Контрольная работа по "Схемотехника"

Существование характерных ритмических процессов определяется спонтанной электрической активностью мозга, которая обусловлена суммарной активностью отдельных нейронов. Ритмы электроэнцефалограммы отличаются друг от друга по длительности, амплитуде и форме. Основные компоненты ЭЭГ здорового человека приведены в таблице 1.1. Разбиение на группы является более или менее произвольным, оно не соответствует каким-либо физиологическим категориям.

                                           Таблица 1.1 - Основные компоненты                  

электроэнцефалограммы.

Выравнивание в ячейке	Частот, Гц	Состояние человека, соответствующее данному ритму
α	8-13	Покой (глаза закрыты)
β	14-30	Интенсивная умственная или физическая работа
δ	1-4	Глубокий сон
ϑ	4-8	Поверхностный сон

 

Альфа-ритм электроэнцефалограммы представляет собой ритмические колебания электрического потенциала с частотой в пределах 8-13 Гц и средней амплитудой 30-70 мкВ. Для временной зависимости соответствующих колебаний характерна амплитудная модуляция. Альфа-ритм выражен, преимущественно, в задних отделах мозга, при закрытых глазах, в состоянии относительного покоя, при максимально возможном расслаблении мышц. Он блокируется при световом раздражении, усилении внимания и умственных нагрузках. При проведении детального анализа структуры ЭЭГ иногда различают быстрые и медленные варианты альфа - ритма. Четко выраженные колебания на соответствующей частоте проявляются в теменно-затылочной области в возрасте 4-5 лет. В 13-15 лет формируется устойчивый альфа-ритм, выраженный во всех областях.

Бета-ритм – ритм ЭЭГ в диапазоне от 14 до 30 Гц с амплитудой 5-30 мкВ, присущий состоянию активного бодрствования. Сильнее всего он выражен в лобных областях, но при различных видах интенсивной деятельности резко усиливается и распространяется на другие области мозга. Амплитуда бета-ритма возрастает в ситуации внимания, при умственном напряжении или эмоциональном возбуждении.

Дельта-активность – компонента ЭЭГ, представляющая собой колебания электрического потенциала с частотой от 1 до 4 Гц с различными периодами, распределенными в случайном порядке. Дельта-ритм у здоровых людей обычно регистрируется во время глубокого сна. Низкоамплитудные (20–30 мкВ) колебания в этом диапазоне могут быть идентифицированы в сигнале ЭЭГ в состоянии покоя при некоторых формах стресса и длительной умственной работе.

Тета-ритм – ритм ЭЭГ на частоте 4-8 Гц с амплитудой 10-100 мкВ. Он проявляется во время неглубокого сна. Наиболее ярко соответствующая динамика выражена у детей. Эмоциональное напряжение и интенсивная умственная работа приводят к увеличению спектральной плотности мощности тета-волн и увеличению пространственной синхронизации между ними.

Мю-pитм. Частота 8-13 Гц, амплитуда до 50 мкВ. как видно мю-ритм, называемый также wicket (англ.), - аркообразный ритм, имеет параметры, совпадающие с параметрами нормального а-ритма, и отличается от него некоторыми физиологическими свойствами и топографией. Визуально регистрируемый мю-ритм наблюдается у относительно небольшого числа индивидуумов (5-15%) и регистрируется в роландической области, т.е. соответственно распределению в-ритма. Aктивируется мю-ритм во время умственной нагрузки и психического напряжения. Аналогично в-ритму, мю-ритм снижается (или в небольшом числе случаев нарастает) по амплитуде при двигательной активации или соматосенсорной стимуляции, в связи с чем его ещё называют «сензоримоторным ритмом»

 

1.2.1Анализ видов отведений для регистрации биопотенциалов мозга.

 

        Все используемые отведения можно разделить на биполярные, или двухполюсные, когда оба электрода являются измерительными и разность потенциалов регистрируется между двумя точками поверхности тела, и униполярные. При униполярных отведениях один электрод является измерительным, а другой представляет собой нулевой, индифферентный. Униполярное отведение позволяет регистрировать биоэлектрическую активность в точке наложения электрода. Выделяют также многоэлектродные отведения, когда в требуемых точках биообъекта накладываются две группы электродов, а электроды каждой группы соединяются через суммирующие цепи, образуя две ветви отведения. Реализация указанных классов отведений для разных методов исследования биопотенциалов различна

При регистрации биопотенциалов мозга применяются как униполярные, так

и биполярные отведения. В качестве индифферентной точки для униполярных отведений используется обычно мочка уха. Крепление электродов осуществляется при помощи шлема из резиновых трубок, скрепленных специальными шайбами Рис. 6. Шлем закрепляют с по-мощью подбородника и двух заушников. Подгонку шлема производят подтягиванием трубок в шайбах и заушниках. Электроды устанавливают под резиновые трубки шлема. В местах наложения электродов

Рис. 6. Схема крепления электроэнцефалографических электродов.

 

волосы раздвигаются, кожа обезжиривается смесью спирта с эфиром и покрывается электродной пастой.

В биполярном отведении к каждому каналу регистрации подключают два электрода. При униполярном отведении ушной электрод является общим для всех каналов. Применяются также отведения по отношению к усредненному потенциалу, который формируется путем соединения всех электродов через резистивную суммирующую схему. Основные схемы отведений в электроэнцефалографии представлены на Рис. 7–9.В энцефалографии часто используется регистрация так называемых вызванных биопотенциалов мозга – реакции на действие какого-либо внешнего раздражителя. Для этой цели применяют специальные стимуляторы (световые, звуковые и т. д.). Моменты подачи стимула фиксируются в регистрирующем устройстве.

Рис. 7. Международная система расположения электродов 10–20

(в процентах).

Рис. 8. Схема отведений ЭЭГ.

С общим электродом УниполярноС общим электродом Униполярно Биполярно цепочкой Биполярно межполушарнотела. В первом случае используются игольчатые электроды, вводимые в мышцу. При этом регистрируются биопотенциалы отдельных двигательных единиц. Во втором случае применяют пару накожных электродов небольшой площади, находящихся над двигательной точкой мышцы на расстоянии 1–2 см друг от друга.

 

 

 

 

Рис. 9. Три способа отведений при съеме ЭЭГ: а – униполярный с опорной точкой; б – униполярный с опорной точкой, образованной соединением всех электродов; в – биполярный.

Электроэнцефалографический сигнал – представляет со-бой изменение во времени электрического потенциала определенных участков кожи головы возникающее под действием биоэлектрической активности центральной ервной системы. На Рис.10 приведен электроэнцефалографический сигнал (ЭЭГ), зарегистрированный в восьми отведениях у здорового бодрствующего человека. Диапазон изменений амплитуды ЭЭГ сигнала составляет0,002…0,1 мВ; частотный диапазон сигнала составляет – 0,3…80Гц.Регистрация и анализ ЭЭГ сигналов используется в диагностике функционального состояния мозга и его отдельных участков, в основном, путем топографического анализа амплитуд от-дельных частотных компонент сигнала, называемых ритмами, на коротких записях. Основными ритмами ЭЭГ сигнала являются: альфа-ритм (8…13 Гц), бета-ритм (13…35 Гц) и гамма-ритм(35…80 Гц).Электроэнцефалография применяется при мониторинге активности центральной нервной системы, в частности, при определении глубины анестезии с помощью биспектрального анализа ЭЭГ сигнала, а также путем оценки вызванных аудиторных биопотенциалов мозга. ЭЭГ сигнал также находит применение в системах человеко-машинных интерфейсов для передачи данных от человека-оператора к управляемому с помощью биосигналов автоматизированному машинному комплексу.

Рис.10. Электроэнцефалограмма бодрствующего человека в состоянии покоя. Одновременное отведение по восьми каналам.

 

 

 1.2.2. Принципы описания ЭКГ.

 

        Основные исследования при установлении диагноза больному по ЭКГ сводятся к измерению характерных временных интервалов, определению изолинии и измерению амплитуды зубцов ЭКГ. Измерение амплитуд зубцов ЭКГ в клинической практике традиционно производится по записи сигнала При пересчете соответствующих значений в размерность электрического напряжения следует помнить, что стандартная установка чувствительности записывающих устройств при электрокардиографических исследованиях составляет 1 мВ=10 мм .Зубцы ЭКГ обозначаются латинскими буквами. Если амплитуда зубца QRS-комплекса со стандартного электрокардиографа составляет больше 5 мм, то этот зубец обозначается прописной (заглавной) буквой, если меньше – строчной (малой) буквой. На (см.рис.3). дано схематическое изображение зубцов нормальной ЭКГ. Предсердный комплекс состоит из зубца P и изоэлектрического отрезка, отделяющего его от зубца Q (или R, если зубец Q на ЭКГ отсутствует). Зубец P отображает возбуждение предсердий, а интервал PQ(R) соответствует времени от начала возбуждения (сокращения) предсердий до начала возбуждения (cокращения) желудочков и характеризует предсердножелудочковую проводимость

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 2

РАЗРОБОТКА СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФА

Энцефалография - метод электрофизиологического объективного исследования функционального состояния головного мозга, основанный на графической регистрации его биопотенциалов. Регистрируемая кривая колебаний биопотенциалов мозга называется электроэнцефалограммой. Применяется для установления локализации патологического очага в головном мозге, дифференциального диагноза заболеваний центральной нервной системы (ЦНС), изучение механизма эпилепсии и выявления ее на ранних стадиях. Электроэнцефалография функциональных нагрузок (фото-, фоностимуляция и др..) является ценной дополнительной информацией для диагностики эпилепсии, нарушений мозгового кровообращения, опухолей головного мозга, травматических повреждений головного мозга.

Разработка структуры электроэнцефалографы.

 Современные электроэнцефалографы  представляют собой многоканальные  регистрирующие устройства, сочетающие  от 8 до 24 и более идентичных усилительно-регистрирующих  блоков (каналов), позволяющие регистрировать  электрическую активность от  соответствующего числа пар электродов, установленных на голове обследуемого. В зависимости от того, в каком виде регистрируется и выдается для анализа электроенцефалографисту ЭЭГ, электроэнцефалографы делятся на традиционные «бумажные» (перьевые) и более современные - «без бумажные». В первых ЭЭГ сигнал после усиления попадал на катушки электромагнитных или термопишущих гальванометров и записывался непосредственно на бумажную ленту. Электроэнцефалографы второго типа превращают ЭЭГ в цифровую форму и на экране компьютера отображается непрерывный процесс регистрации ЭЭГ. После регистрации электрические потенциалы подаются на вход усилительно - регистрирующего устройства. Электроэнцефалограф содержит 20-40 и более пронумерованных контактных гнезд, с помощью которых к электроэнцефалографу может быть подсоединено соответствующее количество электродов. Кроме этого, на коробке есть гнездо нейтрального электрода, который обозначается знаком заземления или соответствующим буквенным символом, например «Gnd» или «N». Соответственно электрод, установленный на теле обследуемого и присоединяется к этому разъему, называется электродом заземления. Он служит для выравнивания потенциалов тела пациента и усилителя.

Рис. 12. Блок-схема электроэнцефалографа.1.  председатель исследуемого с отводящими электродами (вид сверху) ;2.  входная коробка;3.  соединительные кабели;4.  селекторный блок с переключателями для каждого канала;5.  блок усиления с регуляторами фильтров высокой и низкой частоты (Ф) и грубого или плавной регулировки усиления (В);6.  блок регистрации.

В современных электроэнцефалографе электродная коробка обычно представляет собой единый блок с усилителями, а в безбумажных (компьютерных) системах содержит и блок аналого-цифрового преобразования ЭЭГ. Усиливающий и регистрирующий приборы, как правило , монтируются из двух отдельных блоков , связанных в свою очередь соединительным кабелем, - блока предварительного усиления и блока собственно регистрации  Рис. 12. Блок предварительного усиления состоит из набора идентичных усилителей количество которых соответствует числу каналов регистрации. Каждый из каналов усиления имеет ручки управления, выведены на переднюю панель блока предварительного усиления.

К каждому усилительного блока присоединен много контактный коммутатор отведений ЭЭГ, позволяет по каждому каналу коммутировать электроды находятся на голове испытуемого в нужной комбинации. Для изменения полярности входных клемм (положительная и отрицательная), используются ступенчатые переключатели, которые могут занимать одно из положений согласно нумерации контактных гнезд на входной коробке электроэнцефалографа. Таким образом, установив, например, на каком-нибудь канале переключатель, соответствующей отрицательной клеммы, в положение 1, а переключатель, соответствующей положительной клеммы, в положение 2, получают возможность регистрировать по этому каналу разность потенциалов между электродами, подключенными к гнездам 1 и 2 входной коробки электроэнцефалографа. При этом отрицательный сдвиг потенциала под электродом 1 будет сопровождаться отклонением кривой регистрации вверх. Кроме коммутации по отдельным каналам, большинство современных электроэнцефалографов позволяет с помощью специальных переключателей включать заранее смонтированы схемы и коммутировать электроды в определенных комбинациях сразу по всем каналам отвода. Обычно предполагается 4-5 таких схем. Преимуществом данной системы коммутации является, то, что она избавляет от необходимости коммутировать отведения отдельно на каждом из каналов усиления. В цифровых электроэнцефалографах все регулировки чувствительности и коммутации электродов осуществляются программно с клавиатуры компьютера или специализированного процессора. Регулировка чувствительности позволяют подобрать усиления таким образом, чтобы получить оптимальный режим регистрации в зависимости от амплитуды входного сигнала.