AchiziAchiziţţiaia şşiiprelucrareaprelucrarea

biosemnalelorbiosemnalelor

Semnale

Majoritatea semnalelor biomedicale din lumea realăsunt fie imprevizibile (din punct de vedere al schimbării parametrilor) şi zgomotoase, fie necunoscute, de aceea este destul de dificil a le clasifica.

În îndeplinirea funcţiilor sale, organismul genereazăo multitudine de semnale electrice şi magnetice. Aceste semnale sunt rezultatul activităţiielectrochimice a anumitor celule. Prin măsurareaselectivă a semnalelor dorite (fără a afectaorganismul), se pot obţine informaţii clinice utile despre funcţii particulare ale organismului.

Semnalele biomedicale sunt folosite pentru a extrageinformaţie din sistemele biologice investigate.

Traductorul este un dispozitiv care transformă o formă de energie a unui sistem într-o altă formă de energie .

Senzorul este un dipozitiv care răspunde unui stimul fizicsau chimic pe care-l converteşte într-un semnal electic, iarsenzorul poate fi asimilat cu un sistem de achiziţie de date.

CLASIFICARECLASIFICARE•• a) DUPA NATURA:a) DUPA NATURA:

–– ELECTRICE (ECG, EEG, EMG etc)ELECTRICE (ECG, EEG, EMG etc)–– NENE--ELECTRICE (ELECTRICE (presiunepresiune, , concentratieconcentratie etc)etc)

•• b) DUPA EVOLUTIE:b) DUPA EVOLUTIE:–– PERIODICE (ECG)PERIODICE (ECG)–– NEPERIODICE (EEG)NEPERIODICE (EEG)

Exemple de investigatii:

- relexul galvanic al pielii (RGP) datorat glandelorsudoripare ca răspuns la stimulii emoţionali (1mV, 5Hz)

- măsurarea potenţialelor de acţiune generat de membrana excitabilă a celulei nervoase sau musculare(100mV, 2kHz), electroneurograma (ENG) generata de nervfără penetrarea membranei celulare (5µV-10mV, 1kHz); electromiograma (EMG) generată de muşchi (5µV-5V, 500Hz)

-măsurarea potenţialelor inimii (electrocardiograma ECG); (10µ-5mV, 0,05-100Hz)

- măsurarea potenţialelor retinei (electroretinogramaERG), ca răspuns la un stimul luminos (0.25-1.5s, 0-200Hz)

- măsurarea potenţialelor ochiului (electrooculogramaEOG), (-7mV)

- măsurarea potenţialelor creierului, atunci când nu se efectuază o activitate specifică (electroencefalogramaEEG); (2-100µV, 100Hz), iar pentru potenţionale evocate (PE) ca răspuns al creierului la un stimul specific care poatefi:

- vizual (1-20µV, 1-300Hz)

- somatosenzorial(2-3000Hz)

-auditive (0.5µV, 100-300Hz )

- măsurarea semnalelor magnetice ale creierului(magnetoencefalo-grama),

- măsurarea semnalelor magnetice ale inimii(magnetocardiograma MCG),

Preluarea biosemnalelor - electrozi,

Masurari asupracomplexului QRS

S&H CANMUX Calculator

A

A

A

Amplificatoare

• Factorul de amplificare• Impedanta de intrare• Impedanta de iesire• Factorul de zgomot• Factorul de rejectie de mod comun CMRR

CONVERSIACONVERSIAANALOG ANALOG -- NUMERICANUMERICA

a) ESANTIONAREAa) ESANTIONAREA•• DISCRETIZARE PE AXA OX (DISCRETIZARE PE AXA OX (-- timptimp --))

•• PERIOADA DE ESANTIONARE: TPERIOADA DE ESANTIONARE: Tee (s) (s) –– IntervalulIntervalul de de timptimp intreintre 2 2 ““citiricitiri”” consecutive ale consecutive ale semnaluluisemnalului

•• FRECVENTA DE ESANTIONARE : FRECVENTA DE ESANTIONARE : ffee (Hz)(Hz)–– Nr. de Nr. de ““citiricitiri”” in in unitateaunitatea de de timptimp (nr.cit / sec)(nr.cit / sec)

ffee = 1 / T= 1 / Tee (1)(1)

ESANTIONAREESANTIONARE

ESANTIONAREESANTIONARE

ESANTIONAREESANTIONARE

•• TEOREMA DE TEOREMA DE ESANTIONAREESANTIONARE (Shannon)(Shannon)

ffee >= 2 . >= 2 . FFmaxmax (2)(2)•• FrecventaFrecventa de de esantionareesantionare trebuietrebuie sasa fie fie

celcel putinputin egalaegala cu cu dubluldublul frecventeifrecventeimaximemaxime a a semnaluluisemnalului

•• FRECVENTA NYQUIST : 2.FFRECVENTA NYQUIST : 2.Fmaxmax (Hz)(Hz)

EsantionareEsantionare corectacorectaShortcut to St.exe.pif

b) CUANTIZAREAb) CUANTIZAREA•• DISCRETIZAREA INTENSITATII: AXA OYDISCRETIZAREA INTENSITATII: AXA OY•• INTERVALUL INTRE VINTERVALUL INTRE VMAXMAX SI VSI VMINMIN ESTE IMPARTIT ESTE IMPARTIT

IN IN ““NN”” TREPTE DE AMPLITUDINE TREPTE DE AMPLITUDINE

•• VALOAREA UNEI CUANTE (VALOAREA UNEI CUANTE (treptetrepte de de amplampl.): .):

V = (V V = (V MaxMax -- V V minmin ) / N) / N (3)(3)•• REL. NUMARUL DE TREPTE REL. NUMARUL DE TREPTE –– NR. DE BITI: nNR. DE BITI: n

N = 2N = 2 nn (4)(4)

CuantizareaCuantizarea

1.5. CONVERTOARE A1.5. CONVERTOARE A--N (CAN)N (CAN)

•• FRECVENTA MAXIMA DE FRECVENTA MAXIMA DE ESANTIONARE (100 Hz ESANTIONARE (100 Hz -- 1 MHz)1 MHz)

•• NUMARUL DE BITI (8, 10, 12, 16)NUMARUL DE BITI (8, 10, 12, 16)•• DOMENIUL DE INTRARE DOMENIUL DE INTRARE

((--10/+10 V,10/+10 V,--1/+1 V, 1/+1 V, --0.01/+0.01 V)0.01/+0.01 V)•• NUMARUL DE CANALE NUMARUL DE CANALE

(MULTIPLEXARE)(MULTIPLEXARE)

Digitizarea

Conversia analog –numericaEsantionarea

Memorarea analogica

Conversia analog – numerica

Memorarea numerica

Prelucrarea numerica