BFKT_ITR_Sem_I

35
Instrumentație biomedicală pentru recuperare 1 1. Noţiuni privind protecţia muncii şi norme PSI. Acordarea primului ajutor în caz de accidente. Securitatea muncii reprezintă un ansamblu de acţiuni şi măsuri tehnice sanitare şi organizatorice având ca scop ocrotirea vieţii şi sănătăţii celor ce muncesc în timpul procesului de producţie şi asigurarea unor condiţii optime de lucru, prin cunoaşterea şi înlăturarea tuturor elementelor care pot apărea în procesul de muncă, susceptibile să provoace accidente şi îmbolnăviri profesionale. Pentru însuşirea şi aplicarea temeinică a măsurilor şi normelor de protecţia muncii sunt necesare cunoştinţe teoretice şi practice, atât de ordin general, cât şi specifice procesului de producţie. În orice proces ce implică acţiuni practice este necesar să interacţioneze patru elemente, care se influenţează reciproc: - factorul uman; - sarcina de muncă; - mijloace de producţie; - mediul de muncă. Pentru ca o activitate practică să se desfăşoare, nu este suficient ca aceste elemente să existe, de sine stătătoare, în spaţiu şi la momente de timp diferite. Ele trebuie să coexiste şi să intre în relaţii unele cu altele, tocmai în scopul realizării activităţii respective. Toate cele patru elemente care intervin în procesul practic alcătuiesc un sistem în care fiecare element trebuie să-şi păstreze starea normală. Abaterea de la starea normală a cel puţin unuia din elemente constituie o disfuncţie a sistemului şi are drept consecinţe un accident. Accidentul profesional se produce în cazul unei abateri lente repetate. Cauzele acestor abateri se regăsesc la nivelul fiecărui element. Accidentele frecvente ce pot să apară în timpul executării unei lucrări practice într-un laborator sau atelier de profil electric sunt următoarele: răniri, electrocutări, arsuri . 2. FACTORII DE RISC DE ACCIDENTARE În general, accidentele profesionale ce pot avea loc în timpul desfăşurării activităţilor de producţie au cauze numeroase şi complexe, influenţate de toţi factorii care intervin în procesul muncii. Orientativ, ele pot fi grupate, după natura lor, în două mari categorii: cauze tehnice şi cauze organizatorice. a. Cauze tehnice: - starea tehnică necorespunzătoare a instalaţiilor şi echipamentelor electrice; - lipsa dispozitivelor de protecţie, a aparaturii de control şi semnalizare sau starea lor necorespunzătoare; - defecte de structură sau lipsuri constructive la lucrările de construcţii montaj. b. Cauze organizatorice: - lipsa instructajului de protecţia muncii; - organizarea necorespunzătoare a locului de muncă sau a procesului de desfăşurare a activităţilor practice; - condiţii necorespunzătoare a mediului de lucru (insuficienţa volumului şi a suprafeţei locului de muncă, iluminat necorespunzător, temperatură înaltă sau scăzută a aerului, zgomot, etc.); - manipularea necorespunzătoare a mijloacelor de producţie, nerespectarea regulilor de circulaţie în spaţiul de desfăşurare a activităţii; - nerespectarea disciplinei şi a normelor de securitatea muncii; - regim neraţional de muncă, solicitarea excesivă a executanţilor. La acestea se pot adăuga anumite stări ale executanţilor, cum ar fi oboseala fizică, nervoasă, starea afectivă necorespunzătoare etc., care pot conduce şi ele la producerea accidentelor profesionale. 3. CAZURI DE ELECTROCUTARE În cazul în care omul atinge simultan două corpuri bune conductoare de electricitate între care există o diferenţă de potenţial electric (mai mare de 40V), de exemplu două conductoare neizolate, corpul său va fi străbătut de un curent electric, accident care se numeşte electrocutare. Deci electrocutarea sau şocul electric se datorează atingerii unor elemente conductoare aflate sub tensiune. Electrocutarea poate avea loc prin atingeri directe sau indirecte. Clasificarea în atingeri directe şi indirecte este justificată de modul de apărare al omului şi de mijloacele de protecţie folosite. 3.1. Electrocutarea prin atingere directă Atingerea directă constă în atingerea elementelor metalice neizolate sau cu izolaţia defectă ale unei instalaţii electrice care se află în mod normal sub tensiune Astfel de situaţii apar la:

description

Instrumentatie biomedicala

Transcript of BFKT_ITR_Sem_I

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

1

1.

Noţiuni privind protecţia muncii şi norme PSI. Acordarea primului ajutor în caz de accidente. Securitatea muncii reprezintă un ansamblu de acţiuni şi măsuri tehnice sanitare şi organizatorice având ca

scop ocrotirea vieţii şi sănătăţii celor ce muncesc în timpul procesului de producţie şi asigurarea unor condiţii optime de lucru, prin cunoaşterea şi înlăturarea tuturor elementelor care pot apărea în procesul de muncă, susceptibile să provoace accidente şi îmbolnăviri profesionale.

Pentru însuşirea şi aplicarea temeinică a măsurilor şi normelor de protecţia muncii sunt necesare cunoştinţe teoretice şi practice, atât de ordin general, cât şi specifice procesului de producţie.

În orice proces ce implică acţiuni practice este necesar să interacţioneze patru elemente, care se influenţează reciproc:

- factorul uman; - sarcina de muncă; - mijloace de producţie; - mediul de muncă. Pentru ca o activitate practică să se desfăşoare, nu este suficient ca aceste elemente să existe, de sine

stătătoare, în spaţiu şi la momente de timp diferite. Ele trebuie să coexiste şi să intre în relaţii unele cu altele, tocmai în scopul realizării activităţii respective.

Toate cele patru elemente care intervin în procesul practic alcătuiesc un sistem în care fiecare element trebuie să-şi păstreze starea normală. Abaterea de la starea normală a cel puţin unuia din elemente constituie o disfuncţie a sistemului şi are drept consecinţe un accident.

Accidentul profesional se produce în cazul unei abateri lente repetate. Cauzele acestor abateri se regăsesc la nivelul fiecărui element.

Accidentele frecvente ce pot să apară în timpul executării unei lucrări practice într-un laborator sau atelier de profil electric sunt următoarele: răniri, electrocutări, arsuri.

2. FACTORII DE RISC DE ACCIDENTARE În general, accidentele profesionale ce pot avea loc în timpul desfăşurării activităţilor de producţie au

cauze numeroase şi complexe, influenţate de toţi factorii care intervin în procesul muncii. Orientativ, ele pot fi grupate, după natura lor, în două mari categorii: cauze tehnice şi cauze

organizatorice. a. Cauze tehnice:

- starea tehnică necorespunzătoare a instalaţiilor şi echipamentelor electrice; - lipsa dispozitivelor de protecţie, a aparaturii de control şi semnalizare sau starea lor

necorespunzătoare; - defecte de structură sau lipsuri constructive la lucrările de construcţii montaj. b. Cauze organizatorice:

- lipsa instructajului de protecţia muncii; - organizarea necorespunzătoare a locului de muncă sau a procesului de desfăşurare a activităţilor

practice; - condiţii necorespunzătoare a mediului de lucru (insuficienţa volumului şi a suprafeţei locului de

muncă, iluminat necorespunzător, temperatură înaltă sau scăzută a aerului, zgomot, etc.); - manipularea necorespunzătoare a mijloacelor de producţie, nerespectarea regulilor de circulaţie

în spaţiul de desfăşurare a activităţii; - nerespectarea disciplinei şi a normelor de securitatea muncii; - regim neraţional de muncă, solicitarea excesivă a executanţilor. La acestea se pot adăuga anumite stări ale executanţilor, cum ar fi oboseala fizică, nervoasă, starea

afectivă necorespunzătoare etc., care pot conduce şi ele la producerea accidentelor profesionale. 3. CAZURI DE ELECTROCUTARE În cazul în care omul atinge simultan două corpuri bune conductoare de electricitate între care există o

diferenţă de potenţial electric (mai mare de 40V), de exemplu două conductoare neizolate, corpul său va fi străbătut de un curent electric, accident care se numeşte electrocutare. Deci electrocutarea sau şocul electric se datorează atingerii unor elemente conductoare aflate sub tensiune.

Electrocutarea poate avea loc prin atingeri directe sau indirecte. Clasificarea în atingeri directe şi indirecte este justificată de modul de apărare al omului şi de mijloacele de protecţie folosite.

3.1. Electrocutarea prin atingere directă Atingerea directă constă în atingerea elementelor metalice neizolate sau cu izolaţia defectă ale unei

instalaţii electrice care se află în mod normal sub tensiune Astfel de situaţii apar la:

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

2

- atingerea a două elemente, din care cel puţin unul este în mod normal sub tensiune şi nu este izolat sau în carcasă;

- deşurubarea cu mâna neizolată a soclului unui bec căruia i s-a desprins balonul; - atingerea unor borne (bare) ale tablourilor de distribuţie sau ale cuţitelor unui întrerupător cu

pârghie fără apărătoare; - atingerea unor conductoare neizolate ale unei linii electrice aeriene sau ale unui conductor rupt

şi căzut la pământ; - atingerea unor conductoare scoase de sub tensiune, care însă au rămas încărcate cu sarcini

electrice, datorită capacităţii lor (de exemplu condensatoare care nu au fost descărcate după deconectare); - atingerea unui conductor sau a unei borne într-o instalaţie, în care, chiar după întrerupere, a

rămas închis un contact (dacă întrerupătorul sau separatorul sunt defecte); - folosirea unor aparate sau lămpi portative neprotejate sau defecte, la tensiuni neadmise. 3.2. Electrocutarea prin atingere indirectă Atingerea indirectă constă în atingerea unor elemente metalice ale instalaţiilor, elemente care nu fac

parte din circuitul electric şi deci care , în mod normal, nu trebuie să fie sub tensiune, dar care, datorită deteriorării izolaţiei, se află sub tensiune în mod accidental.

Electrocutările prin atingere indirectă se pot produce în următoarele împrejurări:

• atingerea concomitentă a unui obiect intrat accidental sub tensiune cum ar fi: - carcase ale aparatelor; - cutii metalice ale tablourilor electrice, îngrădiri metalice, elemente de calorifer, stelaje metalice,

conducte metalice - stâlpi metalici sau de beton armat etc.

• atingerea concomitentă a carcasei unui echipament defect neracordat la o instalaţie de protecţie şi a unui obiect în contact cu pământul, chiar dacă executantul este izolat faţă de pământ;

• atingerea concomitentă a două echipamente care au defecţiuni diferite de izolaţie;

• atingerea concomitentă a carcasei unei maşini intrată accidental sub tensiune şi care nu este legată la pământ;

• atingerea simultană a două puncte de pe sol sau de pe pardoseală, din apropierea unei scurgeri de curent şi care se află la potenţiale diferite (tensiune de pas); astfel de situaţii sunt posibile în apropierea unei prize de pământ sau a unui conductor electric neizolat căzut pe pământ.

Principalele cauze ale accidentelor prin atingere indirectă sunt următoarele:

• deteriorarea izolaţiei dintre conductor şi carcasă sau căderea unui conductor pe carcasa unei maşini;

• producerea unui arc electric între un element aflat sub tensiune şi o carcasă, o îngrădire, un stelaj;

• lipsa sau deteriorarea instalaţiei de protecţie (deteriorarea conductoarelor de legare la pământ sau la nul, a prizei de pământ etc.);

• legarea greşită, în aceeaşi instalaţie, a unor maşini la priza de pământ iar a altora la conductorul de nul;

• utilizarea unor siguranţe supradimensionate care, în cazul unei deteriorări a izolaţiei, nu separă instalaţia devenită periculoasă;

• blocarea sau scurtcircuitarea întrerupătoarelor automate, ceea ce împiedică intrarea acestora în funcţiune, pentru a deconecta circuite defecte.

Valoarea curentului prin corpul omenesc, în cazul atingerilor unor elemente sub tensiune, depinde printre altele şi de tipul reţelei electrice la care este conectat elementul.

Trebuie avut în vedere că electrocutarea este posibilă numai în cazul atingerii concomitente a două elemente cu potenţiale diferite.

4. EFECTELE CURENTULUI ELECTRIC ASUPRA ORGANISMULUI UMAN Curentul electric care străbate organismul exercită simultan asupra acestuia un complex de efecte

datorate: - acţiunii termice, manifestate prin arsuri ale unor părţi ale corpului, fie prin încălzirea excesivă a

unor organe interne (vase sanguine, nervi, creier, etc.) urmată de dereglarea lor funcţională; - acţiunii electrolitice, constând în descompunerea lichidului organic (inclusiv a sângelui) şi la

alterarea compoziţiei sale fizico-chimice; - acţiunii biologice, exprimată prin excitarea ţesuturilor vii ale organismului şi prin dereglarea

proceselor biologice interne. Acţiunea curentului electric trebuie privită sub două aspecte: - acţiunea directă asupra ţesuturilor pe care le parcurge;

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

3

- acţiunea reflectată, prin intermediul sistemului nervos central, care provoacă şi excitarea ţesuturilor neparcurse de curent.

Efectele curentului electric asupra organismului uman pot fi grupate în două categorii: • Electrocutări (şocuri electrice) – accidente provocate de trecerea prin corpul omenesc a unui

curent electric de intensitate periculoasă, care constau în excitarea ţesuturilor, însoţită de contracţia spasmodică involuntară a fibrelor musculare, cu efecte negative asupra funcţionării inimii, respiraţiei şi a sistemului nervos central şi anume:

- contracţia spasmodică a muşchilor fără pierderea cunoştinţei; - contracţia spasmodică a muşchilor cu pierderea cunoştinţei, dar cu menţinerea respiraţiei şi a

funcţionării inimii; - pierderea cunoştinţei şi dereglarea funcţionării inimii şi/sau respiraţiei; - moartea clinică, respectiv încetarea respiraţiei şi circulaţiei sângelui; - moartea biologică – fenomenul ireversibil manifestat prin încetarea proceselor biologice în celule

şi ţesuturi. Solicitarea inimii, ca urmare a şocului electric, se manifestă în majoritatea cazurilor prin fibrilaţie –

contracţii haotice ale muşchiului inimii, datorate acţiunii directe şi reflectate a curentului, în urma cărora inima nu mai este capabilă să pompeze sânge în vasele arteriale. Oprirea funcţionării inimii este cea mai periculoasă cauză a morţii prin electrocutare, deoarece acordarea primului ajutor în acest caz este mult mai complexă decât la oprirea respiraţiei. Oprirea respiraţiei se manifestă mai frecvent decât oprirea funcţionării inimii.

Chiar dacă nu au ca rezultat moartea, şocurile electrice pot provoca tulburări grave în organism (boli cardiovasculare, boli nervoase, tulburări endocrine, slăbirea memoriei şi a atenţiei), care pot apare nu numai odată cu electrocutarea, ci şi peste câteva ore, zile sau luni.

Şocurile electrice sunt prezente în peste 80% din cazurile de electrocutare (în majoritatea cazurilor – 55% – fiind însoţite şi de traumatisme locale), constituind cel mai mare pericol pentru viaţa accidentaţilor (85÷87% din cazurile mortale).

• Electrotraumatisme – în care se încadrează celelalte accidente electrice, care produc de obicei vătămări externe şi anume:

- arsura electrică – este un traumatism datorat fie acţiunii unui arc electric fie datorită trecerii prin corp a unui curent electric de intensitate foarte mare; ea poate avea loc şi în cazul conectării greşite a unor întrerupătoare sau al înlocuirii unor siguranţe, fără a se fi remediat scurtcircuitul din reţea. Arsurile electrice sunt deosebit de grave datorită temperaturii ridicate a arcului precum şi faptului că sunt, de obicei, însoţite de metalizarea pielii (pătrunderea prin epidermă a particulelor de metal împrăştiate de arcul electric).

- semnele electrice – apar prin contactul conductorului electric cu pielea, sub formă de leziuni, umflături sau pete (semne de culoare cenuşie sau gălbuie pe suprafaţa corpului, de formă rotundă sau ovală, cu o scobitură în mijloc) mai puţin periculoase;

- electrometalizarea – constă în acoperirea unei părţi din suprafaţa pielii cu metal topit, volatilizat prin căldura arcului electric.

Sunt considerate electrotraumatisme şi: - electroftalmia (vătămarea ochilor prin inflamarea corneei şi conjuctivei ochiului) datorită luminii

puternice (radiaţiei ultraviolete) a arcului electric, care poate produce orbirea temporară sau slăbirea definitivă a vederii;

- leziunile mecanice provocate de contracţiile musculare (ruperea ligamentelor, pielii, vaselor sanguine şi ţesutului nervos, luxaţia încheieturii, fracturarea coastelor);

- căderea de la înălţime, ca urmare a pierderii echilibrului sau a cunoştinţei în urma unui şoc electric.

Prezenţa efectelor curentului electric asupra organismului arată marele pericol ce poate apare în instalaţiile electrice şi scoate în evidenţă necesitatea acordării unei atenţii deosebite măsurilor de protecţie ce se impun.

În afara accidentelor menţionate anterior curentul electric poate produce: - incendii cauzate de arcul electric sau scânteile ce apar în cazul unor scurtcircuite, de

supraîncălzirea aparatajelor sau a conductoarelor electrice parcurse de curenţi intenşi, descărcări de electricitate statică în materiale inflamabile;

- explozii provocate în acelaşi mod în spaţii în care se depozitează sau se lucrează cu materiale explozive (gaze, vapori, pulberi fine combustibile care, împreună cu aerul formează amestecuri explozive)

5. FACTORII DE CARE DEPINDE GRAVITATEA ELECTROCUTĂRII

În mediul industrial frecvenţa accidentelor datorate curentului electric reprezintă (2,5 ÷ 20)% din totalul accidentelor de muncă, dar ocupă primul loc din punct de vedere al gravităţii.

Gravitatea electrocutării depinde de o serie de factori: - valoarea curentului care s-a stabilit prin corp; - calea de închidere a curentului;

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

4

- durata acţiunii curentului asupra corpului; - starea fizică a omului; - frecvenţa curentului; - atenţia omului în momentul atingerii (factorul surpriză). 5.1. Valoarea curentului stabilit prin corp Valoarea curentului prin corp este factorul cel mai important. În cazul electrocutării întregul organism

este lezat, cele mai afectate fiind inima şi sistemul nervos. S-a stabilit că limitele maxime ale curenţilor nepericuloşi sunt: 10mA în curent alternativ (50Hz) şi 50mA în curent continuu. Când valoarea curentului ce străbate corpul este sub 1mA, omul nu simte trecerea acestuia.

La valori mai mari, până la 10mA, au loc comoţii nervoase la mâinile şi picioarele prin care trece curentul; se manifestă contracţii ale muşchilor de la mâini, astfel încât omul se desprinde cu efort de obiectul aflat sub tensiune. Accidentul poate fi însoţit de acţiuni necontrolate de apărare, care pot conduce la dezechilibrarea şi căderea omului.

Între (10 ÷ 50)mAc.a. omul nu se mai poate desprinde singur de elementul sub tensiune din cauza contracţiilor musculare şi se produce şocul electric, curentul putând acţiona asupra sistemului nervos sau al inimii.

Acţiunea curentului electric asupra sistemului nervos poate avea ca efecte mai grave oprirea respiraţiei. Acţiunea asupra inimii produce fibrilaţia inimii, adică contractarea şi destinderea dezordonată şi cu frecvenţă mare a muşchilor inimii. Ambele acţiuni, dacă nu sunt oprite într-un timp suficient de scurt, produc moartea accidentatului. Peste 50mAc.a. se produc moartea prin fibrilaţie sau prin oprirea respiraţiei.

Valorile menţionate sunt medii şi există destul de multe cazuri care nu se încadrează în aceste limite. Intensitatea curentului prin corp depinde de doi factori: - tensiunea la care este supus omul; - rezistenţa electrică întâmpinată de curent pe traseu. 6. NORME DE ACORDARE A PRIMULUI AJUTOR Prin măsuri de prim ajutor se înţeleg primele îngrijiri urgente care se dau unui accidentat, înainte de a sosi

organele sanitare, care urmează să acorde asistenţă medicală calificată. Eficacitatea măsurilor de prim-ajutor depinde de rapiditatea cu care se aplică, de corecta lor aplicare şi de

prezenţa de spirit a persoanelor din imediata apropiere a accidentatului; ele trebuie să fie cunoscute de întregul personal.

Primul ajutor se va acorda la locul unde se găseşte accidentatul, acţionându-se rapid după următoarele reguli:

• examinarea exterioară completă a accidentatului, având grijă de a nu agrava starea sa prin acţiuni bruşte sau greşite;

• respectarea unei aseptii perfecte; • acordarea primului ajutor în ordinea gravităţii, în cazul unui accident colectiv, dacă nu sunt

suficiente persoane pentru a se ajuta simultan accidentaţii, şi anume: - extremă urgenţă – hemoragiile (la cap, gât, subsoară, coapsă), hemoragiile interne, răniţii în zona

toracelui, cei cu arsuri mari, cei cu mai multe răni grave; - primă urgenţă – răniţii care au pierderi de sânge, răniţii cu membrele zdrobite; - a doua urgenţă – fracturile (de craniu, de coloană vertebrală, fracturile deschise, rănile adânci); - a treia urgenţă – fracturile mici închise, rănile puţin adânci etc. Este de preferat ca fiecare atelier sau măcar cabinetul medical al unităţii respective să fie dotat cu truse

de prim ajutor conţinând materiale sanitare, substanţe adecvate luării de măsuri urgente, corespunzătoare unor accidente posibile în atelierul respectiv, după caz, chiar aparate pentru respiraţie artificială, butelii de oxigen dispozitiv cu mască tip Drager etc., dacă pot apărea asfixieri, sincope respiratorii, electrocutări etc.

6.1. Electrocutarea Prelungirea efectului de electrocutare conduce la pierderea vieţii. De aceea salvarea accidentatului

depinde în mare măsură de rapiditatea cu care acesta este scos de sub acţiunea curentului electric şi i se face respiraţia artificială, de corecta aplicare a acestor măsuri şi de prezenţa de spirit a persoanelor din imediata apropiere a accidentatului.

Statistica arată că intervenţia acordată în mai puţin de 1 minut de la producerea electrocutării, salvează cca. 96% din victime. Cu cât întârzierea acordării primului ajutor creşte, procentul victimelor salvate scade, şi anume:

- după 1 minut, creează şanse de salvare de 95%; - după 2 minute, creează şanse de salvare de 90%; - după 3 minute, creează şanse de salvare de 75%; - după 4 minute, creează şanse de salvare de 50%; - după 5 minute, creează şanse de salvare de 25%;

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

5

- după 6 minute, creează şanse de salvare de 1%; - după 8 minute, creează şanse de salvare de 0,5%. În consecinţă, în cazul electrocutării, rezultă ca fiind o gravă greşeală evacuarea (transportarea) victimei

de la locul accidentului înainte de a i se acorda primul ajutor, excepţie făcând cazul în care accidentatul trebuie scos dintr-o atmosferă viciată sau dintr-un loc cu pericole în continuare. De asemenea, nu trebuie aşteptată sosirea personalului medical, ci trebuie acordat imediat primul ajutor, care poate fi salvator. Măsurile de prim ajutor

trebuie cunoscute de toţi studenţii. Acordarea primului ajutor constă din: - scoaterea accidentatului de sub tensiune; - efectuarea respiraţiei artificiale. a. Scoaterea accidentatului de sub tensiune

Pentru scoaterea accidentatului de sub tensiune este necesar să se cunoască următoarele:

• atingerea cu mâna a unui conductor aflat sub tensiune provoacă în majoritatea cazurilor o contractare convulsivă a muşchilor, în urma căreia degetele se strâng atât de tare, încât mâinile nu pot fi desprinse de pe conductor;

• cel care intervine nu trebuie să vină în contact direct cu accidentatul aflat sub tensiune; • prima măsură care se întreprinde este scoaterea rapidă de sub tensiune a părţii din instalaţie cu

care accidentatul a venit în contact. Pentru aceasta se scoate de sub tensiune instalaţia acţionându-se întrerupătorul care o alimentează. La nevoie, conductorul sub tensiune se poate tăia cu un topor cu coada din lemn uscat. La liniile aeriene se poate arunca peste conductoarele liniei un conductor neizolat, care, în prealabil a fost legat la pământ, după care nu se va atinge cablul sau priza de pământ.

Este necesar ca scoaterea de sub tensiune să fie completată de următoarele măsuri: - asigurarea securităţii accidentatului dacă acesta se află la înălţime; - asigurarea unui iluminat corespunzător în locul unde s-a produs accidentul, utilizând o altă sursă

de energie;

• în instalaţiile de joasă tensiune, dacă nu este posibilă deconectarea rapidă a instalaţiei, se îndepărtează accidentatul de părţile sub tensiune, salvatorul trebuind să ia măsuri să nu fie însuşi electrocutat, folosind materiale izolante bine uscate (o haină, un par, o funie, o scândură etc.). Pentru mai multă siguranţă, operatorul se echipează cu cizme şi mănuşi de cauciuc, calcă pe un covor izolant, o scândură uscată sau pe haine uscate. Este interzisă utilizarea unor elemente metalice sau a unor materiale umede. De aceea se interzice tragerea de picioare sau de haine dacă acestea nu sunt bine uscate.

• accidentatul se va plasa pe un material rău conductor ( o pânză uscată, o grămadă de haine uscate, o scândură etc.);

• se recomandă, pe cât posibil, ca intervenţia să se facă cu o singură mână şi să se apuce de hainele accidentatului, dacă sunt uscate.

b. Efectuarea respiraţiei artificiale

După scoaterea accidentatului de sub tensiune, înainte de începerea respiraţiei artificiale se fac următoarele pregătiri:

- dacă accidentatul nu şi-a pierdut cunoştinţa, dar a stat un timp îndelungat sub curent, trebuie să i se asigure o linişte perfectă până la venirea medicului şi apoi 2-3 ore trebuie să stea sub observaţie;

- dacă accidentatul şi-a pierdut cunoştinţa dar încă respiră, se înlătură persoanele de prisos şi se asigură o bună ventilaţie în zonă; accidentatul este întins comod, pe un aşternut uscat, i se deschid hainele (cravata, cămaşa, cureaua, cordonul etc.), iar dacă are răni sau fracturi, hainele se taie, i se va da să miroase amoniac şi eventual i se va frecţiona corpul pentru a se încălzi; medicul va fi chemat de urgenţă;

- dacă respiraţia este greoaie i se face imediat respiraţia artificială; - dacă lipsesc semnele de viaţă (respiraţie, bătăile inimii, pulsul) accidentatul nu trebuie considerat

decedat (decesul poate fi constatat numai de medic); i se va face imediat respiraţie artificială, care va fi continuată timp îndelungat, chiar (8÷10)h, fără întrerupere; dacă este posibil, fără a se produce întârzieri, i se încălzesc picioarele şi corpul cu sticle cu apă caldă sau cărămizi încălzite.

Regulile de efectuare a respiraţiei artificiale: - respiraţia artificială se aplică numai atunci când accidentatul nu respiră deloc, sau când respiraţia

este foarte greoaie şi se înrăutăţeşte în timp;

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

6

- respiraţia artificială începe imediat după scoaterea de sub tensiune şi se continuă fără întrerupere, până la obţinerea unui rezultat pozitiv, sau apar semnele de moarte reală (pete pe corp şi înţepenirea corpului);

- înainte de a începe respiraţia artificială, accidentatul este eliberat imediat de hainele ce-i stânjenesc respiraţia şi i se deschide gura (dacă este încleştată, se introduce între măsele o scândurică, o placă metalică sau o coadă de lingură). Pentru efectuarea respiraţiei artificiale se poate folosi una dintre următoarele metode: O primă metodă este metoda Schaeffer, cea mai recomandată, când victima nu are răni grave sau fracturi în zona toracelui ori a coloanei vertebrale, putând fi aplicată de o sigură persoană:

- se aşează accidentatul pe un sol tare, uscat, culcat, cu faţa în jos, având sub abdomen o improvizaţie de pernă, cu braţele întinse în lungul capului (sub obraz fiind bine să i se aştearnă o pânză curată) sau una din mâini se aşează sub capul victimei uşor lăsat în jos, fără a se exagera, şi întors într-o parte astfel încât nasul şi gura să fie degajate;

- se verifică dacă limba nu astupă laringele; pe cât posibil trebuie să i se scoată limba afară, folosindu-se la nevoie un lemn introdus între măsele (nu între dinţii din faţă), fără a o ţine cu mâna;

- se înlătură eventualele mucozităţi din gură şi din nas; - persoana care acordă ajutorul se va aşeza în genunchi deasupra accidentatului, cu faţa spre capul

acestuia, cuprinzând între genunchi coapsele acestuia. Se aşează palmele pe spinarea accidentatului, pe coapsele inferioare apucându-l lateral cu degetele răsfirate, degetele mari fiind paralele cu coloana vertebrală;

- numărând „unu, doi, trei”, corpul persoanei care dă ajutorul se va apleca treptat înainte în aşa fel încât greutatea corpului să se sprijine pe mâinile întinse, şi, în acest fel, se vor apăsa coastele inferioare ale accidentatului, realizând astfel expiraţia;

- fără a dezlipi mâinile de pe spinarea accidentatului, persoana care dă ajutorul va reveni brusc în poziţia iniţială pentru a intra aer în plămâni (inspiraţia);

- după ce va număra rar „patru, cinci, şase”, se va apleca din nou cu greutatea corpului său pe mâinile întinse numărând „unu, doi, trei” etc.;

- se repetă ciclul cu o frecvenţă de 12-15 apăsări pe minut. A doua metodă manuală, metoda Sylvester, recomandată când victima prezintă răni sau fracturi ce nu-i

permit aşezarea cu faţa în jos: - victima trebuie deranjată cât mai puţin; - se aşează accidentatul pe spate, cu corpul aplecat într-o parte, punându-i sub omoplaţi un

pachet de haine, în aşa fel încât capul să-i atârne înapoi; - accidentatul va fi supravegheat ca la metoda Schaeffer; - trebuie să i se scoată limba şi să i se menţină afară, trăgând-o în jos spre bărbie; - salvatorul se aşează în genunchi lângă capul accidentatului, apucându-l de mâini lângă coate; - pentru expiraţie salvatorul se apleacă înainte, astfel încât să aşeze încetişor braţul acestuia pe

partea inferioară a pieptului; - pentru inspiraţie, salvatorul se retrage înapoi, sprijinindu-se pe călcâie, numărând „unu, doi,

trei”, ridică mâinile accidentatului de fiecare parte şi deasupra capului; - numărând „patru, cinci, şase” apasă din nou mâinile pe piept etc. - această cadenţă se repetă de 12-15 ori pe minut. Metoda gură la gură, se foloseşte la readucerea la viaţă a oricărei persoane, căreia i s-a oprit respiraţia în

urma unui accident sau din alte cauze şi prezintă următoarele avantaje: - se poate face imediat, de către o singură persoană; - permite să se observe expansiunea toracelui; - ajutorul este posibil şi în caz de răniri sau fracturi grave.

Metoda permite să se insufle victimei aerul necesar reanimării sale, direct în aparatul respirator. Aplicarea metodei constă în:

- aşezarea accidentatului în poziţie şezând, rezemat de unul din picioarele salvatorului; - capul accidentatului se dă cât mai mult înapoi spre ceafă, ţinându-i o mână pe frunte şi una pe

ceafă; - peste gura accidentatului se aşează o batistă sau se foloseşte o pipă specială. Este indicat să se

folosească batista salvatorului care este special confecţionată, din material plastic, având formă dreptunghiulară, iar în mijloc un tub din material aplatizat şi lung de 2,5 cm, care se introduce între maxilarele accidentatului;

- salvatorul se aşează cu genunchii lateral faţă de victimă, ţine nările victimei strânse de către obrazul său, sau le astupă apucându-i nasul între degetul mare şi cel arătător al mâinii ce se află înspre partea capului victimei;

- salvatorul trage mult aer în piept şi îl suflă în gura accidentatului, până la umplerea completă a plămânilor;

- după insuflare, se va degaja faţa victimei şi se va slăbi strângerea nărilor pentru a permite aerului insuflat să iasă din plămâni;

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

7

- cadenţa este de 12-15 cicluri pe minut. Metoda gură la nas se execută identic cu cea gură la gură cu singura deosebire că aerul se insuflă pe nas.

De data aceasta însă salvatorul apasă cu degetul mare al mâinii cu care ţine bărbia pe buza inferioară a victimei pentru a-i închide gura.

Ambele metode (gură la gură şi gură la nas) se pot aplica şi cu victima în poziţia culcat pe spate sau verticală (suspendat în centura de siguranţă). Dacă aerul intră şi în stomac, provocând o balonare, atunci se apasă uşor pe acest loc pentru a ieşi aerul.

Respiraţia artificială cu ajutorul tubului oral, constă în următoarele: - se aşează tubul oral între dinţii victimei, îndepărtându-i-se buzele, atât cât să permită plasarea

tubului; - se acoperă buzele victimei cu palma şi cu degetele mâinii dinspre bărbia acestuia evitând

scăpările de aer; cu degetele aceleiaşi mâini, se prinde nasul victimei între degetul mare şi cel mijlociu sau arătător, astupându-i nările în timpul insuflaţiei;

- se dă capul victimei pe spate, pentru o circulaţie bună a aerului; - celălalt capăt al tubului oral va fi prins între dinţii salvatorului, care va efectua apoi insuflarea,

urmărindu-se ca şi la celelalte metode ridicarea toracelui victimei (siguranţa că aerul insuflat ajunge în plămâni); - după insuflare se lasă tubul liber, permiţând expirarea aerului de către victimă, după care ciclul

se reia în acelaşi ritm ca mai sus (12-15 cicluri pe minut). Respiraţia artificială cu ajutorul insuflătoarelor speciale Insuflatorul constă dintr-un dispozitiv de suflat aer în formă de armonică, la care se racordează un tub

simplu de cauciuc, prevăzut cu un tub oral care se introduce în gura victimei. Se iau aceleaşi măsuri de poziţionare a victimei şi a capului ei ca la metoda gură la gură, numai că

insuflarea se face prin apăsarea pe aparatul fixat pe centura salvatorului cu o mână, în timp ce cu cealaltă mână se urmăreşte etanşarea la gură.

Se execută tot 12-15 cicluri pe minut. Respiraţia artificială prin insuflarea aerului cu amestec de oxigen În acest caz respiraţia se face cu aparate speciale existente în dotarea infirmeriilor sau cabinetelor

specializate, fiind însă şi cele mai eficiente. În cazul încetării bătăilor inimii (stop cardiac), simultan cu respiraţia artificială, se efectuează masajul extern al inimii, cu ajutorul unei alte persoane. Acesta constă în comprimarea succesivă a sternului cu palma, comprimări care trebuie să alterneze cu insuflări.

Indiferent de metoda aplicată, respiraţia artificială nu se întrerupe nici în timpul transportării victimei la punctul sanitar; ea trebuie continuată până când victima este în afară de pericol sau până când este predată organelor sanitare. Aplicarea respiraţiei artificiale poate dura, uneori, mult (5 - 6 ore, chiar până la 8 ore) şi nu se întrerupe decât când accidentatul îşi recapătă respiraţia normală sau când apar semnele caracteristice ale morţii reale, care pot fi constatate numai de către medic.

Primul ajutor se acordă chiar la locul accidentului; transportarea accidentatului se face numai când pe acest loc pericolul de electrocutare continuă să ameninţe pe accidentat şi salvator. Măsurile de prim ajutor se acordă şi în timpul transportului.

c. Transportarea accidentatului

- la ridicarea şi transportarea accidentatului se vor lua măsuri potrivite pentru a nu i se pricinui dureri, zguduiri şi poziţie incomodă sau periculoasă;

- ridicarea accidentatului şi aşezarea lui pe o targă făcută din material potrivit se vor face cu atenţie şi coordonat, eventual după o comandă sau numărătoare, de către doi operatori;

- se recomandă ca accidentatul să nu fie transportat la brancardă, ci aceasta să fie împinsă (introdusă) sub corpul ridicat al accidentatului;

- transportul accidentatului cu brancarda pe locul plan, se face cu picioarele înainte; la urcarea unei scări sau pante, cu capul înainte. Brancarda va fi menţinută tot timpul în poziţie orizontală;

- pentru a preveni clătinarea brancardei, transportatorii vor merge cu genunchii puţin îndoiţi şi nu vor ridica prea mult picioarele;

- coborârea accidentatului de pe brancardă se va face în acelaşi mod ca şi la ridicarea lui pe brancardă.

6.2. Reguli de acordare a primului ajutor în caz de leşin

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

8

În cazul unei tendinţe de leşin (ameţeală, accese de vomă, întunecarea vederii, lipsă de aer) sau leşin efectiv, accidentatul este culcat cu capul mai jos decât trunchiul şi eventual cu picioarele puţin ridicate, spre a favoriza afluxul sângelui spre creier; se înlătură gulerul, cravata, centura etc. Accidentatul va fi transportat într-un spaţiu liber, cât mai ventilat.

Se procedează apoi la diverse operaţii care pot produce excitaţia reflexă a centrilor respiratori şi circulatori: se pleznesc faţa şi membrele cu palmele sau cu un prosop ud; se fricţionează energic tot corpul; se stropeşte faţa cu apă rece; se apropie de nări amoniac, eter, oţet, iar dacă începe să-şi revină, i se dă pacientului cafea, ceai cald etc.

6.3. Reguli de acordare a primului ajutor în caz de răniri Orice rană poate fi uşor infectată cu microbii aflaţi în pielea rănii, în aerul din mediul înconjurător, pe

mâinile salvatorului sau pe un pansament necorespunzător. Pentru a evita formarea puroiului, la aplicarea pansamentului se va ţine seama de următoarele reguli:

- salvatorul trebuie să se spele bine pe mâini cu săpun, sau dacă nu este posibil, să-şi ungă degetele cu tinctură de iod; totuşi nu va atinge rana cu degetele;

- se curăţă pielea din jurul rănii, prin spălare (de preferat cu apă fiartă şi răcită) şi se dezinfectează cu alcool, tinctură de iod, eter, benzină, bromocet, apă oxigenată (la sângerarea abundentă); se va respecta direcţia dinspre marginea plăgii în afară;

- nu este îngăduită spălarea rănilor propriu-zise cu apă sau cu orice substanţe sau medicamente, presărarea prafurilor, ungerea cu alifii etc., evitându-se astfel formarea ulterioară de puroi;

- se va da atenţie deosebită rănilor murdare de pământ, a celor cauzate de materiale metalice ruginite, deoarece prezintă pericolul îmbolnăvirii cu tetanos;

- în cazul unor răniri uşoare, se face spălătura cu o soluţie slab antiseptică (rivanol, apă oxigenată etc.);

- nu este permisă înlăturarea de pe rană a cheagurilor; - după spălarea rănii se procedează la aplicarea pansamentului (două-trei comprese sterile peste

care se pune vată şi se execută înfăşurarea în tifon); - pe rană se vor aplica numai pansamente sterilizate din trusa de prim ajutor; - materialul de pansament va fi despachetat astfel ca nu să se atingă cu mâinile partea care

urmează a fi aplicată pe rană; - în cazul lipsei de pansament steril, se va întrebuinţa o batistă curată (de preferat călcată

proaspăt) sau o fâşie de pânză curată; - după pansare, accidentatul va fi transportat la cea mai apropiată unitate medicală; - corpurile străine care pătrund sub pleoape se îndepărtează uşor, cu un tampon de vată sau tifon

sau prin spălarea ochiului cu un jet de acid boric sau de apă curată, fiartă anterior, jet îndreptat dinspre colţul de la tâmplă al ochiului spre colţul interior (spre nas); dacă astfel nu se reuşeşte înlăturarea corpului, accidentatul va fi transportat imediat la medicul oftalmolog.

6.4. Reguli de acordare a primului ajutor în caz de hemoragii După felul vasului sanguin care sângerează, pot fi hemoragii externe, interne sau exterioare (curgerea

sângelui din nas). Hemoragia externă arterială (sângele de culoare roşie-deschis ţâşneşte în ritmul bătăilor inimii) şi

hemoragia externă venoasă (sângele de culoare roşie-închisă curge continuu) se opresc prin compresie digitală deasupra (la artere) sau sub rană (la vene), prin îndoirea membrelor din încheieturi şi, mai ales, prin aplicarea garoului. În acest din urmă caz, la o hemoragie produsă la un membru, se va proceda astfel:

- garoul se aplică pe un tifon sau o bucată de pânză, mai sus sau mai jos de plagă, după cum hemoragia este arterială sau venoasă;

- strângerea garoului se face până când pielea membrului respectiv devine palidă, iar pulsul arterial la nivelul lui nu se mai simte;

- pentru a nu se produce gangrenarea membrului, garoul se menţine 1,5-2 ore, apoi se desface pentru puţin timp şi se leagă din nou;

- în apropierea garoului se prinde un bileţel pe care se indică ora şi minutul când s-a aplicat, pentru a fi cunoscut de organele sanitare.

La hemoragiile de abdomen, torace, cap, unde nu se poate aplica garoul, se vor folosi pansamente compresive (bandaje puternic strânse).

Hemoragia internă, care se manifestă atât prin dureri localizate, cât şi prin starea generală gravă, impune de extremă urgenţă transportarea bolnavului, înfăşurat în pături, la cel mai apropiat spital.

Hemoragiile din palme şi degete se opresc prin apăsarea arterei humerale de la încheietura braţului. În cazul hemoragiei nazale, accidentatul va fi culcat sau aşezat cu capul pe spate, i se va desface cămaşa la

gât, se vor pune pe nas comprese cu apă rece, i se vor strânge nările cu degetele, apoi se va introduce în nas un tampon de vată sau tifon steril, îmbibat în apă oxigenată.

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

9

6.5. Reguli de acordare a primului ajutor în caz de fracturi şi luxaţii Fracturile pot fi închise (pielea şi muşchii nevătămaţi) sau deschise (însoţite de răni). Se interzice rănitului

orice mişcare a membrului traumatizat, care va fi imobilizat cu ajutorul unor atele îmbrăcate în vată. Atelele se aplică astfel încât să nu apese pe fractură, ci numai să împiedice progresarea ei; ele vor depăşi cele două articulaţii vecine fracturii, fixându-se cu fâşii de tifon, de pânză. În cazul unui membru fracturat, acesta se poate lega de cel sănătos; îndreptarea fracturii şi tragerea membrului sunt interzise.

În cazul unor fracturi deschise, se va aplica imobilizarea membrului fracturat cu atele, după ce s-au luat măsurile de prim ajutor indicate pentru răniri sau hemoragii.

În cazul fracturii coloanei vertebrale, accidentatul va fi culcat pe spate pe o scândură dreaptă şi va fi transportat imediat la spital. Nu se va folosi o targă de pânză pentru a nu menţine accidentatul în poziţia curbată.

6.6. Reguli de acordare a primului ajutor în caz de arsuri În atelierele cu profil electric, arsurile pot fi provocate de arcul electric sau flacără. După gravitatea lor arsurile se împart în: - arsuri de gradul I – care se prezintă sub forma unei înroşiri a pielii, fără flictene (băşici) sau plăgi; - arsuri de gradul II – când sunt afectate derma şi epiderma, prezentându-se sub formă de flictene

pline cu lichid şi cu dureri mari; - arsuri de gradul III – care se prezintă sub forma distrugerii ţesuturilor în profunzime (pielea,

muşchii, nervii, vasele). Din cauza distrugerii nervilor aceste arsuri sunt mai puţin dureroase decât cele de gradul II, însă mai periculoase. Gravitatea accidentului este în funcţie nu numai de gradul arsurii, ci şi de suprafaţa afectată de arsură (dacă arsurile se întind pe 30% din suprafaţa pielii, ele pot fi mortale), precum şi de durata de acţionare a agentului care a provocat-o.

Primul ajutor în caz de arsuri constă în: - scoaterea, cu multă precauţie, a îmbrăcămintei – preferabil prin tăiere cu foarfecele – de pe

suprafaţa arsă a corpului; - înlăturarea eventualelor materiale lipite de rană, în cazul arsurii cu un material care s-a lipit; - interzicerea smulgerii părţilor de haină arse, lipite de corp; - nu este permisă spargerea băşicilor formate de arsuri; - arsurile vor fi pansate, ca orice rană proaspătă, cu material sterilizat sau pânză curată, fără a fi

unse cu alifii, uleiuri, vaselină sau alte soluţii şi fără a fi atinse cu mâinile; - în cazul unor arsuri întinse, accidentatul se înfăşoară în cearşafuri curate; - învelirea accidentatului cu pături, cearşafuri, dându-i-se să bea ceai cald, dulce; - după acordarea primului ajutor, accidentatul va fi îndrumat la spital. Arsurile ochilor provocate de un arc electric se tratează în primă urgenţă cu comprese reci de acid boric,

după care accidentatul este dus imediat la medicul oftalmolog.

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

10

UNIVERSITATEA DE MEDICINĂ ŞI FARMACIE ,,GRIGORE T. POPA”-IAŞI FACULTATEA DE BIOINGINERIE MEDICALĂ Departamentul Stiinte Biomedicale

PROCES – VERBAL Incheiat astăzi _________________________cu ocazia efectuării instructajului de securitate şi sănătate în

muncă, de către cadrul didactic:_____________________________________________,semnătura___________________, studenţilor anului ____________, grupele _________

În cadrul instructajului de securitate şi sănătate în muncă, s-au prelucrat următoarele norme specifice

locului de muncă şi lucrării practice: - - Studenţii şi-au însuşit materialul prezentat.

Nr. crt. Numele şi prenumele Anul / Grupa Semnătura 1

2

3

4

5 6

7

8

9

10

11 12

13

14

15

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

1

2.

Clasificarea biosemnalelor. Metode și tehnici de măsură a biosemnalelor.Structura lanţului de măsură

bioelectrometric. Mijloace de captare a biosemnalelor – electrozi

1. Clasificarea biosemnalelor

Biometrologia se poate defini ca suma cunoştinţelor referitoare la măsurările biologice, cuprinzând toate

aspectele, atât teoretice cât şi practice, ale măsurărilor, oricare ar fi nivelul lor de precizie, mărimea măsurată,

modalitatea şi scopul efectuării. Ca ramură particulară a metrologiei, obiectul biometrologiei include mărimi şi

unităţi de măsură, etaloane, metode şi mijloace de măsurare, erori şi incertitudine de măsurare, condiţii de

măsurare, caracteristici al mijloacelor de măsurare, norme şi standarde privind asigurarea metrologică.

Prin mărime se înţelege o proprietate a obiectelor, fenomenelor sau sistemelor care poate fi deosebită

calitativ şi determinată cantitativ. În mod obişnuit se operează cu mărimi fizice care descriu proprietăţile fizice ale

fenomenelor sau sistemelor.

Stadiul actual al dezvoltării tehnologice impune îmbunătăţirea nivelului de viaţă prin servicii de sănătate şi

control al mediului înconjurător, sisteme de informare şi comunicaţii mai eficiente în unităţile sanitare. Aparatele

electronice formează astăzi acea parte a infrastructurii actului medical, căreia clinicianul îi deleagă în primul rând o

„prelungire” spre pacient a simţurilor sale sau anumite sensibilităţi pentru care organismul uman este insuficient

dezvoltat. În al doilea rând rolul aparaturii electronice medicale este de a prelucra semnalele primare pentru a

obţine o afişare, o cuantificare sau o documentare convenabilă. În fine este tot mai pregnantă apariţia unei noi

generaţii de aparate medicale „inteligente” având implementaţi anumiţi algoritmi de evaluare ţintind spre sugestia

de diagnostic.

Principalele domenii ale practicii medicale în care biometrologia joacă un rol notabil ar fi:

- investigaţia paraclinică;

- monitorizarea de durată a funcţiilor fiziologice, intra - şi post - operator (terapie intensivă);

- protezarea temporară sau de durată pentru inimă, rinichi, membre;

- înregistrarea, prelucrarea statistică şi matematică, arhivarea şi regăsirea datelor medicale şi sanitare;

- cercetarea biomedicală.

Utilizarea echipamentelor moderne în medicină asigură avantaje certe pentru actul medical asigurat

pacienţilor: noi tehnici de investigaţie, îmbunătăţirea preciziei şi complexităţii investigaţiilor şi analizelor de

laborator la un preţ mai scăzut, un timp mai lung petrecut de medici cu pacienţii, o organizare mai bună a întregii

activităţi medicale.

Figura 1. – Captarea biosemnalelor, prelucrarea şi redarea acestora

Biosemnalele reprezintă suportul informaţiei biologice. Acestea transmit date de la organismul viu si

rezultatele pot fi utilizate pentru proceduri clinice sau experimentale. După natura şi sursa biosemnalelor

acestea se pot clasifica în:

- semnale bioelectrice;

- semnale de bioimpedanţă;

- semnale biomecanice;

- semnale biochimice;

- semnale bioradiante;

- semnale biotermice;

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

2

Semnalele bioelectrice sunt semnale caracteristice celulelor nervoase şi musculare ce rezultă din

proprietăţile fundamentale celulare şi anume, potenţialul transmembranar şi potenţialul de acţiune. Tehnicile

neinvazive, folosind electrozi de suprafaţă, sunt des utilizate pentru culegerea activităţii bioelectrice a celor mai

importante surse (inimă, muşchi, creier) bazându-se tocmai pe propagare prin ţesuturi a curenţilor determinaţi de

potenţialul de acţiune.

Semnalele de bioimpedantă sunt un tip aparte de semnale bioelectrice care pot fi apreciate când

impedanţa ţesutului este măsurată prin injectarea unui curent cu amplitudine redusă, dar de frecvenţă înaltă

generat de o sursă specială de curent alternativ.

Semnalele biomecanice sunt semnale generate în timpul funcţiilor sau proceselor mecanice incluzând

forta, presiunea, deplasarea, debitul, vibraţiile, etc.

Semnalele biochimice sunt generate de procesele chimice din interiorul ţesuturilor şi organelor.

Semnalele bioradiante sunt semnalele ce se obţin prin folosirea proceselor optice fundamentale

(transmisia luminii, refelxia sau absorbţia).

Semnalele biotermice sunt captate cu ajutorul senzorilor de temperatură şi dau informaţii despre

temperatura în diverse puncte ale organismului şi variaţia acesteia.

2. Metode şi tehnici de măsură a biosemnalelor

La efectuarea măsurătorii unei mărimi operatorul dispune de mai multe metode, el trebuind să aleagă

acea soluţie care oferă un compromis optim (raportat la importanţa măsurării respective) între precizie, viteză de

lucru şi preţul de cost.

Se poate face următoarea clasificare a metodelor de măsură:

1. Metode directe;

2. Metode indirecte;

a) Metode directe − În acest caz valoarea mărimii de măsurat (X) se citeşte direct pe scara (sau afişajul)

aparatului de măsură ceea ce permite o viteză de lucru sporită, la care trebuie adăugat şi costul scăzut. Aceste

măsurători sunt larg răspândite în practică. Neajunsul acestor metode este că precizia de măsurare este relativ

redusă mai ales în cazul folosirii aparatelor de măsură analogice (tipic 1-5%).

b) Metode indirecte − În cazul acestor metode măsurătoarea se face prin intermediul unei alte mărimi de

care este dependentă mărimea ce dorim să o măsurăm. Această metodă este de obicei folosită atunci când

măsurătoarea directă este dificil de realizat sau implică riscuri majore.

3. Structura lanţului de măsură bioelectrometric

Măsurarea unor mărimi asociate diverselor activităţi biologice folosind aparatura electronică se realizează

prin interconectarea următoarelor elemente:

- mijloace de captare

- circuite de amplificarea şi / sau prelucrare

- mijloace de vizualizare

Toate acestea constituie lanţul bioelectrometric – figura 2.

Figura 2. Schema bloc a lanţului bioelectrometric

Sistem biologic

Mijloace de

captare

Amplificare şi prelucrare

primară

Mijloace de vizualizare

Mijloace de modificare a stării

iniţiale

Sincronizare

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

3

În raport cu obiectivul măsurărilor propuse asupra sistemului biologic, acestea pot fi efectuate în

următoarele condiţii:

- condiţii obişnuite în care se află sistemul

- condiţii modificate prin diverse procedee (stimulare electrică, injectare de substanţe, modificarea

condiţiilor de microclimă şi alimentaţie etc.).

Activităţile biologice măsurabile pot fi de natură electrică sau neelectrică.

Pentru semnalele biologice de natură electrică - evaluarea unor mărimi electrice (diferenţe de potenţial,

rezistenţe, etc.) – captarea semnalelor se realizează cu ajutorul electrozilor.

Pentru semnale biologice de natură neelectrică - evaluarea unor mărimi neelectrice (debit, presiune,

temperatură, etc.) – captarea semnalelor se realizează folosind diferite tipuri de traductoare (dispozitive care

preiau mărimi de natură neelectrică şi le convertesc (transformă) în semnale electrice care sunt apoi evaluate prin

aparatură adecvată.

Mijloacele de captare trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:

- să nu afecteze fenomenul studiat;

- să fie uşor manevrabile şi să poată fi amplasate fără dificultăţi în locuri convenabile testării dorite;

- să nu irite sau să distrugă organismul viu cu care intră în contact;

- să respecte normele de sterilizare, în cazul în care acestea se impun;

- să prezinte o mare capacitate de protecţie faţă de interferenţele exterioare de natură electrică, mecanică,

electromagnetică, electrochimică;

- să aibă o bună stabilitate în timp.

4. Mijloace de captare a biosemnalelor – electrozi

Între electrodul metalic şi piele, pentru a stabiliza potenţialul de electrod, mai ales la mişcările pacientului,

se introduce fie o hârtie de filtru, fie tifon, îmbibate cu un electrolit (de obicei soluţie salină), fie o pastă

electroconductivă, care este realizată special pentru aceste scopuri şi livrată odată cu aparatele de măsurări

electrofiziologice de către constructori.

Pastele electroconductive conţin soluţie de clorură de sodiu sau potasiu, glicerină, apă, piatră ponce;

unele au şi săpun sau praf de cuarţ. S-a constatat că introducerea unui abraziv reduce mult impedanţa interfeţei

electrod – ţesut. De asemenea, rezistenţa interfeţei pastă electroconductivă – piele scade mult iar impedanţa este

stabilă, dacă pielea, înainte de aplicarea pastei, este degresată cu alcool şi uşor curăţată cu glaspapir foarte fin.

Trebuie avut în vedere la utilizarea pastelor electroconductive că unele componente pot produce alergii

locale pe pielea unde au fost aplicate, sau în anumite măsurări (în special în măsurări dermale), pot excita celulele.

În tabelul de mai jos sunt date rezistivităţile unor paste electroconductive.

Denumirea pastei Firma producătoare Rezistivitatea la 20° C ( Ω cm)

Redux Hewllett Packard 9.4

Electrode Jelly Data Display 196

Cardioluxe Electrode Jelly Philips 94

Tipuri constructive de electrozi

A) Electrozi de suprafaţă

Pentru diverse aplicaţii electrofiziologice se utilizează electrozi de dimensiuni şi forme diferite.

În electrocardiografie se folosesc electrozi rectangulari (35 X 50 mm), circulari (Φ 47,5 mm), cu sucţiune

(pentru culegerile de pe pielea toracelui, numiţi electrozi precordiali). Cu paste electroconductive, valorile tipice

ale rezistenţei R1 sau R2 sunt 1...10KΩ; impedanţa echivalentă a interfeţei electrod – ţesut la frecvenţe, în banda

semnalului electrocardiografic este practic constantă şi egală cu rezistenţa menţionată.

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

4

În măsurările electrocardiografice se mai utilizează electrozi cu bandă adezivă, care sunt confecţionaţi

dintr-o plasă metalică pe o bandă adezivă, plasă îmbibată cu pastă electroconductivă. Banda adezivă fixează

electrodul pe piele şi în acelaşi timp face ca evaporarea solvenţilor din compoziţia pastei să fie mai lentă.

Figura 3. Electrozi de suprafaţă mare: a – dreptunghiulari; b – circulari;

c – cu sucţiune; d – cu bandă adezivă

Electrozii de suprafaţă mare sunt realizaţi din diferite metale şi aliaje, toţi compotându-se la fel. De aceea

acesţia sunt confecţionaţi atât din aliaje preţioase (aur, platină, argint, platină – rodiu, platină – iridiu, platină –

platinată), cât şi din aliaje ieftine (oţel inoxidabil, nichel – argint, oţel nichelat, alamă arginatată).

În ultimii ani se folosesc din ce în ce mai mult electrozi cu joncţiune lichidă, care se utilizează de cele mai

multe ori o singură dată şi sunt confecţionaţi din argint stabilizat electric şi mecanic, într-o pastă conductivă ce

umple o cavitate. Fiind un contact stabil între electrodul propriu zis şi electrolitul din scobitura portelectrodului,

aceşti electrozi permit culegeri ale biopotenţialelor în timp ce pacientul desfăşoară activităţi normale sau chiar

eforturi fizice.

Figura 4. Electrozi cu joncţiune lichidă pentru culegeri de surafaţă de durată în timpul exerciţiilor fizice: 1 –

electrod metalic (bară, placă, plasă); 2 – pastă electroconductivă; 3 – portelectrod

din material plastic; 4 – conductor; 5 – suport adeziv.

Plecând de la această situaţie s-au realizat electrozi cu masă cât mai mică, care să nu deranjeze prea mult

mişcările pacientului, mai ales în cazul unor acceleraţii şi amplitudini mari. Sunt electrozi de câteva grame greutate,

realizaţi prin depuneri metalice pe benzi din poliester (Mylar); în partea centrală a electrodului se pune o pastă

conductivă, iar părţile marginale au adeziv de fixare pe piele.

Electrozii convenţionali, ca şi conductoarele de legătură sunt opaci la raxe X, astfel că la vizualizare în

timpul cateterismului cardiac, în timpul fixării electrozilor stimulatoarelor cardiace imaginea este obturată de

aceştia. Electrozii radiotransparenţi sunt realizaţi din depuneri de straturi subţiri din aur sau cupru argintat pe folie

de poliester Mylar, care fac contact prin intermediul unui burete îmbibat în pastă electroconductivă cu pielea.

Cablul de legătură al electrodului este un tub de polivinil umplut cu pastă electroconductivă, tub care în partea

opusă vine în contact, de asemenea prin intermediul pastei electroconductive, cu un disc de argint.

În sistemele de colectare şi prelucrare a datelor privind activitatea unor muşchi, se utilizează matrice de

electrozi. Diametrul unui electrod este de 2 mm, distanţa între electrozi pe toate direcţiile fiind 5 mm. Matricea

este realizată pe suport din material plastic flexibil de 5 mm grosime, electrozii fiind din Ag/AgCl.

4

3

1

2

a b

3

1

4

5

53124

c

4

2 1 3 5

a d

c

b

2 3

4615

Figura 5. Matrice de electrozi de suprafaţă: 1 –

electrod Ag; 2 – pastă electroconductivă;3 – adeziv; 4 –

material plastic flexibil; 5 – orificiu de aerisire; 6 – conductor;

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

5

a

b

B) Electrozi aplicaţi pe organe interne şi în profunzime

În timpul operaţiilor pe creier activitatea electrică se urmăreşte culegând potenţiale direct de pe cortex cu

electrozi sferici din argint (Φ = 1 mm), numiţi sonde Nelaton. Impedanţa unei perechi de electrozi aflaţi pe scoarţa

cerebrală la o distanţă de câţiva centimetri este de zeci de kΩ.

Pentru măsurări directe pe ţesuturi în curent continuu s-au construit electrozi nepolarizabili, la care

diferenţa de potenţiale de electrod la o pereche de electrozi aplicaţi pe ţesut este în jur de 5...10µV. Un astfel de

electrod nepolarizabil este realizat dintr-o pipetă. În capătul îngustat al pipetei se află un tampon din bumbac, cu

care se face culegerea de pe ţesut; în partea opusă, prin dopul pipetei şi în contact cu electrolitul din pipetă care

umezeşte firul de bumbac, este trecut electrodul (firul) din argint-clorură de argint. Rezistenţa în curent continuu a

unei perechi de “electrozi” din bumbac este de câţiva zeci de kΩ.

Figura 6. Electrod cu tampon din bumbac: 1 – fir de bumbac;

2 – electrolit (soluţie de clorură de sodiu); 3 – pipetă; 4 – electrod din Ag

Se mai utilizează electrozi tip ac de seringă mono- şi bipolari şi electrozi din fire subţiri (câţiva zeci de

microni) din cupru argintat sau argint, izolaţi cu material plastic. Aceştia sunt introduşi în locuri specifice în

vederea supravegherii activităţii musculare în timp de câteva ore. Firul sau perechea de fire sunt introduse în

muşchi cu ajutorul unui ac de seringă şi după fixarea lor acul de seringă este îndepărtat. La terminarea măsurării, o

tragere uşoară a conductorului metalic îl va îndoi în unghi drept şi apoi va elibera ţesutul. De multe ori se folosesc

pentru culegere de biopotenţiale mănunchiuri de fire conductoare din oţel inoxidabil (Φ 100...200µm).

Figura 7. Electrozi ac: a – electrozi ac de seringa; b – electrozi care se

introduc cu acul de seringă în muşchi

C) Electrozi pentru măsurări celulare (microelectrozi)

Un microelectrod trebuie să fie de dimensiunile celulei în care se introduce fără să o distrugă. Se folosesc,

în general, microelectrozi metalici şi micropipete din sticlă umplute cu un electrolit.

Microelectrozii metalici se realizează din fire metalice subţiri, ascuţite electrochimic la capătul care se

introduce în celulă, până la diametre de 0,1...10µm. Se folosesc microelectrozi din oţel inoxidabil, platină, argint,

aur, tungsten. Acoperirea cu un material izolant a părţii inactive şi controlul precis al vârfului ascuţit se face la

microscop. Acoperirile izolatoare sunt materiale plastice sau sticlă şi se întind până la porţiunea introdusă în celulă.

Micşorarea impedanţei se obţine prin mărirea electrochimică a suprafeţei şi prin introducerea în developator

fotografic.

Microelectrozii metalici au o rezistenţă mai mică decât cea a microelectrozilor de sticlă, totuşi sunt mai

puţin utilizaţi, deoarece polarizează la curenţi de intrare în amplificator mici şi rezistenţa lor poate creşte. De

asemenea pot apărea şi potenţiale de electrod instabile. Nu pot fi folosiţi la măsurarea de potenţiale staţionare

fără precauţii deosebite.

15m

m

6mm

4

3

2

1

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

1

3.

Mijloace de captare a biosemnalelor: traductoare utilizate pentru măsurarea biosemnalelor

cardiovasculare şi respiratorii; traductoare pentru miografie, presiune, debite, SpO2, deplasare.

În instrumentaţia medicală o problemă majoră o constituie găsirea mijloacelor şi a tehnologiei necesare

detecţiei şi măsurării cantitative a biosemnalelor de natură neelectrică. Acest lucru este posibil cu ajutorul

traductoarelor. Deşi termenul de traductor este utilizat în sensul conversiei eveniment fizic – semnal electric,

trebuie precizat că are o semnificaţie mai largă şi anume conversia unei forme de energei în alta.

Datorită convertirii mărimii fiziologice în semnal electric există posibilitatea obţinerii unei cantităţi

maxime de informaţie, utilizând o prelucrare şi mijloace de afişare corespunzătoare.

1. Traductoare pentru fonocardiografie

În vederea captării diverselor zgomote cardiovasculare (valvulare, sufluri, Korotkoff, etc.) se folosesc

traductori de tip microfon care transformă energia sonoră în energie electrică.

a) Microfoane piezoelectrice. Presiunea sonoră care acţionează asupra unui element piezoelectric

provoacă în acesta deformaţii mecanice sub acţiunea cărora apare o tensiune electromotoare proporţională cu

presiunea sonoră pe element. Aceste microfoane au caracteristica de frecvenţa bună şi sensibilitate mare, dar în

schimb pot fi influenţate de temperatură, umiditate, sunt instabile în funcţionare, iar suprasolicitările mecanice

pot duce la distrugerea cristalului.

(a) (b)

Figura 1. Traductoare pentru fonocardiografie: (a) RFT – HM 612; (b) RFT – HM 692

Microfoanele piezoelectrice pentru înregistrările de repaus clinostatic sunt de dimensiuni mari (ex. RFT-

HM 612) având bandă de frecvenţă 15 - 100 Hz şi sensibilitatea între 0,7 μV/μbar și 1,5 μV/μbar. Prin intermediul

unui buton palpator sunt aplicate în diferite focare de auscultaţie (Fig.1 a).

Microfoanele piezoelectrice folosite în special pentru înregistrările în efort, mişcare sau poziţie ortostatică

sunt de dimensiuni mici (ex. RFT – HM 692 - cu element traductor de tip ceramic) având banda de frecvenţă 20-

1000 Hz şi sensibilitatea de minimum 0,05 μV/μbar. Aceste microfoane pot fi folosite şi la înregistrarea zgomotelor

Korotkoff în metodele neinvazive de măsurare a presiunii arteriale (Fig.1 b).

b) Microfoane condensator. Sub acţiunea presiunii sonore diafragma microfonului vibrează. Această

diafragmă constituie una din armăturile unui condensator şi anume armătura mobilă. Vibraţiile diafragmei

provoacă variaţii ale capacităţii condensatorului transformate apoi într-o tensiune electromotoare proporţională

cu variaţiile sonore. Sunt utilizate în perceperea zgomotelor Korotkoff în metodele invazive de măsurare a

presiunilor sanguine.

2. Traductoare pentru mecanograme

Conform conceptului de mecanografie ca expresie a variaţiilor de deplasare de la nivelul unor biostructuri

efectoare, traductoarele adecvate pentru evidenţierea acestora sunt de tip rezistiv, fotoelectic, piezorezistiv,

piezoelectric etc.

Pentru înregistrarea pulsului arterial se utilizează traductoare aplicate pe regiunea de maximă activitate

pulsatilă. Traductorul de formă şi dimensiune adecvată funcţionează pe principiul piezoelectric folosind cristale

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

2

Seignette (ex. Traductorul RFT - AP 202 – Fig. 2), lucrând în gama de frecvenţă de 0,1 - 200 Hz şi având factorul de

transmisie de 0,3 - 2,5 mV/μm.

Traductorul de puls care utilizează sistemul fotoelectric prin reflexie este prezentat în Fig. 3 şi oferă

informaţii referitoare la variaţia volumetrică datorată pulsaţiei sângelui. Pe lângă sistemul fotoelectric prin reflexie

se foloseşte în mod similar sistemul fotoelectric prin transmisie (Fig. 4).

În cazul traductoarelor piezoelectrice de puls venos, modul de funcţionare, elementul traductor şi

frecvenţa de lucru sunt similare cu cele de la traductorul de puls arteriale, cu deosebirea că factorul de transmisie

este minimum 20 μV/μm, adică este mai sensibil (ex. traductorul RFT - VP102 - Fig. 5). Folosind elemente de

racord adecvat diferitelor traductoare se pot face înregistrări ale pulsului radial etc.

3. Traductoare pentru măsurarea directă a presiunii

Indiferent de modul de conversie a variaţiilor de presiune (statice sau dinamice) în semnale electrice,

traductoarele de acest tip conţin o cameră de compresie conectată cu compartimentul de presiune asupra căruia

se efectuează măsurarea, o membrană elastică solidară cu elementul traductor şi dispozitivul traductor propriu-zis.

Dispozitivul traductor propriu-zis este inclus într-un circuit punte care livrează o mărime electrică proporţională cu

variaţiile de presiune.

La alegera unui traductor (rezistiv, inductiv, capacitiv, piezorezistiv, piezoelectric, mixt) trebuie să se ţină

seama de domeniul variaţiilor presionale din compartimentele de măsurat (arterial: 40 până la ++++ 400mm Hg,

veons: 8 până la ++++ 80mm Hg, cavitar: 100 până la ++++ 760mm Hg) şi în consecinţă de sensibilitate (min. 2 − 4 µV/mm

Hg), de caracteristica de frecvenţă (optim 0−40 Hz). O altă cerinţă impusă traductoarelor de măsură directă a

presiunii este ca părţile metalice care intră în contact cu pacientul, direct sau prin coloana de lichid (cateter), să fie

bine izolate electric pentru a limita curentul de scurgere prin pacient la mai puţin de 50µA.

Figura 2. Traductorul de puls arterial RFT-AP 202:

a.traductorul ; b.dispozitive anexe

Figura 3. Traductor fotoelectric prin reflexie:

L - sursa luminoasă:

F – fotoreceptor.

Figura 4. Traductor fotoelectric prin transmisie

Figura 5. Traductorul de puls venos RFT - VP 102

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

3

4. Traductoare pentru oscilografie

În cazul tehnicii oscilografice clasice, decelarea oscilaţiilor presionale puls-volumetrice, mult reduse ca

amplitudine în raport cu nivelul de presiune din intervalul sistolo-diastolic, este realizată cu ajutorul manometrelor

diferenţiale de tip Pachon cu transmisie pneumomecanică. Date fiind limitele sistemului mecanic de transmitere a

oscilaţiilor la acul indicator al oscilometrului, se poate înlocui sistemul de transmisie mecanic printr-un traductor

piezoelectric sau piezorezistiv. Variaţiile de semnal electric sunt preluate prin circuite de amplificare şi afişate.

Valori normale: Se exprima in unitati relative (indice oscilometric I.O.) si variaza functie de nivelul segmentului de

membru explorat:brat = 2- 12;antebrat: sub cot = 1- 10; deasupra pumnului= 0,2- 2; coapsa, deasupra genunchiului

= 4- 16; gamba: sub genunchi = 3- 10; deasupra gleznei = 0,2 - 9.

Figura 6. Oscilometru

5. Traductoare pentru pneumografie

Traductoarele utilizate pentru detectarea mişcărilor respiratorii folosesc fie Hg, fie CuSO4, sau o pastă

electrolitică într-un furtun elastic care încinge toracele. Ca traductor piezorezistiv se foloseşte marca tensometrică,

care conţine un fir rezistiv montat rigid de o lamelă. La tensionări ale lamelei se modifică valoarea rezistenţei

firului.

Figura 7. Marcă tensiometrică

6. Traductoare pentru miografie

Pentru înregistrări miografice, fie pe muşchiul neted, fie pe muşchiul striat, se folosesc traductoare de tip

rezistiv, capacitativ, inductiv, piezorezistiv sau fotoelectric montaţi în circuit punte (Fig. 8). Modificările de

deplasare (contracţie izotonică) sau de tensiune (contracţie izometrică) sesizate de elementul traductor determină

apariţia unei tensiuni electrice care este apoi amplificată în circuite corespunzătoare.

Figura 8. Traductor fotoelectric pentru miografie

7. Traductoare pentru ergometrie şi ergografie

a) Ergometrie. Pentru evaluarea lucrului mecanic este necesară cunoaşterea numărului de rotaţie de-a

lungul cărora s-a anulat rezistenţa opusă de un dispozitiv de frânare prin curenţi Foucault. Traductorul folosit este

de tip tahometric, instrumentul de măsură fiind etalonat în rot./min., proporţionale cu viteza de rotaţie a unui

dispozitiv generator de curent ataşat discului de frânare a ergometerului.

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

4

b) Ergografie. Metodă de investigare iniţial mecanică ergografică este realizată în condiţii moderne prin

folosirea unor traductoare electromecanice de tip rezistiv (potenţiometri) sau inductiv, care printr-o conectare

adecvată la dispozitivele egografice convertesc variaţiile deplasărilor induse de contracţiile musculare voluntare

pentru tractarea unei greutăţi, în variaţii electrice ce sunt ulterior amplificate şi înregistrate.

Figura 9. Ergometrie

8. Traductoare pentru reflexografie

Pentru urmărirea fidelă a vitezei răspunsurilor reflexe mecano-contractile, tehnicile moderne au înlocuit

sistemele mecanice de obţinere a reflexogramelor prin traductoare de tip rezistiv, capacitativ, inductiv,

piezorezistiv, piezoelectric, fotoelectric. Variaţiile de tensiune electrică de la ieşirea acestor traductoare sunt

aplicate unor lanţuri de măsură adecvate.

Figura 9. Goniometrie Figura 10. Traductor fotoelectric si capacitiv pentru reflexografie

9. Traductoare pentru analiza gazelor

Pentru analiza gazelor din aerul expirat sau a celor transportate la nivelul sângelui, se folosesc analizoare

de gaz echipate cu traductoare corespunzătoare.

a) Traductoarele pentru analiza gazului expirat se bazează pe principiul conductibilităţii termice. O sârmă

de platină încălzită printr-un curent electric constant atinge o temperatură care depinde de conductibilitatea

termică a gazului care o înconjoară.

b) Traductoarele pentru analiza gazului sanguin şi în special a O2 sunt, în cazul măsurărilor indirecte, de tip

fotocelulă, iluminate continuu sau intermediar de la o sursă de lumină constantă cu lungimea de undă λ = 6 500 - 8

000 Ă, prin intermediul unor filtre de roşu şi infraroşu. Transiluminarea indirectă a sângelui, în reţele de vase

sanguine (ex: lob ureche) sau directă a sângelui prelevat într-o cuvă, proiectează pe fotocelulă o radiaţie cantitativ

dependentă de variaţiile absorbţiei de lumină ale oxihemoglobinei şi hemoglobinei din sângele investigat. Acest

semnal este apoi amplificat şi prelucrat. Traductoarele, funcţie de metoda de măsură, au forme şi dimensiuni

corespunzătoare.

10. Traductoare pentru spirometrie şi spirografie

Evaluarea prin spirometrie a volumelor de gaze ventilate este posibilă fie prin transmiterea mecanică a

deplasărilor unui cilindru la o peniţă inscriptoare, fie prin intermediul unui traductor rezistiv. În unele tehnici

spirometrice moderne variaţiile vitezei fluxului de aer sunt convertite în variaţii electrice prin intermediul unor

traductori de presiune diferenţială permiţând după prelucrare măsurări ale VEMS, CV,etc. De asemenea, se

folosesc traductoare de viteză tip turbină, prin integrarea semnalului de viteză obţinându-se semnalul de volum

care se afişează.

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

1

4. Amplificarea biosemnalelor. Filtrarea. Vizualizarea biosemnalelor.

1. AMPLIFICATOARE Semnalele bioelectrice captate cu ajutorul electrozilor sau traductoare au amplitudini mici şi din acest

motiv trebuiesc folosite amplificatoare. Se vor folosi amplificatoare de semnal mic şi de cele mai multe ori sunt folosite amplificatoarele diferenţiale. Amplificatorul diferenţial are două intrări de semnal, potenţialele aplicate la intrări şi potenţialul de ieşire fiind raportate la nulul electronic al amplificatorului (masa electronică).

Diferenţa de potenţial V1 – V2 = Ud se numeşte tensiune diferenţială la intrare. Tensiunea de ieşire, Ue, rezultă direct proporţională cu tensiunea diferenţială aplicată la intrări. Factorul de proporţionalitate exprimă

amplificarea de semnal al amplificarea de semnal diferenţial al amplificatorului d

e

d

U

UA = . Dacă notăm

2

21VV

Uc

+= , denumit semnal de mod comun, vom găsi la ieşire un răspuns nenul chiar pentru V1=V2.

Amplificarea de mod comun

c

e

cU

UA = este însă mult mai mică decât Ad.

Un amplificator se prezintă schematic ca în figura 1.

Figura 1. Amplificator de măsură pentru biosemnale

În practică amplificatoarele de instrumentaţie trebuie să amplifice semnale de ordinul milivolţilor (sau

chiar de ordinul microvolţilor în cazul EEG). 2. FILTRAREA La culegerea biosemnalelor, pe lângă semnalul util apar şi semnale perturbatoare. În medicină, orice

perturbaţie care însoţeşte semnalul util într-o măsurare se numeste artefact. Acestea pot fi provocate de: - variaţiile în timp ale impedanţelor de contact ale electrozilor şi ale potenţialelor de electrod; - cuplaje magnetice şi electrice ale cablurilor de electrozi şi ale ţesuturilor cu surse de semnal exterioare,

în specil reţeaua de alimentare; La toate acestea se adaugă semnalele electrofiziologice generate de alte organe decât organul ce se

studiază şi care apar în măsurare (artefacte biologice). Metoda uzuală de evaluare a semnalului acoperit de zgomot este de a-l trece printr-un filtru care să suprime zgomotul (semnalul perturbator), în timp ce semnalul util este lăsat relativ neschimbat.Filtrele utilizate în acest scop pot fi filtre fixe sau filtre adaptative care modifică automat parametrii de filtrare funcție de necesități.

3. SISTEME DE VIZUALIZARE ŞI AFIŞARE A BIOSEMNALELOR Un bloc important al lanţului de măsură bioelectrometric este blocul de vizualizare / înregistrare a

biosemnalelor. Semnalele electrofiziologice, datele rezultate din prelucrarea acestora, precum şi alţi parametri măsuraţi sunt înregistrate sau redate atât pentru evidenţierea în momentul măsurării a mărimilor respective, cât şi pentru urmărirea evoluţiei la intervale mai mici sau mai mari de timp a fenomenelor sau pentru urmărirea farmacologică în timp sau în diverse alte condiţii.

3.1. Înregistratoare grafice Un înregistrator grafic este un dispozitiv electromecanic care traduce printr-o transformare direct

proporţională, semnalul electric de înregistrat (curent sau tensiune) într-o deplasare liniară sau unghiulară a unui element mecanic ce lasă o urmă pe hârtie. Principalele părţi componente sunt:

traductorul propriu-zis care converteşte semnalul electric în mişcare mecanică; traductorul mişcării mecanice cel care realizează o urmă vizibilă pe un suport; suportul de înregistrare – hârtie obişnuită sau specială ; mecanismul de derulare al hârtiei faţă de un suport de scriere şi de vârful de scriere.

−−−−

+

+V

−V

V1

V2 Ue

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

2

Figura 2. Inregistrator grafic

Scrierea propriu-zisă cu vârful de scriere pe hârtia suport se obţine prin următoarele modalităţi care dau şi

denumirea inscriptorului. 3.1.1. Inscriptorul cu cerneală - foloseşte un creion cu fibră (carioca) care prin capilaritate lasă cerneala

pe hârtia obişnuită. Sunt cele mai ieftine înregistratoare şi sunt folosite în culegerile cu volum mare de înregistrare (de ex. în electroencefalografie). Viteza maximă este limitată de banda de frecvenţă a inscriptorului, care nu permite înregistrarea unor variaţii prea rapide în timp.

3.1.2. Inscriptorul cu hârtie carbon - sau cu scriere prin presare foloseşte o peniţă uşor rotunjită la vârf care presează hârtia suport a datelor de înregistrat pe o hârtie de copiat ce este derulată odată cu hârtia suport.

Deviaţia maximă a înscrierii este de ± 30 mm, liniaritate este cuprinsă între 3 şi 10 % iar viteza maximă de derulare a hârtiei este de 1000 mm/s.

3.1.3. Inscriptorul cu hârtie termosensibilă - foloseşte o peniţă metalică care este încălzită electric şi care arde stratul superficial sensibil la căldură al unei hârtii speciale. Caracteristicile sale sunt: frecvenţă maximă 200 Hz, înscriere maximă 30 mm, liniaritate 3...10%, viteza maximă de derulare a hârtiei 1m/s. Pentru că foloseşte o hârtie specială preţul este de aproximativ 3 ori mai mare faţă de un înregistrator cu peniţă cu cerneală.

3.1.4. Inscriptorul cu jet de cerneală sub presiune - foloseşte hârtie obişnuită. Eliminarea cernelii dintr-un rezervor se face prin intermediul unui orificiu cu diametru 0,01 mm, alimentată printr-un tub de sticlă subţire cu cerneală sub presiune (câteva atmosfere) de la rezervor.

3.2. Osciloscoape Osciloscoapele au devenit un instrument elementar de lucru în medicină şi aceasta pentru că osciloscopul nu

afişează numai amplitudinea semnalului ci şi evoluţia acestora în timp. „Inima” oricărui osciloscop este tubul catodic care este alcătuit în principal dintr-un tun electronic a cărui fascicol este accelerat şi focalizat de electrozi special concepuţi. Fascicolul electronic loveşte un ecran pe care este depus un luminofor cu proprietatea de a transforma în radiaţie luminoasă energia cinetică a electronilor. Fără influenţe din exterior fascicolul loveşte exact centrul ecranului.

Osciloscoapele medicale moderne sunt bazate pe o serie de noi tehnologii digitale incluzând şi folosirea microprocesoarelor precum şi selectarea opţiunilor prin metoda “touch screen”. Principiul de funcţionare al acestora este simplu. Pe marginile carcasei tubului catodic există o serie de surse de radiaţie în infraroşu şi corespunzător fiecărui emiţător câte un receptor în infraroşu pe latura opusă. În momentul în care operatorul doreşte să selecteze o anumită opţiune degetul său întrerupe fascicolul IR de la emiţător la receptor şi este selectată opţiunea respectivă.

Figura 3. Monitor de pacient

În ultimul timp au apărut sisteme de vizualizare a semnalelor care folosesc în loc de tub catodic ecrane cu

cristale lichide. Acestea au avantajul unui consum redus şi a unei mase reduse. La aceste sisteme nu mai este necesară folosirea perechilor de emiţători / receptori în IR pentru că în momentul când operatorul atinge ecranul cu degetul se modifică rezistenţa locală sau capacitatea şi se face selectarea opţiunii alese.

3.3. Indicatoare Valorile medii sau instantanee ale variabilelor fiziologice însoţesc în mod obişnuit informaţia scopică. Instrumentul clasic de panou cu cadru mobil este mai ieftin decât un indicator numeric, dar accesul mai

greu la informaţie îl recomandă numai pentru parametri necritici. Un sistem de repere ataşat scalei permite prestabilirea pragurilor de alarmă într-un mod mai direct decât pentru indicatoarele numerice.

Indicatorul de maxim / minim (utilizat pentru presiunea arterială) reţine valorile de extrem ale variabilei pe parcursul unui interval de supraveghere la capătul căruia este reiniţializat.

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

3

Indicatorul analogic cu coloană luminoasă ridică precizia citirii prin absenţa paralaxei şi oferă prin înălţimea coloanei un reper vizual care poate fi rapid evaluat de la distanţă.

Indicatoarele numerice prezintă evantajul informaţiei care poate fi preluată dintr-o privire, de la distanţă mare. Limitele de alarmă sunt reglate în mod obişnuit cu discuri de comutaţie decadică. Tehnologia actuală de afişare cuprinde LED-uri şi cristale lichide, tubul Nixie fiind reţinut numai pentru formatul foarte mare.

Indicatorul numeric nu reprezintă totuşi soluţia definitivă. Dacă utilizatorul este obosit sau supus unui debit mare de informaţie, siguranţă comunicării pe cale numerică scade simţitor. Viteza de schimbare a parametrilor care scapă în mare măsură indicatoarelor numerice are adesea o semnificaţie clinică majoră. De aceea este mai uşor pentru creierul uman - în sensul timpului de acces – să accepte o curbă, un traseu, o formă decât un număr. Aceste limitări determină adesea combinarea indicatoarelor analogice cu cele numerice.

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

1

5.

ELECTROMIOGRAFIA

Electromiografia (EMG) reprezintă metoda de înregistrare grafica a biopotențialelor musculare cu ajutorul electrozilor ac introdusi în masa musculară (EMG elementară) sau cu ajutorul electrozilor cutanați (EMG globală) și studierea caracteristicilor acestora. Electromiografia este o metodă de investigație paraclinică modernă care completează examinarea medicală.

Înregistrarea se efectuează cu ajutorul electromiografului care prezintă un sistem de culegere a potențialelor electrice musculare, o unitate de amplificare și un sistem afisaj și/sau de înscriere grafică. • Sistemul de culegere - este reprezentat de electrozi, care pot fi:

- Electrozi de suprafață cu suprafață de aproximativ 1 cm2, ce se amplasează pe tegumentele ce acoperă

regiunea musculara studiată (în mod uzual la capatul proximal și distal al muschiului). Acești electrozi culeg activitatea electrică a întregului muschi, iar înregistrarea obținută reprezinta electromiograma globală.

- Electrozi ac (ac coaxial Adrian-Bronck) se inseră în muschi și permit culegerea activității electrice a unei singure unități motorii, obținându-se astfel electromiograma elementară. • Sistemul de amplificare – este alcătuit dintr-un amplificator și un filtru care permit înregistrarea semnalului electric care ia naștere spontan și a cărui amplitudine este foarte mică sau prin contracții musculare voluntare sau involuntare. • Sistemul de afișare și înscriere grafica: monitor, hȃrtie. • Difuzor: redă sub formă sonoră variațiile biocurenților musculari. Potențialele normale se aud ca sunete lungi și de joasă frecvență, în timp ce curenții patologici dau un sunet scurt și ascuțit. • Sistemul de stimulare se face prin impulsuri cu o anumită durată și intensitate în funcție de particularitățile somatice ale subiectului.

Electromiografia este utilă în diagnosticul diferențial al patologiei miopatice și neurogenice. EMG este utilă în:

• Diagnosticul bolilor neuro-musculare - neuropatii, miopatii - se preferă EMG elementară; • Medicina muncii și studii de ergometrie - pentru aprecierea forței musculare exercitate în timpul

activităților fizice; • Medicina sportivă - în scopul masurarii forței musculare și instalarea oboselii în timpul efortului fizic; • Recuperare și fizioterapie - pentru diagnosticul gradului de afectare neuro-musculară și pentru

monitorizarea progreselor realizate de pacient în fazele de reabilitare post-traumatică. Electromiografia nu are contraindicații. Tehnica de înregistrare

Subiectul trebuie să fie relaxat, să stea într-o poziție comodă, în poziție sezândă sau culcat, ceea ce va permite o bună relaxare musculară. Temperatura camerei în care se face măsuratoarea trebuie sa fie de 21-24 °C, iar pacientul trebuie informat corect cu privire la modul de desfășurare al investigației. Se degresează tegumentele cu o soluție alcoolica și apoi se fixează electrozii de suprafață cu ajutorul unor benzi elastice sau leucoplast sau se introduc electrozii ac în masa musculară. Pentru a realiza un bun contact cu tegumentul este indicată folosirea unui gel de contact (electrolitic). • Electrozii de suprafață se amplaseaza între punctul motor al muschiului și inserția tendinoasă, astfel încât axa ce intersectează ambii electrozi de detecție să fie paralelă cu fibrele musculare; • Electrozii de tip ac se introduc în muschi, fără anestezie prealabilă, de preferat în paralel cu dispoziția fibrelor musculare. Electrodul de referință (indiferent) se plaseaza cât mai departe de electrozii de culegere, pe țesut electric neutru, de obicei la nivelul unei proeminențe osoase.

Se va înregistra EMG în repaus muscular, la o contracție musculară voluntară minimă, si apoi, gradat, la contracții tot mai ample, pâna la o contracție maximală, cu contrarezistență.

În funcție de simptomatologia clinică prezentată de pacient, se va face: • Examenul EMG pentru mușchii membrelor, ai feței, spatelui si pentru musculature extrinsecă a globilor

oculari; • Examenul mușchilor simetrici - în caz de atrofie musculară unilaterală; • Examenul mușchilor agonisti-antagonisti - în caz de leziune centrală; • Examenul EMG cu activarea traseului prin urmatoarele metode: electric (neurostimulare) utilizând

stimuli de intensitate, durată și frecvență variabilă; modificarea temperaturii muschiului; hiperpnee; ischemie locală prin aplicarea unui garou la rădăcina membrului respectiv sau executând o compresie cu manșeta tensiometrului.

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

2

Aspectul grafic al biopotențialelor musculare depinde de numărul și mărimea unității motorii (UM) de la nivelul masei motorii investigate. (UM = totalitatea fibrelor musculare striate inervate de axonul unui singur motoneuron). Numărul și mărimea unității motorii este diferită de la un muschi la altul:

- mușchii care generează o forță de contracție mare (ex. mușchiul cvadriceps) au număr și mărime crescută a UM.

- mușchii care realizează mișcări fine (ex. Mușchii extrinseci ai globilor oculari) au număr și mărime scăzută a UM.

Caracteristicile biopotențialelor electrice musculare

Activitatea electrică musculară se caracterizeaza prin înregistrarea unor potențiale care prezintă particularități din punct de vedere al amplitudinii, duratei, frecvenței și a morfologiei.

- Amplitudinea: 500–700 μV. Depinde de: mărimea unității motorii, distanța între electrod și unitatea motorie, suprafața de înregistrare.

- Durata: 4–16 msec. Reprezintă timpul necesar înscrierii fenomenului electric. Depinde de: mărimea UM, gradul de dispersie al fibrelor musculare în cadrul UM (este mai mare pentru mușchii ai căror unități motorii conțin mai multe fibre și este mai scăzută la copii).

- Morfologia: depinde de gradul de sincronizare a contracției fibrelor musculare la nivelul UM. Poate fi monofazică (trece prin două valori nule), bifazică (trei valori nule), trifazică (patru valori nule) și polifazică. Pe un traseu normal cea mai frecventă morfologie este cea bifazica, iar cea mai rara este cea polifazică.

- Frecvența: 4–12 cicli/s. Depinde de: periodicitatea cu care se repetă descărcarea la nivelul motoneuronului; crește proporțional cu importanța contracției musculare.

În funcție de intensitatea contracției musculare, traseul EMG are urmatoarele aspecte (figura 4): 1. Traseu de repaus - linie izoelectrică (mușchiul nu generează spontan potențiale de acțiune); 2. Traseu simplu - la o contracție minimă sunt înregistrate doar potențiale derivate dintr-o singură unitate

motorie, având caracterele prezentate anterior; 3. Traseu intermediar - la contracții de intensitate medie sunt înregistrate și potențiale din unitățile

motorii învecinate, vârfurile sunt numeroase, dar se pot deosebi între ele; 4. Traseu de interferență - la contracții maximale se obține un traseu bogat în elemente grafice, cu o

succesiune rapidă a vârfurilor, ceea ce nu mai permite verificarea apartenenței potențialelor la o anume unitate motorie.

Figura 4 Traseu electromiografic normal

Variante moderne ale electromiografiei

Datorită îmbunătăţirii performanţelor tehnice ale aparaturii, electromiografia de suprafaţă câştiga tot mai mult teren, prezentând avantajul că este neinvazivă, relativ rapidă şi simplu de efectuat. În acelaşi timp, se caută noi metode de explorare performantă a activităţii electrice musculare, cum ar fi electromiografia pe o singura fibră sau în condiţii dinamice.

Electromiografia pe o singură fibră: Utilizează pentru culegere electrozi ac ce conţin 1- 14 fire de platină şi prezintă o suprafaţă de culegere situată lateral faţă de vârful acului.

Electromiografia dinamică: Este o metoda ce permite investigarea unor cicluri de mişcări, de exemplu, mersul. Se indică în studii cinematice, pentru aprecierea performanţei atleţilor, investigarea accidentelor sportive, precum şi în studiile preoperatorii ale pacienţilor ce vor suferi corecturi ortopedice (pentru evaluare şi prognostic).

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

1

6. MĂSURAREA PARAMETRILOR BIOELECTRICI CARDIOVASCULARI

Electrocardiografia – consideraţii generale Electrocardiograma (ECG) constituie o metodă grafică de înregistrare a diferențelor de potențial al

cȃmpului electric generat de activitatea cardiacă. Forțele electromotrice ale inimii sunt de o intensitate foarte slabă și de transmit la suprafața tegumentelor prin țesuturi a căror rezistență reduce și mai mult amplitudinea lor. Pentru culegerea acestor forțe electromotrice, generate de inimă în activitate, se aplică electrozi direct pe inimă sau la distanță. În funcție de locul de plasare a lectrozilor fața de inimă de obțin derivații directe, semidirecte și indirecte.

Derivațiile directe se realizează prin așezarea electrozilor colectori pe suprafața epicardică, spre exemplu în timpul unei intervenții chirurgicale sau prin introducerea electrozilor endocavitar în cursul cateterismului cardiac prin implantarea acestora în masa miocardică.

Derivațiile semidirecte sunt cele esofagiene și pericardice. Derivațiile esofagiene se obțin prin introducerea unui electrod în esofag, la diferite niveluri de pe suprafața posterioară a inimii. Derivațiile pericardice se pot înregistra în cursul unei toracotomii.

Derivațiile indirecte sau la distanță sunt cele care se folosesc în mod curent în electrocardiografia clinică. Electrozii sunt aplicați pe membre și pe diferite puncte ale ariei precordiale și ale cutiei toracice. Derivațiile indirecte sunt următoarele: derivații bipolare și unipolare ale membrelor și derivații unipolare precordiale.

Se numeşte derivaţie bipolară o derivaţie în care cei doi electrozi sunt electrozi exploratori, adică culeg variaţiile de potenţial. Axa de explorare a unei derivaţii bipolare trece prin linia ce uneşte cei doi electrozi. Amplitudinea diferenţei de potenţial culese este proporţională cu proiecţia vectorului cardiac pe linia de explorare. Aceste derivații se realizează aplicȃnd doi electrozi succesiv pe două din cele trei regiuni care pot fi echidistante față de inimă: brațul drept, brațul stȃng și piciorul stȃng. Aceste derivații sunt derivații standard. Cele trei derivații standard D1, D2, D3 formează laturile unui triunghi care poartă numele lui Einthoven. Utilizează 3 puncte de plasare a electrozilor activi:

– membrul superior drept (R = right) - roşu – membrul superior stâng (L = left) - galben – membrul inferior stâng (F = foot) - verde Un al patrulea electrod va fi plasat pe membrul inferior drept, acesta fiind un electrod de pământare

(negru). Notând cu VR, VL şi VF potenţialele punctelor respective, derivaţiile standard măsoară diferenţele de

potenţial care iau naştere între câte două din aceste puncte, în modul următor: D1= VF - VL D2 =VF - VR D3 =VL - VR

Figura 1 Derivaţiile ECG standard şi locurile de aplicare a electrozilor pentru obţinerea lor.

În reprezentare grafică, axele electrice ale celor trei DS sunt reprezentate de cele trei laturi ale

triunghiului echilateral; inima, ca sursă electromotoare este plasată în centrul acestui triunghi. Aplicând circuitul electric astfel format teorema a doua a lui Kirchhoff se poate demonstra legea fundamentală a DS:

D1 + D3 = D2

Se numeşte derivaţie unipolară, o derivaţie în care unul dintre electrozi culege variaţii de potenţial, iar

celălalt rămâne la un potenţial practic constant. Primul electrod este explorator, iar al doilea este indiferent. Derivaţii unipolare ale membrelor (DUM) Au electrozii plasaţi în aceleaşi poziţii ca pentru obţinerea DS (R, L şi F). Sunt derivaţii unipolare, deoarece printr-un artificiu, unul din electrozi, considerat indiferent, înregistrează tot

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

2

timpul un potenţial electric nul; aparatul măsoară astfel potenţialul cules de celălalt electrod (electrodul explorator).

Figura 2 Derivaţiile unipolare ale membrelor

A. Metoda Wilson: derivaţiile unipolare ale membrelor se obţin plasând electrodul explorator pe unul din

membre, electrodul indiferent fiind conectat la borna centrală. VR = unipolara braţului drept; VL = unipolara

braţului stâng; VF = unipolara braţului stâng;

B. Metoda Goldberger: derivţiile unipolare ale membrelor se obţin prin plasarea electrodului explorator pe unul

din membre, electrodul indiferent rezultând prin scurtcircuitarea celorlalte membre, fără rezistenţă intrecalată.

C. Metoda Wilson – Goldberger este o modificare a metodei Goldberger, cu intrecalarea a două rezitenţe în

circuitul celor două membre. aVR – derivţia unipolară a membrului drept; aVL = derivaţia braţului stâng; aVF =

derivaţia piciorului stâng (“a” reprezintă conducerea amplificată ).

Electrodul indiferent se obţine prin metoda propusă de Goldberger, unind într-un punct electrozii celor

două membre, diferite de electrodul explorator. Derivaţiile obţinute se notează aVR, aVL şi aVF (Figura 2). Indicele a (de la augmented = amplificat) se adaugă, deoarece potenţialele obţinute prin această metodă sunt mult mai mici decât cele obţinute prin alte tehnici şi trebuie amplificate suplimentar.

Regula generală a DUM este: aVR + aVL + aVF = 0

Derivaţiile unipolare pot fi exprimate în funcţie de derivaţiile bipolare ale membrelor după fomula:

aVR = 3

21DD +

; aVL = 3

31DD +

; aVF = 3

32DD + ;

Derivaţiile toracice (DT), numite şi derivaţii precordiale, explorează activitatea inimii într-un plan orizontal fiind derivaţii unipolare. Electrodul indiferent se obţine prin metoda propusă de Wilson, scurtcircuitând întrun singur punct, numit bornă centrală terminală (BCT) electrozii de la cele trei membre, R, L şi F. Electrodul explorator se plasează în anumite puncte convenţionale de pe peretele toracic anterior, notate de la V1 la V6

Figura 3 Derivaţii unipolare precordiale

În derivaţiile unipolare precordiale electrodul explorator conectat cu polul pozitiv este situat în anumite

puncte ale regiunii precordiale sau ale cutiei toracice, în dreptul pereţilor ventriculelor drept şi stâng. Electrodul indiferent legat cu borna centrală se află la polul negativ.

Amplitudinea deflexiunilor din conducerile precordiale este mai mare decât în conducerile membrelor, deoarece electrodul explorator, fiind situat mai aproape de inimă, culege diferenţe mari de potenţial.

Punctele de exploarare a regiunii precordiale sunt în număr de şase: - V1, se aplică pe marginea dreaptă a sternului, în spaţiul al IV – lea intercostal (roșu); - V2, pe marginea stângă a sternului, în spaţiul al IV-lea intercostal (galben); - V3, la mijlocul liniei ce uneşte V2 cu V4 (verde);

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

3

- V4, în spaţiul al V – lea intercostal, pe linia medio-claviculară stângă (maro); - V5, pe orizontala care porneşte de la conducerea V4 până la intersecţia cu linia axilară anterioară

(negru); - V6, la încrucişarea liniei axilare medii stângi cu linia orizontală care trece prin V4 (mov). În afara acestor şase poziţii clasice, electrodul explorator poate fi plasat şi pe alte puncte de pe suprafaţa

toracică: - V7, situat la intersecția liniei axilare posterioare stȃngi cu orizontala care trece prin V4; - V8, la întretăierea verticalei care trece prin vȃrful omoplatului stȃng cu aceeași orizontală. - V3R, V4R, V5R, V6R plasate pe partea dreaptă a cutiei toracice; - VE, situat în dreptul apofizei xifoide - Conducerile notate cu X sunt conduceri precordiale cu un spaţiu mai sus, iar conducerile notate cu Y,

cu două spaţii mai sus faţă de conducerile obişnuite de la V1 la V6.

Înregistrarea electrocardiogramei Bolnavul se aşează în decubit dorsal, pe cât posibil într-o stare de relaxare fizică şi psihică. Temperatura

camerei se recomandă a fi în jur de 20°C, frigul putând produce tremurături musculare, iar căldura excesivă, transpiraţie care modifică conductibilitatea pielii, falsificându-se astfel înregistrarea. Pentru a reduce rezistenţa pielii şi a realiza un cât mai bun contact între electrod şi piele, se face degresarea tegumentelor cu alcool şi se aplică apoi electrozii. Aceştia se plasează pe cât posibil pe regiuni nepăroase şi pe partea musculară, nu pe cea osoasă. Punctele toracice pe care se aplică electrozii precordiali vor fi respectate cu atenţie la acelaşi pacient, pentru ca la o eventuală repetare a ECG să rămână aceleaşi.

Biopotenţialele cardiace culese cu ajutorul electrozilor în derivaţiile alese prin selector sunt amplificate şi eventual filtrate, pentru ca apoi să fie aplicate sistemului de afişaj. Cablul de pacient este prevăzut la un capăt cu electrozii care se leagă la pacient, iar la celălalt capăt cu o mufă care se leagă la selectorul de derivaţii. Culorile conductoarelor de legătură ale electrozilor sunt standardizate: roşu pentru braţul drept, galben pentru braţul stâng, verde pentru piciorul stâng, negru sau albastru pentru piciorul drept; alb numerotat 1- 6 pentru legăturile precordiale (V1... V6).

Banda de frecvenţă a semnalului cules se situează în intervalul 0,05 – 100Hz. Amplificatoarele utilizate sunt de tip diferenţial cu cuplaj RC pentru a satisface cerinţele de impedanţă pentru electrozii de suprafaţă, de sensibilitate şi bandă de frecvenţă corespunzătoare semnalului electric cardiac.

Dispozitivul de înregistrare este prevăzut cu posibilitatea reglării vitezei de hârtie, în cel puţin două trepte (25 şi 50 mm/s). Pentru etalonarea căii de amplificare înregistrate, pe orice derivaţie blocul de etalonare introduce la intrarea preamplificatoarelor un semnal de test de 1 mV; pentru acest semnal potrivit standardelor trebuie să rezulte o deviaţie a peniţei de 10 mm. Standardizarea se face înaintea fiecărei înregistrări, apăsându-se sacadat butonul de etalonare. Când curba de etalonare nu este corectă, apar distorsiuni de înregistrare care modifică ECG. Dacă ramura ascendentă a curbei depăşeşte platoul sau ramura descendentă coboară sub linia de plecare cu mai mult de 1 mm, se produce deflexiunea numită overshooting (supraoscilaţii) care se datoreşte unei slabe amortizări a sistemului inscriptor cu exagerarea deflexiunilor rapide. Când curba de standardizare are colţurile rotunjite, deformarea poartă denumirea de overdamping (supramortizare); în acest caz sistemul de înregistrare fiind prea amortizat, se obţin complexe de voltaj scăzut cu dispariţia deflexiunilor de amplitudine mică şi cu denivelarea segmentelor.

Figura 4 Aspectul curbei de etalonare a amplificării electrocardiografului. A. Corect. B. Supra-amplificare; se

amplifică în modartificial undele mai mari şi se creează mici unde inexistente în realitate C. Supra-amortizare; se

micşorează undele şi se şterg undele mici.

La unele sisteme de înregistrare pot fi întâlnite marcatoare de timp la secundă sau la 10 secunde. Acestea

permit o analiză corectă funcţie de timp, independent de eventualele neuniformităţi în derularea hărtiei. În cazuri de urgenţă şi în supravegherea de lungă durată se foloseşte afişarea scopică. De asemenea,

autosalvările sunt dotate cu câte un electrocardioscop prevăzut cu un cablu de pacient care, de regulă, are numai trei electrozi. Electrozii se plasează pe toracele pacientului în vârfurile unui triunghi echilateral: doi electrozi culeg tensiunea corespunzătoare derivaţiei II, iar al treilea electrod reprezintă masa. Elementele de analiză unei electrocardiograme

Interpretarea unui traseu 12 ECG cuprinde două aspecte: cel al analizei ritmului cardiac şi cel al analizei morfologiei traseului.

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

4

Analiza ritmului: se referă la analiza caracteristicilor frecvenţei şi modificărilor ritmului bătăilor cardiace. Din acest punct de vedere este necesar să se precizeze trei elemente: originea ritmului cardiac este în mod normal în nodul sinusal (NS), de unde impulsul se propagă prin atrii de sus în jos, apoi prin nodul atrioventricular (NAV) şi fasciculul His la ventriculi.

Criteriile de recunoaştere a ritmului sinusal sunt următoarele: – unda P prezentă în faţa fiecărui complex QRS; – morfologia undei P se menţine constantă pentru toate revoluţiile cardiace din aceeaşi derivaţie; – distanţa dintre undele P se menţine constantă; sunt acceptate totuşi mici diferenţe între aceste distanţe, legate de fazele mişcărilor respiratorii (aritmie respiratorie).

Regularitatea ritmului cardiac se apreciază pe baza distanţei dintre undele R succesive. Dacă distanţa se menţine constantă, ritmul este regulat, iar dacă se modifică de la un ciclu cardiac la altul, ritmul este considerat neregulat. Neregularitatea ritmului cardiac poate fi periodică, atunci când pe un ritm regulat se suprapun bătăi suplimentare (de exemplu extrasistole atriale sau ventriculare) sau absolută (de exemplu fibrilaţie atrială sau ventriculară).

Frecvenţa cardiacă - este dată de numărul revoluţiilor cardiace dintr-un minut. a) Atunci când viteza de derulare a hârtiei este de 25 mm/s, se aplică formula:

Fc=

RRD

1500

b) cu ajutorul riglei de calcul a frecvenţei; c)o tehnică simplificată stabileşte frecvenţa cardiacă folosind curba din graficul de mai jos care necesită determinarea în mm a distantei dintre vârfurile a două unde R succesive şi citirea pe ordonată a frecvenţei corespunzătoare.

A B

Figura 5 (A) Graficul pentru calculul frecvenţei; (B) Riglă de calcul a frecvenţei

Analiza morfologică: urmăreşte descrierea caracteristicilor elementelor corespunzătoare unei revoluţii cardiace, considerate în mod izolat. Din acest punct de vedere, pe traseul ECG se disting unde, segmente şi intervale.

Figura 6 Elemente morfologice ale unei electrocardiograme

Instrumentație biomedicală pentru recuperare

5

Tabel I Parametrii morfologici ai unei electrocardiograme normale.

Undele (deflexiunile) sunt abateri ale liniei traseului de la linia izoelectrică. Acestora li se descrie: durata (în secunde); amplitudinea (în mV sau mm); orientarea vectorială, reprezentând unghiul vectorului mediu corespunzător undei respective în planul frontal; forma, adică particularităţile care nu se pot exprima cifric (îngroşări, neregularităţi). Undele care se analizează pe traseul ECG sunt unda P, complexul QRS, unda T şi unda U. Segmentele sunt porţiuni de traseu cuprinse între două unde. Acestora li se descriu durata şi poziţia faţă de linia izoelectrică; dacă segmentul este decalat faţă de linia izoelectrică, se precizează sensul (sub- sau supradenivelare), amplitudinea (în mm) şi forma decalării. Segmentele care se analizează pe traseul ECG sunt segmentul ST, segmentul PQ şi segmentul TP. Intervalele definesc durata de timp între două repere de pe traseu (începutul sau sfârşitul unor unde). Intervalele care se analizează pe traseul ECG sunt intervalul PQ, intervalul QT şi intervalul RR. Artefacte în înregistrarea electrocardiogramei Sunt deformări ale traseului electric produse de: A) curentul alternativ produce parazitări ale ECG traduse printr-o înscrire dinţaţă a acesteia, datorată unor oscilaţii perfect regulate la o frecvenţă de 50 de periode /sec.

Figura 7 Artefact datorat curentului electric alternativ

Figura 8 Tremurături musculare produc oscilaţii

neregulate ca frecvenţă şi amplitudine

Se evită prin:

a) legătură corectă a aparatului cu pământul; b) perfectă aderare a electrozilor la tegumente; c) înlăturarea încrucişării cablului de reţea cu cel de pacient sau a trecerii cablului de reţea pe lângă

patul pacientului; d) îndepărtarea din imediata apropiere a altor aparate electrice în funcţiune sau îndepărtarea patului de

surse electrice; e) izolarea bolnavului printr-o plasă metalică sub saltea, conectată la pământ, în acelaşi punct de masă,

cu electrocardiograful. B) tremurăturile musculare se traduc pe înscriere prin aceleaşi dinţări ale traseului electric, dau neregulate, cu frecvenţă şi amplitudine variabile. Se evită prin obţinerea unei poziţii comode, prin respectarea temperaturii camerei şi liniştirea bolnavului dacă acesta este agitat. C) ondulaţiile traseului electric se produc odată cu mişcările bolnavului sau cu mişcarea cablurilor, mai ales în timpul respiraţiei, dacă acestea sunt plasate pe abdomen sau torace.

Instrumentatie biomedicala pentru recuperare

1

7. MĂSURAREA PARAMETRILOR RESPIRATORI

Respiraţia este o funcţie vegetativă, de nutriţie, prin care se asigură obţinerea oxigenului din aerul

atmosferic, aprovizionarea cu oxigen a tuturor celulelor organismului uman, eliminarea dioxidului de carbon din celule şi din organism. Ea comportă două etape:

- procesul de respiraţie externă sau pulmonară, prin care are loc aprovizionarea organismului cu oxigen şi eliminarea dioxidului de carbon din organism;

- procesul de respiraţie internă, tisulara, prin care se realizează aprovizionarea cu oxigen a tuturor celulelor şi eliminarea din celule a dioxidului de carbon.

Fig. 1 Procesul respiraţiei

Procesul respiraţiei decurge astfel (Fig.1): aerul atmosferic pătrunde în plămâni prin căile respiratorii superioare (fosele nazale, naso - faringele, laringele, traheea şi bronhiile principale). La nivelul alveolelor pulmonare are loc trecerea oxigenului, prin difuzie şi fixarea lui pe hemoglobina sanguină. Oxigenul fixat pe hemoglobină, sub forma de oxihemoglobină, este transportat de sânge până la nivelul vaselor capilare unde tot prin difuzie, trece în celule. Dioxidul de carbon (CO2) difuzează din celule în sânge şi este transportat la alveolele pulmonare. La nivelul alveolelor pulmonare CO2 trece prin difuzie şi este eliminat cu aerul expirat. Respiraţia este un proces ciclic. Frecvenţa respiratorie la om se modifică în funcţie de vârstă, având valoarea de 40 respiraţii pe minut la nou - născut, de 30 respiraţii pe minut la 8 -10 ani, de 20 respiraţii pe minut la 20 de ani şi de 12 -18 respiraţii pe minut după 40 de ani. În efort fizic frecvenţa respiraţiilor creşte până la 40 - 60 respiraţii pe minut. Creşterea ritmului respirator are loc şi în condiţii patologice: febră, hipertiroidism, etc.

Raportul dintre durata inspiraţiei şi expiraţie este de 1 : 2, proporţie optimă pentru menţinerea constantă a compoziţiei aerului alveolar.

În practica medicală, starea de funcţionalitate a sistemului respirator se stabileşte în baza cunoaşterii volumelor şi capacităţilor respiratorii. Determinarea volumelor şi capacităţilor respiratorii se face cu ajutorul aparatelor cunoscute sub denumirea de spirometre. Date privind funcţionarea sistemului respirator se obţin şi din analiza mişcărilor respiratorii ale toracelui, mişcări înregistrate cu ajutorul pneumografelor. De asemenea, se obţin informaţii despre starea sistemului respirator prin măsurarea debitului respirator, a lucrului mecanic respirator, a temperaturii aerului în fosa nazală etc.

DETERMINAREA PARAMETRILOR BIOMECANICI Scopul acestor investigaţii fundamentale pentru evaluarea funcţiei respiratorii îl reprezintă determinarea

prezenţei, naturii şi extinderii disfuncţiei pulmonare ventilatorii cauzate prin obstrucţie, restricţie sau combinarea acestora. Sindromul obstructiv defineşte o afectare ventilatorie generată prin creşterea rezistenţei la flux în căile aeriene, de obicei în cursul expirului (ex.: astmul bronşic). Sindromul restrictiv defineşte o afectare a ventilaţiei prin limitarea anatomică

(pneumonie, tbc, etc.) sau funcţională (pleurezie, afecţiuni neuro-motorii ale dinamicii peretelui toracic) a parenchimului pulmonar. Sindromul mixt reprezintă combinarea celor două mecanisme menţionate anterior.

Comportamentul mecanic pulmonar poate fi cuantificat prin următorii parametri: volume şi capacităţi (parametri dimensionali, predominent statici); debite (parametri dinamici); parametri biomecanici vîsco- elastici (rezistenţă la flux, compleanţă sau elastanţă pulmonară, etc.).

a. Parametri statici - volume şi capacităţi ventilatorii Aceşti parametri evaluează dimensiunile pompei pulmonare.

Instrumentatie biomedicala pentru recuperare

2

a.1. Capacitatea vitală (CV) reprezintă cantitatea maximă de gaz care poate fi mobilizată într- o singură mişcare ventilatorie forţată. Reprezintă o sumă de volume, care sunt măsurate la nivelul orificiului bucal atunci cînd aparatul toraco- pleuro- pulmonar trece din poziţia expiratorie maximă în poziţia inspiratorie maximă. Determinarea CV se poate face prin examen spirografic sau prin pneumotahografie integrată volumic (fig. 2).

Fig. 2 - Sistem computerizat de spirometrie Pony Graphic (Cosmed)

Pe traseul spirografic se determină componentele CV: volumul curent (VC); volumul inspirator de rezervă (VIR); volumul expirator de rezervă (VER).

a.2. Capacitatea inspiratorie (CI) este volumul maxim de aer care poate fi inspirat cînd aparatul toraco- pulmonar îşi schimbă poziţia de expir de repaus la cea de inspir maxim. Se calculează pe spirogramă ca fiind egală cu suma VC + VIR.

a.3. Capacitatea reziduală funcţională (CRF) - este volumul de gaz care se găseşte în plămîni în poziţia de repaus expirator. CRF reprezintă volumul de gaz în care pătrunde, se amestecă şi se diluează aerul inspirat înainte de a intra în procesele de transfer alveolo- capilar şi transport sanguin al O2 şi CO2. Mărimea CRF exprimă echilibrul dintre forţele de retracţie elastică ale plamânului si toracelui, care se opun la nivelul suprafeţei pleurale.

Determinarea CRF se face prin: - metoda diluţiei spirometrice a gazelor inerte (N2 , He); - pletismografie corporală (body- pletismografie); a.4. Volumul rezidual (VR) - este volumul de gaz care rămâne în plămîni la sfîrşitul unei expiraţii complete

(forţate). VR nu poate fi evacuat la subiectul viu, astfel încât determinarea acestui volum se face: - prin calcul: VR = CRF - VER; - prin metoda diluţiei gazelor inerte (N2 , He) în respiraţie unică, în circuit deschis. a.5. Capacitatea pulmonară totală (CPT) - este volumul de gaz conţinut în plămâni la sfîrşitul unui inspir

complet (poziţie inspiratorie maximă). Determinarea CPT se poate face: - prin calcul: CPT = CV + VR sau CPT = CI + CRF; - prin metoda diluţiei He prin respiraţie unică în circuit deschis; - prin metoda radiologică: măsurarea CPT pe radiografii toraco- pulmonare, efectuate în incidenţe postero-

anterioară şi laterală, cu subiectul în apnee după un inspir maximal. Prin prelucrarea computerizată a imaginilor radiologice se poate determina valoarea CPT.

Toate volumele si capacităţile pulmonare se vor corecta BTPS, indiferent de metoda de determinare utilizată.

Fig 3 Inregistrarea grafică a volumelor şi capacităţilor respiratorii

b. Parametri dinamici - debite ventilatorii Debitele ventilatorii reprezintă parametri biomecanici de performanţă, care evaluează cinematica pompei

ventilatorii. Debitele ventilatorii se măsoară de obicei în cursul unei manevre expiratorii maximale si fortate (expirograma

Instrumentatie biomedicala pentru recuperare

3

forţată maximală); uneori se recurge la înregistrarea unui inspir forţat sau a unei ventilaţii fortate. Rezultatul se poate exprima: în debite medii (măsurate pe expirograma fortată);în debite instantanee maxime (măsurate pe curba flux-

volum).

b.l. Pe expirograma fortată se determină urmatorii parametrii: - volumul expirator maxim pe secundă (VEMS) - este volumul de gaz expulzat din plămâni în prima

secundă a expirului forţat. Uneori se determină volumele expirate la 0, 5 sec (VEM 0, 5 ), 0, 75 sec (VEM 0, 75), 2 sec (VEM 2) sau 3 sec (VEM 3) de la începutul expirului maximal forţat, dar aceşti parametri nu furnizează informaţii suplimentare în raport cu VEMS şi nu au intrat în investigaţia de rutină.

VEMS se exprimă în litri sau % din CV, după corecţia BTPS. Raportul (VEMS/ CV) x 100 sau indicele de

permeabilitate bronşică (IPB) Tiffeneau- Pinelli este un indice valoros pentru identificarea disfuncţiilor ventilatorii obstructive.

- debit expirator maxim pe fracţiuni ale CV: pentru jumătatea mijlocie a CV forţate (FEF 25-75 ), pentru al treilea sfert al CV (FEF 50- 75), între 75% şi 85% din CV (FEF75. 85) şi între 200 şi 1200 ml din CV (FEF = forced expiratory

flow). FEF25_75, FEF50-75 si FEF75_85 sunt parametri mai sensibili decît VEMS pentru diagnosticul obstrucţiei discrete la fluxul de aer, deoarece valorile lor depind predominant de proprietatile mecanice pulmonare (permit diagnosticul precoce al sindromului obstructiv).

- ventilaţia maximă este volumul de aer expirat într- un minut în cursul unei ventilaţii maximale. Se determină prin metoda spirografică, prin înregistrări directe sau prin calcul (indirect): MVV (Maximal Voluntary

Ventilation) = VEMS x 30 - indici temporali ai expiraţiei: sunt parametri care cresc utilitatea (sensibilitatea) informaţiilor furnizate de

parametrii menţionaţi anterior. Mai frecvent se utilizează: - timpul de expiraţie forţată a 95% din CV forţată; - timpul de expiraţie forţată a 1/ 2 mijlocii a CV forţate. b.2. curba (bucla) flux-volum reprezintă înscrierea grafică a fluxului de aer produs în timpul expiraţiei, în raport

cu volumul de aer expirat (egal cu capacitatea vitală forţată în cazul unei manevre ventilatorii maximale). Pe bucla flux- volum a expiraţiei forţate se poate măsura debitul expirator maxim de vârf (PEF- peak expiratory

flow). PEF este valoarea maximă a fluxului de aer care poate fi generat în cursul unui expir maxim şi forţat care începe din poziţia inspiratorie maximă. PEF este utilizat ca parametru unic de evaluare a prezenţei şi severităţii obstrucţiei ventilatorii la expir.

În vederea înregistrării PEF în condiţii de ambulator (ex.: monitorizarea la domiciliu de către pacienţii astmatici a performanţei ventilatorii, depistarea iminenţei de criză astmatică sau verificarea efîcienţei medicaţiei anti-astmatice), s-au introdus în practică dispozitive speciale, de uz clinic şi ambulator, denumite peak-flow-metre.

Alţi parametri determinaţi pe bucla flux-volum sunt: - debitul expirator maxim instantaneu la 50 %, respectiv 25% din CV (MEF50, MEF25) reprezintă debitul expirator

maxim atins în momentul în care în plămîn au mai rămas 50, respectiv 25% din CV. - debit expirator maxim instantaneu la 60% din capacitatea pulmonară totală prezisă (MEF60 CPTpr) reprezintă fluxul

maxim atins în momentul în care volumul pulmonar măsoară 60% din CPT prezisă (teoretică) pentru acel pacient. Debitele expiratorii maxime instantanee sunt parametri mai sensibili decît VEMS pentru depistarea precoce a

tulburărilor ventilatorii obstructive din căile aeriene distale. c. Parametrii biomecanici vîsco - elastici Aceşti parametri evaluează relaţiile dintre variaţia volumului de aer intrapulmonar si variaţia

corespunzătoare a presiunii transpulmonare (presiune motrice). Curba volum-presiune statică se obţine prin înregistrări simultane de volum (prin spirografie) şi presiuni (indirect, prin manometrie esofagiană). Pe această înregistrare se determină: presiunile transpulmonare statice (presiunea inspiratorie maximă), complianţa pulmonară statică.

Pe curba volum- presiune dinamică se determină: - complianţa pulmonară dinamică - parametrii biomecanici rezistivi ai aparatului toraco- pleuro- pulmonar: rezistenţa pulmonară la flux (egală

cu suma rezistenţelor opuse la curgerea aerului de către căile aeriene si ţesuturile neelastice pulmonare); rezistenţa la flux în căile aeriene (Raw); rezistenta la flux în sistemul respirator (suma rezistenţelor opuse de peretele toracic, ţesuturile pulmonare neelastice şi căile aeriene). Rezistenţa la flux în căile aeriene periferice (Rperif) se determină prin calcul de pe expirograma forţată şi de pe curba volum- presiune statică.

Înregistrarea variaţiei în timp a volumului pulmonar, spirograma, se face potrivit anumitor teste. În Fig. 3 este

reprezentată variaţia volumului pulmonar corespunzator unui test respirator care cuprinde: respiraţie normaIă, în

Instrumentatie biomedicala pentru recuperare

4

repaus, un inspire maxim, revenire la respiraţie normală, un expir maxim şi revenire la respiraţia normală în repaus. Din graficul funcţiei V(t) se pot deduce următoarele volume şi capacităţi pulmonare:

- volumul curent VC - volumul de aer vehiculat în respiraţie normală; - volumul rezidual VR - volumul de aer rămas în plămâni la sfârşitul unei respiraţii maximale; - capacitatea pulmonară totaIă CPT – volumul de aer aflat în plămâni la sfârşitul unei inspiraţii maximale; - capacitatea vitală CV - volumul de aer ce poate fi expirat foţat din plămâni, după o inspiraţie maximă; - capacitatea reziduală funcţioanlă CRF – volumul de aer aflat în plămâni la sfârşitul eliminării volumului

curent; - capacitatea inspiratorie CI - volumul de aer maxim inspirat la sfârşitul unei expiraţii normale; - volumul inspirator de rezerva VIR- volumul de aer ce poate fi introdus în plămâni la sfârşitul unei

inspiraţii normale; - volumul expirator de rezerva VER – volumul de aer care poate fi expirat forţat la sfârşitul unei

expiraţii normale.

Fig 3. Variaţia în timp a volumului pulmonar

Măsurarea volumelor şi capacităţilor respiratorii se face cu ajutorul spirometrelor. În Fig. 4 este prezentată

structura spirometrului obişnuit. Este constituit din cilindrul cu apă 1, în care se poate deplasa cIopotul 2 sub care se afla aerul pe care îl respiră pacientul prin intermediul conductei 3 şi al măştii 4.

Clopotul este echilibrat cu greutatea 5, astfel încât aerul din interiorul lui se află la presiune atmosferică. Acest spirometru funcponează în circuit inchis, pacientul respirând într-un volum limitat. Durata unei

înregistrări la spirometrul cu circuit închis este limitată din cauza creşterii conţinutului de C02. Respiraţia are loc, de regulă, pe gură, mai rar, pe nas. În cazul respiraţiei pe gură, accesul aerului pe nas este blocat, de exempluI, cu o agrafă cauciucată care comprimă nările. Când pacientul expiră, presiunea aerului din interiorul clopotului se ridică, iar când pacientul inspiră presiunea scade şi clopotul coboară. Mişcarea clopotului se înregistreaza cu ajutorul dispozitivului 6, numit şi chimograf.

Fig. 4 Spirometrul: 1 – rezervor de apă;2 – clopot; 3 – carcasă; 4 – piesă de gură; 5 – contragreutate; 6 – rolă de

antrenare bandă de hârtie.

Spirometrele actuale pot avea următoarele îmbunătăţiri, faţă de cel convenţional: înregistrarea deplasării clopotului se face pe cale electrică, fiind prevazute, în acest sens, cu un potenţiometru a cărui tensiune de ieşire este proporţională cu poziţia clopotului; conţin un automat de refacere a conţinulului de oxigen (stabilizator de O2) şi un filtru chimic pentru absorbţia excesului de C02; sunt prevăzute cu un ventilator care asigură o circulaţie constantă a aerului, perpendiculară pe direcţia de mişcare a clopotului, obţinându - se, astfel, o reducere a rezistenţei resimţite de pacient în comparaţie cu respiraţia în aer liber şi o ameliorare a dinamicii sistemului; conţin un automat de răcire care menţine aerul la temperatură constantă, reducându - se astfel erorile determinate de modificarea volumului cu temperatura; sunt prevăzute cu un analizor de gaze (O2, CO2).

În afara spirometrelor cu circuit închis cu apă se construiesc şi spirometre la care deplasarea pe verticală a clopotului în apă este înlocuită cu o deplasare pe orizontală a unui piston - clopot. Pistonul se deplasează în interiorul unui cilindru, pe un tor de cauciuc care joacă rolul de garnitură de etanşare. În felul acesta, frecarea vâscoasă de la spirometrul cu apă este înlocuită cu o frecare de rostogolire uscată. La spirometrele cu circuit închis fără apă, dinamica sistemului este mai bună, iar rezistenţa la respiraţie este mai redusă.

Instrumentatie biomedicala pentru recuperare

5

Fig. 5 Spirometrele: a - spirometrul cu apă; 1 - scală gradată pentru aprecierea

volumului (în litri); 2 - clopot metalic; 3 - vas cu apă; 4 - tub de legătură; 5 - piesă bucală; b - spirometrul uscat; 1 - tijă gradată în litri utilizabila

pentru aprecierea variaţiei de volum a burdufului; 2 – burduf cu volum variabil; 3 - clopot metalic; 4 - sistem de limitare a admisiei aerului;

5 - tub de legătură; 6 - piesă bucală.

VolumeIe şi capacităţile respiratorii deduse din spirogramă sunt parametri importanţi ai sistemului respirator în baza cărora se pot stabili diferite boli pulmonare. Aceşti parametri însă nu dau informaţii directe asupra funcţiei de variaţie. Astfel, la efort fizic, adaptarea ventilatiei pulmonare se face nu atât prin mărirea volumului inspirator şi expirator de rezervă, cât mai ales prin creşterea frecvenţei respiratorii. De aeeea, debitul respirator caracterizeaza mai bine ventilaţia pulmonară.

Procedura de măsurare a volumelor şi capacităţilor respiratorii - Informarea pacientului în vederea unei bune cooperări la efectuarea probei. - Pregătirea fizică a pacientului:

- efectuarea în repaus / să nu fie după efort; - poziţie ortostatica; - degajarea toracelui de îmbrăcămintea care ar putea stânjeni;

- Aplicarea pensei nazale; - Efectuarea unei inspiraţii maxime din aerul atmosferic; - Expiraţia forţată maximă în spirometru prin tubul de cauciuc prevăzut la capatul liber cu un tub de sticlă dezinfectat sau tub de carton de unică folosinţă; - Efectuarea a 3 - 4 determinări succesive luându-se în consideraţie cifra maximă obţinută (Nu media valorilor!). - Corectarea cifrei maxime prin înmulţirea cu un factor de corecţie, cu scopul exprimării în condiţii alveolare convenţionale (T =37° C, presiune barometrică ambiantă şi saturaţie cu vapori de apa).

Factor de corecţie Temperatura aerului Factor de corecţie Temperatura aerului

1.102 20 1.051 29

1.096 21 1.045 30

1.091 22 1.039 31

1.085 23 1.032 32 1.080 24 1.026 33

1.075 25 1.020 34

1.068 26 1.014 35

1.063 27 1.004 35

1.057 28 1.000 37

Factori de corecţie (BTPS)

Pentru determinarea volumelor componente ale capacităţii vitale, tehnica se completează în felul următor:

a) Volumul curent (VC) - pacientul inspiră normal şi expiră normal în spirometru. Se fac mai multe determinări şi se reţine cifra maximă. b) Volumul inspirator de rezervă (VIR) - pacientul efectuează o inspiraţie maximă urmată de o expiraţie normală. VIR = VE - VC c) Volumul expirator de rezervă (VER) - se determină prin calculul: VER = CV - (VIR + VC) d) capacitatea pulmonară totală: CPT = VC + VIR + VER + VR e) capacitatea reziduală funcţională: CRF = VR + VER

Instrumentatie biomedicala pentru recuperare

6

f) capacitatea inspiratorie: CI = VC + VIR; g) capacitatea vitală: CV = VC + VIR + VER.

Interpretarea rezultatelor - Capacitatea vitală reală determinata la spirometru şi corectata, se compară cu CV ideală a unui subiect care variază în funcţie de sex, vârstă şi greutate.

Se pot folosi formulele (KOURNAND şi BALDWIN): CV ideală barbati = [27,63 - (0,112 x Vi)] x I CV ideala femei =[27,78 - (0,101 x Vi)] x I

unde Vi = vârsta exprimată în ani şi I = înălţimea în cm. Se poate folosi şi nomograma: