwykły. b. po napompowaniu mankietu pacjent zaciska i otwiera dłoń kilka razy, po czym odbywa się pomiar. Poprawne wykonywanie pomiaru ciśnienia w oparciu o wysłuchiwanie tonów Korotkowa, powinno przebiegać następująco:

1.uprzedzenie pacjenta, że w czasie pomiaru odczuje ucisk mankietu napompowanego powietrzem, 2. pomiar obwodu ramienia pacjenta w połowie jego długości i dobór mankietu o długości równej obwodowi ramienia, 3. ułożenie ramienia pacjenta w pozycji poziomej (wygodnie podpartego na poziomie serca, czyli

środkowej części mostka), 4. założenie mankietu w taki sposób, żeby jego środek przypadał na tętnicę ramieniową a więc po wewnętrznej stronie ramienia. Dolny brzeg mankietu winien znajdować się 1-2 cm powyżej dołu łokciowego, 5. oznaczenie orientacyjnie ciśnienia skurczowego metodą palpacyjną; przed ponownym napompowaniem mankietu musi nastąpić przerwa około 15 – 30 s, 6. przyłożenie lejka fonendoskopu w miejscu maksymalnego tętnienia tętnicy ramieniowej w zgięciu łokciowym, 7. szybkie napompowanie mankietu do poziomu około 30 mm Hg powyżej stwierdzonego palpacyjnie ciśnienia skurczowego, 8. powolne upuszczanie powietrze z mankietu z szybkością 2-3 mm Hg/s 9. oznaczenie ciśnienia skurczowego w momencie wysłuchania dwóch pierwszych następujących bezpośrednio po sobie tonów Korotkowa,

10. oznaczenie ciśnienia rozkurczowego w momencie ściszenia tonów Korotkowa (IV faza) u dzieci i w momencie zniknięcia tonów Korotkowa (V faza) u dorosłych. Szybkie wypuszczenie powietrza z mankietu przy pełnym otwarciu zaworu, 11. zanotowanie ciśnienia skurczowego i rozkurczowego z zaznaczeniem ramienia na którym dokonano pomiaru.

Dodatkowe zalecenia: − pomiar ciśnienia krwi winien być wykonany w ciepłym i cichym pomieszczeniu, − przed pomiarem pacjent winien wypocząć 3-5 min. w pozycji lezącej, albo siedzącej, − ciśnienie krwi wykazuje indywidualne wahania w zależności od pory dnia, posiłku, niepokoju,

napięcia, reakcji obronnej, palenia tytoniu, temperatury, pory roku, − przerwa pomiędzy pomiarami winna wynosić conajmniej 1-2 minuty, w celu uzyskania całkowitego spływu krwi żylnej, − w przypadku braku V fazy tonów Korotkowa ciśnienie rozkurczowe należy określać na podstawie IV

fazy tonów Korotkowa. Źródła dodatkowych błędów:

− nie wycentrowanie środka mankietu na tętnicę ramieniową jest przyczyną zawyżenia wyników pomiaru. Wtedy żeby uzyskać zamknięcie tętnicy należy użyć

wyższego ciśnienia w mankiecie, gdyż tętnicę uciska nie poduszka gumowa, ale odcinek, płóciennego pokrowca mankietu;

− luźne założenie mankietu jest przyczyną wyższych wyników pomiaru. W tej sytuacji całkowite zaciśnięcie tętnicy również wymaga wyższego ciśnienia powietrza w mankiecie; − uniesienie ramienia z mankietem powyżej poziomu serca obniża wynik pomiaru ciśnienia krwi. Obniżenie ramienia poniżej poziomu serca podwyższa wynik pomiaru. Fakt ten tłumaczymy się ciśnieniem hydrostatycznym, albo efektem grawitacji. Jeżeli pomiar ciśnienia krwi odbywa się w pozycji leżącej pacjenta, wtedy ramię ułożone wzdłuż klatki piersiowej jest ściśle na poziomie serca i ta pozycja nie wymaga korekty w ułożeniu ramienia. Gdy pacjent siedzi i opiera ramię na blacie stołu, wtedy ramię znajduje się nieco wyżej niż nadgarstek i to jest właściwa pozycja. Gdy nie można ułożyć ramienia na poziomie serca, wtedy otrzymany wynik ciśnienia krwi należy skorygować: na każdy 1 cm uniesienia, lub obniżenia ramienia powyżej, lub poniżej poziomu serca, należy do uzyskanego wyniku pomiaru dodać (lub odjąć) 0.8 mm Hg;

− zimny fonendoskop lub zimne ręce mierzącego powodują podwyższenie wyników pomiaru, − zbyt silne uciskanie tętnicy lejkiem fonendoskopu sprawia, że tony Korotkowa są słyszalne poniżej

ciśnienia rozkurczowego;

− zbyt wysokie pompowanie mankietu np. do 300 mm Hg, wywołuje ból, niepokój pacjenta i podwyższa wyniki pomiaru. Należy określić palpacyjnie maksymalny poziom wstępnego pompowania, który wynosi ok. 30 mm Hg powyżej spodziewanego ciśnienia skurczowego;

− przerwa osłuchowa występująca u chorych z nadciśnieniem i objawia się niesłyszalnością tonów Korotkowa między ciśnieniem skurczowym (I faza), a ciśnieniem rozkurczowym (IV, V faza) w zakresie około 40 mmHg. Może ona być przyczyną poważnych błędów w mierzeniu ciśnienia krwi polegających na zbyt niskim oszacowaniu ciśnienia skurczowego, albo podwyższeniu ciśnienia rozkurczowego. Błędu tego można uniknąć przez pompowanie powietrza ok. 30 mm Hg powyżej spodziewanego ciśnienia skurczowego określonego metodą palpacyjną;

− zbyt szybkie upuszczanie powietrza z mankietu zwłaszcza u chorych z wolną czynnością serca jest przyczyną błędu systematycznego polegającego na zaniżaniu ciśnienia skurczowego i zawyżaniu ciśnienia rozkurczowego; − zbyt wolne spuszczanie powietrza z mankietu może powodować zastój krwi żylnej w kończynie poniżej mankietu i wzrost ciśnienia rozkurczowego. Dlatego zaleca się aby powietrze z mankietu upuszczać z szybkością 2 mm Hg/s;

− w przypadku gdy czynność serca jest niemiarowa dokładne oznaczenie ciśnienia nie jest możliwe, ponieważ zarówno rzut skurczowy serca jak i ciśnienie krwi zmieniają się z uderzenia na uderzenie serca. Jeżeli występują liczne skurcze przedwczesne, albo migotanie przedsionków należy pomiar ciśnienia krwi powtarzać i wyliczyć średnią z co najmniej trzech pomiarów. Ciśnienie skurczowe wylicza się jako średnią z serii I fazy, a ciśnienie rozkurczowe jako średnią z serii zarejestrowanych IV i V fazy tonów Korotkowa. Wynik pomiaru ciśnienia krwi w takich przypadkach jest przybliżony;

− zastosowanie u osób otyłych zwykłych mankietów, które w stosunku do ich obwodu ramienia są za małe daje fałszywe wyniki pomiarów (tzw. nadciśnienie mankietowe). Dlatego u osób otyłych należy mierzyć obwód ramienia i przestrzegać zasad dobierania mankietów i posługiwać się specjalnym mankietem o długości 35 cm i 42 cm Nie poleca się u osób otyłych mierzyć ciśnienia krwi na przedramieniu, ponieważ otrzymuje się wyniki ciśnienia rozkurczowego fałszywie wysokie; − u chorych w stanie wstrząsu tętnienie tętnicy ramieniowej jest zmniejszone lub nieobecne, a tony Korotkowa słabo słyszalne lub niesłyszalne. Dlatego ciśnienie krwi oznaczenie we wstrząsie metodą osłuchową często jest niemożliwe, lub jego wartości są znacznie zaniżone. Do oznaczania ciśnienia krwi we wstrząsie, należy używać metody ultradźwiękowej, oscylometrycznej, sfigmooscylograficznej lub bezpośredniej;

− u osób starych, ze zmianami miażdżycowymi w tętnicach, trzeba użyć znacznie wyższego ciśnienia w mankiecie, żeby zacisnąć tętnice o grubych, sztywnych i twardych ścianach. U tych osób uzyskuje się podwyższone wyniki ciśnienia skurczowego. Po napompowaniu mankietu powyżej ciśnienia skurczowego wyczuwa się palpacyjnie twardą tętnicę promieniową mimo to, że nie jest ona wypełniona krwią.

Metoda oscylometryczna Oscylometria jest to metoda pomiaru ciśnienia krwi albo sposób wykrycia przepływu krwi, na podstawie rejestracji zmian objętości kończyny w czasie skurczu i rozkurczu serca. Oscylacje tętna są nazywane tętnem objętościowym. Największe oscylacje stwierdza się w tętnicach znajdujących się blisko serca, a więc o dużym przekroju, zaś w tętnicach distalnych (o małym przekroju) oscylacje są mniejsze. Pomiar ciśnienia krwi metodą oscylometryczną opiera się na kryterium ciągłego przepływu; polega na wykryciu i zmierzeniu wielkości oscylacji ciśnienia w mankiecie, powstających pod wpływem przepływających fal tętna. Amplituda tych oscylacji jest rejestrowana za pomocą czujnika ciśnienia, zamontowanego w mankiecie po każdym skokowym, co 10 mm Hg upuszczeniu powietrza z mankietu, z poziomu powyżej spodziewanego ciśnienia skurczowego, do poziomu poniżej ciśnienia rozkurczowego. Następnie sporządza się wykres oscylogramu: na osi odciętych ciśnienie w mankiecie w odstępach 10 mm Hg, na osi rzędnych odpowiadająca mu wielkość wskaźnika oscylacji. Na oscylogramie początkowo wartości wskaźnika oscylacji są niskie, czyli małe oscylacje, potem wielkość ich wzrasta, osiąga maksimum i w końcu następuje spadek wielkości oscylacji. Największe wychylenia wskazówki oscylometru odpowiadają ciśnieniu średniemu (Rys. 2). Norma ciśnienia średniego oznaczonego metodą oscylometryczną dla dorosłych wynosi 80-110 mm Hg. Ciśnienie skurczowe w metodzie oscylometrycznej przypada na pierwsze wyraźne zwiększenie wysokości oscylacji, zaś ciśnienie rozkurczowe wyznacza moment pierwszego nagłego zmniejszenia największych oscylacji, na wykresie oscylogramu. Nie zawsze wykres oscylogramu zachowuje się w ten sposób np. wzrost lub spadek wysokości oscylacji jest równomierny i wtedy ciśnienia skurczowego i rozkurczowego nie możemy oznaczyć. Metodą oscylometryczną można więc oznaczyć ciśnienie średnie i niezbyt precyzyjnie ciśnienie skurczowe i rozkurczowe. Wyniki mierzenia ciśnienia krwi metodą oscylometryczną są zgodne z metodą bezpośrednią.

(Rys. 1) Schemat blokowy urządzenia do pomiaru iśnienia c tętniczego krwi metodą oscylometryczną.

Metoda sfigmooscylograficzna Metoda sfigmooscylograficzna jest to zmodernizowana metoda oscylometryczna pomiaru ciśnienia krwi, przez zastosowanie wzmacniacza elektrokardiografu, dzięki czemu można kontrolować nie tylko duże amplitudy oscylacji, ale także małe fale tętna . Właściwie metoda sfigmooscylograficzna jest połączeniem trzech metod: 1. metody pletyzmograficznej (tętno objętościowe), 2. oscylometrycznej (amplituda rejestrowanych fal tętna), 3. metody sfigmograficznej (zapis fal tętna). Do sfigmooscylografii w zasadzie zalicza się wszystkie metody sfigmograficzne, czyli rejestrujące tętno, które są przystosowane do rejestracji zmian ciśnienia w mankiecie pod wpływem przepływającej fali tętna. Za ciśnienie średnie Pm przyjmuje się wartość, przy której fale tętna mają najwyższą amplitudę. Ciśnienie rozkurczowe Ps wyznacza punkt przecięcia się dolnej krzywej sfigmooscylogramu z poziomem 40 %, natomiast ciśnienie rozkurczowe Pd – punkt przecięcia się dolnej krzywej sfigmooscylogramu z poziomem odcinka 60 %, ciśnienia średniego tak, jak to pokazano na (Rys. 2).

(Rys. 2) Sposób wyznaczania ciśnienia krwi metodą sfigmooscylograficzną.

Górna krzywa schodkowa obrazuje zmiany ciśnienia powietrza w mankiecie co 10 mm Hg; Środkowa krzywa przedstawia wykres zarejestrowanych amplitud fal tętna;

Dolna krzywa – zarejestrowane fale tętna [Sapiński A.: Sfigmomanometria. DNH-PAN Poznań 1991.].

Wykonanie ćwiczenia Dokonać pomiaru ciśnienia przy użyciu stetoskopu następnie wyniki porównać z uzyskanymi metodą elektroniczną. Pomiar ciśnienia tętniczego krwi i pulsu za pomocą przyrządu firmy CASSY: Program firmy CASSY, służący do pomiaru ciśnienia tętniczego krwi znajduje się w katalogu …\CASSY\Cisnieni\Blood.exe. Został on stworzony wyłączenie w celu demonstracji i zilustrowania sposobu pomiaru ciśnienia tętniczego krwi, przy użyciu metody oscylometrycznej. Uzyskane za jego pomocą wyniki pomiarowe, nie mają żadnego znaczenia medycznego i nie powinny być stosowane w celu diagnostyki stanu naszego zdrowia. Oprogramowanie to umożliwia pomiar ciśnienia skurczowego, rozkurczowego, a także częstotliwości pulsu przy użyciu urządzeń pomiarowych firmy CASSY. Oprzyrządowanie pomiarowe: W celu dokonania pomiaru ciśnienia tętniczego krwi oraz częstotliwości pulsu wymagane jest użycie przystawki pomiarowej „Blond Pressure Box (524 050)” (mankiet ciśnieniowy należy do zestawu). Pomiar: Należy podłączyć mankiet ciśnieniowy z zaworem i gruszką do pompowania powietrza do przystawki pomiaru ciśnienia przyłączonej do wejścia A stacji pomiarowej CASSY. Zawór w gruszce powinien być w połowie otwarty, tzn. powinien być nastawiony mniej więcej w środkowej części, między całkowitym zamknięciem, a pełnym otwarciem. Mankiet trzeba założyć na gołą, lewą rękę, tak aby jego dolna krawędź znajdowała się 2-3 cm powyżej łokcia. Gumowa rurka wychodząca z mankietu musi znajdować się po wewnętrznej stronie ramienia, w obszarze tętnicy i kierować się w stronę dłoni. Metalowa płytka nie może leżeć bezpośrednio na arterii, ponieważ może to

zafałszowywać wyznaczanie krzywej ciśnienia. Mankiet powinien dobrze przylegać do ramienia, ale nie powinien wywierać dużego nacisku na nie, do momentu aż zaczniemy pompować do niego powietrze. Rozluźnione i lekko zgięte ramię powinno leżeć na stole. W celu dokonania pomiaru należy wybrać polecenie „Record measurement” z głównego menu, później dokonać korekcji offsetu poprzez naciśnięcie przycisku <F2> – zmiana wyświetlanej wartości ciśnienia na 0 [mmHg]. Następna czynność polega na napompowaniu mankietu przy użyciu gumowej gruszki, trzymanej w prawej dłoni, do momentu, aż ciśnienie w nim osiągnie wartość ok. 180 [mmHg]. Wartość wzrastającego ciśnienia w rękawie pokazywana jest zarówno w formie cyfrowej, jak i analogowej (wykres słupkowy). Naciśnięcie <F1> rozpoczyna pomiar. Ramię z mankietem nie może się ruszać podczas dokonywania pomiaru! Po napompowaniu mankietu, powietrze ulatuje z niego automatycznie. Szybkość deflacji pokazywana jest w dolnej linii ekranu w [mmHg/s]. Ekran zawiera dwie krzywe: krzywą opadającego ciśnienia oraz krzywą oscylacji pulsu. Amplituda oscylacji wzrasta początkowo wraz z czasem pomiaru (gdy ciśnienie w mankiecie spada poniżej ciśnienia skurczowego), później maleje (gdy ciśnienie w mankiecie spada poniżej ciśnienia rozkurczowego). Kiedy amplituda oscylacji osiąga stałą wartość po pewnej liczbie pulsów, pomiar może zostać przerwany, poprzez wciśnięcie <F1>. Powietrze może zostać całkowicie wypompowane z mankietu, poprzez naciśnięcie czerwonego przycisku na zaworze gumowej gruszki. Przerwa pomiędzy kolejnymi pomiarami, wykonywanymi na tym samym pacjencie musi trwać przynajmniej 2 min. Różnice wartości ciśnienia w kolejnych pomiarach są normalnym zjawiskiem.

(Rys. 3) Sposób prawidłowego użycia przyrządu do pomiaru ciśnienia firmy CASSY.

Opracowanie wyników pomiarów:

a) Wyświetlenie wartości pomiarowych w tabeli, b) Wyświetlenie rezultatu pomiarów na grafie

- wykres krzywej ciśnienia lub pulsu, - wykres zawierający do 4 przebiegów z użyciem opcji „Multigraph” - Zaznaczenie ciśnienia skurczowego i rozkurczowego przez wciśnięcie <F1> - Oszacowanie ciśnienia skurczowego i rozkurczowego lub pulsu – wciśnięcie <ALT><F1> - Wyświetlenie w dużej skali wartości ciśnienia oraz pulsu – wciśnięcie <Shift><F10>, lub gdy wartości zostały już oszacowane - wciśnięcie <ALT><F1>.

c) Zapisywanie i wgrywanie wyników pomiarów – wybór odpowiedniej opcji z menu „Disk operation”

<F9>. Dane pomiarowe eksportowane są w postaci plików o unikalnym rozszerzeniu *.dbd. W celu ich opracowania w innym środowisku inżynierskim takim jak np. Matlab, należy przekonwertować zapisane pliki do postaci tekstowej, zawierającej tabele wyników pomiarowych. Konwersji tej dokonujemy przy pomocy programu, znajdującego się w głównym katalogu …\CASSY\ ASCTRANS.exe.

Przykładowe wyniki pomiarów ciśnienia opracowane w programie Matlab 7.1: W zastosowanej metodzie, dokonuje się pomiaru składowej zmiennej ciśnienia w komorze pneumatycznej zaciskowej, z wykorzystaniem czujnika ciśnienia i detekcji poziomu sygnału np. progowej. Jak to już było opisane w części teoretycznej, ciśnienie skurczowe (Ps) w metodzie oscylometrycznej przypada na pierwsze wyraźne zwiększenie wysokości oscylacji, zaś ciśnienie rozkurczowe (Pd) wyznacza moment pierwszego nagłego zmniejszenia największych oscylacji, na wykresie oscylogramu. Nie zawsze wykres oscylogramu zachowuje się w ten sposób np. wzrost lub spadek wysokości oscylacji jest równomierny i wtedy ciśnienia skurczowego i rozkurczowego nie możemy w tak prosty sposób wyznaczyć. Metodą oscylometryczną można więc oznaczyć ciśnienie średnie, przypadające na moment największych oscylacji rejestrowanego tętna i niezbyt precyzyjnie ciśnienie skurczowe i rozkurczowe. Wyniki mierzenia ciśnienia krwi metodą oscylometryczną są zgodne z metodą bezpośrednią. Pierwszy pomiar:

Oszacowane przez program wartości ciśnienia oraz pulsu dla powyższej rejestracji: - Ciśnienie skurczowe: 100 [mmHg], - Ciśnienie rozkurczowe: 60 [mmHg], - Częstotliwość pulsu: 50 [1/min].

Drugi pomiar:

Oszacowane przez program wartości ciśnienia oraz pulsu dla powyższej rejestracji: - Ciśnienie skurczowe: 103 [mmHg], - Ciśnienie rozkurczowe: 58 [mmHg], - Częstotliwość pulsu: 48 [1/min]. Trudności w interpretacji wyników pomiaru bezinwazyjnego, w zastosowanej metodzie wynikają głównie z: - osobniczych właściwości sygnału składowej zmiennej ciśnienia, - sposobu i progu detekcji,

- sposobu ustawienia i sterowania zaworem zmniejszającym ciśnienie. Zwykle stosuje się skokowe upuszczanie powietrza, - sposobu przetwarzania w czasie rzeczywistym sygnału ciśnienia, - zastosowanych empirycznych algorytmów na obliczanie wartości ciśnienia skurczowego i rozkurczowego.

Literatura

- „CASSY® Lab Manual (524 202)”, - „Biopomiary” – prof. dr inż. Leszek Filipczyński, doc. dr hab. inż. Władysław Torbicz, - Internet – www.bloodpressure.com

POMIAR REZYSTANCJI SKÓRY

Wprowadzenie teoretyczne

1. Reakcja skórno-galwaniczna:

Reakcja skórno-galwaniczna - GSR (ang. Galvanic Skin Response), reakcja elektrodermalna, reakcja elektryczna skóry, reakcja psychogalwaniczna, przewodnictwo skórne, odruch skórno-galwaniczny - jest to miara zmian oporu elektrycznego skóry.

Rezystancja skóry lub, używając historycznego terminu, galwaniczna reakcja skóry jest jednym z najprostszych i solidnych metod stosowanych w biologicznym sprzężeniu zwrotnym. Pomimo tego że jest nieskomplikowana w stosowaniu, dostarcza dość złożonych danych, z których , można uzyskać wiele psychofizjologicznych parametrów.

2. Historia GSR:

Trudno jest precyzyjnie ustalić kiedy rozpoczęła się era biologicznego sprzężenia zwrotnego. Niektórzy wskazują na odkrycie przez Galvaniego istnienia procesów elektrycznych w czynnościach nerwów i mięśni, co szybko skierowało badania na zastosowanie elektryczności w medycynie.

Do roku 1840 powszechnie uważano procesy elektryczne zachodzące w ciele stanowiły podstawę dla wyjaśnienia choroby oraz stawianie diagnoz i przepisywanie terapii. Do roku 1870 stworzono skomplikowaną aparaturę i procedury , które stanowiły część metodologii badań nad elektrofizjologią. Nagłe zmiany w rezystancji skóry były postrzegane w owym czasie jako źródło artefaktu i budowano nawet specjalne urządzenia, które miały kontrolować lub stłumić te zmiany. Najpierw w roku 1879, Romain Vigouroux zmierzył rezystancję skóry w kilkunastu przypadkach znieczulicy histerycznej . W 1888 roku, Chatles Fere , kolega Vigouroux, zanotował zmiany w rezystancji skóry po stymulacji fizycznej. W 1915 roku proces ten został nazwany galwaniczną reakcją skóry (GSR), a badania Fere’a uznano za pierwsze stwierdzenie na temat teorii pobudzenia. Kilka lat wcześniej niemiecki badacz, Hermann, odkrył, że GSR jest powiązane z czynnością gruczołu potowego, tym samym wyjaśniając fizjologiczny aspekt tego zjawiska.

W 1889 rosyjski badacz Ivan Tarchanov był w stanie wykazać, że czynność umysłowa może powodować zmiany w GSR. Prace Fere’a i Tarchanova pozostawały zapomniane przez wiele lat.

3. Zastosowanie:

Zmiany GSR traktowane są niekiedy jako objaw przeżywania emocji i wykorzystywane m.in. w wykrywaniu kłamstwa.

GSR wykorzystywany jest w badaniu poligrafem a także jako biofeedback czyli biologiczne sprzężenie zwrotne - dostarczanie człowiekowi informacji zwrotnej („feedback”) o zmianach jego stanu fizjologicznego.

4. Technika pomiaru:

Stosowane są dwie techniki pomiaru przewodnictwa elektrycznego skóry:

4.1. Rejestrowanie zmian w oporze elektrycznym skóry w trakcie przepływu słabego prądu elektrycznego (metoda Féré'go). Opór maleje wraz ze zwiększeniem się potliwości skóry, co z kolei jest związane z aktywacją autonomicznego układu nerwowego w organizmie. Aktywacja autonomicznego układu nerwowego idzie w parze z pobudzeniem fizjologicznym, w związku z czym zmiany w oporze

elektrycznym skóry mogą oznaczać przeżywanie emocji (np. pobudzenia seksualnego, lęku, złości, stresu itp.).

4.2. Możliwe jest rejestrowanie prądu wytwarzanego przez ciało (metoda Tarchanoffa). Skóra podobnie jak inne narządy (np. mózg - EEG, serce - EKG i inne mięśnie - EMG ) wytwarza własne pole elektryczne.

5. Przykładowe rozwiązania układowe: Konduktancja skóry ludzkiej jest liniowa tylko dla napieć poniżej 0.5V co musi być uwzględnione w układnie pomiarowym. Poniżej został zaproponowany przykładowy układ z mostkiem wheatstone-a, wtórnikami separującymi, wzmacniaczem i biernym filtrem dolno przepustowym o częstotliwości granicznej ok. 50 Hz . Sygnał następnie jest przekazywany na wejście przetwornika A/C.

Ważną rzeczą w tego typu układach jest stosowanie niskich napieć, a także innych zabezpieczeń ( unikać przypinania elektrod po przeciwnych stronach ciała co może doprowadzić do przepływu prądu zakłócającego pracę serca ) aby uniknąć porażeń.

Również odpowiedni dobór elektrod znacząco wpływa na jakość pomiaru. Zazwyczaj stosuje się elektrody posrebrzane lub aluminiowe przymocowywane do palców ( wskazującego i dużego ) rzepami.

6. Opis modułu CASSY: W czasie zajęć posługujemy się modułem CASSY-E 524 048 wraz ze współpracującą z nim stacją bazową oraz oprogramowaniem.

Otrzymany w czasie eksperymentu wynik pomiaru oraz jego przebieg w czasie nie mają wartości w sensie medycznym i nie powinny być wykorzystywane w monitorowaniu zdrowia pacjenta. 6. Opis eksperymentu pomiarowego: Rezystancja skóry jest podatna na zmiany związane z czynnikami zewnętrznymi. Urządzenie może być wykorzystane np. do obserwowania efektu treningu autogenicznego lub obserwacji efektu zaskoczenia. Wynik pomiaru przedstawiany jest zawsze jako konduktancja skóry G=1/R [S].

3. Przykładowe wyniki eksperymentu:

Na powyższym przebiegu została przedstawiona zmiana konduktancji skóry w funkcji czasu. Jak widać około 26s – następuje pobudzenie obiektu badanego czynnikami zewnętrznymi ( w tym przypadku był to ból ) co skutkuje zmianą rezystancji skóry.

Wykonanie ćwiczenia Należy włączyć wtyczkę z modułu do pomiaru rezystancji do złącza A na urządzeniu bazowym CASSY I podłączyć elektrody do końców palców wskazującego i środkowego, dłoń powinna spoczywać płasko. Przeprowadzenie eksperymentu:

Uruchomienie w trybie MS-DOS programu skin.exe z katalogu CASSY\REZYSTAN

Zapoznanie się z opisem do programu

Dostosowanie zakresu pomiarowego

Rozpoczęcie pomiaru poprzez wciśnięcie klawisza F9.

Należy przetestować wpływ czynników zewnętrznych na zmianę rezystancji skóry.

Zatrzymanie pomiaru poprzez wciśnięcie klawisza F9.

Opracowanie wykresu: W czasie ćwiczenia należy zarejestrować przebieg kondunktancji skóry, a następnie opracować go, analizując zmiany na wykresie pod kątem zaobserwowanych zmian czynników zewnętrznych wpływających na badany obiekt. Należy również zastanowić się jak w czasie pomiaru zamyka się ścieżka prądowa pomiędzy elektrodami: czy po skórze, czy też przenika skórę i przebiega w tkankach miękkich?

Literatura

- Biosignal Analysis and Medical Imaging Group – University of Kuopio - http://instruct1.cit.cornell.edu/courses/ee476/FinalProjects/s2006/hmm32_pjw32/index.html - http://www.verim.ch/PL/ - Materiały CASSY – LAB

POMIAR EKG Wprowadzenie teoretyczne

Pomiar EKG czyli pomiar badania aktywności serca. Elektrokardiogram (EKG) jest to zarejestrowana aktywność serca przy pomocy elektrod podłączonych do kończyn i do skóry klatki piersiowej na odpowiedniej wysokości. Ustawienie elektrod w ten sposób pozwala na zbadanie przebiegu bodźców elektrycznych przez różne części serca. Dzięki krzywej EKG lekarz uzyskuje o różnego rodzaju arytmiach, chorobach przedsionków i komór, wykrywa uszkodzenia serca powstałe w wyniku przebytych chorób. Na podstawie zapisu EKG można również ocenić wielkość komór serca. Każdemu pobudzeniu mięśnia sercowego towarzyszą zmiany napięcia elektrycznego rozchodzące się od jednej komórki mięśniowej do drugiej. W związku z dużą liczbą komórek, wygenerowane napięcie może być wykryte dzięki elektrodom umieszczonym na ciele. Następnie napięcia ta są wzmacnianie i umieszczane na diagramie. W przypadku EKG, stosowana metoda Einthovena (3 elektrody pomiarowe na 3 kończynach + jedna elektroda odniesienia). Potencjał na elektrodach ulega zmianie za każdym razem kiedy różne komory serca kurczą się. Podczas spoczynku komórki mięśnia sercowego są spolaryzowane tzn. jest nieznaczna różnica potencjałów pomiędzy błoną wewnątrz komórki a błoną zewnętrzną. Komórki mięśnia sercowego mogą depolaryzować bez oddziaływania z zewnątrz tj. samorzutnie. Komórki, które depolaryzują jako pierwsze naszą miano tzw. stymulatora serce (węzeł zatokowo przedsionkowy). Węzeł ten jest zlokalizowany w prawym przedsionku serca. Dwa przedsionki kurczą się prawie w tym samym momencie z powodu szybkiego przewodzenia bodźców pomiędzy komórkami. Komory serca są elektrycznie izolowane od przedsionków. Tylko w jednym miejscu znajduje się grupa komórek, które przekazują sygnał elektryczny skurczu przedsionka do komory serca. Nieznaczne opóźnienie w przekazywaniu pobudzenia zapewnia, że komora nie kurczy się w tym samym momencie co przedsionek, dlatego krew ma wystarczający czas na przepływ od przedsionka do komory. Węzeł przedsionkowo-komorowy przesyła depolaryzację przez specjalne włókna (pęczek HIS'a) do komór. W ściance mięśniowej komory znajdują się inne włókna, (włókna Purkinjego), które pozwalają na bardzo szybkie przewodzenie bodźca. Depolaryzacja, skurcz oraz dalsza repolaryzacja jest nieprzerwanie powtarzanym procesem, który powoduje przepływ małych prądów przez sąsiadujące ze sobą spolaryzowane i niespolaryzowane komórki. Zmiany prądu mogą być mierzone z zewnątrz, wzmacniane i kreślone w funkcji czasu. Pomiar EKG jest graficzną reprezentacją mierzonych prądów.

Metody podłączania elektrod na ciele badanego.

Podłączenie 3 dwubiegunowe kończynowe Einthoven'a

Są one umieszczone na ciele badanego: prawa i lewa ręka, lewy i prawy goleń. Trzy pierwsze elektrody tworzą tzw. trójkąt Einthoven'a, który w założeniu jest trójkątem równobocznym, w wyniku czego linie prowadzone prostopadle z każdego ze środków trzech boków, reprezentujące zerowy potencjał, przetną się w środku trójkąta. Pomiędzy pierwszymi trzema elektrodami wykroje się pomiarów różnicy potencjałów w mV.

− Odprowadzenie I – różnica potencjałów pomiędzy elektrodami lewa i prawa ręka. − Odprowadzenie II – różnica potencjałów pomiędzy elektrodą lewa goleń, a elektrodą na prawa

ręka. − Odprowadzenie III – różnica potencjałów pomiędzy elektrodą lewa goleń, a elektrodą lewa ręka.

(Rys.1) Sposób podłączenia według metody Einthoven'a.

Podłączenie 3 jednobiegunowe kończynowe Goldberger'a

Z tych elektrod dokonujemy pomiaru następujących wzmocnionych sygnałów: − Odprowadzenie aVR – prawa ręka, − Odprowadzenie aVL – lewa ręka, − Odprowadzenie aVF – lewa goleniu.

Połączenie razem 3 wyżej wymienionych odprowadzeń kończynowych daje teoretycznie

wypadkowy potencjał równy 0. Ten wspólny punkt można połączyć z ujemnym biegunem galwanometru, a kolejne elektrody połączyć z biegunem dodatnim galwanometru.

Podłączanie 6 jednobiegunowych przed sercowych Wilson'a

• V1 – elektroda w prawym czwartym międzyżebrzu przy brzegu mostka. • V2 – elektroda w lewym czwartym międzyżebrzu przy brzegu mostka. • V3 – elektroda w połowie odległości pomiędzy elektrodami V2, a V4. • V4 – elektroda w lewym piątym międzyżebrzu w linii środkowo - obojczykowej lewej. • V5 – elektroda w lewym piątym międzyżebrzu w linii pachowej przedniej lewej. • V6 – elektroda w lewym piątym międzyżebrzu w linii pachowej środkowej lewej. Na poniższym rysunku (Rys. 2) przedstawiony został sposób umieszczenia elektrod przed sercowych

Wilson'a.

(Rys.2) Sposób podłączenia elektrod metodą Wilson'a.

Jak interpretować krzywą EKG

Na rysunku numer 3 (poniżej) przedstawiony został przebieg krzywej EKG wraz z zaznaczonymi charakterystycznymi punktami.

(Rys. 3) Przebieg krzywej EKG.

W typowym EKG pierwsze odchylenie od tej linii to jest małe wychylenie ku górze. Fala P trwa około 0.05 s. Dla oceny przebiegu EKG, na początku oraz na końcu fali P umieścić można pionowe linie. Czas trwania tej fali może być zmierzony przez zbadania różnicy pomiędzy tymi dwoma liniami. Fala P jest wynikiem depolaryzacji oraz skurczem przedsionka. Następnie EKG wraca do poziomu linii izoelektrycznej. Przez ten czas węzeł przedsionkowo - komorowy przesyła pobudzenie poprzez pęczek HIS'a oraz włókna Purkinje'go do komór. Depolaryzacji węzła przedsionkowo - komorowego doprowadza do nieznacznego pulsu oznaczonego jako fala Q. Później natychmiastowo pojawia się szybki wzrost (fala R) i kolejny spadek poniżej linii izoelektrycznej (fala S). Następnie EKG powraca do stanu początkowego. Trzy ostanie fale są nazywane zespołem QRS, który ma miejsce podczas depolaryzacji oraz skurczu komór. Po krótkiej chwili następuje repolaryzacja komórek i odpowiedni prąd powoduje falę narastającą zwaną falą T. Sekwencja od fali P poprzez zespół fal QRS oraz falę T stanowi jeden cykl pracy serca. Liczba cykli na minutę stanowi wartość tętna serca.

Aparatura pomiarowa Wymagania, które musi spełniać układ do pomiaru biopotencjałów (wymagania te są podyktowane przez rodzaj zastosowanych elektrod):

− bardzo duża wspólna impedancja wejściowa (>100MOhm przy 50 Hz), − duża różnicowa impedancja wejściowa (>10MOhm przy 50 Hz), − taka sama wartość impedancji wejściowej dla wszystkich wejść, − duża wartość współczynnika CMRR (>80 dB przy 50 Hz), − ekranowane doprowadzenia wejść, − dodatkowa redukcja napięcia wspólnego.

Tor pomiarowy.

W wielokanałowych pomiarach (jak to ma miejsce w pomiarach EKG) mierzona jest różnica pomiędzy każdą z elektrod i napięciem odniesienia. W przypadku pomiarów EKG napięcie odniesienia stanowi wartość średnią z napięć na wszystkich elektrodach.

Poniżej przedstawiony został schemat układu stosowanego do pomiarów EKG (dodatkowo wyposaża się go w odpowiednio dobrane filtry dolno- oraz górno - przepustowe).

(Rys. 4) Schemat układu stosowanego do pomiarów EKG.

Wzmocnienie sygnałów różnicowych powoduje, że udział szumów w mierzonym sygnale jest nieznaczny. Brak wzmocnienia sygnałów wspólnych daje możliwość likwidacji napięcia wspólnego prawie o tak dużej wartości jak wartość napięcia zasilania. Uzyskuje się bardzo wysoką wartość współczynnika CMRR bez konieczności stosowania precyzyjnego dostrajania rezystancji. Wysoka oraz równa impedancja wspólna wszystkich wejściowa na wszystkich kanałach jest bardzo ważną cechą, jak że różnica w impedancjach skóra - elektroda i wspólna impedancja wejściowa konwertują napięcie wspólne w napięcie różnicowe. Obwód ochronny: Każdy z ekranów wraz z ekranem na wejściu z elektrody umieszczonej na prawej nodze są podłączane do jednego wzmacniacza (wzmacniacz oddzielający). Wzmacniacz ten powinien mieć wzmocnienie jednostkowe w zakresie częstotliwości do kilku MHz aby zapewniona mogła być stabilna praca wzmacniaczy. Sygnał w ekranach powinien to być sygnał będący średnią sygnałów wejściowych. Wartość średnią uzyskuje jako wartość średnią napięć z wejść odwracających wzmacniaczy. Aby skompensować pojemność wejść odwracających stosowane są kondensatory C f w wartość równej pojemności wejściowej. Wzmocnienie sygnału podawanego na ekran wynosi około 0.99. Dzięki temu wartość sygnału w ekranie stanowi 99% wartości średniej, wskutek czego poprawiona zostaje stabilność układu ochronnego oraz uzyskujemy redukcję pików w odpowiedzi częstotliwościowej. Obwód podłączany do prawej elektrody prawej nogi:

Podczas gdy jest zbyt duża różnica impedancji pomiędzy elektrodami i wejściami wtedy aby zlikwidować efekt dzielnika napięciowego podłącza się prawą nogę przez odpowiedni obwód. Dodatkowy wzmacniacz podłącza pacjenta pod to samo napięcie co napięcie wspólne wzmacniacza. Układ ten pozwala na dużą redukcję wartości napięcia wspólnego poprzez zmniejszenie różnicy napięcia pomiędzy pacjentem a wzmacniaczem. Zwykle osiąga się redukcję od 10 do 50 dB. Sygnał wejściowy tego układu powinien być średnią sygnałów wejściowych. Sygnał wykorzystywany we ekranach różni się niewiele od wartości napięcia średniego, a więc może on być wykorzystane w tym układzie. Dodatkowo układ ten pozwala na zwiększenie bezpieczeństwa pomiaru podczas pomiarów w układzie nieizolowanym poprzez zwiększenie impedancji między pacjentem, a ziemią poprzez zastosowanie dużej wartości rezystancji R0 (kilka MΩ) i małej wartości kondensatora w sprzężeniu zwrotnym C fb (< 1nF). Zasilanie: Zasilanie przez zastosowanie transformatora wprowadza dodatkowe pojemności pojawiające się w izolacji transformatora. Zastosowanie baterii daje mniejszą pojemność pasożytniczą w związku z czym jest mniejsze napięcie wspólne. Dodatkowo baterie dostarczają napięcie zasilające mniej zakłócone niż ma to miejsce przy zasilaniu transformatorem. Elektrody Pożądane właściwości:

− dobre przewodzenie (przenoszenie napięcia), − brak potencjałów na styku skóra – elektroda, lub potencjały małe i stabilne. − dobre właściwości mechaniczne: trwałe przyleganie, brak ruchów względem skóry, − możliwość wielokrotnego stosowania, łatwość czyszczenia, aseptyczność.

a) Elektrody chlorosrebrowe Ag – AgCl

− srebro pokryte chlorkiem srebra, − połączenie z skórą: żel przewodzący z NaCl, Kcl, − dobra przewodność, − stabilny potencjał złącza Ag-AgCl, − konstrukcja: zwykle dyskowa, przyklejana nakładką adhezyjną lub przyciskana opaską sprężystą.

b) Elektrody platerowane złotem Au

− metal (np. Ag) platerowany złotem (cienka warstwa), − połączenie z skórą: żel przewodzący z NaCl, Kcl, − bardzo dobra przewodność, − brak potencjałów na złączu, − dobre połączenie przy pomiarach w ruchu,

c) Elektrody z przewodzących polimerów

− przewodzące i adhezyjne, − elastyczna powierzchnia, − nie jest konieczne stosowanie żelu lecz wtedy zwiększona jest rezystancja złącza i elektrody, − połączenie z aparaturą przez folię Ag lub Al.

Zakłócenia

Pomiar EKG wiąże się z pomiarem niewielkiej amplitudy potencjałów EKG, od około 1 do 5 mV. Amplituda ta jak i impedancja ciała człowieka (pomiędzy sercem oraz elektrodami) w wyniku małych wartości są narażone na silne zakłócenia. Zakłócenia te dzielą się na dwie grupy: zakłócenia zewnętrzne (związane z zakłóceniami pola elektromagnetycznego pochodzącymi od urządzeń elektrycznych i sieci energetycznej) oraz zakłócenia wewnętrzne. Do zakłóceń wewnętrznych zalicza się aktywność elektryczną mięśni szkieletowych oraz wolno zmienny dryft sygnału spowodowany oddychaniem oraz i zmianami rezystancji elektrod pomiarowych. Zakłócenia te w przeciwieństwie do zakłóceń zewnętrznych są trudne do wyeliminowania z powodu przypadkowości sygnału pochodzącego od zakłóceń mięśniowych oraz z powodu szerokiego widma

częstotliwościowego pokrywającego widmo sygnału elektrokardiograficznego. Zakłócenia mięśniowe najczęściej występują podczas spoczynkowego badania i są spowodowane nawet niewielkim napięciem mięśni. a) Sygnały pochodzące od sieci energetycznej (50 Hz ± 0.5 Hz).

− charakteryzują się wąskim widmem częstotliwościowym skoncentrowanym wokół 50 Hz, − poniżej przedstawiony został układ z zastosowaniem filtru wąskopasmowego (Rys. 4)

(Rys. 5) Filtr do likwidacji zakłóceń od sieci energetycznej.

b) zakłócenia górnoprzepustowe

− indukcyjne: radiowe, od zasilaczy impulsowych, − powodują zmianę widma sygnału.

c) zakłócenia dolnopasmowe − niskie częstotliwości, artefakty ruchowe (związane ze spięciami mięśni), − powodują zmianę sygnału w czasie.

(Rys. 6) Filtr do likwidacji zakłóceń dolno-pasmowych.

Wykonanie ćwiczenia Pomiar EKG za pomocą przyrządu CASSY.

Wstęp Program firmy CASSY, służący do pomiaru EKG znajduje się w katalogu ...\CASSY\EKG\ECG.EXE. Został on stworzony wyłącznie w celu demonstracji i zilustrowania sposobu pomiaru EKG. Uzyskane za jego pomocą wyniki pomiarowe, nie mają żadnego znaczenia medycznego i nie powinny być stosowane w celu diagnostyki stanu naszego zdrowia. Oprzyrządowanie pomiarowe

W celu dokonania pomiaru wymagane jest użycie przystawki pomiarowej „ECG/EMG box (524 049)” i podłączenie jej do wejścia A stacji pomiarowej CASSY. Przygotowanie do pomiaru. Badan osoba powinna być zrelaksowana i w pozycji rozluźnionej, w przeciwnym wypadku sygnał EKG może być przekłamany w związku z występowaniem potencjałów mięśni szkieletowych. W celu zredukowania rezystancji skóry, zaleca się stosować żel, rozprowadzony na elektrodach oraz ciele w punktach podłączenie elektrod (w ćwiczeniu używa się elektrody jednorazowe które nasączone są już specjalnym żelem). Następnie należy umieścić elektrody na ciele pacjenta w następującym porządku:

− prawe ramię – elektroda czerwona, − lewe ramię – elektroda żółta, − lewa goleń – elektroda zielona, − prawa goleń – elektroda czarna.

Po każdym użyciu elektrody należy przeczyścić, używając do tego celu papierowego ręcznika w celu uniknięcia osadów solnych na elektrodach po wyschnięciu żelu. Następnie należy spryskać elektrody oraz punkty pomiarowe na ciele specjalnym spray'em dezynsekcyjnym. Pomiar Przed przystąpieniem do pomiaru należy ustawić zakres pomiarowy badanych napięć oraz czas pomiaru. W tym celu należy wybrać z menu opcję „Select messurement range” <F2> i podać zakres pomiarowy (zakres wprowadzanych liczb wynosi od 0.1 do 1). W celu ustawienia czasu pomiaru należy z menu wybrać opcję „Select measurement time” <F3> o podać czas pomiaru (zakres wprowadzanych liczb wynosi od 5 do 999s). Po dokonaniu ustawień zakresów można przystąpić do pomiarów przez wybranie opcji „Record new measurement” <F1> i następnie wybranie elektrod pomiędzy którymi wyświetlane jest na wykresie napięcie.

Opracowanie wyników pomiarów

a) Wyświetlenie wartości pomiarowych w tabeli.

− z menu wybieramy opcję „Output measurement values” <F5> i następnie „Values in table form”,

b) Wyświetlenie rezultatu pomiarów na grafie. − z menu wybieramy opcję „Evaluate in graph” <F6>, − klawisz <F1> powoduję wyświetlenie linii oznaczającej wartość średnią z przebiegu, − klawisz <Alt + F1> powoduje wyświetlenie wartość średniej przebiegu, − klawisz <F6> wyświetla siatkę,

c) Zapisywanie oraz wgrywanie wyników pomiarów – wybór odpowiedniej opcji z menu „Disk operation” <F9>. Dane pomiarowe eksportowane są w postaci plików o unikalnym rozszerzeniu *.dte. W celu ich opracowania w innym środowisku takim jak np. Matlab, należy przekonwertować zapisane pliki do postaci tekstowej, zawierającej tabele wyników pomiarowych. Konwersji tej dokonujemy przy pomocy programu znajdującego się w głównym katalogu ...\CASSY\ASCTRANS.EXE. W celu konwersji wyników do pliku tekstowego należy po uruchomieniu pliku ”ASCTRANS.EXE” wpisać ścieżkę oraz nazwę pliku do którego zostały zapisane wyniku pomiarów. Po konwersji utworzony zostanie plik o tej samej nazwie co plik pierwotny lecz o rozszerzeniu *.asc. Na rysunku nr 7 przedstawiony został wynik pomiaru EKG przy wybraniu opcji pomiaru EKGII.

(Rys. 7) Przykładowy wynik pomiaru EKG (metoda EKGII).

Literatura

- „CASSY® Lab Manual (524 202)” - „High Quality Recording of Bioelectric events II: A low-noise, low-power multichannel amplifier design”: A. C. Metting van Rijn, A. Peper, C. A. Grimbergen. (http://www.biosemi.com/publications/artikel4.htm) - „High Quality Recording of Bioelectric events I: Interference reduction, theory and practice”: A. C. MettingVanRijn, A. Peper, C. A. Grimbergen. (http://www.biosemi.com/publications/artikel3.htm) - „Zastosowanie filtracji nieliniowej w dziedzinie transformaty falkowej do redukcji zakłóceń mięśniowych w sygnale elektrokardiograficznym – streszczenie rozprawy doktorskiej”: mgr inż. Piotr Romaniuk

WYMAGANE WIADOMOŚCI Metody pomiaru ciśnienia tętniczego krwi, tony Korotkowa, źródła błędów przy pomiarze ciśnienia, pomiar rezystancji skóry, metody oraz zastosowania pomiaru rezystancji skóry, pomiar EKG, zakłócenia w pomiarze EKG, wymagania, które musi spełniać układ do pomiaru biopotencjałów.