الحصول على إشارة تخطيط القلب الكهربائي (تخطيط القلب الكهربائي) وتحليلها

يسجل مخطط كهربية القلب نشاط القلب ويستخدم لتشخيص المرض واكتشاف التشوهات والتعرف على وظائف القلب بشكل عام. يتم إنتاج الإشارات الكهربائية عن طريق الانقباضات في جدران القلب التي تدفع التيارات الكهربائية وتخلق إمكانات مختلفة في جميع أنحاء الجسم. من خلال وضع أقطاب كهربائية على الجلد ، يمكن للمرء اكتشاف هذا النشاط الكهربائي وتسجيله في مخطط كهربية القلب. تخطيط كهربية القلب غير جراحية ، مما يجعلها أداة مفيدة لتقييم مدى جودة أداء قلب المريض ، مثل قياس مدى تدفق الدم إلى العضو.

سيوضح هذا الفيديو مبادئ تخطيط القلب ويوضح كيفية الحصول على إشارة تخطيط القلب النموذجية ومعالجتها وتحليلها باستخدام مضخم الجهد الحيوي. ستتم أيضا مناقشة التطبيقات الطبية الحيوية الأخرى التي تستخدم معالجة الإشارات الكهربائية لتشخيص المرض.

لفهم مبادئ تخطيط القلب ، دعنا أولا نفهم كيف ينتج القلب إشارات كهربائية. بالنسبة للقلب الطبيعي والصحي ، أثناء الراحة ، يعرض تخطيط القلب سلسلة من الموجات التي تعكس المراحل المختلفة لنبضات القلب. يبدأ مخطط كهربية القلب في العقدة الجيبية الأذينية ، والمعروفة أيضا باسم عقدة SA ، والتي تقع في الأذين الأيمن وتعمل كجهاز تنظيم ضربات القلب في القلب. تسبب الإشارات الكهربائية تقلصا أذينيا مما يجبر الدم على دخول البطينين. يتم تسجيل هذا التسلسل على أنه الموجة P على مخطط كهربية القلب. ثم تنتقل هذه الإشارة من الأذينين عبر البطينين، مما يتسبب في تقلصهما وضخ الدم إلى بقية الجسم. تم تسجيل هذا على أنه مجمع QRS.

أخيرا ، يسترخي البطينان ويتم تسجيل هذا على أنه موجة T. ثم تبدأ العملية مرة أخرى وتتكرر لكل نبضة قلب. لاحظ أن موجة QRS أكبر بكثير من الموجة P ، وذلك لأن البطينين أكبر من الأذينين. بمعنى أنها تخفي استرخاء الأذينين أو الموجة T. يمكن أن تتداخل العمليات الأخرى في الجسم ، مثل التنفس أو تقلصات العضلات ، مع قياس تخطيط القلب. كما يمكن التيارات من الدوائر المستخدمة للحصول عليها. في كثير من الأحيان ، تكون الإشارات الكهربائية التي يحاول تخطيط القلب تسجيلها ضعيفة للغاية. لذلك ، يتم استخدام مضخم الجهد الحيوي لزيادة اتساعها مما يسمح بمعالجتها وتسجيلها بشكل أكبر.

هناك ثلاثة مكونات رئيسية لمضخم الجهد الحيوي ، ومرحلة حماية المريض ، ومضخم الأجهزة ، ومرشح التمرير العالي. كما يوحي الرئيسي ، تستخدم دائرة حماية المريض مزيجا من المقاومات والصمامات الثنائية لحماية كل من المريض والآلة والمعدات. تحد المقاومات من التيار الذي يتدفق عبر المريض ، حيث تحافظ الثنائيات على تدفق التيار في الاتجاه الصحيح.

المرحلة التالية هي مضخم الأجهزة ، والذي يضخم الفرق بين المدخلات من كل قطب. وهي تتألف من ثلاثة مكبرات صوت تشغيلية. اثنان لزيادة المقاومة من كل مدخل ، والثالث لتضخيم الفرق بين إشارات الإدخال.

المرحلة الأخيرة هي مرشح التمرير العالي ، والذي يقلل من الضوضاء ويقوم بتصفية إشارات التردد المنخفض الناشئة عن حركة المريض أو تنفسه. الآن بعد أن عرفت كيف يتم قياس مخطط كهربية القلب ، دعنا نرى كيفية إنشاء مضخم جهد حيوي ومعالجة البيانات للحصول على إشارة تخطيط كهربية القلب نظيفة.

بعد مراجعة المبادئ الرئيسية لتخطيط كهربية القلب ، دعنا نرى كيفية بناء مضخم جهد حيوي والحصول على إشارة تخطيط كهربية القلب. للبدء ، قم أولا بتجميع لوحة أولية ، ومكبر صوت أجهزة AD-620 ، وجميع مكونات الدائرة الضرورية. بعد ذلك ، احسب قيم جميع المقاومات والمكثفات في الدائرة باستخدام المعادلة التالية.

بالنسبة لمرشح التمرير العالي ، يجب أن يكون تردد القطع 0.5 هرتز.

بعد ذلك ، قم بتوصيل قيمة المكثف لتحديد المقاومة. بعد ذلك ، قم ببناء مضخم جهد حيوي وفقا للرسم البياني المقدم. إليك ما يجب أن تبدو عليه الدائرة النهائية. قم بتوصيل ثلاثة أسلاك بمشابك التمساح بأعمدة الربط لمصدر طاقة التيار المستمر ، ثم قم بتشغيل مصدر الطاقة. اضبط الجهد على زائد خمسة فولت وناقص خمسة فولت ، وقم بتوصيل الأسلاك ، على التوالي ، بالدائرة.

الآن ، استخدم وسادة تحضير الكحول لمسح الرسغ الأيمن والمعصم الأيسر والكاحل الأيمن للمرضى. أضف جل لاصق موصل إلى الأقطاب الكهربائية قبل وضعها على المريض. ثم قم بتوصيل الأقطاب الكهربائية بالدائرة باستخدام أسلاك بمشابك التمساح. قم بتشغيل راسم الذبذبات واحصل على إشارة تخطيط القلب. اضبط المقاييس الأفقية والرأسية حسب الحاجة. باستخدام هذه التعديلات ، يجب أن تكون قادرا على رؤية ذروة R لشكل الموجة.

قم بتوصيل الدائرة بهيكل PXI ، ثم افتح برنامج الأجهزة ، وإما ، استخدم أو اكتب برنامجا يعرض إشارة ECG ورسم بياني لشكل الموجة.

قم بتكوين واجهة الحصول على البيانات باستخدام الإعدادات التالية. قم بتسمية مقياس المحور x لعرض الوقت والثواني، ثم اعرض إشارة تخطيط القلب كشكل موجة. إذا كانت الإشارة بحاجة إلى تضخيم ، فقم بإنشاء عنصر تحكم في الكسب وضبطه بحيث يكون سعة ECG اثنين من VP.

الآن بعد أن أوضحنا كيفية الحصول على إشارة مخطط كهربية القلب ، دعنا نرى كيفية تحليل النتائج. هنا إشارة تخطيط القلب التمثيلية. بالكاد يمكن تمييز موجات P و QRS و T لأنها محجوبة بالضوضاء والتقلبات. هذه الإشارة تحتاج إلى تصفيت. لتحويل هذه الإشارة ، أولا ، حدد معالجة الإشارة ثم الطيفية في القائمة. تقوم خوارزمية تحويل فورييه السريع بحساب ورسم طيف الإشارة التي تعرض التردد كقيم سرية على المحور الأفقي. معظم الطاقة في الإشارة تكون بترددات منخفضة.

ولكن ، هناك ذروة عالية الكثافة في نطاق التردد المتوسط ، والتي يفترض أنها ضوضاء. يتم رسم التردد ك على المحور الأفقي وينتقل من صفر إلى N ناقص واحد على اثنين ، حيث N هو طول التسلسل. في هذه التجربة، N يساوي 2,000. احسب التردد التناظري لكل قيمة k باستخدام المعادلة التالية ، حيث f s هو تردد أخذ العينات وحدد تردد ذروة الكثافة العالية بناء على الرسم البياني FFT.

بعد ذلك ، قم بإنشاء مرشح تمرير منخفض بتردد قطع يبلغ 100 هرتز. استخدم ، إما ، وظيفة Butterworth أو Chebyshev لتصفية الإشارة ، والتي يجب أن تخفف ما لا يقل عن 60 ديسيبل كل عقد في نطاق التوقف. قم بتوصيل إشارة الخرج للبيانات الفرعية VI بإدخال مرشح التمرير المنخفض. يزيل هذا المرشح الموجات الدخيلة عالية التردد لتخطيط القلب. الآن ، قم بإنشاء مرشح Bandstop واضبط ترددات القطع عند حوالي 55 و 70 هرتز.

لإزالة الإشارة الصاخبة ، حوالي 60 هرتز. بعد ذلك، قم بتوصيل إخراج مرشح التردد المنخفض بإدخال مرشح Bandstop. جرب ترددات الحدود التي تقترب من 60 هرتز. سيؤدي ذلك إلى تقليل التداخل دون التأثير على ترددات أخرى. يجب أن تكون إشارة ECG واضحة الآن مع مجمعات P و QRS و T المميزة.

الآن ، دعنا نحدد معدل ضربات القلب باستخدام إشارة تخطيط القلب التي تمت تصفيتها . أولا ، استخدم كاشف الذروة الفرعي السادس للعثور على قمم الإشارة. اختر القيمة الأنسب بناء على اتساع إشارات الموجة R للعتبة. بعد ذلك، استخدم صفيف الفهرس الفرعي VI لتحديد موقع القمم.

اطرح موضع الذروة السفلي من الموضع الأعلى ، ثم اضرب هذه القيمة في فترة أخذ العينات ، T ، والتي تساوي واحدا على f s. هذه القيمة هي المدة الزمنية بين موجتين R. اضبط الوحدات لتحديد النبضات في الدقيقة.

في هذا العرض التوضيحي ، كان معدل ضربات القلب المقاس حوالي 60 نبضة في الدقيقة.

تخطيط القلب ومعالجة الإشارات لهما تطبيقات مهمة في كل من الطب والبحث. بالإضافة إلى كونها غير جراحية ، فإن تخطيط القلب غير مكلف نسبيا. مما يجعلها أداة مفيدة ويمكن الوصول إليها في المستشفيات. يمكن حتى تكييف تخطيط القلب مع مراقبة أكثر تعقيدا وطويلة الأمد للمرضى الذين يعالجون من متلازمة الشريان التاجي الحادة.

لهذا الغرض ، يتم استخدام 12 خيوط تخطيط القلب ، والتي يمكنها تحديد نقص تروية عضلة القلب العابر في المرضى الذين لا تظهر عليهم أعراض. يستخدم أخذ عينات الإشارات ومعالجتها أيضا في تخطيط كهربية الدماغ لقياس الإشارات الكهربائية من الدماغ. تستخدم مخطط كهربية الدماغ بشكل شائع جنبا إلى جنب مع التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي كتقنية تصوير متعددة الوسائط.

تولد الطريقة بشكل غير جراحي خرائط قشرية لنشاط الدماغ للعديد من تطبيقات التصوير العصبي ، مثل بعد التنشيط البصري أو الحركي.

لقد شاهدت للتو مقدمة Jove للحصول على إشارات تخطيط القلب وتحليلها. يجب أن تفهم الآن كيفية إنتاج إشارة تخطيط القلب وكيفية إنشاء مضخم جهد حيوي لاكتشاف الإشارات الكهربائية الضعيفة. لقد رأيت أيضا بعض التطبيقات الطبية الحيوية لمعالجة الإشارات للتشخيص الطبي.

شكرا للمشاهدة.