Orv Inf Libre

8/17/2019 Orv Inf Libre

1/17

ORVOSI INFORMATIKA ELMÉLET

1. Az orvosbiológiai jelfeldolgozás alapjai A iológiai jelek tulajdoságai

Az élő szerezet redszerekől épül fel, a redszerek alredszerekől, elyeke fiziológiaifolyamatok zajlanak.

Az élettai folyaatokat alailye jelek kísérik agy jeleke yiláulak eg. Jelek: kéiai, elektroos, fizikai

Redelleességek eseté ezek a jelek egáltozak. A iológiai jelek érzékelése

A jeleket érzékelhetjük kalitatí és katitatí ódo.

Az érzékelés időtől függőe - Skalár

-

Időfüggéy Diszkrét x[n] Folytonos x(f)

Digitális

Töáltozós Akiós poteiál, EKG, EEG, EMG, st.

Jelfeldolgozás élja

Iforáió gyűjtés -

érés, hogy egiserjük a redszert

Diagózis -

redelleesség egállapítása

Monitoring

- periodikus és folytoos iforáiók gyűjtése a redszerről

Terápia és kotroll - eaatkozás redszer iselkedésée

Kiértékelés -

az igéyek kielégítéséek izsgálata Adatgyűjtés ódszerei

Iazí

Nem-iazí

Aktí - a izsgált folyaat stiulálása

Passzí - sak egfigyelés, is stiuláió

Az ember-űszer redszer részei

Beteg

Igerlés agy eljárásód

Átalakítók -

Elektródok, szezorok

Jel kodiioálok - Erősítők, szűrők

Kijelzőeszközök -

Oszilloszkóp, oszillográf, oitor, yotató

Tároló, jelfeldolgozó és toáító eszközök - Mágesszalagos tárolók, A/D és D/A koerterek, száítógépek, teleetriai eszközök

Egyé eszközök -

Tápegységek, leálasztó eszközök Az ember-űszer redszer köeteléyei

Szigetelés - Legfotosa köeteléy, e érheti áraütés a eteget


2/17

Működési tartoáy - A ért jel legkise és legagyo értéke közti tartoáy

Érzékeység -

Legkise érhető jeláltozás felotás

Liearitás - Része korrigálható

Hiszterézis

-

„Késés” a jeláltozás érésekor

Frekvencia-átitel - Érzékeység áltozása a frekeiától

Stailitás

Jel-zaj viszony

Potosság Az orosiológiai jelek feldolgozásáak ehézségei

Korlátozott a hozzáférhetőség a éredő jelhez

A iológiai jel erededőe áltozik

Kölsöhatás a külööző fiziológiai redszerek között

Az űszerek és az eljárásód hatása a redszerre

Fiziológiai űterékek és iterfereiák

A jelek kis eergiája

A eteg iztosága CAD (Computer Aided Diagnosis system) rendszer

CAD redszerek előyei

Az eer köye feliser külööző alakokat, de aritetikai űeleteket lassa égez. Egyszíiklus EKG jele uerikus adatok százaiól áll, eze egy egyszerű zajszűrések is óriási aszáításigéye.

Az eert efolyásolják a külső téyezők, a kedélyállapot st. Pl. Egy oitor folyaatos figyelésefárasztó, rossz dötéshozást eredéyezhet.

Az eer által égzett aalízis szujektí és kalitatí. A katitatí dötéshozás adatoko alapul,elyek feldolgozása száításigéyes.

Az eerre alapozott dötés e időfüggetle -

Időe áltozik a dötéshozó szeélye


3/17

- Időe áltozik a dötéshozó tudása, képzettsége

A iológiai jelek iszoylag lassa áltozak, sászélességük éháy száz, ezer hertz. Így az o-lineés real-tie feldolgozás ár kise teljesítéyű száítógépekkel is lehetséges.

Off-lie aalízis az eltárolt adatokkal

2. Biológiai jelek Akiós poteiál

-

Mide iológiai jel alapja - A Na

+, K

+ és Cl- iook sejteráo keresztüli áralása okozza

- Nyugali poteiál A sejterá yugali helyzete köye átegedi a K+ és a Cl- ionokat, de nem

egedi át a Na+ ionokat. A erá pereailitása a K+ ionokra 50-100-szer nagyobb mint a Na+ ionokra A yugali poteiál értéke -…-100 mV

-

Depolarizáió Igerlés hatására egáltozik a erá tulajdosága, Na+ ionokat enged a sejt

elsejée. A létrejöő ioára toá öeli a erá áteresztő képességét a Na+ ionok

száára. A sejt elsejée a poteiál ő. A poteiál súsértéke V körüli érték.

- Repolarizáió

A depolarizáió sorá öekszik a erá pereailitása a K+ iook száára is, afeszültségfüggő K+ satorákak köszöhetőe.

Köze a erá Na+ io pereailitásasökke.

K+ áraolak ki a sejt elsejéől.

Visszaáll a yugali poteiál Időtartaa ideg- és izosejteke s,

szíizosejte -300 ms-

Mindent vagy semmit elv

-

Aszolút refrakter fázis s körül idegsejteke -

Relatí refrakter fázis éháy s idegsejtek eseté


4/17

Elektroneurogram (ENG)

- Az akiós poteiál terjedési seességét éri egy adott idege.

- Mérhető tű elektródákkal agy a Ag-AgCl elektródákkal a testfelszíe - Az izomösszehúzódások sökketésére V feszültségű -300 μs időtartaú ipulzust

haszálak igerlésre -

Az ENG jel 10 μV agyságrede esik

-

Terjedési seességek: Idegeken: 45-70 m/s

Szíizoa: ,-0,4 m/s


5/17

A pitvar-karai késleltetés: ,-0,05 m/s

-

Idegi megetegedések hatásárasökkehetek a ezetési seességek

Elektromiogram (EMG)

- Motoros egység - Single Motor Unit Action Potential (SMUAP)

- SMUAP . fázisú - 100-300 μV, 6- Hz, időtarta -15 ms-

Redelleességek eseté áltozik a frekeiája és az aplitudója.

Elektrokardiogram (EKG)

Elektroenkefalogram (EEG)


6/17

- 10- elektróda redszer

-

Alapető ritmusok Delta (0,5- Hz: ély

alás Theta (4-8 Hz: alás

kezdeti fázisáa

Alfa (8- Hz: érepiheés köze

Béta > Hz: idegesfeszült alayoko

Elektrogasztrogram (EGG)

- A gyoor siaizo sejtjeiek elektroos aktiitása, k. s-os időközökét jeleik eg

-

Hasi elektródákkal rögzítik pl. elektród a gyoor tegelye eté és egy táolai refereia,így ipoláris jel

- Diagosztikai jeletősége ég is egalapoza

Phonokardiogram (PKG)


7/17

Carotid Pulse (CP)

- A CP a yaki erőér felett rögzített yoásjel -

Szakaszai:

P perussio ae: a ér kilöellésekor a alkaráól T tidal ae: a felső testről isszaerődő hullá okozza D (dicrotic notch): az aortailletyű záródásakor jeleik eg


8/17

DW diroti ae: az altestről isszaerődő hullá eredéye Rögzítés:pulzus érzékelőel - Hz tartoáya

Vibromiogram (VMG)

- Mehaikai rezgés, ai az EMG-t kíséri - Az izok hosszáak egáltozása okozza, rögzíthető testfelszíre helyezett ikrofoal .

gyorsulásérőel - Az EMG-el együtt rögzítik

Vibroarthrogram (VAG)

- Az izületek ozgatásakor az izület felszíé rögzített hag

-

Norál esete az izület ozgatása gyakorlatilag hagtala - Por sérülése eseté jellegzetes hangot ad- Boyolult az aalízise

3. A digitalizálás alapjai

Digitalizálás -

Mitaételezés Probléa: A iták közti iforáió eleszik!! Nyquist-Shannon kritériu: f s>2f, 2Ts


9/17

Proléa: iforáió eszteség a lépsők között

Visszaállított jel

-

Külöség az eredeti és a isszaállított jel között itkatálási zaj jeletkezik

Jel-zaj viszony

-

A jel léyeges részét e fedje el a katálási zaj - Signal to Noise Ratio (SNR)

- SNR=6,08n+1,78 [dB]

n: az A/D és a D/A átalakító itszáa (~ afüggőleges tegely felosztása)

Példa: hag digitalizálása - Hang jellezői:

Frekaiatartoáy, sászélesség - iiális itaételi frekeia Diaikatartoáy, jel-zaj viszony - a haszált átalakítók felotása Frekvencia

0-20 Hz: Infrahang

20 Hz- kHz: Hallható hag 20 kHz-1 GHz: Ultrahang

1 GHz- 10 THz: Hiperhang

Hagyoás - A közeg yoásigadozása p [Pa] Hagitezitás - az egységyi felületre eső hagteljesítéy I [W/2]


10/17

Itezitásszit Sound Intensity Level) [LI unit: dB]:

I0=10-12

W/m2

Hagyoásszit Sound Pressure Level) [LP unit: dB]:

p0= μPa

Gyakorlati feladat: Hagfeldolgozó progra haszálata http://audacity.sourceforge.net/

4. Phookardiogra vizsgálata Az egyik legrégee izsgált orosiológiai

jel (sztetoszkóp)

A PCG-t a szíösszehúzódások geerálják (a

szí és a ér együtt) Rögzíthető: a mellkasra helyezett

mikrofonnal, yoásérzékelőel vagygyorsulásérzékelőel

Szíhagok -

A szíhagokat e a illetyűk ozgásageerálja

- Az egész kardioaszkuláris redszerrezoaiája okozza

- Hasoló, egy ízzel töltött, rugalas falú

allohoz, ha oldalfalát „gerjesztjük”

http://audacity.sourceforge.net/http://audacity.sourceforge.net/http://audacity.sourceforge.net/http://audacity.sourceforge.net/


11/17

- Egy szíiklus két szíhagól áll: Az első (S1) és a ásodik szíhagól (S2)ű

A szíhagok keletkezése -

Az S1 a karai összehúzódás kezdeté jeletkezik (szisztolé


12/17

- Az S2 a semilunaris illetyűk záródásakor keletkezik (diasztolé)

Az első szíhag - Az első rezgés:

karai összehúzódás a ér ozgása a pitarok felé Az atrioventricularis (AV-mitralis és

tricuspidalis)

illetyűk záródása

-

Második kopoes a ezárt AV illetyűk hirtele feszülése a ér lefékeződése

-

Harmadik komponens

a semilunaris illetyűk (aorta és pulmonalis)nyitnak

a ér kilöellése a karákól A ér oszilláiója az aorta kilépő potja és a

karafal között


13/17

-

Negyedik komponens

Turbulencia keletkezik, ahogy kilöellő érgyorsa áralik az aorta és a puloalisartéra felszálló ágáa

Második szíhag -

Az S2-t semilunaris illetyűk záródása okozza A ér fékeződése iráiót okoz az

aortáa

A rezgések áterjedek a karákra és apitarokra a ére és a illetyűkökeresztül

- Az S2-nek két kopoese a Első: az aortailletyű záródása (A2) Második: a puloalis illetyű záródása

(P2)

-

A2 éháy illiszekudual egelőzi P2-t-

Pathológiás esete az időkülöség egáltozhat, agy A2 és P2 sorredje felserélődhet

Haradik szíhag-

Esetekét hallható

-

A kara feltöltődési fázisáak hirtele efejeződése - Kis frekeiás: a karaizozat ellazult állapotáa a, és

feltölte érrel

Szízörejek -

A S1-S2 és a S2-S1 intervallumok orális körüléyekközött iseek sedesek

- A szízörejeket izoyos kardioaszkuláris defektusokokozzák

-

A szízörejek reltíe agy frekeiás, zajszerű hagok - Turuleiák a éráraal

Gyakorlati feladatok

-

1. Szíhagok aalízise A szíhag részeiek egfigyelése - Az S1 és az S2 részei Pulzusszá eghatározása

-

2. A szíhagok frekeiatartoáyeli izsgálata - 3. Szízörejek egfigyelése idő- és frekeiatartoáya -

Minta file-ok: http://zoltanadam.fw.hu

-

program: Audacity http://audacity.sourceforge.net/

5. )ajszűrési eljárások az EKG jele EKG

- A szí elektroos aktiitása -

Az EKG jel köye rögzíthető a ellkasra agy a égtagokra Eithoe hároszög helyezettelektródákkal

- A hullá egáltozik külöféle kardioaszkuláris eláltozások eseté

http://zoltanadam.fw.hu/http://zoltanadam.fw.hu/http://zoltanadam.fw.hu/http://audacity.sourceforge.net/http://audacity.sourceforge.net/http://audacity.sourceforge.net/http://audacity.sourceforge.net/http://zoltanadam.fw.hu/


14/17

Eithoe hároszög:

EKG időfüggéye


15/17


16/17

Az EKG és a PCG kapsolata

Műterékek az EKG jele -

Fiziológiai iterfereiák Respiraió, ozgások, köhögések st. Az anyai EKG megjelenik a magzati EKG-ban

-

Elektroágeses iterfereiák

TV és rádióálloások, CRT oitorok, száítógépek, gázkisülő-lápák - )ajt eredéyezek az EKG jele

Zaj

- Jel

-

Determinisztikus jel:

Időfüggéye zárt ateatikai forátua felírható agy A egelőző értékekől eghatározható

- Ne deteriisztikus jel életleszerű jel:

Nem teljesítik a deteriisztikus jel feltételeit -

A zaj lehet életleszerű, strukturált deteriisztikus és fiziológiai


17/17

)ajszűrés alapjai - Véletleszerű zaj: Statisztikai átlaga 0

-

Csökketése: Mozgó átlagolás (Moving Average MA filter) Általáos forája:

bk: szűrő együttható

Gyakorlati feladatok

- . )ajos EKG jel izsgálata - . EKG jel zajszűrése

o Ha agy Haig szűrőel 8-potos MA szűrőel

- Minta file-ok: http://zoltanadam.fw.hu

-

program: MS- Excel

Készült: Taus Ádá előadásai alapjá Készítette: Nagy Etele (2014) – Semmelweis Egyetem
http://zoltanadam.fw.hu/http://zoltanadam.fw.hu/http://zoltanadam.fw.hu/http://zoltanadam.fw.hu/

Documents

Orv Inf Libre