- •Электронные биомедицинские устройства и системы.
- •Введение.
- •Классификация эма для медико-биологических исследований
- •Структурная схема и характеристики эмп для диагностики заболеваний.
- •Биофизические сигналы
- •Современные принципы конструирования аппаратуры для медико-биологических исследований.
- •Общие требования к схемному и конструктивному выполнению ма.
- •Электроэнцефаллографы.
- •Электромиорефлексометры.
- •Приборы и устройства для рефлексометрических исследований.
- •I Реоплетизмограф (рпг).
- •II. Измерители кожно – гальванической реакции (кгр).
- •III. Хронорефлексометры.
- •Электронная медицинская аппаратура для исследования сердечно-сосудистой системы (ссс).
- •Электронные устройства и приборы для измерения физиологических показателей работы сердца.
- •Электронная аппаратура для исследования функций внешнего дыхания.
- •Эндоскопы.
Электромиорефлексометры.
Электромиорефлексометр ЭМРМ (электромиограф ЭМГ) – специализированный прибор, предназначенный для исследования состояния центральной нервной системы (ЦНС).
Эти приборы предназначены для регистрации и исследования биопотенциалов, возникающих при работе скелетных мышц.
P.S. Не следует путать с простой миографией, занимающейся регистрацией механических параметров сокращения мышц.
ЭМРМ применяют для диагностики различных болезней периферических двигательных нейронов и мышц, а также контроля эффективности применяемого лечения. Они приобретают все более важное значение в клинической практики: нейрологии, нейрохирургии, терапии, ортопедии, акушерстве, спортивной медицине и т.д.
Известно, что ЦНС управляет двигательным аппаратом, в частности мышцами с помощью замкнутой цепи регулирования.
П риказы ЦНС по двигательным нервам передаются к исполнительным органам – мышцам. Обратный сигнал о состоянии мышцы (интенсивности ее сокращения) в данный момент времени направляется по чувствительным нервам в ЦНС от окончаний этих нервов, расположенных в мышцах. Эта ОС позволяет человеку напрягать или расслаблять мышцу по мере необходимости. Таким образом, человеку удается координировано и планомерно выполнять движения, сопровожденные сложной мышечной деятельностью.
Примечание: о состоянии ЦНС и двигательно-чувствительных нервов врачи – невропатологи могут делать на основе простого эксперимента: с закрытыми глазами и вытянутыми руками пациент должен коснуться указательными пальцами носа поочередно правой и левой рукой (или палец с ?). если кончики пальцев и носа встретились недостаточно точно, то в цепи ОС что-то не в порядке.
Возбуждение двигательно-чувствительных комплексов сопровождается возникновением биопотенциалов.
Мышцы располагаются, как правило, глубоко под кожным покровом. Поэтому биопотенциалы необходимо улавливать с помощью электродов, а затем вводить в усилительно-регистрирующую систему.
О бщая структурная схема ЭМГ- прибора (рис.8) содержит следующие блоки:
Рис. 8 Структурная схема ЭМГ- прибора.
Электроды.
Усилительный блок (на 2 канала обычно или 3-4 канала).
Электронный осциллограф (с фоторегистрацией сигналов).
Блок стимуляции электронного импульса тока групп мышц (стимуляторная приставка).
Приборы для регистрации ЭМГ могут выполняться:
в виде специализированного прибора – электромиографа;
2) в виде дополнительного электромиографического блока к специальному медицинскому прибору – полиграфу.
Электроды
Используются 2 основных метода снятия биопотенциалов мышц:
непосредственно с мышечных волокон;
с поверхности тела.
В 1ом случае используются игольчатые электроды, вводимые в мышцу. Площадь электродов – сотые доли мм2.
В о 2ом случае применяют 2 накожных плоских электрода площадью 30÷100 мм2 каждый, находящиеся под двигательной точкой мышцы на расстоянии 1÷2см друг от друга. Электроды изготавливаются из металлического пластика (медь, латунь, серебро), покрытые тонким слоем золота или хлористого серебра.
Применение игольчатых электродов обеспечивает лучшие условие локализации точки отведения, и ,самое главное, более высокий уровень и стабильность биосигналов.
П рименяют 3 типа игольчатых электродов ИЭ:
1 ) униполярный ИЭ
2 ) биполярный ИЭ
3 ) коаксиальный ИЭ
Униполярный ИЭ представляет собой короткие иглы из платины, закрепленные в нижней части плоского электрода.
В биполярном ИЭ есть 2 пластиковых иглы и соответственно 2 изолированных проводника друг от друга и от металлической оплетки (экрана).
Коаксиальный ИЭ представляет собой центральную изолированную платиновую иглу, а вокруг нее располагаются несколько (до 14) изолированных друг от друга платиновых игл – проводников. Общий диаметр коаксиального ИЭ может быть очень ~ 1,5 мм.
Сравнение форм сигналов ЭМГ от 3х различных типов электродов показало, что биполярный ИЭ дает форму сигнала, являющуюся производной по времени сигнала, полученного с помощью униполярного ИЭ, и значительное снижение уровня шумов. Коаксиальный ИЭ идентичен по форме униполярному, но уровень шума значительно меньше.
Амплитуда биопотенциалов мышц составляет обычно доли мВ, при игольчатых электродах – несколько мВ.
Частота мышечных биопотенциалов (БП) зависит от интенсивности сокращения мышц. В расслабленном состоянии БП практически не наблюдается. При слабом сокращении мышц конечности с помощью ИЭ регистрируются импульсы длительностью 10÷15 мс частотой 5÷10 Гц.
Электромиограф должен обеспечивать запись кривой изменения БП в относительно широком спектре амплитуд и частот. При накожных электродах диапазон частот составляет от 1 до 1000 Гц. При игольчатых электродах необходима запись в диапазоне 1÷10000 Гц. Приделы усиливаемых БП должны составлять 5÷1000 мкВ.
В электромиографах используется фотозапись с экрана ЭЛТ на движущуюся фотобумагу или кинопленку. При использовании БП отдельных двигательных единиц – визуальное наблюдение на экране трубки (ЭЛТ), в частности с ЭЛТ с запоминанием.
Основные технические характеристики блока электромиографического полиграфа типов П44-02 (П64-01, П84-01).
1. Максимальная чувствительность (при чувствительности речевых устройств) 10 мм/В –(0,2±0,002)мм/мкВ.
2. Полное входное сопротивление:
- на частоте 2 Гц – не менее 100 МОм;
- на частоте 10 к Гц – не менее 0,2 МОм.
3. Уровень шумов в полосе f=2..100 Гц – 5мкВ.
4. Верхняя граничная частота изменяется дискретно – 500, 10000 Гц.
5. Коэффициент подавления синфазной помехи на f=50 Гц – не менее 10000.
Современные электромиографы ЭМГ выполняются по следующим принципам:
1. ЭМГ с электронным цифровым осциллографом в качестве регистратора;
2. ЭМГ с микропроцессорным управлением и обработкой информации;
3. ЭМГ с микроЭВМ (или сопряженные с персональным компьютером типа IBM) и дисплеем.