2.4.5. Применение радиотелеметрии в кардиомониторах
В палатных КМ передача ЭКС от больного к КМ осуществляется при помощи кабеля отведений, который сковывает движение больного, находящегося под непрерывным контролем длительное время (5-10 сут), вызывая у него чувство беспокойства и затрудняя медперсоналу проведение некоторых лечебных и гигиенических процедур. При движениях больного возможны смещения электродов, что является причиной ложных тревог и нарушений работы КМ. Поэтому беспроводные каналы передачи ЭКС свободны от указанных недостатков.
Радиотелеметрический канал передачи биопотенциалов используется в клинической практике для контроля больных в период реабилитации, т.е. когда необходим контроль физиологических параметров в условиях свободного поведения человека. Такие системы получили название биорадиотелеметрических систем (БРТС).
Эти системы делятся на системы дальнего (несколько километров), ближнего (несколько метров) и сверхближнего (до 1 м) действия, отличающихся мощностью передатчика, несущей частотой и чувствительностью приемника, причем в БРТС сверхближнего радиуса действия связь между передающей и приемной антеннами можно считать индуктивной.
Практическое применение в палатах интенсивной терапии нашли БРТС ближнего действия (от больного у центральному посту наблюдения), сверхближнего (от больного к КМ) и БРТС с ретрансляцией сигнала. Оптимальной по удобству эксплуатации, простоте технических решений и стоимости является БРТС передачи ЭКС от больного и КМ, находящемуся у постели больного, а от КМ сигнал и данные его обработки передаются центральному посту по проводному каналу.
Основными требованиями к беспроводному каналу связи являются:
возможность одновременного контроля ЭКС всех больных в палате при одинаковых частотах передатчика. В этом случае нет необходимости индектифицировать передатчики и приемники;
малые размеры и масса передатчика с электродами;
размещение приемной антенны в кровати под матрацем;
уверенный прием сигнала антенной в любом положении больного на кровати;
малая чувствительность антенны к внешним электромагнитным помехам;
помехозащищенность канала связи от наводимого на больного напряжения сети.
Для передачи биопотенциалов используются радиотехнические системы связи, основанные на различных методах модуляции несущей частоты передатчика: амплитудной, частотной и широкоимпульсной.
Экспериментально определена оптимальная несущая частота 2000 кГц. В передатчике используется частотная модуляция, при которой изменения расстояния между передатчиком и антенной в пределах радиуса действия БРТС не сказывается на амплитудах принимаемого сигнала.
2.5. Физические основы пульсовой оксиметрии
В основу фотометрических методов исследования положена способность биологической ткани изменять степень поглощения или отражения светового потока, проходящего через нее. Если световой поток пропускать через биологическую ткань, в которой имеются кровеносные сосуды и оценивать значение светового потока, проходящего через нее, то поглощение (абсорбция) светового излучения будет зависеть от толщины биоткани, ее внутренней структуры, размеров кровеносных сосудов и спектрального состава источника света. При изменении размеров сосудов, пульсирующих синхронно с работой сердца, соответственно изменяется степень поглощения светового потока и коэффициент его отражения. На выходе фотоприемника будет регистрироваться сигнал, который характеризует пульсацию крови в сосудах. Кривые, характеризующие изменения степени поглощения светового излучения в зависимости от времени, при движении крови на исследуемых участках сосудистого русла называется фотоплетизмограммой (рис. 16).
Амплитуда регистрируемых колебаний зависит от разности давления в сосудах при систоле и диастоле, а усредненное значение коэффициента поглощения света зависит и от среднего давления крови в сосудах, т.к. при изменении давления размеры сосудов меняются.
Фотоплетизмограмма позволяет оценить гемодинамические показатели сердечно-сосудистой системы.
Используя сигнал фотоприемника или фотоплетизмограмму можно определить чистоту сердечных сокращений
ЧСС = 60/tср (уд/мин) ( 2 )
где tср
=
,
вычисляемое по текущей выборке.
Рис. 16. Фотоплетизмограмма артериальных сосудов
При использовании монохроматических источников света с несколькими частотами, можно, применяя накладные датчики, определять сатурацию крови кислородом. Их работа основана на различной зависимости коэффициента светопоглощения гемоглобина и оксигемоглобина от частот изменения источника света. Так при длине волны 660 нм (красная область) гемоглобин поглощает примерно в 10 раз больше светового потока, чем оксигемоглобин, а при длине волны 940 нм (инфракрасная область) поглощение света оксигемоглобином больше чем гемоглобином. При последовательном пропускании через биоткань монохроматического излучения с разной длиной волны и оценки сигналов с фотоприемника, можно оценить насыщение крови кислородом.
Одновременно можно определить ЧСС, т.е. пульс.
В процессе обработки сигналов оценивают нормированные отношения постоянной и переменной составляющих в соответствующих областях спектра
норм = пер ( 3 )
и параметры сатурации находят исходя из значения показателя R
R = Rнорм.кр / Rнорм.инфр., ( 4 )
где RНорм.кр и Rнорм.инфр. – нормированные отношения в красной и инфракрасной областях спектра.