Inginerie biomedicala

Curs 6

INVESTIGAREA ŞI TERAPIA SISTEMULUI NERVOS ŞI MUSCULAR

• Reflexometrul ahilean

• Audiometrie şi recuperarea vorbirii

• Electroencefalografie

• Electromiografie

Reflexometrul ahilean

• Excitarea mecanică a tendonului ahilean produce o mişcare reflexă întârziată a piciorului. Reflexograma oferă informaţii privind detectarea modificărilor transmisiei impulsurilor neuromusculare de excitare care pot apărea în disfuncţii tiroidiene sau în afecţiuni locomotorii

Reflexogramă

• timpul de latenţă, t1 , este măsurat între momentul aplicării excitării şi momentul apariţiei undei de reflex;

• timpul de reflex, t2 , se măsoară între aplicarea excitării şi momentul scăderii amplitudinii reflexului la cca. 50% din valoarea maximă;

• timpul de demirelaxare, t3 , măsurat între momentele scăderii amplitudinii reflexului de la 100% la 50% din valoarea maximă.

• Timpul de reflex ahilean are limitele de 100ms … 800 ms

Audiometrie şi recuperarea vorbirii

• Audiometria este o tehnică de investigare a analizorului auditiv bazată pe generarea unor sunete tonale (armonice) cu frecvenţe fixe standard, zgomote şi alte tipuri de sunete (vorbire, muzică etc.) având intensităţi reglabile. Confirmarea percepţiei auditive are loc voluntar de către subiect sau se obţine identificând semnale de răspuns (reflexe, potenţiale evocate).

• Audiometrele, în ordinea crescătoare a complexităţii, pot fi de triaj, de diagnostic şi clinice.

NPA (nivelul pierderii auditive)

domeniul ABCD este indicat pentru protezare

dreptele (7) indică amplificarea unui audiometru.

Tehnici moderne

• Audiometria clasică, subiectivă, este înlocuită cu tehnici obiective: semnalizare reflexă şi detecţia potenţialelor evocate. Extragerea PEA (potenţial evocat auditiv) din fondul perturbator EEG

Proteza auditivă

• Proteza auditivă este în esenţă un amplificator miniatural prevăzut cu o cască (traductor electroacustic), având banda de frecvenţă între 200 ... 5-6 kHz şi amplificarea până la maximum 80-90 dB.

Proteze auditive

Protezele retroauriculare au o piesa care se introduce in ureche: oliva (vezi figura) - acesta este individuala si se executa dupa un mulaj al urechii respective

Protezele intraauriculare sunt indicate in cazul unor scaderi mai mici de auz. Ele sunt executate tot dupa un mulaj. Dupa dimensiuni si amplasare ele pot fi complet in ureche (invizibile) sau putin vizibile la suprafata pavilionului urechii.

Implantul cohlear - electrozi la nivelul

urechii interne • Implantul cohlear este un mic dispozitiv

electronic folosit ca tratament al surditatatii profunde bilaterale, care are drept scop supleerea functiei cohleare ireversibil pierduta.

• Implantul cohlear este indicat in tratamentul hipoacuziei severe sau totale bilaterale care nu mai poate fi corectata prin protezare; spre deosebire de protezele auditive care amplifica sunetul, implantul cohlear imbunatateste abilitatea purtatorului de a intelege cuvintele si de a vorbi clar.

Recuperarea vorbirii prin mijloace electronice

• , ca urmare a alterării centrilor vorbirii (cazul disfaziei şi afaziei) sau a surdităţii congenitale (provocatoare de mutism), se poate face pe cale vizuală sau tactilă. Un translator pentru vorbire vizibilă este un spectrograf de joasă frecvenţă care afişează spectrul de amplitudine mediat pe intervale scurte, subiectul identificând fonemele (unităţi elementare ale sunetelor articulate) pe baza primilor doi-trei formanţi sonori

• Reeducarea vorbirii se poate face printr-un sistem de biofeedback bazat pe analiza formantică a fonemelor.

Electroencefalografie • Explorarea funcţională

de detectare pe pielea capului a activităţii bioelectrice cerebrale, reprezentarea grafică a acesteia şi analiza semnalului obţinut se numeşte electroencefalografie (EEG).

Istoric • Hans Berger (1929) prima inregistrare

electroencefalograma umana. Demonstrarea activitatii electrice a creierului

• In 1875, Richard Caton studii pe creier de iepure si maimuta folosind galvanometrul Kelvin

1926 EEG Grass

1950 EEG Gilson

EEG (a), distribuţia amplitudinii (b) şi densitatea spectrală (c)

RITMURI EEG

• Traseul EEG reprezintă mai multe tipuri de unde separabile pe benzi de frecvenţă prin analiză spectrală.

• Ritmul are banda de 8 … 13 Hz şi apare în perioade de veghe şi relaxare. Pentru relaxare profundă undele de 10 Hz sunt predominante ("ceasul biologic"), coincizând cu frecvenţa de rezonanţă a câmpului magnetic terestru;

• Ritmul are componente între 14 ... 32 Hz, amplitudini sub 30 Vvv şi este asociat gândirii;

• Ritmul are banda de frecvenţă între 33 … 55 (chiar 70) Hz;

Continuare

• Ritmul are frecvenţe între 0.5 …3 Hz, amplitudini de 50-150 Vvv şi apare la copii şi la adult în somn. La adult în starea de veghe este patologic.

• Undele au componente între 4 ... 7 Hz, amplitudini de 30-70 Vvv, se întâlnesc la copii frecvent iar la adult în cazuri izolate. O pondere mare la adult denotă probleme psihice.

• Alte ritmuri tipice ale EEG sunt complexele K (având amplitudini minime de 100 Vvv şi fiind întâlnite în somn) şi fusul encefalografic (succesiune de unde având componente între 12 ... 16 Hz).

Sistemele de culegere a semnalului EEG

• Electrozii poartă numele zonei de culegere:

• F - electrozi frontali,

• T - temporali,

• C - centrali,

• P - parietali,

• O - occipitali, iar

• electrodul de referinţă este notat cu A. Electrodul de masă este plasat pe piciorul drept, ca în cazul ECG.

Plasarea electrozilor EEG şi culegerea unipolară

Culegerea cu punct de referinţă median (a) şi culegerea bipolară (b)

(a) (b)

Tehnici de înregistrare EEG

• În comparaţie cu ECG, EEG este dificil de interpretat datorită semnificaţiei sale pentru diferite zone ale creierului, precum şi din cauza modului de plasare a electrozilor. Ultimul aspect a fost rezolvat prin standardizarea unui sistem de culegere EEG folosind 10-20 de electrozi

• Electrozii folosiţi obişnuit sunt sub formă de disc, au diametrul de 1…3 mm, sunt construiţi din Ag-AgCl şi conţin conductoare flexibile pentru conectarea la amplificator. Necesitatea unei impedanţe de contact cu pielea scăzute (< 10 k) este îndeplinită doar parţial de existenţa părului şi de stabilitatea mecanică relativ scăzută a culegerii. O pastă conductoare electric şi un ciment special (collodion) contribuie la obţinerea impedanţei scăzute dorite.

continuare

• Înregistrările pe termen lung fac apel la electrozi tip ac, inseraţi între pielea capului şi cutia craniană, deşi pericolul infecţiei nu este de neglijat

• Un înregistrator clasic este cel cu peniţă. Viteza de înrgistrare este reglabilă: redusă (10mm/s), pentru observarea vârfurilor de semnal, precum şi ridicată (până la 120 mm/s), în vederea detectării diferitelor ritmuri în EEG

• O altă modalitate de înregistrare este cea pe bandă magnetică, multicanal, semnalul fiind modulat în frecvenţă. Un dispozitiv de afişare optică (osciloscop sau monitor video) permite monitorizarea EEG. Redarea semnalului înregistrat poate avea loc la viteză mai mare ca la înregistrare, folosind scheme de compensare în timp ce permit un raport uzual de 60:1 între înregistrare şi redare.

Electromiografie

• Galvani-Volta controversa privind prezenta electricitatii in muschiul broastei

• Matteucci [1842]. Evidentiaza stimularea fara conductori metalici;

• Du BoisReymond [1858] experinete pe muschiul uman

The first evidence contracting skeletal

muscle in man produces an electrical signal. (From Du Bois Reymond [1858].)

electromiograf

Electromiografia (EMG)

• Electromiografia (EMG) reprezintã metoda de înregistrare graficã a biopoten ialelor musculare cu ajutorul electrozilor ac introdu ºi în masa musculara (EMG elementarã) sau cu ajutorul electrozilor cutana i (EMG globalã) ºi studierea caracteristicilor acestora.

APARATURA DE ÎNREGISTRARE

• Sistemul de culegere

• Sistemul de amplificare

• Sistemul de afisare si înscriere graficã

• Difuzor

• Sistemul de stimulare

Sistemul de culegere

• - este reprezentat de electrozi, care pot fi: – - Electrozi de suprafatã sunt reprezentati de mici

plãcute metalice, cu suprafata de aproximativ 1 cm2, din argint, ce se amplaseazã pe tegumentele ce acoperã regiunea muscularã studiatã (în mod uzual la capãtul proximal si distal al muschiului). Acesti electrozi culeg activitatea electricã a întregului muschi, iar înregistrarea obtinutã reprezintã electromiograma globalã.

– - Electrozi ac (ac coaxial Adrian-Bronck) se inserã în muschi si permit culegerea activitãtii electrice a unei singure unitãti motorii, obtinându-se astfel electromiograma elementarã.

• Sistemul de amplificare – este alcãtuit dintr-un amplificator ºi un filtru care permit înregistrarea biocuren ilor care iau naºtere spontan ºi a cãror amplitudine este foarte micã.

• Sistemul de afiºare ºi înscriere graficã: monitor, hîrtie. • Difuzor: redã sub formã sonorã varia iile biocuren ilor

musculari. Poten ialele normale se aud ca sunete lungi ºi de joasã frecven ã, în timp ce curen ii patologici dau un sunet scurt ºi ascu it.

• Sistemul de stimulare se face prin impulsuri cu o anumitã duratã ºi intensitate în func ie de particularita ile somatice ale subiectului.

INDICATII SI CONTRAINDICATII

• EMG este util în: • • Diagnosticul bolilor neuro-musculare - neuropatii,

miopatii - se preferã EMG elementarã; • • Medicina muncii ºi studii de ergometrie - pentru

aprecierea for ei musculare exercitate în • timpul activit ã ilor fizice; • • Medicina sportiv ã - în scopul mãsurãrii for ei musculare,

ºi instalarea oboselii în timpul efortului fizic; • • Recuperare ºi fizioterapie - pentru diagnosticul gradului

de afectare neuro-muscularã ºi pentru monitorizarea progreselor realizate de pacient în fazele de reabilitare posttraumaticã.

• Electromiografia nu are contraindica ii.

TRASEUL ELECTROMIOGRAFIC NORMAL

TRASEUL ELECTROMIOGRAFIC ÎN DIFERITE AFECTIUNI