Masurarea Ritmului Cardiac

5/12/2018 Masurarea Ritmului Cardiac - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/masurarea-ritmului-cardiac 1/13

UNIVERSITATEA ³POLITEHNICA´ BUCURETI

FACULTATEA DE ELECTRONIC, TELECOMUNICAII I TEHNOLOGIAINFORMAIEI

PROIECT BIVM

MASURAREA RITMULUI CARDIAC

Neagu Florina-Cornelia

ELECTRONICA MEDICALA

Bucureti

-2012-



1. Sistemul cardiovascular

Sistemul cardiovascular are rolul de a transporta hrana si oxigenul in interiorul

organismului si de a colecta reziduurile de la nivel celular. Buna lui functionare este afectata

de sedentarism, de stresul zilnic si de alimentatia nesanatoasa, precum si de eventualele

predispozitii genetice. Acestea pot genera diferite afectiuni cardiovasculare:hipertensiune

arteriala, infarct miocardic, hipercolesterolemie, ateroscleroza etc.

Principala componenta a aparatului circulator, inima, este un organ muscular cavitar

de dimensiuni mari, situate in regiunea mediana a toracelui. Inima are patru camere

principale, aranjate in perechi, care ii permit functionarea ca o pompa. Fiecare dintre ele are

pereti musculari care se contracta pentru a asigura circulatia sangelui. Cele doua atrii se

gasesc in spatele si deasupra celor doua ventricule. Atriile si ventriculele nu comunica intre

ele datorita existentei septului interatrial si septului interventricular.

Figura 1-Structura inimii

Cum are loc circulatia sangelui?

Sangele este pompat catre artere prin aorta pentru a transporta oxigen spre organe si

tesuturi. Apoi se intoarce la inima prin vene, incarcat cu dioxid de carbon pentru a fi pompat



catre plamani pentru a fi oxigenat. Sangele revine la inima de la plamani prin venele

pulmonare, aducand o noua cantitate de oxigen. Patrunde in atriul stang care se contracta si

impinge sangele prin valva mitrala, in ventriculul stang. Cand ventriculul stang se umple,

valva mitrala se inchide, miocardul se contracta, iar sangele intra in artera aorta prin valvele

aortice deschise. In acest mod, sangele ajunge la tesuturi, unde elibereaza oxigenul si se

incarca cu dioxid de carbon.

Sangele revine in inima din jumatatea inferioara a corpului, prin vena cava inferioara,

iar din jumatatea superioara a corpului, prin vena cava superioara. Patrunde in atriul drept,

acesta se contracta si sangele trece in ventriculul drept, prin valva tricupsida. Contractia

ventriculului drept expulzeaza sangele incarcat cu dioxid de carbon in artera pulmonara prin

venele pulmonare, catre plamani, de unde preia o noua cantitate de oxigen. Se intoarce apoi la

inima prin venele pulmonare pentru un nou ciclu. Acest proces este repetat de 50-60 de ori in

fiecare minut.

Ce este ritmul cardiac?

La fiecare bataie a inimii, cele doua atrii se contracta impreuna si incarca ventriculele

cu sange. Dupa aceea are loc contractia ventriculelor. Sincronizarea acestor contractii este

dependenta de un sistem excitoconductor de control al ritmului. Principalul centru de control

este nodul sinoatrial, din atriul drept. De aici, impulsurile sunt conduse la cele doua atrii,

determinand contractia acestora.

Trecerea sangelui din atrii in ventricule si apoi in arborele vascular impreuna cu fenomenele

care determina si insotesc aceasta deplasare de sange se numeste revolutie cardiaca. Ea

dureaza 0,8 secunde si cuprinde contractia atriilor sau sistola atriala, cu durata de 0,1

secunde, contractia ventriculelor sau sistola ventriculara cu durata de 0,3 secunde, urmata de

diastola atriala, 0,7 secunde si de diastola ventriculara, 0,5 secunde, rezultand o diastola

generala de 0,4 secunde. Revolutia cardiaca incepe cu umplerea atriilor in timpul diastolei

atriale, sangele venos din venele cave patrunzand in atriul drept, iar sangele din venele

pulmonare in cel stang. Patrunderea sangelui destinde peretii relaxati ai atriilor, pana la o

anumita limita, cand incepe contractia atriala, deci sistola atriala, care evacueaza tot sangele

atrial in ventricule. Acumularea sangelui in ventricule duce la cresterea presiunii

intraventriculare, care depaseste presiunea din artera pulmonara si aorta, se inchid valvele

atrio-ventriculare si se deschid valvele sigmoide. Dupa expulzarea sangelui din ventricule , se

inchid valvele sigmoide si se deschid cele atrio-ventriculare. La inceputul diastolei

ventriculare, sangele este aspirat din atrii catre ventricule. La sfarsitul diastolei ventriculare,

contractia atriala (sistola atriala) contribuie la varsarea in ventricule a restului de sange din

atriis.

In timpul revolutiei cardiaces, atriile si ventriculele prezinta sistole (contractii) si

diastole (relaxari) succesive, care se efectueaza in acelasi timp si in cavitatile drepte si in cele

stangi. Diastola generala, adica relaxarea intregii inimi, se suprapune pe diastola ventriculara,

dar dureaza mai putin decat aceasta, din cauza sistolei atriale care incepe in ultima perioada a



diastolei ventriculare. La omul normal au loc 70-80 de revolutii cardiace pe minut, ceea ce

reprezinta de fapt bataile inimii. Zgomotul specific se datoreaza unor portiuni de pe valvele

dintre camerele inimii, numite cuspide. Ele se deschid pentru a permite trecerea sangelui din

atrii in ventricule, apoi se inchid brusc cu un zgomot specific, de bataie a inimii.

Unul dintre principiile constructive ale unui dispozitiv care sa inregistreze ritmul

cardiac se bazeaza pe absorbtia puternica a radiatiei infrarosii in apa. Sangele este o solutie

apoasa, iar zone precum lobul urechii sau varful degetelor sunt puternic vascularizate. Atunci

cand inima pulseaza, cantitatea de sange din aceste zone oscileaza cu perioada batailor inimii.

Deci daca dispunem de un emitator de infrarosii si un receptor separate de lobul urechii sau

de varful degetului putem sa surprindem bataile inimii. Receptorul trebuie sa comunice cu o

placa de achizitie care sa transforme prin intermediul software-ului tensiunea oscilatorie de la

bornele receptorului de infrarosii in semnal digital.

Pentru inregistrarea ritmului cardiac s-a utilizat un pletismograf construit dintr-un led

cu emisie in infrarosu si un fototranzistor care sa receptioneze fluxul de radiatie infrarosie ce

strabate lobul urechii umane. Placa de achizitie utilizata a fost NIDAQ 6013, iar software-ul afost scris in LabView.

2. ELECTROCARDIOGRAFIA

Electrocardiografia este o metoda de investigatie care se ocupa cu studiul fenomenelor

bioelectrice pe care le produce inima in cursul activitatii sale. Curentii electrici produsi de

inima au o intensitate foarte slaba si se transmit la suprafata tegumentelor prin tesuturi.

Rezistenta electrica a tesuturilor duce la aparitia unor diferente de potential intre zone diferite

ale corpului. Pentru inregistrarea acestor diferente de potential este necesara amplificarea lor

cu aparate foarte sensibile.

De-a lungul vremii s-au utilizat diferite metode de inregistrare. Toate s-au bazat pe

electrozi plasati in doua puncte diferite ale inimii sau chiar la distanta de inima. Unele

electrocardiografe aveau inscriere indirecta sau fotografica a semnalului, altele scriau direct

cu cerneala, stilet incalzit sau cu hartie carbon. Acum ele dispun de osciloscoape care permit

vizualizarea curbei electrocardiografice pe un ecran.

Electrocardiograma normala prezinta o serie de deflexiuni (unde), segmente si

intervale. Deflexiunile se numesc P, QRS si T. Segmentele sunt portiuni de traseu cuprinse

intre unde: PQ si ST, iar intervalele sunt portiuni de traseu care cuprind unde si segmente PQsi QT.

Unda P reprezinta procesul de activare atriala. Are o forma rotunjita si in mod

obisnuit este pozitiva. Dureaza 0,08-0,11 si are o amplitudine de 1-1,25mm. Intervalul PQ

sau PR (dupa cum complexul ventricular incepe cu Q sau cu R ) corespunde activarii atriale

si timpului de conducere atrio-ventricular. Dureaza 0,12-0,21. Este mai scurt in tahicardie si

mai lung in bradicardie.



Complexul QRS reprezinta activitatea ventriculara. Se mai numeste si faza initiala sau

rapida. Prima deflexiune pozitiva se desemneaza cu R, iar prima deflexiune negativa cu Q.

cand complexul ventricular este alcatuit dintr-o singura unda negativa, aceasta se noteaza cu

QS. Durata complexului este de 0,6-0,10 in derivatiile membrelor si de 0.6-0.11 in

precordiale. Cand se depasesc aceste valori, exista o tulburare de conducere. Segmentul ST si

unda T reprezinta procesul de repolarizare ventriculara. Segmentul ST este de obiceiizoelectric si rar denivelat deasupra sau dedesubtul liniei izoelectrice.

Unda T corespunde retragerii undei de excitatie din ventricule. Este rotunjita si de

obicei pozitiva. Sfarsitul undei T marcheaza sfarsitul sistolei ventriculare, iar intervalul TP

reprezinta diastola electrica.

Figura 2:O forma de unda ECG tipica

Electrocardiograma reprezinta o metoda precisa care reflecta fidel activitatea

miocardului, permitand uneori chiar localizarea leziunii. Este eficace in diagnosticarea

tulburarilor ritmului cardiac, a tulburarilor de conducere (blocuri de ramura), a hipertrofiilor

ventriculare, a cardiopatiilor ischemice coronariere, a intoxicatiei cu unele droguri.

Pentru inregistrarea electrocardiogramei s-a folosit electrocardiograful Vernier.

Electrozii se aplica cu plasturi de unica folosinta la incheieturile mainilor. La incheietura

pumnului drept se aplica un electrod de referinta. S-a conectat senzorul cu placa de achizitie

si s-a inregistrat semnalul din figura3. S-a reprezentat semnalul in amplitudine, s-a determinat

durata unei revolutii cardiac si s-a calculat durata intervalelor PQ, QRS, QT.



Figura 3:ECG

3. MEDIUL DE PROGRAMARE LABVIEW

Prezentare generala a limbajului

De la prima sa apariie în 1986, LabVIEW a fost cel mai puternic i uor de utilizat

program pentru testarea, msurarea, modelarea i controlul aplicaiilor industriale. LabView

este un limbaj de programare grafic . El difer de celelalte medii de programare într-un

singur i important aspect, i anume, celelalte limbaje sunt bazate pe text, pe când LabView

este un mediu de programare exclusiv grafic. La fel ca C sau Basic, este un mediu de programare cu scop general , cu librrii de

funcii extensibile pentru orice cerin de programare.

LabView include librrii specifice aplicaiilor de:

y achiziii de date;

y GPIB i controlul instrumentelor seriale;

y analiz de date;

y prezentare de date i stocare de date.



LabView cuprinde de asemenea unelte pentru depanarea programelor (Debugging

Tools):

y se pot plasa în sursa grafica puncte de control;

y se poate anima execuia programului pentru a vizualiza modul fluent în carecircul datele de la începutul pân la sfâritul programului, sau pas cu pas ceea ce permite o

uoar depanare i dezvoltare a programului.

Programele in LabView sunt denumite instrumente virtuale (VIs), pentru c

înfiarea i operaiile sale pot imita instrumentele fizice reale. Totui, instrumentele virtuale

sunt similare cu funciile limbajelor de programare convenionale.

Un VI const dintr-o interfa utilizator interactiv i o diagram bloc care reprezint

codul surs similar limbajelor de programare convenionale. VI-urile pot fi concepute cafuncii apelabile în alte VI-uri. Rezult astfel programe cu organizare ierarhic ce poate fi

pus în eviden i vizualizat prin comenzi disponibile în meniul aplicaiei LabView.

Instrumentele virtuale sunt structurate astfel:

y Interfaa interactiv cu utilizatorul a unui instrument virtual poart numele de

panou frontal (front panel), pentru c el simuleaz panoul unui instrument fizic. Panoul

frontal poate conine butoane, taste, clapete, poteniometre, grafice i alte controale sau

indicatoare. Utilizatorul poate introduce date utilizând mouse-ul i tastatura, i apoi

vizualizeaz rezultatele pe monitorul calculatorului;

y Instrumentul virtual primete instruciuni de la diagrama bloc care a fost

dezvoltat în LabView. Diagrama bloc reprezint o soluie grafic pentru o problem de

programare. Diagrama bloc este, de asemenea, codul surs pentru instrumentul virtual;

y Instrumentele virtuale se pot utiliza ierarhic i modular. Se pot folosi ca

programe de nivel superior, sau ca subprograme în alte programe sau subprograme. Un

instrument virtual care este utilizat în alt instrument virtual este denumit sub-VI.

Cu aceste caracteristici, LabView reuete cea mai bun implementare a conceptului

de programare modular. Programatorul poate împri o aplicaie într-o serie de task-uri, pe

care le poate din nou împri pân când o aplicaie complicat devine o mulime de subtask-

uri simple. Programatorul construiete instrumentul virtual pentru fiecare sub-task i apoi



combin VI-urile într-o nou diagram bloc pentru a îndeplini un task mai complicat.

Coninutul VI-ului de nivel superior conine o colecie de subVI-uri care reprezint funciile

aplicaiei.

Pentru c se poate executa fiecare subVI singur, separat de restul aplicaiei, depanatul

este mult mai uor. Pe de alt parte, unele subVI-uri de nivel inferior de multe ori îndeplinesc

task-uri comune multor aplicaii, deci programatorul LabView poate dezvolta un set

specializat de subVI-uri care pot fi integrate în aplicaiile viitoare.

Panoul frontal.

Interfaa cu utilizatorul pentru un instrument virtual este aceeai cu interfaa unui

instrument fizic i se numete panou frontal . Panoul frontal este, înainte de toate, o

combinaie de mrimi de control i indicatori, ce simuleaz introducerea, preluarea i afiarea

datelor din diagrama bloc a unui instrument virtual. Mrimile de control simuleaz

dispozitivele de intrare i furnizeaz date ctre diagrama bloc a VI-ului. Indicatorii simuleaz

dispozitivele de ieire care afieaz datele achiziionate sau generate de diagrama bloc a VI-

ului.

Mrimile de control i indicatorii pot fi adugai în panoul frontal prin selectarea lor

din meniul Controls, ilustrat în figura 4:

Figura:.- Ilustrarea meniului Controls din Panoul Frontal



Figura 5.Fereastra TOOLS

Fiecare obiect conine un meniu specific cu ajutorul cruia putem schimba atributele

obiectului. Acest meniu poate fi accesat efectuând click cu butonul din dreapta al mouse-ului

pe obiect.

Elementele de control sau indicatoare de pe panoul frontal dispun, indiferent de tipul

de date pe care îl manipuleaz, de faciliti oferite de programarea orientat obiect în mediul

de operare Windows (posibiliti de repoziionare, scalare, modificare a tipului i dimesiunii

caracterelor utilizate, modificare a culorilor etc.).

Panoul diagram.

Pe msur ce programatorul dispune de elementele de control i indicatoare în panoul

frontal, simbolurile acestora sunt inserate automat în fereastra ce va conine diagrama

aplicaiei. Reprezentarea grafic a unui simbol depinde de natura elementului corespunztor

(de control sau indicator) de pe panoul frontal i de tipul datelor manipulate de ctre acesta.

Pe lâng simbolurile elementelor din panoul frontal, în diagram se mai pot introduce

simboluri ale unor constante de diverse tipuri (numerice, logice, alfanumerice etc.), structuri

specifice limbajelor de programare (iterative, cauzale, secveniale etc.), funcii matematice cu

diverse grade de complexitate i proceduri pentru comanda sistemului computerizat de

msurare.

Diagrama bloc a VI-ului sau, mai exact, codul surs în form grafic a unui VI în

LabVIEW, se afieaz în fereastra ,,Diagram". O astfel de diagram se construiete prinlegarea obiectelor care trimit sau primesc date, aplic funcii specifice de transformare a

variabilelor sau controleaz fluxul execuiei programului. Aceste funcii fac parte din

biblioteca de funcii elementare proprie mediului i nu ofer acces la surs, iar altele sunt

macrofuncii disponibile în bibliotecile mediului Labview. Ele sunt concepute ca subrutine

care permit accesul la surs pân la cel mai sczut nivel.



Semnificaia zonelor din terminalul unei funcii sau al unei proceduri poate fi

vizualizat într-o fereastr Help de context , în momentul în care cursorul mouse-ului este

poziionat deasupra terminalului respectiv dac este activat din meniul Help opiunea Help de

context.

Achiziia de date.

Prezentare general - Funciile de achiziie permit achiziia/comanda mrimilor de proces

prin funcii dedicate. Ele pot achiziiona/comanda :

mrimi analogice care corespund unei tensiuni echivalente a mrimii fizice

msurate/comandate .

marimi binare care corespund datelor cu acest tip de reprezentare.

Mediul Labview ofer o palet bogat de funcii de achiziie/comand care permit realizarea

cu mai mult sau mai puin rafinat a achiziiei/comenzii. Aceste funcii sunt sub-VI-uri

concepute astfel încât s efectueaze configurarea placii de achiziie, s citeasc datele sau s

le trimit pe canalele plcii i s proceseze apoi aceste informaii analogice sau binare dup

strategia de control prestabilit.

Figura6:Functii de achizitie



4. PREZENTAREA APLICATIEI

Programul afiseaza rata batailor inimii pe minut si filtreaza zgomotul ambiental.

Diagrama bloc a programului

Figura 7 :Diagrama bloc a programului

DAQ assistant-esantioanele au fost prelevate la fiecare 30 de secunde, in mod RSE (in

raport cu groundul);

Filter express vi-netezeste curba pentru a izola varfurile impulsurilor; setat sa functioneze

ca un filtru ³de netezire´ printr-o tehnica cu medie mobila;

Filtru Butterworth-atenueaza zgomotul ambiental; seteaza un filtru trece-jos; rata de

esantionare este de 4 kHz; filtru de ordinul 5 pentru a maximiza eficienta;

Peak detector vi-numara varfurile din matricea de date; varfurile sunt dublate si afisate la

iesirea unui indicator numeric ca rata a pulsului in batai pe minut.



Panoul frontal al programului

Figura 8:Panoul frontal al aplicatiei

Waveform chart-afiseaza semnalul EEG

Pulse rate numeric indicator-afiseaza rata pulsului (BPM)

Time count-down indicator

Stop button-termina imediat executia programului dace este nevoie.

Programul de analiza a ritmului cardiac, este o aplicatie controlata printr-un meniu, care

permite analiza off-line a datelor. In versiunea actuala, fiecare proces trebuie sa corespunda

unei conditii, desi utilizatorii pot pastra orice conditie de denumire a fisierelor. Dupa ce

fisierele sunt selectate pentru analiza, programul va afisa forma de unda a ritmului cardiac

intr-o fereastra pentru grafice. Deoarece multe dintre elementele de interfata sunt

componenete native ale LabView, utilizatorii au o mare flexibilitate in ceea ce priveste

personalizarea multor proprietati ale elementelor de interfata. Programul va salva aceste

proprietati intr-un fisier de configurare care este initializat automat la urmatoarea incarcare a

programului. Evaluarea corecta si fiabila a functiei cardiovasculare este critica intr-o gama

larga de domenii clinice si de cercetare.

Masurarea Ritmului Cardiac

Documents

Transcript of Masurarea Ritmului Cardiac