biosemnale curs 01

7/25/2019 Biosemnale Curs 01

1/32

Instrumenta ie biomedicalpentru Recuperare

2015-2016

sem. 1


2/32

Tematica disciplinei

1. Biosemnale; definiie clasificare !emnale continue "i discrete; !emnale deterministe "i

aleatoare; !emnale bioelectrice bioma#netice biomecanice "ibioacustice bioc$imice "i biooptice; !emnale perturbatoare

2. %asurarea& definitie marimi erori de masura. %etodede msur

%arimi fi'ice fundamentale si deri(ate; unitai de msur; )roride masura *sin#ulare "i sistematice+; )roarea absolut "irelati(; ,aracteristicile instrumentelor de msur; reci'ia "ifiabilitatea

%etode de msur& metode directe si indirecte


3/32


. /anul de msur bioelectrometric; %iloace de captare !tructura lanului de msur bioelectrometric %iloace de captare& ,aracteristici ,lasificare )lectro'i&otenialul de electrod; Impedana electro'ilor;

'#omote. %iloace de captare & Traductoare

efiniie clasificare Traductoare parametrice resisti(e capaciti(e inducti(e Traductoare #eneratoare

5. %iloace de amplificare si prelucrare primara abiosemnalelor

3mplificatoare pentru biosemnale 4iltrarea inte#rarea deri(area medierea coerenta


4/32


6. %iloace de (i'uali'are si stocare a datelor inscriptoare osciloscoape si ecrane cu tub catodic sisteme de stocare a datelor

. %iloace de modificare a starii initiale a sistemului !timulatoare electrice

!timulatoare optice si auditi(e


5/32

Biblio#rafie selecti(

1. ,iorap R. a$aria . Topoliceanu 4l. Instrumentatie si te$nici derecuperare )d. I% 200

2. ,orcio( ,. ,iorap R. Instrumenta ie Biomedical )d. 7r.T.opa201

. Rdulescu 3 )lectroterapie )ditura %edical Bucure"ti 2005. a$aria . ,iorap R. %onitori'area parametrilor (itali in

afectiunile cronice )d. 7r.T.opa 20085. Topoliceanu 4. /o'neanu !. Bioelectrometrie )ditura Te$nic

Bucure"ti 1895

6. !trun#aru R. )lectronic medical )ditura idactic "ieda#o#ic Bucure"ti 189

. Bron'ino :. T$e Biomedical )n#ineerin# andbooII


6/32

BIOSEMNALE


7/32

DEFINIIE

Biosemnalele sunt semnalele #enerate desistemele biolo#ice (ii *?ntre#ul or#anism unor#an un esut sau o sin#ur celul+ ca re'ultat

al acti(itii lor biolo#ice "i reflect o manifestarefi'ico - c$imic ce ?nsoe"te "i caracteri'ea'sistemul fiind indicatori fideli ai acti(itiiacestora. Informaiile transmise sunt foarte utile"i pot fi folosite pentru a ?nele#e mecanismelefi'iolo#ice fundamentale ale unui proces sausistem biolo#ic precum "i pentru stabilireadia#nosticului.


8/32

CLASIFICARE

,lasificarea biosemnalelor poate fi fcut

dup mai multe criterii&?n funcie de natura biosemnalului?n funcia de aplicaia biomedical

?n funcie de caracteristicile biosemnalului.


9/32

a. up natura biosemnalului semnalele #eneratede sistemele biolo#ice pot fi ?mprite ?n&

continui "i discontinui *discrete+ periodice "iaperiodice.

. Semnalele continue sunt definite de "ir

continuu ?n timp sau spaiu "i sunt o e@presietemporal a modului ?n care e(oluea'procesul ?n desf"urarea sa natural. Relaiacare define"te aceast dependen este

conoscut sub numele de funcie semnal& f = x(t). Aotatiax(t)este folosita pentru a repre'entaun semnal continuuxcare (aria'a ca o functiede timp.


10/32

!emnalele produse de fenomenele biolo#icesunt aproape ?ntodeauna continue.

.

.

.

.

a- ECG normal 60 bpm; b- ECG - fibrilaie ventricular


11/32

Preiunea arteriala !nre"itrat cu tra#uctor #e preiune inva$iv


12/32

BIOSEMNAL Mod decaptare

Banda defrecv.

Domeniuldinamic

O!erva"ii

otential de actiune %icroelectro'i 100'-2


13/32

Semnalele #icrete repre'int o alt clas desemnale des ?ntFlnite. !pre deosebire desemnalele continue care sunt definite de-a

lun#ul unui "ir continuu de puncte din spaiu sautimp. !emnalele discrete sunt repre'entate desiruri sau sec(ente de numere folosindu-senotatiax(n)pentru a repre'enta o sec(endiscretaxce e@ist numai pentru o anumitcate#orie de puncte n unde nG012H este un

?ntre# ce repre'int elementul sec(eneidiscrete.


14/32

!emnalele biolo#ice mai pot fi ?mprite ?nsemnale #eterminite sau semnalealeatoare%

!emnalele deterministe pot fi descrise defuncii sau re#uli matematice "i au dousubcate#orii& semnaleperio#ice"iaperio#ice.


15/32

Semnalele perio#icesunt de obiceiformate dintr-o suma de semnale sinusalesau componente sinusoidale "i pot fi

e@primate prin relaiax(t)=x(t & ') undex(t)este semnalul 'este un ?ntre# "i este perioada semnalului.

!emnalele periodice au un traseunes$imbat cu o durata de T unitati ce serepeta la infinit.


16/32

Semnalele aperio#ice(aria' ?ntr-un inter(alfinit de timp "i sedescompun pe parcurs

?ntr-o (aloare constant.Traseul sinusal din fi#.1.1a este un e@emplu desemnal periodic ce serepeta infinit cu operioada de 1 secunda

iar fi#. 1.1b repre'int unsemnal aperiodic a cruiamplitudine se apropie de'ero ?n timp.


17/32

!emnalele biolo#ice realesunt ?nsoite ?n #eneral de'#omot sau de osc$imbare de parametri

deci nu sunt ?n ?ntre#imedeterministe.)lectrocardio#rama uneiinimi normale ?n repauseste un e@emplu de

semnal periodic. 4ormatraseului de ba'a estealcatuit din unda comple@ul R! "i unda T


18/32

Semnalele aleatoaredenumite "i semnalestoc$astice conin o incertitudine ?nparametrii ce le descriu. in cau'aacestor incertitudini nu pot fi folositefuncii matematice pentru a descriesemnalele aleatoare. Jn sc$imb

semnalele aleatoare sunt adeseaanali'ate folosind te$nici statistice caretratea' parametrii semnalului

probabilistic.


19/32

Dn e@emplu tipic de semnal stoc$asticeste electromio#rama *)%7+ o

?nre#istrare a acti(itii electrice dinmusculatura sc$eletica care este folositain dia#nosticul bolilor musculare este unsemnal aleatoriu.


20/32

!emnalele stationar aleatoare suntsemnale al caror spectru de frec(entaramane constant in timp. In(erssemnalele nestationare aleatoare auspectrul de frec(enta (ariabil in timp. Indiferite ca'uri identificarea se#mentelor

stationare a semnalelor aleatoare esteimportanta pentru procesarea lor adec(atasi dia#nosticul clinic.


21/32

Jn funcie de aplicaia biomedical biosemnalelepot fi folosite pentru obine informaiile utile

asupra sistemelor biolo#ice cu urmtoarelescopuri& ia#nostic& e@tra#erea informaiilor rele(ante pe ba'a

crora medicul s poat pune dia#nosticul unei stri

patolo#ice; %onitori'are& condiiile critice ce trebuie depistate "iurmrite ?n timp real;

redicie& e(oluia sistemelor trebuie estimat astfel?ncFt s se poat lua msurile corecti(e necesare;

,ercetarea efectelor unor medicamente sautratamente.


22/32

CARAC(ERIS(ICILE BIOSEMNALELOR

Semnale Bioelectrice ,elulele musculare "i ner(ii #enerea' semnale

bioelectrice care repre'int re'ultatul modificarilorelectroc$imice ?ntra "i inter-celulare.

ac un ner( sau celul muscular este stimulat dectre un stimul destul de puternic s dep"easc o(aloare de pra# celula (a #enera un potenial numitpotenial de aciune.

%embrana stimulat de(ine dintr-o dat permeabilpentru ionii de sodiu declan"Fndu-se un flu@ masi( alacestor ioni dinspre e@terior spre interior curentul deintrare al Aa> atin#Fnd intensitatea de ie"ire a ionilor deK>.


23/32

otenialele de aciune #enerate de ctre ocelul e@citat pot fi transmite ctre celulele

adiacente iar cFnd mai multe celule se acti(ea'este #enerat un cFmp electric ce se propa#aprin tesutul biolo#ic.

3ceste modificari ale potenialului e@tracelular

pot fi msurate la suprafaa esutului sau aor#anismului folosind electro'i de suprafa. )@emple clasice

)lectrocardio#rama *),7+

electroencefalo#rama *))7+ electromio#rama *)%7+ electro#astro#rama *)77+


24/32

Semnale Bioma&netice Bioma#netismul repre'int msurarea

semnalelor ma#netice care sunt asociate cuacti(iti fi'iolo#ice specifice "i sunt ?n #eneralasociate cFmpului electric al unui anumit or#ansau esut.

iferite or#ane cum ar fi inima creierul "iplamFnii #enerea' cFmpuri ma#netice slabecare pot fi msurate cu sen'ori ma#netici.

Jn #eneral puterea cFmpului ma#netic este multmai slab decFt semnalele bioelectricecorespun'atoare.


25/32

,u autorul unui sensor ma#netic foarteprecis sau a ma#netometrelor !DI*superconductin# Luantum interferencede(ice+ sunt posibile urmatoarelemonitori'ari directe a acti(itii ma#netice

%a#netocardio#rafie *%,7+ - acti(itateama#netica a cordului %a#netoencefalo#rafie *%)7+ -acti(itatea

ma#netica a creierului

%a#netoneuro#rafie *%A7+ -acti(itateama#netica a ner(ilor periferici %a#neto#astro#rafie *%77+ - acti(itatea

ma#netica a tractului #astrointestinal


26/32

Camera ecranat *i itemul S+,.


27/32

/CG !nre"itrat cu un car#ioma"netometru cu 6 canale


28/32


29/32

Semnale Biomecanice 4unciile mecanice ale sistemelor biolo#ice adic

mi"carea deplasarea torsiunea fora presiunea "i

debitul produc semnale biolo#ie msurabile. resiunea san#uin de e@emplu repre'int fora e@ercitata

de sFn#e asupra pereilor (asculari. oriunea de traseu care cre"te repre'int contracia

(entricular cFnd sFn#ele este e@pul'at din inim ctrecorp "i presiunea cre"te pFn la ni(elul presiunii sistoliceni(elul ma@im de presiune dup cre scade pFn la(oloarea minim corespun'toare diastolei


30/32

Semnale Bioacu!tice !emnalele bioacustice *bio-(ibroacustice+ sunt o

cate#orie special de semnale biomecanice ce implic(ibraii *din domeniul audio sau nu+. %ulte procese biolo#ice produc sunete. e e@emplu

cur#erea sFn#elui prin (al(ele cardiace are un sunet*'#omot+ distincti(.

%surtorile semnalului bioacustic al unei (al(e cardiacesunt folosite pentru determinarea funcionriicorespun'atoare ale acesteia.

!istemul respirator articulaiile "i mu"c$ii #enerea'

semnale bioacustice care se propa# prin mediulbiolo#ic "i care pot fi msurate la suprafaa pielii cuautorul unui traductor acustic * microfon sauaccelerometru+.


31/32

Semnale Biooptice !emnalele biooptice sunt #enerate datorit proprietailor

optice ale sistemelor biolo#ice. !emnalele biooptice pot

apare ?n mod natural sau pot fi induse pentru a msuraun parametru biolo#ic. e e@emplu informaii pri(itoarela sntatea fatului pot fi obinute prin msurareacaracteristicilor fluorescente ale lic$idului amniotic.

!e pot face estimri cu pri(ire la debitul cardiac prin

metoda diluiei ce implic monitori'area concentraieiunei soluii colorate care circul prin sFn#e. easemenilumina ro"ie "i infraro"ie este folosit pentru determinriprecise ale ni(elului de o@i#en din sFn#e prin msurareaabsorbiei luminii prin piele sau esut.

Curba #e #iluie a unei ubtane in#icatoare; n1 n2- puncte #e extrem ale concentraiei ubtaneiin#icatoare


32/32

SEMNALE #ER(*RBA(OARE rincipalele clase de semnale perturbatoare sunt&

a%Artefacte iolo&ice. !?nt determinate de coe@istena cu semnalul utila unor acti(iti biolo#ice de natur di(ers& mecanice *contractii musculare deplasari de se#mente etc.+; secretorii *transpiratie+; bioelectrice *cerebrale cardiace oculare musculare #astrice etc.+. entru eliminarea lor se iau msuri de utili'are corect a miloacelor

de captare "i a circuitelor de amplificare. %Artefacte de !timulare. !?nt #enerate de stimuli electrici mecanicisau c$imici care prin interferena cu semnalul util determin perturbareamsurrii.

c%#ertura"ii electrice. Jn orice ?ncpere dotat cu instalaie electrice@ist un c?mp electric "i unul ma#netic cu frec(ena de 50 '*frec(ena reelei de c.a.+. Jn plus pot e@ista cFmpuri de audio- sau

radiofrec(en cFmpuri #enerate de ec$ipamente de comand "iautomati'are etc. ,uplarea ?ntre sursa de perturbaie "i sistemulperturbat poate fi condus prin cupla capaciti( inducti( sau #al(anic.

)cranarea electroma#netic electrostatic "i ma#netostatic este omsur obli#atorie de protecie la msurrile ?n curent alternati( ?n careinter(in tensiuni mici sau impedane mari care permite diminuareaacestor perturbaii.

biosemnale curs 01

Documents