Mavzuning dolzarbligi

1.2 Biosignallarni o’lchash
Biosignallarni tirik organizmlardan o'lchanishi mumkin bo’lgan har qanday faoliyat deb tushunish mumkin. Bu umurtqali hayvonlardan olingan o'lchovlar seriyalari yoki, organizmning tashqi jismoniy (masalan, rentgen yoki ultratovush) yoki kimyoviy stimulga passiv javobi bo'lishi mumkin. Yuqori ta’kidlaganimizdek, biosignallar bir necha jihatlarga ko'ra tasniflanadi, ulardan biri biosignallarning ishlab chiqarilishi bo'yicha tasnifidir:

• 
  Passiv biosignallar organizmning fizik yoki kimyoviy omillar bilan o'zaro ta'sirining ko'rinishidir. Ushbu biosignallar tana bilan o'zaro ta'sirlashgandan keyin molekulalarning qo'zg'alishi natijasida o'lchanadi. Odatiy misol - organizmning Rentgen nurlari yoki ultratovush bilan o'zaro ta'siri.
  
• 
  Faol biosignallar - energiya manbai bo'lgan organizm faoliyatining ko'rinishi. Ushbu biosignallarning katta qismi ma'lum organlarda elektr potentsialining o'zgarishi yoki ishlab chiqarilishi bilan bog'liq va shuning uchun kuchlanish kabi bevosita o'lchanishi mumkin. Bu EKG, EEG, EMG va ENG kabi boshqa elektrofiziologik signallarda ham ko'rinadi, ularni elektrik biosignallar deb ham ataladi. Ko'pgina boshqa faol biosignallar mexanik energiya bilan bog'liq, masalan, qon oqimi, nafas olish yo'llari yoki siydik pufagidagi bosim, mushaklarning qisqarish kuchi yoki yurak, o'pka va ichaklar bilan birga keladigan akustik hodisalar, ular esa noelektrik biosignallar deb yuritiladi.
  

Tibbiyotda eng ko’p qo’llaniladigan elektr signallari / biosignallari haqida gapirganda, biz o'lchash jarayonini tushuntirishimiz kerak. Keling, kuchlanishning ta'rifidan boshlaylik: yo'lning ikki uchi orasidagi kuchlanish kichik elektr zaryadini ushbu yo'l bo'ylab harakatlantirish uchun zarur bo'lgan umumiy energiya zaryadning kattaligiga bo'linadi. Boshqa tomondan, agar u biosignallarni sezish bilan bog'liq bo'lsa: kuchlanish - bu ikki nuqta o'rtasidagi elektr potentsial farqi (∆V bilan belgilanadi va elektr potentsial birliklarida o'lchanadi: volt yoki Joul/Kulon ).
Endi bu potentsialni qanday o'lchashimiz mumkin? Avvalo, bizda o'lchash moslamasi bo'lishi kerak. Ushbu qurilma faqat bitta qiymatni ko'rsatadigan oddiy voltmetr bo'lishi mumkin. O'lchash moslamasi quyidagilardan iborat bo’ladi:
- Elektrodlar: tekshirilayotgan tananing o'lchov tizimi bilan elektr o'tkazuvchanligini ta'minlaydi;
- Signal protsessor (kuchaytirgich, ADC, shovqin va kiruvchi chastotalarni olib tashlash uchun elektr filtrlari va boshqalar);
- Yozuvchi qurilma, bugungi kunda odatda kompyuter monitori yoki grafik yozuvchisi tushuniladi.
Elektr bo'lmagan faol biosignallarni o’lchashda elektrodlar tegishli sensorlar bilan almashtiriladi.
Elektrodlar tana bilan aloqa qilganda "kontakt kuchlanishlari yoki kontakt potentsiallari" hosil qiladi! Polarizatsiya qilinadigan elektrodlar o'zgaruvchan aloqa kuchlanishini ishlab chiqaradi (elektrokimyoviy reaktsiya orqali) va shuning uchun aniq o'lchovlar uchun mos kelmaydi. Polarizatsiya qilinmaydigan elektrodlar doimiy aloqa potentsialini ishlab chiqaradi va shuning uchun aniq o'lchovlar zarur bo'lganda ishlatiladi. Elektrodlar asil metallardan (korroziyaga va oksidlanishga chidamli metallardan) tayyorlanishi kerak.
•Polarizatsiya qilinmaydigan elektrod: biopotentsialni aniq o'lchash. Amalda kumush-kumush xlorid (Ag-AgCl) elektrodi ko'pincha ishlatiladi. Ushbu elektrodlar tarkibida kumush plastinka, kaliy xlorid elektrolitlari (biologik tibbiyotda odatda gel) va birlashtiruvchi bo'g'inlar mavjud. Ushbu elektrodlar bir martalik yoki bir nechta foydalanish uchun ishlatilishi mumkin. Bir marta ishlatiladigan elektrod odatda jel elektrolitini va tana yuzasini ushlab turadigan yelimni o'z ichiga oladi. Ko'p ishlatiladigan elektrodlar odatda klipli kumush plastinka bo'lib, gel o'lchashdan oldin qo'llaniladi.

1.9-rasm. Polarizatsiya qilinmaydigan Ag-AgCl elektrodi

1.10-rasm. Ikki turdagi bir martalik EKG elektrodlari
•Polarizatsiyalanuvchi: kontakt kuchlanish bemorning harakati, namlik (terlash), atrof-muhitning kimyoviy tarkibi va boshqalarga qarab o'zgaradi.
Biopotensiallar uchun elektrodlar: elektrod o'lchamlari
Makro yoki mikroelektrodlar. Alohida hujayralardagi biosignallar uchun ishlatiladi. Kichik uchi diametri (<0,5Mm), metalldan (qutblanuvchi) yoki shishadan (polyarlanmaydi) yasaladi. Shisha mikroelektrod - bu standart konsentratsiyali elektrolit bilan to'ldirilgan ochiq uchi bo'lgan kapillyar.
Sirt yoki igna elektrodlari. Yuzaki elektrodlar turli shakl va o'lchamdagi metall plitalardir. Yaxshi elektr aloqasi o'tkazuvchi gel bilan ta'minlanadi. Ularning shakli ko'pincha idishga o'xshaydi (oldingi slayddagi Ag-AgCl elektrodiga qarang). Igna elektrodlari to'qimalarning kichik maydonidan biopotentsiallarni qayd qilish uchun ishlatiladi. Asosan mushak biopotentsiallari yoki yurak, miya potentsiallarini uzoq muddatli qayd qilish uchun ishlatiladi.
Ushbu biosignallar juda zaif, odatda mikro va millivolt oralig'ida bo’ladi hamda keraksiz shovqinlarni ham o'z ichiga oladi. Bunday shovqinlar o'lchangan signalda mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan kerakli ma'lumotlarni yashirishi mumkin. Bu shovqin tashqi ta’sirlar natijasida paydo bo'lishi mumkin, masalan, sensorlardagi termal shovqin yoki yig'ish tizimining elektron qismlaridagi shovqin kabi tanadan tashqaridagi manbalardan kelib chiqadiga yoki biologik muhitga xos bo'lishi mumkin, ya'ni u qo'shni to'qimalar yoki organlardan kelib chiqishi mumkin.
Biologik signallardan foydali ma'lumot olish uchun, odatda, murakkab ma'lumotlarni yig'ish texnikasi va uskunalari qo'llaniladi. Keraksiz shovqin ta'sirini kamaytirish uchun ko'pincha yuqori aniqlikdagi past shovqinli uskunalar kerak bo'ladi.

1.11-rasm: biotibbiyot asboblari tizimining asosiy komponentlari
Ma'lumotlarni yig'ish jarayoni davomida asl biologik signalning ma'lumotlari va tuzilishini saqlab qolish juda muhim hisoblanadi. Ushbu signallar ko'pincha patologik kasalliklar tashxisiga yordam berish uchun ishlatilganligi sababli, kuchaytirish, analog filtrlash va analogdan raqamliga o'tkazish protseduralari buzilgan yoki kuzatilmaydigan signallarni yaratmasligi kerak. Signalni o'lchashdagi buzilishlar noto'g'ri tashxisga olib kelishi mumkin.