Lecture 3 - fa.bme.sut.ac.irfa.bme.sut.ac.ir/Downloads/AcademicStaff/3/Courses/3/BSP 3...

transcript

Lecture 3Biomedical Signals

Dr. ShamekhiSummer 2016

Sahand University of Technology

Medical (Biological) Signal Processing

سيگنال هاي بيوالكتريك•بيوامپدانس•سيگنال هاي آكوستيك•سيگنال هاي مكانيكي•سيگنال هاي بيومغناطيسي•سيگنال هاي بيوشيميايي•سيگنال هاي بيواپتيك•

انواغ سيگنال ها

•AP•ENG•ERG•EOG•EEG•BCI•EP•EMG•ECG•EGG•EDR (GSR)

Dr. Shamekhi, Sahand University of Technology

سيگنال هاي بيوالكتريك

پتانسيل عمل

پتانسيل عمل توسط غشاء تحريك پذير يك سلول عصبي يا سلول ماهيچه اي •.توليد مي گردد و به كمك الكترود هاي متناسب قابل اخد و ثبت است

براي ثبت پتانسل عمل حاصل از يك سلول، نياز به جداسازي يك سلول و •. تحريك آن توسط يك ميكروالكترود با نوكي به قطر چند ميكرومتر است

.انجام مي شودالكتريكي وتحريك به سه صورت مكانيكي، شيميايي •

سلول تك يك غشاء درون نفوذ بدون مي تواند عصب يك توسط شده توليد ميدان• .گردد اندازه گيري

سطحي الكترودهاي يا و مي شود وارد عصب مجموعه ي يك به كه سوزني الكترود يك از• .مي شود استفاده (Ag-AgCl) همچون

.مي كنند ثبت آن را پاسخ و كرده تحريك را عصب از قسمت يك ENG ثبت جهت•ميكروثانيه 300الي 100تحريك •ميكرو ولت ENG :10دامنه •هرتز 10000تا 10پهناي باند •سرعت هدايت•متر بر ثانيه 70-45فيبرهاي عصبي •متر بر ثانيه 0/4-0/2عضالت قلبي •متر بر ثانيه 0/05-0/03فيبرهاي تاخيري بين بطن و دهليز •

Electroneurogram)الكترونوروگرام (ENG))

پاسخ الكتريكي حاصل از تحريك در دو نقطه به فاصله مشخص از

و اندازه گيري سرعت هم

اندازه گيري سرعت انتقال پيام ها در اعصاب به ويژه در بيماري هاي : كاربرد كلينيكياعصاب، بررسي دامنه و فاز سيگنال ها و تشخيص ميوپاتي و نوروپاتي

EMGنويز برق شهر و : تداخالت

نورون يك مبدل تحريك به فركانس است

.مي گردد توليد شبكيه توسط كه است پتانسيلي الكترورتينوگرام• .مي گيرد صورت نوري فلش يك به كمك شبكيه تحريك با• .دارد كاربرد افتالمولوژي بررسي هاي در پتانسيل اين• كه قرينه الكترودهاي از كلينيكي كاربردهاي در و ميكروالكترودها از تحقيقاتي كاربرد هاي در•

.مي شود استفاده اند شده ساخته شفاف لنز هايي قالب در كلينيكي كاربردهاي در ميكروولت 1 تا 0/5 بين ERG ولتاژ محدوده ي• دامنه از بزرگتري مقادير بافت درون سوزني الكترودهاي از بكارگيري در•.مي دهند رخ ثانيه 1/5 تا 0/25 بين عموما d و a، b، c امواج•است هرتز 200 تا 0/2 بين لسيگنا اين باند پهناي• نويز كاهش براي ميانگين گيري بكارگيري•

Electroretinogram)الكترورتينوگرام (ERG))

d و a، b، c امواج منشاء•

Electroretinogram)الكترورتينوگرام (ERG))

•EOG است قرنيه اي-شبكيه پتانسيل ثبت. .است كلينيكي و تحقيقاتي كاربرد هاي در چشم موقعيت اندازه گيري براي پتانسيل اين• .مي گردد ثبت است گرفته قرار چشم پايين و باال چپ و راست برروي كه الكترود جفت دو با•.است صفر حاصل EOG و مي گيرد قرار الكترود دو بين متقارن دوقطبي اين مستقيم نگاه درحالت• و چپ الكترودهاي سمت به قرنيه ،پايين و باال يا و راست و چپ سمت به چشم كره انحراف با•

.مي كند تغيير نيز EOG خروجي متناظر به طور و مي شود نزديك )پايين باالو( راستبوده ميلي ولت 5 تا ولت ميكرو 10 محدوده ي در سيگنال دامنه ي سطح•.مي گردد شامل را هرتز 100 تا DC از سيگنال باند پهناي•

(Electro-Oculogram(EOG))الكترواكولوگرام

مي باشد رويا و خواب در چشم حركت ثبت براي روشي EOG كلينيكي، كاربردهاي ديدگاه از•.مي گيرد قرار مورداستفاده چشم عملكرد بر داروها تاثير و چشم خستگي ارزيابي جهت و

.است نياز مورد DC تقويت كننده ي يكEOG تقويت سيگنال هاي جهت• اصلي ترين زدن پلك و EMG، EEG و شهر برق نويز سيگنال اين ثبت در اصلي نويز•

.مي گردند محسوب سيگنال ها اين ثبت در موجود آرتيفكت هاي10Dr. Shamekhi, Sahand University of Technology

.مي شود ناميده الكتروانسفالوگرافي عنوان با مغز الكتريكي فعاليت هاي ثبت•:مي شوند ثبت طريق سه به سيگنال ها اين•

مغزي نورون هاي بافت به سوزني الكترودهاي ورود كمك به عمقي ثبت–)μv100 از بيشتر دامنه ي(مغز آشكار سطح بررويالكترودها قرارگيري با الكتروكورتيكوگرام– با و )20-10 استاندارد( سطحي الكترود هاي با و جمجمه سطح روي از تهاجمي، غير روش–

.مي گردد ايجاد مغز كورتكس پيراميدال سلول هاي فعاليت براساس و μv100 از كمتر دامنه ي در انرژي بيشترين كه به نحوي مي باشد هرتز 100 تا DC حدود از EEG باند پهناي•

.است قرارگرفته هرتز 60 تا 0/5 فركانسي محدوده ي.است ميكروولت 100 تا 2 بين نيز سيگنال اين دامنه ي محدوده ي•

(Electroencephalogram(EEG))الكتروانسفالوگرام

•EEG مرسوم20-10 جهاني استاندارد•

آمريكا EEG انجمن توسط كه %10 استاندارد•.است شده ارايه 1991 سال در

(EEG)الكتروانسفالوگرام

از برخي در و عميق خواب نوزادان، در كه هرتز 3/5 تا 0/5 بين امواجي :دلتا امواج• قطع اثر در كه حيواناتي مغز قشر در همچنين امواج اين .مي گردد مشاهده مغزي بيماري هاي

حقيقت در .مي شود مشاهده است، شده جدا تاالموس از مغزشان قشر قشري، زير عرضي.است طبيعي غير بزرگساالن در دلتا امواج مشاهده

مغز گيجگاهي و آهيانه اي نواحي در كه هرتز 7 تا 4 بين فركانس هايي با امواجي :تتا امواج• تحت يا و هستند افسردگي دچار كه بزرگساالني در البته گردد مي مشاهده اطفال در بيشتر و

.است ثبت قابل سيگنال ها از نوع اين نيز قراردارند رواني فشار در و طبيعي افراد در كه ريتميك و هرتز 13 تا 8 فركانسي محدود ي در امواجي :آلفا امواج•

ناحيه ي در بيشتر امواج اين .مي گردد ثبت آرامش شرايط در و بسته چشمان با هشياري حالت.نمود ثبت مي توان نيز پيشاني و آهيانه اي نواحي از را امواج اين اما .مي گردد ثبت پس سري

آهيانه اي و پيشاني نواحي در و شده ايجاد مغزي شديد فعاليت هاي در بتا امواج :بتا امواج• دو به امواج اين .مي شوند شامل را هرتز 50 تا 14 از فركانس هايي داراي هستند ثبت قابل

امواج برابر دو تا فركانسي داراي تا معموال I بتا امواج .مي گردند تقسيم II بتا و I بتا گونه ي اعصاب سيستم شديد فعاليت زمان در نيز )گاما( II بتا امواج .)هرتز 30 تا 14( هستند آلفا

با حقيقت در .)هرتز 50 تا 30( مي گردد ايجاد )عصبي تنش( روحي فشار شرايط در و مركزي.مي رود بين از ديگر نوع بتا سيگنال از نوعي توليد

EEGانواع امواج

مراحل خواب

انواع صرع

:EEG كاربردهاي• محيطي، اعصاب اختالالت صرع، همچون مغزي بيماري هاي بررسي در•

عقل زوال و خواب اختالالت تشخيص ،)هيبتوتزيم( روان شناختي پديده هاي خواب الگوهاي بررسي•مغزي مرگ تعيين•Brain) كامپيوتر-مغز واسط يك طراحي براي• computer Interface)Lie) سنجي دروغ• detection)

EEGكاربردهاي

در بيماري ها EEGبرخي از نمونه هاي ثبت Reye's syndrome

Herpes simplex encephalitis

right temporal glioma

primary generalized epilepsy

•(MDD)

EEGنقشه هاي توپوگرافي در آزمون هاي

Topographic all-night SWA (1-4.5 Hz) in MDD (Major depressive disorder) subjects versus healthy controls, both unstratified and stratified by sex.

بيرون دنياي به شخص از دستوراتي يا پيغام ها آن در كه است ارتباطي سامانه ي• عبور ماهيچه هاست نهايت در و اعصاب كه مغز طبيعي مسير از كه مي گردد ارسال

.نكرده اند.شده اند كدگذاري مغزي فعاليت هاي قالب در پيغام ها EEG بر مبتني BCI در مثال به عنوان–

.مي گردند تقسيم مستقل و وابسته نوع دو به BCIوش هاير•.باشد EP بر مبتني مي تواند•

(Brain computer interface (BCI))كامپيوتر -واسط مغز

است شده برانگيخته حسي مشخص تحريك يك اعمال به دليل كه مغز الكتريكي فعاليت•Evoked) برانگيخته پاسخ هاي يا و برانگيخته ي پتانسيل Responses) مي شود ناميده.

.مي گردد EEG سيگنال نوع دو ايجاد موجب حسي تحريك يك اعمال•.مي كند ايجاد (Vertex) ورتكس در را پاسخ بيشترين كه است يياگذر و غيراختصاصي پاسخ–اختصاصي پاسخ– و ويژه فيلتر هاي بكارگيري و تحريكات تكرار با دارد تصادفي شكلي تحريكات انواع اكثر در كه اگذر پاسخ–

مي گردد مشاهده قابل اختصاصي پاسخ و مي رود بين از نتايج بين ميان گين گيري

(Evoked Potentials (EP))پتانسيل هاي برانگيخته

•Visual evoked potential (VEP): مي شود ثبت اوكسي پيتال لوب و جمجمه از. 20 تا 1 بين دامنه اي داراي .باشند تصويري الگوهاي يا و فلش نور مي تواند تحريك

.مي انجامد به طول ميلي ثانيه 200 تقريبا و است هرتز 300 تا 1 بين باندي پهناي و ميكروولت و رنگ تشخيص مشكالت ،)بينايي عصب آسيب( چندگانه اسكلروسيس تشخيص براي

.مي گيرد قرار استفاده مورد بينايي تشخيص•Somatosensory evoked potential (SEP, SSEP): سطحي الكترودهاي با

الكتريكي يا مكانيكي مي تواند تحريك .مي گردد ثبت گرفته قرار حركتي كورتكس برروي كه هرتز 3000 تا 2 بين باندي پهناي و مي انجامد به طول ميلي ثانيه 50 تا 25 بين .باشد

.بكارمي روند كورتكس و و محيطي اعصاب بين مسيرهاي بررسي براي و راداراست•Auditory evoked potential (AEP): ورتكس برروي الكترو هايي قراردادن با

tone كليك، مي تواند صوتي تحريك .مي شوند ثبت burst، باشد ديگر موارد و سفيد نويز. Brainstem .است هرتز 3000 تا 100 باند پهناي داراي auditory EP دامنه ي داراي مورد كودكان در به ويژه شنوايي افت بررسي براي .است ميكروولت 0/5 حد در كوچك بسيار

.مي گيرد قرار استفاده•Other evoked potential (VEP): با شده ثبت برانگيخته ي پتانسيل هاي

.نمود ثبت مي توان كه باشد هايي EP ديگر از مي تواند دما و درد همچون محرك هايي

(EP)انواع پتانسيل هاي برانگيخته

VEPنمونه اي از

Independent همچون جداسازي نوين روش هاي از ميانگين گيري، عالوه بر•component analysis يا و Principle component analysis كانال هاي از

EEG مي توان نيز مي دهد نمايش را مغزي فعاليت هاي از تركيبي كه EP را نظر مورد .كرد استخراج

روش هاي نوين

.است ماهيچه الكتريكي فعاليت هاي ثبت الكترومايوگرام• .نمود ثبت پوست روي از سطحي الكترود هاي از استفاده با توان مي را سيگنال اين• .است ماهيچه انقباض به واسطه ي شده توليد الكتريكي فعاليت به مربوط اطالعات حاوي• .نمود ثبت را حركتي واحد يك الكتريك فعاليت مي توان سوزني الكترود هاي به كمك• عضالني فيبرهاي تمامي و همربوط حركتي عصب و نرون از (SMU) عضالني واحد كوچك ترين•

.است شده تشكيل مي شوند تحريك آن توسط كه:دارد نام SMU، SMUAP از دريافتي پتانسيل•

مي كشد طول ميلي ثانيه 15 تا 3–300 تا μv100 بين دامنه اي–.دارد را هرتز 30 تا 6 باند پهناي–

(Electromyography (EMG))الكترومايوگرام

:عضله انقباضي نيروي افزايش•فعال حركتي واحدهاي تحريك فركانس افزايش–نيرو توليد در جديد واحدهاي درگيري– حركتي واحد هاي سيگنال هاي از تداخلي شكلي–

ثبت زماني-فضايي آثار جمع صورت به متعدد تداخلي الگوي شكل گيري موجب كه مي گرددEMG مي گردد.

الكترود هاي توسط EMG از ديگري نوع• وسيع تري ديد ميدان كه مي شود ثبت سطحي

.مي نمايد ايجاد EMG تداخلي الگوي به نسبتEMG ثبت از نوع اين Surface EMG

(SEMG) مي شود ناميده.SEMG است غيرتهاجمي.

SEMGو EMGشكل تداخلي

:نوروپاتي در• غير صورت به فيبرها يا و مي يابد كاهش هدايت سرعت يا

عمل پتانسيل هاي بنابراين .مي شوند تحريك همزمان.مي شوند ظاهر فازه چند صورت به حركتي واحد هاي

مي يابد افزايش آن دامنه ي گاه و عمل پتانسيل زمان مدت باالتر و نامناسب نرخي با حركتي واحدهاي ديگر به بيان

.مي شوند تحريك:ميوپاتي در•.مي گردد ايجاد عضالني فيبرهاي رفتن ميان از و كاهش با

انهدام و ناهمزمان فعاليت دليل به ها SMUAP شدن دونيم فيبرهاكمتر نيروي سطح در بيشتر فيبرهاي شدن فعال 27

EMG و تشخيص بيماري

كه ) ميوپاتي و نوروپاتي(در زمان بيماري تغيير مي كند (AP)تغيير پتانسيل هاي عمل .نيز مي گردد EMGموجب تغيير شكل در شكل موج

.است تصادفي سيگنال يك EMG سيگنال• .غيرايستاست بنابراين مي كند تغيير زمان با آن آماري مشخصه ي• .متقاوتند دامنه و فاز نظر از مختلف سيگنال هاي حقيقت در• ايستا و شده قطعه بندي ثانيه 0/2-0/3 زماني پنجره هاي ايستايي شرايط ايجاد جهت•

.مي شود گرفته نظر در گوسي و شده فرض•SEMG بين مي تواند شده بكارگرفته الكترودهاي و بررسي مورد ماهيچه ي به توجه با

.كند تغيير ميلي ولت 5 تا ميكروولت 50 هرتز 1 تا 0/01 صاف عضالت در و هرتز 500 تا 2 باند پهناي اسكلتي عضالت در• .مي كند تغيير فركانس-زمان مشخصات خستگي، يا و انقباض ميزان تغيير با•Electrically) ماهيچه خارجي الكتريكي تحريك صورت در همچنين•

stimulated EMG) در .مي گردند تحريك هم با حركتي واحد هاي همه ي چون .ندارد تصادفي خاصيت EMG پس مي شوند فعال هم با نتيجه

EMGپردازش سيگنال

•SMUAP Decomposition آموزش( الگو بازشناسي يادگيري بدون روش هاي به كمك هاAP جداسازي•

موجك بر مبتني روش هاي يا و )ماشينبيماري ها تشخيص براي بكارگيري و سيگنال طبقه بندي ويژگي ها، استخراج•EMG سيگنال مدل سازي• پايين به سيگنال فركانسي محتواي عضله خستگي با .عضله خستگي تشخيص•

تمرين در عضله خستگي تشخيص( .مي يابد افزايش دامنه و كرده پيدا شيفت)به بيماران توان بخشي يا و ورزشكاران

EMGپردازش سيگنال

طول در يكسوسازي از پس EMG سيگنال متوسط : (IAV) سيگنال مطلق قدر انتگرال• .مي نامند سيگنال IAV را زماني پنجره يك

از كه است مستقلي نواحي تعداد مشخص كننده واقع در پارامتر اين :(Phases) فاز تعداد•)آستانه اي حد تعيين و دارد نويز به حساسيت( .مي آيد پديد مبنا خط و MUAP سيگنال برخورد

عمل پتانسيل هر پايان و شروع ميان فاصله ي :(Duration(D)) دوام مدت•Rise) صعود زمان• Time): حركتي واحد عمل پتانسيل در اصلي جهش زمانPeak) پيك تا پيك دامنه ي• to peak amplitude): و منفي پيك ميان ولتاژ اخالف

عمل پتانسيل پيك تا پيك دامنه يا مثبتحركتي واحد عمل پتانسيل طول در مبنا خط و MUAP ميان محصور سطح :(Area) ناحيه• تغيير سيگنال شيب زماني پنجره يك در كه دفعاتي تعداد :(Turns) جهت ها تغيير تعداد•

.)مي گردد تعيين مشخص حد يك موجود نويز هاي كاهش براي( مي دهد عالمت

EMGچند معيار كمي براي توصيف

.زماني بازه ي يك در سيگنال انرژي :(VAR) پراش يا واريانس• حد از آنكه بر مشروط البته زماني پنجره يك در متوالي قله دو ميان اخالف :ويلسون دامنه•

.باشد بيشتر )ولت ميكرو 100 تا 50 بين معموال( آستانه اي يك در متوالي دور دو قله ي دو دامنه هاي اختالف ميانگين :دور بر دامنه تغيير ميانگين•

زماني پنجره سيگنال فركانسي ويژگي هاي از :(fmedian) ميانه فركانس و(fmean) ميانگين فركانس•

.مي رود به كار ماهيچه خستگي تشخيص براي معياري به عنوان كهزماني پنجره يك در مختلف دامنه هاي در سيگنال نمونه هاي رخداد تعداد :هستوگرام•زماني سري به مربوط ويژگي هاي•مبهم فركانس هاي در توان طيف•كپستروم•)موجك مانند( فركانس-زمان تبديالت از حاصل ويژگي هاي•

EMGچند معيار كمي براي توصيف

.است قلب الكتريكي فعاليت ثبت (ECG) الكتروكارديوگرافي• از اينرو .است مستقيم ارتباط در قلب مكانيكي فعاليت با الكتريكي فعاليت اين•

.دارد قلب عملكرد مطالعه و تشخيص در بسزايي نقش سيگنال اين بطن و دهليز و راست بطن و دهليز ( حفره چهار داراي قلب آناتوميكي ديدگاه از•

.مي رساند شش ها و اندام به را خون كه است)چپ الكتريكي منشايي مي گردد خون جابجايي موجب كه قلب مكانيكي عملكرد•

جريان ارسال موجب و است تكرارشونده و دوره اي الكتريكي فرآيند اين .دارد.مي گردد بدن سرتاسر در الكتريكي

(Electrocardiography (ECG))الكتروكارديوگرام

Sino) سينوسي گره از قلب الكتريكي دوره ي• Atria (SA)) مجموعه و است بدن فرمانده كه همانند رشته ها مجموعه اين .مي گردد آغاز راست، دهليز برروي گرفته قرار عصبي رشته هاي

.مي كنند عمل آستابل نوسان ساز يك توليد ECG سيگنال در را P موجب و مي گردد دهليز ها انقباض موجب (SA) سينوسي گره•

.)ميلي ولت 0/2-0/3و ميلي ثانيه 60-80( مي كند-Atria) بطني-دهليزي گره به دهليز درون هدايت فيبر هاي طريق از تحريك پالس هاي•

Ventricular (AV)) بطن و دهليز بين انتقالي پالس هاي كنترل كننده ي گره اين كه مي رسد .است

Bundle) پوركينژه و هيس مجموعه ي شامل كه ويژه هدايتي سامانه ي يك • of Hisand Purkinje) مي نمايد منتقل بطن ها خارجي و پاييني بخش هاي به را پالس ها.

ECGنحوه شكل گيري

توليد ECG موج در را QRS كمپلكس و شده بدن در خون پمپاژ موجب بطن ها انقباض• .)ميلي ولت 1 حدود در ميلي ثانيه 80( مي كند

120-160( مي گردد T موج توليد موجب و شده رپالريزه بطن ها بعد ميلي ثانيه 150 حدود در•.)ميلي ولت 0/2-0/3 و ميلي ثانيه

.نمي شود ديده ECG سيگنال در عموما دهليز ها شدن رپالريزه• ناميده TA موج و مي دهد رخ Q و P امواج بين به ندرت و موارد برخي در سيگنال اين•

.مي شود ماهيچه هاي شدن رپاليزه منشاء با و T موج از بعد U نام به ديگري موج اوقات بعضي•

.مي دهد رخ بطن ها (Papillary)پاپيالري در و هرتز 0/05-100 باند پهناي كلينيكي بررسي هاي در ECG سيگنال موج مجموعه ي•

.يابد افزايش مي تواند هرتز 500 يا 250 تا تشخيص بررسي هاي

ECGنحوه شكل گيري

ECGارتباط هريك از بخش هاي قلب با قطعه هاي سيگنال

توليد شكل موج ها هنگام ثبت

نمونه هايي از آريتمي ها و آرتيفكت ها

به مختلف الكترودهاي جفت سر دو از آمده دست ثبت قلبي سيگنال هاي ثبت در• به نگاه طرز( View اين مي شود؛ منتج مختلفي دامنه هاي و موج ها شكل

اطالعات حاوي ليد هر .مي شود ناميده )ليد( Lead مختلف نقاط به )پتانسيل.نيست ديگر ليدهاي در كه است ويژه اي

:از عبارتند استاندارد ليد 6•III و bipolar(: I، II( دوقطبي ثبت هاي–-Unipolar(: AVL( قطبي تك (Augmented) اضافي ليد هاي– AVF- AVR

Pericordial( سينه اي ليد 6• or chest leads( از عبارتند:– V1، V2 ... و V6 مي گردند ثبت ويلسون گره به نسبت و قطبي اند تك كه.

(Einthoven) آيندهوفن مثلث مبناي بر قلبي سيگنال هاي ثبت چيدمان اين• .مي گيرد صورت

و ليد ها ECGثبت

زواياي )ج( ،ECG ليد 12 الكترود هاي قرارگيري محل )ب( ،(Einthoven) آيندهوفن مثلث )الف( -قلب بخش هاي و ليدها ارتباط )د( و بردارها قرارگيري

42Dr. Shamekhi, Sahand University of Technology

كابل هاي متصل به بيمار و توليد و محاسبه ي ليدها

R-R زماني دوره هاي محاسبه و R موج آشكارسازي با ضربان نرخ تعيين• استخراج خطي، تبديل هاي اعمال مدل سازي، سيگنال، از قطعه يك تشخيص•

آريتمي و بيماري تشخيص هدف با طبقه بندي و ويژگيمادر از جنين ECG جداسازي• نويز فشرده سازيحذف•

شهر برق نويز–Baseline) شهر برق سرگرداني نويز– wandering)

.مي گردد ظاهر (Impulsive) ضربه اي صورت به كهEMG نويز–

ECGپردازش سيگنال

.مي گردد محقق سيگنال از هرتز 5 زير فركانس هاي حذف به كمك سرگردان، مبنا خط حذف

حذف نويز خط مبناي سرگردان

زماني ميان گيري•)فيلتر بانك( فركانسي تحليل•موجك تبديل•وفقي روش هاي• و چندگانه ليد هاي روش•

پوست امپدانس

ECGحذف آرتيفكت حركتي از

شبه پريوديك سيگنال اين ابعاد كاهش براي تالش ECG سازي فشرده از منظور• ،P امواج جمله از كلينيكي ويژه ي خصوصيات تمام درحالي كه است ناايستا و

QRS و T سيگنال ها اين سازي فشرده در متنوعي هايروش .باشد دربرداشته را :همانند است گرفته قرار استفاده مورد–Facsimile run-length coding، Null suppression، Differencing،

Statistical Huffman، LZ family، Pattern substation، Diatonic coding)مي دهند مناسب نتيجه كم فشره سازي نسبت با كه(

AZTEC، Orthogonal :همانند پيشرفته تر روش هاي و– transform، Waveletcoding، ADPCM، DPCM، TPو CORTES)روش ها اين از كه است به ذكر الزم

.)مي گردد استفاده نيز ديگر سيگنال هاي فشرده سازي كابرد هاي در

فشرده سازي

مادر ECGجنين از داده هاي ECGجداسازي سيگنال

توليد را الكتريكي پتانسيل هاي از زنجيره اي ،ضربان ساز يك قالب در قلب همانند معده•)شد ثبت شكمي ديواره الكترود هاي با 1920 (Alvarez) آلوارز توسط بار اولين( .مي كند

حركت يك موجب مي يابد انتقال صاف ماهيچه اي فيبرهاي درون متناوب پتانسيل هاي•.)هرتز 0/05 حدود در( مي گردد ريتميكي و آرام مكانيكي

.مي گردد ثبت سطحي الكترودهاي به وسيله ي معده توسط شده توليد پتانسيل هاي•Gastric) معده اي الكتريكي كنترل فعاليت بافركانس سيگنال ها اين فركانس•

electrical control activity (ECA)) است 0/05 حدود در انسان در و بوده برابر. .است هرتز 0/5 تا 0/01 سيگنال اين باند پهناي•ميلي ولت 100 تا 10 بين دامنه• تنفس و حركت به مربوط آرتيفكت هاي الكترود ها، به مربوط تداخالت• همچنين و معده انقباضات بررسي جهت و فركانس تشخيص جهت سيگنال ها اين از•

.دارد كاربرد آريتمي ها و بيماري ها تشخيص

Electrogastrogram)الكتروگاستروگرام (EGG))

EGGقرارگيري الكترود ها در

است انسان پوست الكتريكي ويژگي هاي در تغييرات(EDR) الكترودرمال پاسخ• سمپاتي شاخه هاي( شخص رواني وضعيت و محيطي اتفاقات علت به كه

.مي دهد روي )خودكار اعصاب سيستم پوست به جريان اگر و است الكتريسيته جريان براي خوبي رساناي انسان پوست•

.گرفت اندازه توان مي را پوست كنداكتنس يا هدايت تغيير شود، داده آنها در كه است تحقيقاتي به مربوط و رواني فيزيولوژي حوزه در EDR كاربرد•

.است نياز مورد سپاتيك فعاليت از اندازه گيري براي كمي معيار.است (Polygraph) دروغ سنجي در EDR كاربرد مهمترين•

(EDR)پاسخ الكترودرمال

تمركز محل( دست كف روي يكي الكترود جفت يك به وسيله ي پتانسيل اين• عدد دو يا و )ندارد وجود عرقي غدد كه( دست پشت برروي ديگري و )غدد

.مي شود ثبت دست انگشت دو روي بر الكترود

(EDR)پاسخ الكترودرمال

.است (EDR) پوست الكتريكي پاسخ هاي انواع از يكي• براي و )دروغ تشخيص مانند( احساسي حاالت پايش براي GSR سيگنال•

.مي شود استفاده بيوفيدبك كاربرد هاي قابل پوست حسي گيرنده هاي توسط كه كوچكي ولتاژ GSR تقويت كننده توسط•

داده نمايش و آشكار آن از ناشي جريان تغييرات و مي شود اعمال نيست درك .مي شود

.است متفاوت مختلف افراد در و است زيمنس 50-10 پوست كنداكتنس پايه سطح• سپس و )... بو صدا، نور،( محرك ها اعمال اثر در پوست كنداكتنس در تغييرات•

.مي گويند GSR را پايه سطح به آن بازگشت .مي انجامد به طول ثانيه 20 تا 10 محرك ها اعمال•.است هرتز 1 تا 0/01 باند پهناي و كيلواهم 500 تا GSR 1 دامنه ي•

(Galvanic Skin Reflex (GSR))پاسخ گالوانيك پوست

امپدانس

بيوامپدانس• اهم قانون از سانتي مترمربع بر ميلي آمپر 1 زير چگالي هاي در بيولوژيكي بافت هاي•

تغيير همچون گوناگوني پديده هاي دليل به و زمان با بافت امپدانس .مي نمايد تبعيت .مي كند تغيير فشار سرعت، تغيير با خون امپدانس تغيير خون، توزيع غيير خون، حجم

.مي كند تغيير مركزي اعصاب سيستم فعاليت با بافت امپدانس همچنينImpedance) امپدانس پله تيسموگرافي• Plethysmography) پله تيسموگرافي عنوان با محيطي حجم پالس هاي ثبت براي امپدانس بكارگيري•

چون مختلف اندام در حجم تغييرات بررسي در روش اين .مي شود شناخته امپدانس.مي شود استفاده ... و سينه قفسه ي سر، پا، دست، انگشت،

•Rheoencephalography جمجمه روي بر قرارگرفته الكترود هاي بين امپدانس اندازه گيري•

Rheoencephalography مي شود ناميده. ايجاد اهم 100 حدود در امپدانسي و است كيلوهرتز 500 تا 1 ثبت اين براي بكاررفته فركانس–

.است اهم0/1 مرتبه ي در مقاومت اين پالسي تغيير .مي كند

امپدانس

Impedance) امپدانس پنوموژرافي• Pneumography) محدوده ي در تنفس پايش براي سينه قفسه ي سطح روي بر كه الكترودهايي•

حدود در مقداري الكترود دو بين مقاومت .بكارمي رود كيلوهرتز 600 تا 50 فركانسي اين .مي گردد امپدانس اين تغيير موجب شش ها درون هواي حجم تغيير .دارد اهم 20

.مي گيرد قرار استفاده مورد تنفس توقف تشخيص و تنفس، پايش براي روشImpedance) امپدانس اوكولوگرافي• Oculography) چشم ها اطراف در الكترودهايي قراردادن با و امپدانس متري توسط چشم ها موقعيت•

.مي گردد پذير امكان(Electroglottography) الكتروگلوتوگرافي• روش اين در .مي شود ناميده الكتروگلوتوگرافي گردن عرض در امپدانس اندازه گيري•

.مي شود امپدانس تغييرات موجب صوتي تارهاي نوسانات و حنجره ابعاد تغييرات

امپدانس

سينگال هاي آكوستيك

Phonocardiography) فونوكارديوگرافي• (PCG)) قلب اصلي دريچه هاي و قلب توسط شده توليد صداهاي ثبت فونوكارديوگرافي•

قبل درون به كه داخلي ميكروفون هاي به وسيله مي توان را PCGسيگنال .است غيرتهاجمي به صورت همچنين و تهاجمي صورت به مي شود وارد دريچه ها و

.كرد ثبت بدن سطح روي بر ميكروفون قراردادن به وسيله ي

(Phonocardiography (PCG))

(Auscultation) گوشي سيگنال هاي•.مي نامند Auscultation را قلبي ريواره روي از قلبي صداهاي پايش•Voice) گفتاري صداهاي• or Speech).مي گردد ايجاد توليد صوتي تارهاي از هوا عبور با از كه صداهايي•Korotkoff) كوروتكوف صداهاي• Sounds) انجام پزشكي گوشي و اسفيگومانومتر ابزار به كمك غيرمستقيم اندازه گيري روش هاي از يكي•

مسير بودن بسته و باز تشخيص براي كوروتكوف صداهاي بررسي از روش اين در .مي شود مي گردد استفاده خون عبور

:از عبارتند پزشكي حوزه در موجود مكانيكي سيگنال هاي عمده•فشار سيگنال هاي•اپكس كارديوگرافي•پنوموتاكومتري•گرمايي و رنگي رقيق سازي•جنيني حركت هاي•

سيگنال هاي مكانيكي

سيگنال هاي بيومغناطيسي

Magnetoencephalography) مگنتوانسفالوگرافي• (MEG)) سيگنال هاي .است مگنتوانسفالوگرافي مغز توسط شده توليد مغناطيسي ميدان تغييرات ثبت

MEG با مقايسه در بيشتري اطالعات داراي EEG هستند.Magnetocardiography) مگنتوكارديوگرافي• (MCG))

.است مگنتوكارديوگرافي قلب توسط شده توليد مغناطيسي ميدان تغييرات ثبتMagnetopneumography) مگنتوپنوموگرافي• (MPG))

.است مگنتوپنوموگرافي شش ها اطراف در موجود مغناطيسي ميدان هاي پايشمغناطيسي تشديد روش هاي•

و آشكارساز ها از بااليي تعداد قراردادن در محدوديت عدم بيومغناطيس هاي روش ويژگي نظر مورد مغناطيسي سيگنال هاي ثبت براي بدن و پوست با تماس به نياز عدم همچنين

.است

63Dr. Shamekhi, Sahand University of Technology

سيگنال هاش بيوشيميايي

انجام طبي تشخيص آزمايشگاه هاي در عموما بيوشيميايي اندازه گيري هاي• .مي گيرد

براي كه است اسيد بر مبتني اندازه گيري هاي و خوني گازهاي اندازه گيري• غلظت و CO2 ،(pCO2) جزيي فشار ،(pO2) اكسيژن جزيي فشار اندازه گيري

.است pH همان يا هيدروژن يون هاي .مي گيرد انجام الكترود هايي كمك به عموما اندازه گيري ها اين• و (Photometry) نورسنجي الكتروفورز، كروماتوگرافي، همچون روش هايي•

Atomic) اتمي گسيل (Flame-photometry) شعله نورسنجيemission)هستند ابزاري و آزمون ها دسته اين از موجود روش هاي ديگر و

.مي گيرند قرار استفاده مورد شيميايي مواد بررسي براي و پزشكي حوزه در كه

سيگنال هاش بيوشيميايي

هاي اندازه گيري و ويژگي ها بر مبتني اندازه گيري هايي از حاصل بيواپتيكي سيگنال هاي• همچون روش هايي به مي توان ميان اين در .است بيولوژيكي مواد يا و بافت اپتيكي

.كرد اشاره طيف سنجي و فوتومتري پالس اكسي تري،

سيگنال هاي بيواپتيك

سوال؟

Lecture 3 - fa.bme.sut.ac.irfa.bme.sut.ac.ir/Downloads/AcademicStaff/3/Courses/3/BSP 3...

Documents