معلومة

ما هي قيم السعة الأعلى والأدنى في مخطط كهربية القلب للبشر؟


أحاول حاليًا تحليل السجلات التي تم التقاطها من جهاز ECG وعرضها على تطبيق الهاتف المحمول. أتساءل ما هي أعلى وأدنى قيم اتساع ممكنة لتخطيط القلب في البشر؟ ماذا يمكن أن يحدث إذا تجاوزت هذه القيم؟


مجمع QRS هو جزء من مخطط كهربية القلب مع أكبر سعة.

لقد قمت بمسح عشرات من آثار ECG عبر الويب ، وبقدر ما أستطيع أن أرى ، فإن مجمع QRS لديه اتساع يصل إلى 4 مللي فولت في تخطيط القلب الطبيعي:


تتبع تخطيط القلب. 1 مم يتوافق مع 0.1 بالسيارات على المحور ص

السعات هي مقاييس نسبية من الذروة إلى الذروة. إذا كنت تسأل عن القيم المطلقة ، فإن الجهد الأدنى مقابل الحد الأقصى مطلق تعتمد الفولتية على القيمة الأساسية الخاصة بك ، أي الإزاحة في نظام قياس الجهد المحتمل. علاوة على ذلك ، قد تضيف القطع الأثرية وضوضاء الخلفية سعة إشارة أعلى مخطط كهربية القلب السليم.

باعتباره تقدير الحد الأدنى المطلق، توضح الرسوم البيانية المنشورة هنا أن -1 مللي فولت سيكون جهدًا منخفضًا آمنًا.


صيغة جديدة ذات 4 متغيرات للتمييز بين ارتفاع مقطع ST المتغير الطبيعي في V2-V4 (عودة الاستقطاب مبكرًا) من انسداد الشريان التاجي الأمامي الأيسر النازل الدقيق - إضافة سعة QRS لـ V2 يحسن النموذج

مقدمة: قد يكون من الصعب التفريق بين المتغير العادي المتغير STE (NV-STE) ، والذي كان يُطلق عليه سابقًا "عودة الاستقطاب المبكر" ، عن STE الإقفاري الدقيق بسبب انسداد الجبهة اليسرى التنازلية (LAD). لقد اشتقنا سابقًا وتحققنا من صحة معادلة الانحدار اللوجستي التي كانت أعلى بكثير من STE وحدها للتمييز بين الكيانين في ECG. تستخدم الأداة سعة الموجة R في الرصاص V4 (RAV4) ، وارتفاع ST عند 60 مللي ثانية بعد النقطة J في الرصاص V3 (STE60V3) وفاصل QT المحوسب Bazett المصحح (QTc-B). الصيغة ثلاثية المتغيرات هي: 1.196 × STE60V3 + ​​0.059 × QTc-B - 0.326 × RAV4 بقيمة ≥23.4 من المحتمل أن تكون احتشاء عضلة القلب الحاد (AMI).

فرضية: ستؤدي إضافة جهد QRS في V2 (QRSV2) إلى تحسين دقة الصيغة.

أساليب: تمت مراجعة 355 حالة متتالية من انسداد LAD المثبت ، وتم استبعاد الحالات التي كانت واضحة لاحتشاء عضلة القلب الناجم عن ارتفاع ST. استند الاستبعاد إلى مقطع ST واحد مستقيم أو محدب في V2-V6 ، 1 مليمتر من انخفاض ST السفلي أو أي انخفاض ST أمامي أو موجات Q أو "تشوه QRS طرفي" أو أي ارتفاع ST و gt5 مم. تتألف مجموعة NV-STE من مرضى قسم الطوارئ الذين يعانون من آلام في الصدر والذين استبعدوا AMI عن طريق التروبونين التسلسلي ، وكان لدى طبيب القلب قراءة ECG لـ "NV-STE" ، وكان لديه على الأقل 1 ملم من STE في V2 و V3. تم قياس سعة الموجة R في الرصاص V4 (RAV4) ، وارتفاع ST عند 60 مللي ثانية بعد النقطة J في الرصاص V3 (STE60V3) وفاصل QT المحوسب المصحح بواسطة Bazett (QTc-B) سابقًا في جميع أطباء ECG الذين أعمى عنهم ثم تم قياس النتيجة QRSV2 في جميع مخططات كهربية القلب. تم اشتقاق صيغة ذات 4 متغيرات لتصنيف انسداد LAD مقابل NV-STE بشكل أكثر دقة وتحسين المنطقة الواقعة تحت المنحنى (AUC) ومقارنتها بالصيغة السابقة ذات الثلاثة متغيرات.

نتائج: كان هناك 143 انسدادًا خفيًا في LAD و 171 NV-STE. أضافت أداة تشخيص منخفضة QRSV2. الصيغة المشتقة ذات 4 متغيرات هي: 0.052 * QTc-B - 0.151 * QRSV2 - 0.268 * RV4 + 1.062 * STE60V3. الصيغة ذات الثلاثة متغيرات لها AUC 0.9538 مقابل 0.9686 للصيغة ذات 4 متغيرات (p = 0.0092). في نفس خصوصية المعادلة ثلاثية المتغيرات [90.6٪ ، عندها نقطة قطع (≥23.4) ، تم تصنيف 123 من 143 MI بشكل صحيح لحساسية 86٪] ، حساسية الصيغة الجديدة عند نقطة القطع ≥17.75 هي 90.2٪ ، مع 129/143 صنفت MI بشكل صحيح ، وحدد 6 حالات إضافية. كانت نقطة القطع ذات أعلى دقة (92.0٪) عند قيمة قطع ≥18.2 ، مع حساسية 88.8٪ ، وخصوصية 94.7٪ ، ونسبة احتمال إيجابية وسلبية تبلغ 16.9 (95٪ CI: 8.9-32) و 0.12 (95٪) CI: 0.07-0.19). في نقطة القطع هذه ، صنفت بشكل صحيح 11 حالة إضافية (289 من 315 ، مقابل 278 من 315): 127/143 لـ MI (4 حالات إضافية) و 162/171 لـ NV-STE (7 حالات إضافية).

استنتاج: في مخطط كهربية القلب ، تم اشتقاق صيغة ذات 4 متغيرات تضيف QRSV2 وتميز انسداد LAD الدقيق عن NV-STE بشكل أفضل من الصيغة ثلاثية المتغيرات. عند قيمة ≥18.2 ، كانت الصيغة (0.052 * QTc-B - 0.151 * QRSV2 - 0.268 * RV4 + 1.062 * STE60V3) دقيقة جدًا وحساسة ومحددة ، مع نسب احتمالية إيجابية وسلبية ممتازة. هذه الصيغة تحتاج إلى التحقق من صحتها.

الكلمات الدالة: عودة الاستقطاب في وقت مبكر مخطط كهربية القلب احتشاء عضلة القلب ST ارتفاع.


التدريب العملي على الدوال المثلثية في قلبي: نمذجة نبضات PPG بالوظائف المثلثية الأساسية

يستخدم هذا النشاط عناصر غير مستهلكة مثل مقياس التأكسج النبضي الذي يكلف 35 دولارًا.

تبعية النشاط: لا أحد

المناطق الخاضعة: الجبر وعلم الأحياء وعلوم الكمبيوتر وعلوم الحياة والعلوم والتكنولوجيا

نظرة سريعة

(جلستان مدة كل منهما 90 دقيقة أو أربع جلسات مدة كل منها 45 دقيقة)

النشرة الإخبارية للشركة المصرية للاتصالات

أجهزة قياس التأكسج النبضي بطرف الإصبع هي أجهزة توفر معلومات مهمة عن الأوعية الدموية والدورة الدموية. هذه الأجهزة رخيصة جدًا ولا تتطلب أي تدريب خاص لاستخدامها.

ملخص

الاتصال الهندسي

يستخدم مقدمو الرعاية الصحية معدات متطورة للتشخيص أو الجراحة أو المراقبة. من مقياس حرارة رقمي بسيط إلى ماسح تصوير مقطعي محوسب ضخم ومكلف ، فإن هذه التقنيات هي نتيجة عمل آلاف المهندسين الذين يطبقون الفيزياء والرياضيات لتطوير أجهزة تشخيص ومراقبة صحية دقيقة. أتاح التصميم الهندسي الحصول على معدات صغيرة مثل مقاييس التأكسج النبضي لمراقبة نشاط القلب دون وضع المريض في عيادة الطبيب أو المستشفى. في هذا النشاط ، يستخدم الطلاب تحليلًا رياضيًا مشابهًا للحصول على معلومات حول حالة القلب والأوعية الدموية الشخصية لديهم.

أهداف التعلم

بعد هذا النشاط ، يجب أن يكون الطلاب قادرين على:

  • فهم كيف يحلل مخطط الرسم البياني الضوئي (PPG) المعلومات ويخرجها.
  • استخدم مقياس التأكسج النبضي الرقمي.
  • تحديد معلومات القلب والأوعية الدموية الهامة الواردة في الرسم البياني PPG.
  • تعلم أن تراكب الدوال المثلثية الأساسية مثل الجيب وجيب التمام يمكن استخدامه لوصف وظيفة دورية أكثر تعقيدًا.

المعايير التعليمية

كل تعليم الهندسة الدرس أو النشاط مرتبط بواحد أو أكثر من المعايير التعليمية في العلوم أو التكنولوجيا أو الهندسة أو الرياضيات (STEM).

جميع معايير K-12 STEM التي يزيد عددها عن 100،000 مغطاة بـ تعليم الهندسة يتم جمعها وصيانتها وتعبئتها بواسطة شبكة معايير الإنجاز (ASN)، مشروع D2L (www.achievementstandards.org).

في ASN ، يتم تنظيم المعايير بشكل هرمي: أولاً حسب المصدر على سبيل المثال، حسب الحالة داخل المصدر حسب النوع على سبيل المثالأو العلوم أو الرياضيات ضمن النوع حسب النوع الفرعي ، ثم حسب الصف ، إلخ.

NGSS: معايير علوم الجيل التالي - العلوم
  • قم بإنشاء نموذج حسابي أو محاكاة لظاهرة أو جهاز مصمم أو عملية أو نظام. (الصفوف 9-12) مزيد من التفاصيل

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

  • تحليل البيانات باستخدام النماذج الحسابية من أجل تقديم ادعاءات علمية صحيحة وموثوقة. (الصفوف 9-12) مزيد من التفاصيل

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

  • توصيل الأفكار العلمية (على سبيل المثال حول الظواهر و / أو عملية التطوير وتصميم وأداء عملية أو نظام مقترح) بصيغ متعددة (بما في ذلك شفهيًا ورسوميًا ونصيًا ورياضيًا). (الصفوف 9-12) مزيد من التفاصيل

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

  • يمكن استخدام النماذج (على سبيل المثال ، النماذج الفيزيائية والرياضية والحاسوبية) لمحاكاة الأنظمة والتفاعلات - بما في ذلك تدفقات الطاقة والمادة والمعلومات - داخل الأنظمة وفيما بينها على مستويات مختلفة. (الصفوف 9-12) مزيد من التفاصيل

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

  • عند التحقيق في نظام أو وصفه ، يجب تحديد الحدود والشروط الأولية للنظام. (الصفوف 9-12) مزيد من التفاصيل

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

معايير الدولة الأساسية المشتركة - الرياضيات

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

الرابطة الدولية لمعلمي التكنولوجيا والهندسة - التكنولوجيا
  • سيطور الطلاب فهمًا وسيكونون قادرين على اختيار واستخدام التقنيات الطبية. (الصفوف K - 12) مزيد من التفاصيل

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

معايير الدولة
تكساس - الرياضيات
  • معايير العملية الرياضية. يستخدم الطالب العمليات الرياضية لاكتساب وإثبات الفهم الرياضي. يتوقع من الطالب: (الصفوف 9-12) مزيد من التفاصيل

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

هل توافق على هذا التوافق؟ شكرا لملاحظاتك!

قائمة مواد

  • جهاز كمبيوتر شخصي ، ويفضل تشغيل برنامج Windows مع تثبيت أداة Snipping Tool
  • برنامج Microsoft Excel لتحليل التصوير الضوئي
  • CMS-50D Plus مقياس التأكسج بنبض الإصبع مع واجهة USB صغيرة ومساعد برامج الكمبيوتر ، متاح عبر الإنترنتأو CONTEC Oximetro CMS50D + OLED Blood Oxygen Saturation جهاز مراقبة التنبيه ، والبرمجيات ، ومقياس التأكسج بطرف الإصبع USB ، متاح عبر الإنترنت
    • ملاحظة: في حالة عدم توفر مقاييس التأكسج النبضي ، استخدم البيانات من قاعدة بيانات نبضات PPG + أوراق عمل تحليل الرسم البياني في Excel. تمتلك شركة Shimmer ، وهي شركة تنتج منتجات استشعار لاسلكية يمكن ارتداؤها ، عينة من بيانات Pulse PPG المتاحة للتنزيل. اطلب من الطلاب إنشاء رسم بياني لسعة النبض مقابل الوقت لمدة 5 ثوانٍ من البيانات.

    للمشاركة مع الفصل بأكمله:

    أوراق العمل والمرفقات

    المزيد من المناهج مثل هذا

    يدرس الطلاب كيفية عمل صمامات القلب ويتحققون من كيفية استبدال الصمامات التي تتعطل بمرور الوقت بالتطورات في الهندسة والتكنولوجيا. من خلال التعرف على تدفق الدم عبر القلب ، يستطيع الطلاب أن يفهموا تمامًا كيف ولماذا يكون القلب عضوًا قويًا في أوج.

    يتعرف الطلاب على أنواع الأجهزة التي صممها مهندسو الطب الحيوي والعديد من التخصصات الهندسية الأخرى المطلوبة في تصميمهم للتشخيصات الطبية والمساعدات العلاجية والأجهزة والإجراءات الجراحية وقطع الغيار. يناقشون الاعتبارات الخاصة التي يجب.

    المعرفة المسبقة

    يحتاج الطلاب إلى معرفة الدوال المثلثية ، بما في ذلك:

    • التردد والدورة والطور والسعة
    • ينتج عن التراكب (الجمع والطرح) لوظيفتين دوريتين أو أكثر وظيفة دورية أخرى يؤكد الطلاب هذه الحقيقة أثناء النشاط ، أو إذا لم يكونوا على دراية بهذه الحقيقة ، فسيكتشفونها

    بالنسبة للجزء المتقدم من هذا النشاط ، يجب أن يكون الطلاب قد فهموا المفهوم الاشتقاقي في حساب التفاضل والتكامل ، وكيفية استخدامه للحصول على معلومات حول شكل الوظيفة ، مثل الحد الأقصى والحد الأدنى ونقاط الانعطاف.

    يجب أن يكون لدى الطلاب أيضًا معرفة عملية بكيفية العمل في أوراق عمل Excel ومعالجة الرسم البياني.

    مقدمة / الدافع

    (ابدأ هذا النشاط بطرح الأسئلة التالية على الطلاب: هل كنت في المستشفى؟ ما الذي لفت انتباهك أكثر؟ يمكن للطلاب ذكر مجموعة واسعة من المعدات الطبية التي يستخدمها الطاقم الطبي. أكد أن أدوات التشخيص المتاحة في المستشفى تعتمد بشكل كبير على هذه التقنيات الطبية.)

    الهندسة الطبية الحيوية هي تطبيق مبادئ وتقنيات حل المشكلات في الهندسة على علم الأحياء والطب. (اعرض الفيديو: إذن أنت تريد أن تصبح مهندسًا طبيًا حيويًا بواسطة إيدكس.) تركز الهندسة الطبية الحيوية على التطورات التي تحسن صحة الإنسان والرعاية الصحية على جميع المستويات. هناك العديد من التخصصات الفرعية في الهندسة الطبية الحيوية ، بما في ذلك تصميم وتطوير الأجهزة الطبية النشطة وغير الفعالة ، وزراعة العظام ، ومعدات التصوير الطبي ، ومعالجة الإشارات الطبية الحيوية ، وهندسة الأنسجة والخلايا الجذعية ، على سبيل المثال لا الحصر.

    (اعرض الفيديو: ريادة هندسة القلب والأوعية الدموية بواسطة Johns Hopkins Biomedical Engineering.) أحد مجالات التركيز لمهندسي الطب الحيوي هو البحث عن طرق وتقنيات هندسية متقدمة لدراسة نظام القلب والأوعية الدموية. كثيرًا ما يعمل مهندسو الطب الحيوي مع أطباء القلب وعلماء الحياة لتطوير تقنيات تشخيص جديدة وحلول علاجية لمختلف الأمراض والعيوب الخلقية التي تؤثر على نظام القلب والأوعية الدموية. يمكن أن يشمل ذلك القلوب الاصطناعية والصمامات ، وأجهزة تنظيم ضربات القلب ، وتقنيات علاج عدم انتظام ضربات القلب ومشاكل الأوعية الدموية ، وتطوير أدوات التشخيص والتصوير المبتكرة.

    اليوم ، ستبدأ نشاطًا يتضمن محاكاة رياضية للقلب. سوف تجد وظيفة رياضية تمثل الطريقة التي يعمل بها قلبك. سوف تتعلم كيفية قراءة الرسم البياني لهذه الوظيفة وقراءة البيانات حول حالة القلب والأوعية الدموية.

    إجراء

    من المهم للطلاب فهم المصطلحات والمفاهيم المستخدمة في هذا النشاط. ستساعد مراجعة المفردات ومشاهدة مقاطع الفيديو المرتبطة في قسم المقدمة / التحفيز أعلاه في توضيح المصطلحات. يمكنك استكشاف كل مصطلح من هذه المصطلحات والمفاهيم بشكل مستقل من خلال البحث عنها عبر الإنترنت. فيما يلي ملخص موجز للمفاهيم المهمة في هذا النشاط:

    انبساط القلب وانقباضه: تشير هذه المصطلحات عندما يرتاح القلب وينقبض. الانبساط هو مرحلة ضربات القلب عندما ترتخي عضلة القلب وتسمح للغرفتين بالملء بالدم. يحدث الانقباض عندما تنقبض عضلة القلب وتضخ الدم من الحجرات إلى الشرايين.

    النشاط الكهربائي للقلب: تتدفق الإشارات الكهربائية على طول القلب وتجعله يرتاح ويتقلص. يوضح الشكل 1 هذا النشاط الكهربائي: العقدة الجيبية الأذينية (1) ، التي تعمل كجهاز تنظيم ضربات القلب ، ترسل نبضة كهربائية (2). هذا الدافع يجعل غرف القلب العلوية (الأذينين) تنقبض ، وبالتالي يفتح الصمام التاجي والصمام ثلاثي الشرف ويسمح للدم بالضخ إلى البطينين (3). بعد هذا الانقباض ، ترسل العقدة الأذينية البطينية (AV) دفعة إلى البطينين (4). هذا الدافع الكهربائي الثاني يجعل غرف القلب السفلية (البطينين) تنقبض (5) تضخ الدم من القلب (6).

    الشكل 1. النبضات الكهربائية تجعل القلب ينقبض ويسترخي بشكل دوري ، ويضخ الدم عبر الدورة الدموية.

    ماذا يمكن أن يقوله مخطط كهربية القلب عن القلب: يقيس مخطط كهربية القلب (انظر الشكل 2 أدناه للحصول على مثال) النشاط الكهربائي لقلبك لإظهار ما إذا كان يعمل بشكل طبيعي أم لا. قد يحدد ما إذا كان ارتفاع ضغط الدم قد تسبب في أي ضرر للقلب أو الأوعية الدموية. قد يكتشف أيضًا انسداد الكوليسترول في الدم ، أو نوبة قلبية في الماضي ، أو تضخم أحد جانبي القلب ، أو عدم انتظام ضربات القلب.

    الشكل 2. (أ) مخطط كهربية القلب للقلب غير المنتظم. يُظهر هذا النبض احتشاء عضلة القلب (باللون البرتقالي) وقصور في الشريان التاجي (باللون الأزرق). (ب) مخطط كهربية القلب لرجل يبلغ من العمر 21 عامًا يتمتع بصحة جيدة

    كيف تعمل أجهزة قياس النبض: تعمل مقاييس التأكسج النبضي على أساس كيفية امتصاص الدم المؤكسج للضوء. يستخدم مقياس التأكسج معالجًا إلكترونيًا وزوجًا من الثنائيات الصغيرة الباعثة للضوء (LED) أحدهما أحمر ، بطول موجي 660 نانومتر ، والآخر يعمل بالأشعة تحت الحمراء بطول موجي 940 نانومتر. يمتص الهيموغلوبين المؤكسج المزيد من ضوء الأشعة تحت الحمراء ويسمح بمرور المزيد من الضوء الأحمر ، بينما يسمح الهيموغلوبين غير المؤكسج بمرور المزيد من ضوء الأشعة تحت الحمراء ويمتص المزيد من الضوء الأحمر.

    الشكل 3. تحدد مقاييس التأكسج نسبة الهيموغلوبين المؤكسج (SpO2) عن طريق قياس الضوء الذي يمتصه الدم. يعرض مقياس التأكسج مستوى SpO2 ، ومعدل ضربات القلب ، ومخطط التصوير الضوئي.

    يقيس مقياس التأكسج النبضي كمية الضوء غير الممتصة. تتقلب هذه الإشارات بمرور الوقت لأن كمية الدم الشرياني الموجودة في الأوعية الشعرية تزيد أو تنقص مع كل نبضة قلب. يعالج المعالج (انظر الشكل 3 أعلاه) هذه الاختلافات ويحصل على مستوى تشبع الأكسجين ، أو كمية الهيموغلوبين المؤكسج في الدم (SpO)2) ومعدل ضربات القلب. أخيرًا ، يقوم بتكوين رسم بياني يعرض التغيرات في حجم الأوعية الشعرية ، والمعروفة باسم الرسم البياني الضوئي ، أو PPG.

    أظهرت الأبحاث المستفيضة أن شكل نبض PPG مرتبط بأمراض القلب والأوعية الدموية للمريض ، ويمكن استخدامه لتقييم حالات مثل عدم انتظام ضربات القلب ، ومرونة الشرايين ، وشيخوخة الشرايين ، وحالة الصمام الأبهري. قام باحثون آخرون بتطبيق بيانات PPG لتشخيص مشاكل أخرى مثل تسمم الحمل عند النساء الحوامل. يوضح الشكل 4 أدناه الأجزاء الرئيسية من PPG. إن تفسير شكل وقيم هذه الإشارة هو خط بحث مهم في التشخيص السريري.

    الشكل 4. يحتوي مخطط الرسم البياني الضوئي (PPG) على معلومات مهمة عن القلب والأوعية الدموية يمكن الحصول عليها عن طريق تحديد النقاط وقياس الأجزاء المختلفة من هذا المنحنى.

    نبض APG ، تصلب الشرايين ، شيخوخة الشرايين. (مقياس النشاط للصفوف العليا) في الرياضيات ، يتم تحليل شكل الدالة باستخدام تقنيات حساب التفاضل. يتم استخدام المشتقات الأولى والثانية لإيجاد الحد الأقصى والحد الأدنى من النقاط وفترات التقعر. وجد الباحثون السريريون أن شكل PPG يرتبط ارتباطًا وثيقًا بصحة القلب والأوعية الدموية. يتم تصوير تصلب الشرايين وشيخوخة الشرايين في نبض PPG. بعد تحليل مئات نبضات PPG ، قاموا بربط الصيغ الرياضية لتحديد مدى خطورة هذه الظروف الصحية. تستخدم هذه الصيغ قيم الحد الأقصى والحد الأدنى للنقاط للمشتق الثاني لنبض PPG.

    يظهر المشتق الثاني من نبضة PPG ، المعروف أيضًا باسم مخطط تحجم التسارع (APG) ، في الشكل 5. كما يظهر أدناه المشتق الأول لنبض PPG أو مخطط تحجم السرعة (VPG).

    الشكل 5.يحتوي نبض APG على معلومات مهمة عن القلب والأوعية الدموية يمكن الحصول عليها من خلال تحديد النقاط وقياس الأجزاء المختلفة على هذا المنحنى.

    يوضح الشكل 5 أيضًا كيف يمكن أن يرتبط شكل المشتق الثاني بحالة الدورة الدموية العامة. كما تم توضيح الارتباطات المستخدمة للحصول على الصيغ (1) - (3).

    نظرية فورييه: تراكب دوال الجيب وجيب التمام. تنص هذه النظرية على أن دالة دورية مستمرة على فترة [-L، L]أي يتكرر كل 2إل أو مكافئ و (ر + 2 لتر) = و (ر)، يمكن التعبير عنها كمجموع أو تراكب لعدد لا حصر له من وظائف الجيب وجيب التمام ، حيث يكون لكل واحد من هذه المصطلحات سعة وتردد معينين:

    الشكل 6. اقتربت موجة مربعة من تراكب ست وظائف جيبية (أ). يمكن أيضًا أن تتحلل الموجة الأكثر تعقيدًا ، مثل صوت الغيتار الجهير (ب) ، في التوافقيات الأساسية.

    تم الحصول على هذه النتيجة في عام 1822 من قبل عالم الرياضيات الفرنسي جوزيف فورييه كجزء من حل معادلة انتشار الحرارة - تلك المستخدمة لنمذجة انتشار الحرارة في وسط متجانس ومتناح. هذا هو المفهوم الرئيسي لتحليل وفهم أي ظواهر دورية (انظر الشكل 6). نظرية فورييه أساسية في التحليل السليم.

    في هذا النشاط ، الفكرة الرئيسية هي فهم المفهوم العام ، وليس الرياضيات المتضمنة في نظرية فورييه. سيتم التعامل مع نبض PPG الدوري على أنه تراكب يصل إلى خمس وظائف جيبية. سيتم التعامل مع معاملات وترددات هذه الوظائف عن طريق التجربة والخطأ.

    قبل النشاط

    • من المهم أن يتقن المعلم كل خطوة في هذا النشاط من خلال إجراء تحليل PPG الخاص به. يمكن استخدام هذه النتائج كمثال للمنتج النهائي المطلوب.
    • كن على دراية باستخدام CONTEC CMS50D +. شاهد هذا الفيديو: Pulse Oximeter Review CMS50D +.
    • تأكد من تثبيت برنامج مساعد SpO2 وأداة القطع في كل جهاز كمبيوتر ويعملان بشكل صحيح. تحقق أيضًا من تثبيت برنامج Excel وتشغيله.
    • تحقق من أن كل مقياس تأكسج نبضي يعمل ويتصل ببرنامج الكمبيوتر الخاص به.
    • تأكد من أن الطلاب لديهم خبرة كافية في التعامل مع جداول بيانات Excel. يحتاجون إلى تعديل مقياس الرسم البياني أو استعادة وإدخال بعض المعلومات. يجب أن يعرفوا كيفية استخدام محرر المعادلات. ملاحظة: أوراق عمل واجهة المستخدم الرسومية غير محمية.
    • اقرأ جميع المرفقات ومارس النشاط مسبقًا.
    • في دليل نشاط الطالب ، اضبط النص الأحمر في الصفحة 3 ليعكس مقدار الوقت الذي سيحتاجه الطلاب للحصول على نبضات PPG (إما أكثر من فصلين مدتهما 90 دقيقة أو أربعة فصول مدتها 45 دقيقة).

    مع الطلاب

    قدم جميع المفاهيم الأساسية التي يحتاجها الطلاب لفهم الهدف من هذا النشاط. سيستغرق هذا حوالي 45 دقيقة.

    قم بتشغيل الفيديو: القلب والجهاز الدوري من Mayo Clinic. سؤال مهم للطلاب هو: ما هي المراحل الرئيسية خلال دقات القلب؟ الجواب المتوقع هو: الانقباض أو انقباض القلب وضخ الدم ، والانبساط أو عندما يرتاح ويتلقى الدم. اكتب هاتين المرحلتين على السبورة.

    قم بتشغيل أحد مقاطع الفيديو التالية: ECG - مخطط كهربية القلب بواسطة HeartWest أو ما هو مخطط كهربية القلب؟ هنري فورد الولاء الصحة. وجه الطلاب لإجراء مناقشة موجزة مع شريك لمدة دقيقتين إلى ثلاث دقائق وأخبرهم بكتابة قائمة بالإيجابيات والسلبيات بناءً على ما يعرفونه عن تخطيطات القلب. يظهر مثال لتخطيط القلب في الشكل 7.

    الشكل 7. مخطط كهربية القلب (ECG) هو اختبار يقيس النشاط الكهربائي للقلب لإظهار ما إذا كان يعمل بشكل طبيعي أم لا. يسجل إيقاع القلب ونشاطه على شريط متحرك من الورق أو خط على الشاشة.

    • يقدم قياسًا دقيقًا لكيفية عمل القلب.
    • يمكن استخدامه للكشف عن العديد من مشاكل القلب.
    • تساعد قدرته التشخيصية الأطباء على تقييم العلاجات الدقيقة.
    • يجب أن يتم إجراؤها في بيئة العيادة ، مثل مكتب الطبيب.
    • يجب أن يقوم بالفحص ممرضة أو فني متخصص.
    • المعدات معقدة وضخمة ومكلفة.
    • قد لا يكون الشخص العادي قادرًا على فهم الرسوم البيانية.
    • لا يمكن إجراء الاختبار بشكل متكرر (للأسباب المذكورة أعلاه).

    بعد ذلك ، قم بتشغيل نظام توصيل القلب وفهم تخطيط القلب بواسطة Alila Medical Media ، والذي يشرح النبضات الكهربائية التي تجعل القلب يعمل. لا يحتاج الطلاب إلى فهم كامل حول النبضات الكهربائية التي تجعل القلب يعمل ، ولكن يجب أن يكونوا قادرين على تحديد المرحلتين الرئيسيتين لضربات القلب: الانقباض (الانضغاط) والانبساط (الاسترخاء) ، ويمثلهما المقطع ST و T- موجة على التوالي.

    اشرح للطلاب أنه على الرغم من أن مخطط كهربية القلب يمكن أن يقدم حالة مفصلة للقلب ، إلا أن هناك إجراءات أبسط توفر معلومات قلبية مهمة ، مثل نظم القلب الدوري. اعرض استخدام مقياس التأكسج النبضي كبديل غير جراحي وسهل الاستخدام لمراقبة معدل ضربات القلب. استخدم الدقائق الثماني الأولى من الفيديو من Pulse Oximetry NEJM كمقدمة للمفاهيم الأساسية. تصف الدقائق الثماني المتبقية استخدام مقياس التأكسج النبضي في الرعاية الطبية. (قد تقرر لعب هذا الجزء أو تخطيه.)

    بعد ذلك ، قم بتشغيل أول أربع دقائق ونصف من الفيديو Pulse Oximeter Review CMS50D +. من خلال هذا الفيديو ، سيتعلم الطلاب كيفية تشغيل مقياس التأكسج النبضي. تصف آخر خمس دقائق ونصف من الفيديو كيفية توصيل الجهاز بجهاز كمبيوتر واستخدام برنامج مقياس التأكسج النبضي.

    أصبح الطلاب الآن مستعدين للجزء العملي من النشاط ، إذا كان هناك مقاييس تأكسج النبض متاحة. اطلب من الطلاب اختيار شريك أو اثنين للعمل معهم ، اعتمادًا على عدد مقاييس التأكسج النبضي المتاحة وعدد الطلاب في صفك. وزع مقياس التأكسج النبضي. وجه الطلاب لوضع إصبعهم في مقياس التأكسج النبضي وتشغيله. أشر إلى أنه يتعين عليهم تكوين مقياس التأكسج النبضي بحيث يعرض الرسم البياني لشريط النبض. اطلب من الطلاب قياس وكتابة مستويات الأكسجين في الدم والبقول. اسأل الطلاب عن المنحنى في الرسم البياني لشريط النبض أو الرسم البياني الضوئي (PPG). اسأل الطلاب: ما هي السمة الرئيسية التي تراها في هذا المنحنى؟ هل هو مشابه لمنحنى مخطط كهربية القلب؟ قد تختلف إجابات الطلاب لتشمل: "إنها أيضًا إشارة دورية" أو "إنها تحدد كيف يعمل القلب."

    بالنسبة لهدف النشاط هذا ، من الضروري أن يفهم الطلاب ما يشير إليه الرسم البياني لشريط النبض. قم بتشغيل الفيديو ما هو ضغط النبض؟ لمساعدة الطلاب على التعرف على هذا المنحنى. لاحظ أنه يمكن استخراج معلومات مهمة عن القلب والأوعية الدموية من منحنى PPG. عرض الشكل 4 لإظهار الأجزاء المختلفة من هذا النبض.

    من المهم الطلاب تحديد كل نقطة على PPG. لا يتعين على الطلاب أن يفهموا تمامًا معنى كل نقطة في الشكل 4 ، مع الأخذ في الاعتبار أن هذا يتطلب وقتًا وبعض الخلفية الطبية.

    الشكل 8. صورة فوتوغرافية ضوئية (PPG) تُظهِر الشق ثنائي النواة لرجل سليم يبلغ من العمر 20 عامًا (أ) ولرجل سليم يبلغ من العمر 60 عامًا (ب). كلما تم تحديد الشق النتوءات بشكل أفضل ، كانت مرونة الشريان أفضل ، وهي خاصية تعرف باسم امتثال الشريان.

    أحد الأمثلة على موضوع متقدم يجب أن يكون الطلاب قادرين على تحديده ، ولكن ليس بالضرورة أن يشرحوا ، هو الدرجة المزدوجة. لتوضيح هذا المفهوم ، قم بتشغيل فيديو تفسير أشكال موجات الضغط الشرياني بواسطة OPENPediatrics. الشق الثنائي هو مؤشر على مرونة الأبهر (أو الأوعية الدموية). نظرًا لأن الشباب لديهم شرايين أكثر مرونة ، فإن الشق ثنائي النواة سيظهر محددًا جيدًا في PPG ، بينما قد يكون لدى كبار السن الذين لديهم شرايين أقل مرونة PPGs أقل وضوحًا (الشكل 8).

    وجه الطلاب لتذكر أجزاء من خلفيتهم الرياضية ، وتحديداً علم المثلثات. بالإشارة إلى نبض PPG ، اطرح الأسئلة التالية:

    • من هذا الرسم البياني ، يمكننا أن نرى أن القلب السليم يعمل بطريقة "دورية للغاية". هل يذكرك هذا النبض بشيء؟
    • هل تبدو كإحدى الوظائف التي درستها؟ تشمل الإجابات المحتملة: "إنه مشابه لجيب أو جيب التمام" أو "يشبه إضافة أو تراكب الجيب وجيب التمام".

    يوضح مقطع الفيديو الأخير "موجة مربعة من سلسلة فورييه" نتيجة رياضية مهمة تستخدم على نطاق واسع في الفيزياء والهندسة. يمكن التعبير عن الدوال الدورية كمجموع لا نهائي من وظائف الجيب وجيب التمام البسيطة. يُعرف هذا التمدد بسلسلة فورييه. يدرس في دورات الرياضيات المتقدمة. أثناء تشغيل الفيديو ، قم بالتعليق على كيف أن إضافة وظائف الجيب للترددات والسعات المختلفة تنتج دالة مربعة ، فكلما تمت إضافة المزيد من وظائف الجيب ، كلما ظهر مربع أكبر للوظيفة الناتجة.

    كرر الغرض من النشاط: "هذا هو الهدف من هذا النشاط: الاقتراب من نبض PPG بمجموع وظيفتين جيبيتين على الأقل ، فإن النبض الذي ستقترب منه هو PPG الشخصي. لذلك ، سوف تجد الوظائف المثلثية التي تشكل نموذجًا لنبض قلبك ، وستستخدمها للعثور على معلومات القلب والأوعية الدموية الشخصية الخاصة بك. "

    استخدام برنامج مقياس التأكسج النبضي

    الخطوات التي يجب على الطلاب اتباعها في هذا النشاط موضحة في دليل نشاط الطلاب. قرر وفقًا لمهارات الطلاب الخطوات التي يجب اتباعها أثناء النشاط. فيما يلي ملخص لهذه الخطوات:

    1. استخدام مقياس التأكسج النبضي وواجهة البرامج الخاصة به للحصول على نبض PPG.
      1. قم بتوصيل كبل USB بمقياس التأكسج النبضي CMS 50D + وبمنفذ USB بجهاز الكمبيوتر.
      2. أدخل إصبعًا في مقياس التأكسج النبضي. قم بتشغيله وانتظر حتى تحصل على القراءة. قم بتكوين مقياس التأكسج النبضي لعرض نبضة PPG بالضغط بدلاً من ذلك على الزر الأبيض الصغير.
      3. قم بتشغيل واجهة مقياس التأكسج النبضي SpO2 Assistant.
      4. انقر على زر الاتصال الذي يعرضه مساعد SpO2. على ال الأجهزة حدد منفذ COM الذي يتصل به مقياس التأكسج النبضي ، وانقر فوق الزر الاتصال.
      5. دع نافذة SpO2 Assistant تعرض نبضًا كاملاً ومستقرًا. في القائمة الرئيسية ، انقر فوق تحرير - & gt Freeze Wave
      6. افتح أداة القص ، التقط لقطة جيدة للنبض المتجمد ، واحفظ هذه الصورة.

      مع توصيل مقياس التأكسج النبضي Contec CMS 50D + بجهاز كمبيوتر ، يلتقط الطلاب نبضات PPG الخاصة بهم باستخدام واجهة SpO2 الخاصة بمقياس التأكسج النبضي.

      1. تحليل نبضات PPG باستخدام واجهة مستخدم Excel الرسومية.
        1. ابحث عن الملف PPG-GUI.xls ، وانقر فوقه نقرًا مزدوجًا. حدد ورقة العمل PPG- الرسم البياني.
        2. الأهمية. احفظ نسخة باستخدام اسمك كاسم للملف الجديد.
        3. اجعل PPG المحفوظ ينبض بخلفية الرسم البياني في ورقة العمل PPG- الرسم البياني. للقيام بذلك ، اتبع الخطوات التالية.
            1. انقر فوق منطقة الرسم البياني.
            2. اضغط على الزر الأيمن للفأرة.
            3. في القائمة المعروضة حدد تنسيق منطقة الرسم.
            4. في تنسيق منطقة الرسم ، قم بتوسيع FILL.
            5. انقر فوق ملء صورة أو مادة زر.
            6. في القائمة الموسعة إدراج صورة من، انقر على ملف… زر ، وحدد ملف نبض PPG تحت اسمك.
        1. ضبط الوظيفة التوافقية لنبض PPG
          1. قم بتعديل التردد أولاً. أوجد القيمة التي تجعل المسافة بين الحدود القصوى متساوية لكلا الخطين.
          2. بعد ذلك ، قم بتعديل معلمة التحول ج1 من التوافقي الأول ح.1. ابحث عن القيمة التي تجعل الحدود القصوى لكلا الخطين متداخلة قدر الإمكان.
          3. عدّل الآن قيمة السعة أ1 للتوافقي الأول ح.1 ، حتى تتطابق ارتفاعات النبضتين. من الممكن أن تضطر أيضًا إلى تعديل القليل من قيمة التحول الرأسي ح.
          4. أعط الآن قيمة للسعة أ2 من التوافقي الثاني ح.2. جرب قيمًا تقارب نصف قيمة المعلمة A1.
          5. جرب الآن قيم مرحلة التحول ج2 للتوافقي ح.2. جرب الإيجابيات والسلبيات حتى تحصل على أفضل تطابق ممكن بين المنحنيين.
          6. من المهم الآن تعديل القليل من هذه المعلمات الستة لتحقيق أفضل ملاءمة للمنحنين. هذه عملية تخمين وفحص وتعديل وانظر… هذا يتطلب بعض الصبر. لا تنس حفظ واجهة المستخدم الرسومية في كل مرة تحصل فيها على تطابق جيد. احتفظ بسجل مكتوب للقيم المنتجة لـ مباراة جيدة.
          7. يمكن تحقيق تطابق أفضل بين المنحنيات باستخدام المزيد من التوافقيات. كرر العملية ولكن مع إعطاء قيمة للمدى الآن أ3 من التوافقي الثالث ح.3 ، ابدأ بقيمة تقارب نصف قيمة المعلمة أ.2.
          8. أعط قيمة لمرحلة التحول ج3 متناسق ح.3. حاول مرة أخرى القيم الموجبة والسالبة. يمكنك أيضًا تعديل المعلمة بشكل طفيف أ3 ، تبحث عن أفضل مباراة.
          9. من الممكن تعديل المعلمات الستة الأولى قليلاً ث ،ح, أ1, ج1, أ2, ج2 ، تبحث عن أفضل تناسب ممكن. ستتطلب هذه العملية مزيدًا من الوقت والصبر.
          10. يمكنك تكرار العملية المذكورة أعلاه للتوافقيات الإضافية أ4 و أ5. تسمح واجهة المستخدم الرسومية هذه ببناء وظيفة دورية تصل إلى خمسة توافقيات. يوضح الشكل 9 تطابقًا تم إجراؤه باستخدام أربعة مدروجات.

          الشكل 9. تقريب بأربعة توافقيات لنبض PPG. كل توافقي مضاف له تردد مزدوج تقريبًا عن السابق ، وسعته حوالي نصف السابق.

          يمكن قراءة قيم الوظيفة التوافقية التي تم الحصول عليها على الرسم البياني في علامة التبويب تحليل القلب والأوعية الدموية لمرفق MS-Excel PPG-Pulse-Analysis-GUI. هذه مهمة سهلة لا تتطلب سوى يد قوية على فأرة الكمبيوتر. بعد تحديد الرسم البياني ، ضع مؤشر الماوس بعناية على خط الرسم البياني وسيعرض البرنامج الإحداثيات المقابلة لتلك النقطة (الشكل 10).

          الشكل 10. لمعرفة إحداثيات نقطة على منحنى الرسم البياني ، ضع مؤشر الماوس على المنحنى

          المفردات / التعاريف

          مستوى الأكسجين في الدم: مدى تشبع الهيموجلوبين بالأكسجين. الهيموجلوبين هو عنصر في الدم يرتبط بالأكسجين لنقله عبر مجرى الدم إلى أعضاء وأنسجة وخلايا الجسم. عادة ما يكون تشبع الأكسجين الطبيعي بين 96 في المائة و 98 في المائة.

          نظام القلب والأوعية الدموية: شبكة واسعة من الأعضاء والأوعية المسؤولة عن تدفق الدم والمغذيات والهرمونات والأكسجين والغازات الأخرى من وإلى الخلايا. يتكون من ثلاثة أنظمة مستقلة تعمل معًا: القلب (القلب والأوعية الدموية) الرئتين (الرئتين) والشرايين والأوردة والأوعية التاجية والبوابة (الجهازية).

          الانبساط: مرحلة من ضربات القلب عندما ترتخي عضلة القلب وتسمح للغرفتين بالملء بالدم.

          السعة الانبساطية: الارتفاع أو الذروة التي تشير إلى انعكاسات موجة الضغط بواسطة شرايين الجزء السفلي من الجسم.

          الذروة الانبساطية: ثاني أعلى نقطة على شكل الموجة PPG.

          المرحلة الانبساطية: الفترة الزمنية التي يتم فيها استرخاء بطينات القلب ويمتلئ القلب بالدم.

          الشق الانبساطي: نقطة الانعطاف أو الحد الأدنى بين القمم الانقباضية والانبساطية التي تمثل إغلاق الصمام الأورطي أو الصمام الرئوي في بداية الانبساط البطيني تشير إلى مرونة الشريان الأورطي.

          مخطط كهربية القلب: إجراء بسيط غير باضع لتسجيل النشاط الكهربائي للقلب. توضع الأقطاب الكهربائية على جلد الصدر وتتصل بترتيب معين بجهاز يقيس النشاط الكهربائي للقلب عند تشغيله. يظهر الإخراج عادةً على لفيفة طويلة من الورق تعرض رسمًا بيانيًا مطبوعًا للنشاط على شاشة الكمبيوتر. المعروف باسم ECG أو EKG.

          معدل ضربات القلب: عدد مرات ضربات القلب في الدقيقة الواحدة.

          تقلب معدل ضربات القلب: ظاهرة فسيولوجية للتغير في الفاصل الزمني بين ضربات القلب. يتم قياسه من خلال التباين في الفاصل الزمني للضرب.

          الفاصل الزمني من الذروة إلى الذروة: الفاصل الزمني بين قمتين انقباضيتين متتاليتين على شكل موجة PPG.

          مخطط التمثيل الضوئي الضوئي: تقنية بصرية بسيطة وغير جراحية ومنخفضة التكلفة تُستخدم للكشف عن تغيرات حجم الدم في طبقة الأوعية الدموية الدقيقة للأنسجة. يستخدم جهاز استشعار يسمى مقياس التأكسج النبضي لإجراء قياسات على سطح الجلد. يتكون شكل الموجة PPG من شكل موجة فسيولوجية نابضة (AC) تُعزى إلى التغيرات القلبية المتزامنة في حجم الدم مع كل نبضة قلب ، ويتم تثبيتها على خط أساس متغير ببطء & # 39DC) بمكونات تردد أقل مختلفة تُعزى إلى التنفس ونشاط الجهاز العصبي الودي و التنظيم الحراري. يُعرف أيضًا باسم PPG.

          الفاصل الزمني للنبض: الفاصل الزمني بين بداية ونهاية شكل موجة PPG.

          الانقباض: مرحلة من ضربات القلب عندما تنقبض عضلة القلب وتضخ الدم من الحجرات إلى الشرايين.

          السعة الانقباضية: ارتفاع مكون التيار المتردد في مخطط التمثيل الضوئي الضوئي ، مما يشير إلى التغيرات في حجم الدم الناتجة عن التدفق الشرياني حول موقع القياس.

          الذروة الانقباضية: أعلى نقطة على شكل الموجة PPG.

          المرحلة الانقباضية: الفترة الزمنية التي ينقبض فيها البطينان ويضخان الدم خارج القلب والشرايين.

          الفاصل الانقباضي - الانبساطي: التأخير الزمني بين الذروة الانقباضية (موجة الضغط الناتجة عن تقلص البطين الأيسر) والذروة الانبساطية (موجة الضغط التي تنعكس على الشرايين الصغيرة في الجزء السفلي من الجسم). يشير الانخفاض في هذه الفترة الزمنية إلى تصلب الشرايين (مرونة منخفضة) ، وهي مشكلة مرتبطة بالشيخوخة.

          امتثال الأوعية الدموية: قدرة جدار الأوعية الدموية على التمدد والتقلص السلبي مع تغيرات الضغط. هذه وظيفة مهمة للشرايين والأوردة الكبيرة. القدرة على التمدد استجابة للضغط لها تأثير كبير على مرور السوائل عبر الدورة الدموية وضغط الدم.

          تقدير

          تقييم ما قبل النشاط

          تقييم ما قبل النشاط: يساعد تقييم ما قبل النشاط الطلاب على فهم التحولات المختلفة التي يمكن أن تحدثها وظيفة الجيب ، وسيساعد الطلاب على فهم الاختلافات بين التوافقيات المستخدمة لبناء الوظيفة التي تطابق PPG الخاصة بهم.

          التقييم المضمن في النشاط

          تحقق في: راقب تحركات الطلاب في الاتجاه الصحيح وافهم ما يفعلونه. استخدم دليل نشاط الطالب لقياس ذلك.

          تقييم ما بعد النشاط

          ملصق البحث: باستخدام PowerPoint أو Google Slides ، سيقوم الطلاب بإنشاء ملصق يحتوي على المعلومات التالية. تم تضمين قاعدة في الصفحة 2 من دليل نشاط الطالب.

          1. عنوان المشروع واسم الطالب.
          2. وصف المشروع والغرض منه.
          3. خلفية النشاط وشرح موجز لـ PPG.
          4. اتبعت الخطوات لإيجاد الدالة التوافقية.
          5. دالة توافقية ورسم بياني لها.
          6. ملخص لمعلومات القلب والأوعية الدموية.
          7. الاستنتاجات

          عرض النتائج: اطلب من الطلاب تقديم نتائجهم. استخدم القواعد في الصفحتين 2 و 12 من دليل نشاط الطالب. حسب الوقت المتاح وحجم المجموعة:

          1. عرض في الفصل. من خلال عرض الملصق ، يشرح الطلاب عملهم ونتائجهم.
          2. عرض الفيديو. يرسل الطلاب مقطع فيديو مع عرض الملصق الخاص بهم ، يشرح عملهم ونتائجهم.

          نصائح استكشاف الأخطاء وإصلاحها

          لا تتردد في الاتصال بالمؤلف (البريد الإلكتروني: [email protected] ، الهاتف: 1- (832) 386-2888 لأية أسئلة تتعلق بهذا النشاط.

          تحجيم النشاط

          بالنسبة للصفوف العليا: سيقوم الطلاب الذين لديهم خلفية في حساب التفاضل والتكامل بتنفيذ جزء من هذا النشاط في تحليل حساب التفاضل والتكامل علامة تبويب المرفق MS-Excel PPG-Pulse-Analysis-GUI. قراءة القيم على الرسم البياني المشتق الثاني للدالة التوافقية المعدلة ، يمكن للطلاب الحصول على تقدير لمؤشر صلابة الأوعية الدموية وعمر الأوعية الدموية.

          دعم إضافي للوسائط المتعددة

          القلب والجهاز الدوري - كيف يعملان ، بواسطة Mayo Clinic: https://www.sophia.org/tutorials/heart-ecg-ppg

          مراجع

          الكلية الأمريكية لأمراض القلب. النظام الكهربائي للقلب. CardioSmart مارس 2012 https://www.cardiosmart.org/healthwise/te71/47ab/c/te7147abc. تم الوصول إليه في 27 سبتمبر 2019.

          شيريداث ، سوشا: التصوير الضوئي (PPG) News Medical Net ، فبراير 2019. https://www.news-medical.net/health/Photoplethysmography-(PPG).aspx. تم الوصول إليه في 27 سبتمبر 2019.

          يوليانو ، تي واي وآخرون: التصوير الضوئي وتقلب معدل ضربات القلب لتشخيص تسمم الحمل. المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية ، المكتبة الوطنية الأمريكية للطب. مارس 2018 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28991110. تم الوصول إليه في 27 سبتمبر 2019.

          فوغوروس ، ريتشارد إن: ما هو مخطط كهربية القلب (ECG)؟ ماذا تتوقع عند الخضوع لهذا الاختبار. أكتوبر 2018. & # 160 https://www.verywellhealth.com/the-electrocardiogram-ecg-1745304. تم الوصول إليه في 27 سبتمبر 2019.

          هاموند ، جانيل ك: رياضيات الموسيقى. UW-L Journal of Undergraduate Research XIV (2011). https://www.uwlax.edu/urc/jur-online/pdf/2011/hammond.mth.pdf

          هارفارد هيلث للنشر. كلية الطب بجامعة هارفارد. فهم تخطيط القلب: قراءة الموجات. فبراير 2011 https://www.health.harvard.edu/heart-health/understanding-the-ecg-reading-the-waves. تم الوصول إليه في 27 سبتمبر 2019.

          بروتوكولات الرأس والرقبة في ولاية أيوا: المبادئ الأساسية لقياس التأكسج النبضي وتفسيرها. جامعة آيوا للرعاية الصحية. أكتوبر 2017. https://medicine.uiowa.edu/iowaprotocols/pulse-oximetry-basic-principles-and-interpretation. تم الوصول إليه في 27 سبتمبر 2019.

          سيلفا ، جوانا: ما هو الانبساط والانقباض في ضغط الدم؟ أخبار طبية اليوم ، أبريل 2018. https://www.medicalnewstoday.com/articles/321447.php تم الوصول إليه في 27 سبتمبر 2019.

          عليان أيمن أ: التصوير الضوئي. أفضل ممارسة وأبحاث التخدير السريري 28 ، 2014.

          الجندي ، م: في تحليل إشارات مخطط ضوئي لطرف الإصبع. مراجعات أمراض القلب الحالية 2012.

          Elgendi، M et al: نحو توليد المزيد من الميزات التشخيصية من أشكال موجات التصوير الضوئي ، الأمراض MDPI ، 2018.

          ميلاسو ، إس وآخرون: تحديد الزيادات المرتبطة بالعمر في تصلب الشريان الكبير عن طريق تحليل محيط النبض الرقمي، العلوم السريرية 2002.

          تاكازاوا ، ك وآخرون: تقييم العوامل النشطة في الأوعية وشيخوخة الأوعية الدموية من خلال المشتق الثاني لشكل موجة الرسم البياني الضوئي. ارتفاع ضغط الدم 1998.

          ديمانا ويتس فولي كينيدي بوك: الرسوم البيانية ، العددي ، جبري. إصدار تكساس بيرسون 2015.

          هنغفورد جوفيل نايبيري: نهج الرسوم البيانية Precalculus ، Holt-Rinehart-Winston، Harcourt Education Company 2006.

          لارسون ، رون & # 8211 إدواردز ، بروس: حساب التفاضل والتكامل مع CalcChat و CalcView. CENGAGE Learning 11e AP Edition.

          حقوق النشر

          المساهمون

          برنامج الدعم

          شكر وتقدير

          تم تطوير هذا النشاط كجزء من الخبرة البحثية للمعلمين من خلال مكتب مشاركة العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات وقسم الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات في جامعة رايس بدعم من مؤسسة العلوم الوطنية تحت رقم المنحة NSF EEC- 1648451. أي آراء ونتائج واستنتاجات أو التوصيات الواردة في هذه المادة هي توصيات المؤلفين ولا تعكس بالضرورة وجهات نظر المؤسسة الوطنية للعلوم.

          شكر خاص لكريستينا كروفورد ، منسقة برنامج ريت ، جامعة رايس ، توني جارديا ، مدير مدرسة جالينا بارك الثانوية روبرت دير ، رئيس قسم الرياضيات في مدرسة جالينا بارك الثانوية ومايكل ماكنيل ، مدرسة جالينا بارك الثانوية لتكنولوجيا التعليم.


          مخطط كهربية القلب (ECG أو EKG)

          مخطط كهربية القلب (ECG أو EKG) هو اختبار غير جراحي يستخدم لعكس حالات القلب الأساسية عن طريق قياس النشاط الكهربائي للقلب. من خلال وضع الخيوط (أجهزة الاستشعار الكهربائية) على الجسم في مواقع قياسية ، يمكن لأخصائيي الرعاية الصحية معرفة معلومات حول العديد من أمراض القلب من خلال البحث عن أنماط مميزة على مخطط كهربية القلب.

          ماذا يقيس مخطط كهربية القلب (EKG)؟ ما هي مشاكل القلب التي يمكن تشخيصها؟

          تدابير رسم القلب:

          1. آلية معدل ضربات القلب الأساسية وإيقاعها
          2. اتجاه القلب (كيف يوضع) في التجويف الصدري
          3. دليل على زيادة سمك (تضخم) عضلة القلب
          4. دليل على حدوث تلف في أجزاء مختلفة من عضلة القلب
          5. دليل على ضعف حاد في تدفق الدم إلى عضلة القلب
          6. أنماط النشاط الكهربائي غير الطبيعي التي قد تعرض المريض لاضطرابات نظم القلب غير الطبيعية

          يمكن لتخطيط القلب الكهربائي تشخيص:

          • ضربات القلب السريعة أو غير المنتظمة بشكل غير طبيعي
          • بطء ضربات القلب بشكل غير طبيعي
          • التوصيل غير الطبيعي للنبضات القلبية ، مما قد يشير إلى اضطرابات قلبية أو أيضية أساسية
          • دليل على حدوث نوبة قلبية سابقة (احتشاء عضلة القلب)
          • دليل على تطور النوبة القلبية الحادة
          • دليل على ضعف حاد في تدفق الدم إلى القلب أثناء نوبة نوبة قلبية مهددة (الذبحة الصدرية غير المستقرة)
          • التأثيرات الضائرة على القلب من أمراض القلب المختلفة أو الأمراض الجهازية (مثل ارتفاع ضغط الدم وأمراض الغدة الدرقية وما إلى ذلك)
          • التأثيرات الضائرة على القلب من بعض حالات الرئة (مثل انتفاخ الرئة ، الصمة الرئوية [جلطات الدم في الرئة])
          • بعض تشوهات القلب الخلقية
          • دليل على إلكتروليتات الدم غير الطبيعية (البوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم)
          • دليل على التهاب القلب أو البطانة (التهاب عضلة القلب ، التهاب التامور)

          ما الغرض من اختبار رسم القلب؟

          ما هي أنواع أمراض القلب؟

          تشير أمراض القلب إلى أنواع مختلفة من الحالات التي يمكن أن تؤثر على وظائف القلب. تشمل هذه الأنواع:

          • مرض القلب التاجي (تصلب الشرايين) الذي يصيب شرايين القلب
          • مرض القلب الصمامي الذي يؤثر على كيفية عمل الصمامات لتنظيم تدفق الدم داخل وخارج القلب
          • اعتلال عضلة القلب الذي يؤثر على كيفية انضغاط عضلة القلب
          • اضطرابات ضربات القلب (عدم انتظام ضربات القلب) التي تؤثر على التوصيل الكهربائي
          • التهابات القلب حيث يعاني القلب من مشاكل هيكلية تظهر قبل الولادة

          كيف أستعد لـ ECC (EKG)؟

          يتم توصيل خيوط مخطط كهربية القلب بالجسم بينما يستلقي المريض على سرير أو طاولة. يتم إرفاق الوصلات بكل طرف (أربعة إجمالاً) وستة أوضاع محددة مسبقًا في مقدمة الصدر. يتم وضع كمية صغيرة من الجل على الجلد ، مما يسمح بنقل النبضات الكهربائية للقلب بسهولة أكبر إلى خيوط رسم القلب. يتم توصيل الخيوط بواسطة أكواب شفط صغيرة أو أشرطة فيلكرو أو بواسطة رقع لاصقة صغيرة متصلة بشكل غير محكم بالجلد. يستغرق الاختبار حوالي خمس دقائق وهو غير مؤلم. في بعض الحالات ، قد يحتاج الرجال إلى حلق كمية صغيرة من شعر الصدر للحصول على الاتصال الأمثل بين الخيوط والجلد.


          ما هي قيم السعة الأعلى والأدنى في مخطط كهربية القلب للبشر؟ - مادة الاحياء

          موجات وفترات على مخطط كهربية القلب

          يتم تمثيل إزالة الاستقطاب الأذيني والبطيني وإعادة الاستقطاب على مخطط كهربية القلب كسلسلة من الموجات: الموجة P متبوعة بمركب QRS والموجة T.

          الانحراف الأول هو الموجة P المرتبطة بزوال الاستقطاب الأذيني الأيمن والأيسر. موجة عودة الاستقطاب الأذيني غير مرئية بسبب السعة المنخفضة.

          لا يزيد طول الموجة العادية P عن 2.5 مم (قسمان ونصف 1 مم) وأقل من 120 مللي ثانية (ثلاثة أقسام 1 مم) في أي مقدمة.

          في الإيقاع الجيبي عندما تكون العقدة SA هي منظم ضربات القلب ، يشير الاتجاه المتوسط ​​لإزالة الاستقطاب الأذيني (محور الموجة P) إلى الأسفل وإلى اليسار ، في الاتجاه العام للرصاص II ضمن إحداثيات بين 15 o و 75 o وبعيدًا عن الرصاص aVR. على هذا العد ، تكون الموجة P موجبة دائمًا في الرصاص II ودائمًا سلبية في الرصاص aVR أثناء إيقاع الجيوب الأنفية. على العكس من ذلك ، تشير الموجة P الموجبة في الرصاص II والسالبة في الرصاص aVR إلى محور الموجة P الطبيعي وإيقاع الجيوب الأنفية.

          الموجة الثانية هي مركب QRS. عادةً ما يحتوي هذا المركب على سلسلة من 3 انحرافات تعكس التيار المرتبط بزوال الاستقطاب في البطين الأيمن والأيسر. حسب الاصطلاح ، فإن أول انحراف في المجمع ، إذا كان سالبًا ، يسمى موجة Q. يُطلق على أول انحراف إيجابي في المجمع اسم الموجة R. يسمى الانحراف السلبي بعد الموجة R بموجة S. يسمى الانحراف الإيجابي الثاني بعد الموجة S ، إذا كان هناك واحد ، الموجة R . لا تحتوي بعض مركبات QRS على الانحرافات الثلاثة. لكن بغض النظر عن عدد الموجات الموجودة ، فهي كلها مركبات QRS:

          مركب QRS مع انحرافات QRS:
          مجمع QRS مع انحرافات QR:
          مركب QRS مع انحرافات RS:
          مركب QRS مع موجة R فقط:
          مركب QRS مع انحرافات RSR :
          مركب QRS مع موجة QS:

          (ملحوظة: الموجة الأولى من المركب الأخير هي انحراف سلبي. لذلك ، فهي مؤهلة لتطلق عليها موجة Q. نظرًا لأن جميع مجمعات QRS لها موجة R ، يجب أن يكون هناك واحد في هذا المثال أيضًا ، على الرغم من أنه قد يكون كذلك صغيرة لدرجة أنها غير مرئية. الانحراف السلبي الذي يلي الموجة R هو موجة S. ومن ثم فإن هذا الانحراف السلبي الفردي يستحق أن يطلق عليه موجة QS.)

          مدة QRS هي عرض هذا المركب من البداية إلى النهاية ، بغض النظر عن عدد الانحرافات الموجودة. عادة لا تدوم أكثر من 120 مللي ثانية (ثلاثة أقسام بحجم 1 ملم).

          يشير محور QRS العادي ، مثل محور الموجة P ، إلى الأسفل وإلى اليسار ضمن إحداثيات بين -30 o و +90 o. يقال إن هذا المحور ينحرف إلى اليسار (انحراف المحور الأيسر أو LAD) إذا كان يقع بين -30 o و -90 o وينحرف إلى اليمين (انحراف المحور الأيمن أو RAD) إذا كان يقع بين +90 o و 180 o . يكون إما انحراف المحور الأيمن الأقصى أو أقصى اليسار إذا كان يقع بين 180 o و -90 o. سيتم شرح طريقة تحديد محور QRS في قسم لاحق.

          يتبع مجمع QRS مقطع ST ، يمتد من حيث ينتهي QRS (بغض النظر عن الموجة الأخيرة في المجمع) إلى حيث تبدأ الموجة T. يسمى التقاطع بين نهاية QRS وبداية مقطع ST بالنقطة J.
          يعكس المقطع ST التدفق الحالي المرتبط بالمرحلة 2 من عودة الاستقطاب البطيني. نظرًا لعدم وجود تدفق تيار خلال مرحلة الهضبة من عودة الاستقطاب ، يكون الجزء ST عادةً متساويًا كهربيًا مع خط الأساس.

          تمثل الموجة T تيار المرحلة الثالثة من عودة الاستقطاب البطيني السريع (انظر الرسم البياني أعلاه). يتبع قطبية هذه الموجة عادةً انحراف QRS الرئيسي في أي اتجاه. تكون البطينات غير مستقرة كهربائيًا خلال تلك الفترة من عودة الاستقطاب الممتدة من ذروة الموجة T إلى منحدرها الأولي. المنبه (على سبيل المثال ، دقات القلب الهاربة التي تسمى الضربات المبكرة) التي تقع في هذه الفترة الضعيفة لديها القدرة على التعجيل بالرجفان البطيني: ما يسمى بظاهرة R-on-T.

          يمتد الفاصل الزمني للعلاقات العامة من بداية الموجة P إلى بداية QRS ، مهما كانت الموجة الأولى من هذا المركب. يقيس هذا الفاصل الوقت من الاستقطاب الأولي للأذينين إلى الاستقطاب الأولي للبطينين ويعكس التأخير الفسيولوجي في التوصيل AV الذي تفرضه العقدة الأذينية البطينية. النطاق الطبيعي هو 120 فولت 200 مللي ثانية (3 إلى 5 أقسام بحجم 1 ملم) ولم يعد.

          يتم قياس فترة QT من بداية QRS إلى نهاية الموجة T. إنه يمثل الوقت الذي يتم فيه إزالة الاستقطاب وإعادة الاستقطاب في البطينين وهو مقياس لمدة عمل البطين (AP).


          ما هي قيم السعة الأعلى والأدنى في مخطط كهربية القلب للبشر؟ - مادة الاحياء

          0.8 ثواني. يستغرق قلب الإنسان 0.8 ثانية لإكمال دورة القلب. يتم استثمار 0.27 ثانية في الانقباض و 0.57 ثانية في الانبساط. يُكمل الفأر دورة قلبية في 0.09 ثانية.

          1 صمام إضافي. تمتلك التماسيح نوعًا فريدًا من الصمامات في قلوبها. يقع هذا الصمام في البطين الأيمن ، ويمكنه تحويل الدم المتجه إلى الرئتين إلى الجسم ، وهي ظاهرة تُعرف باسم التحويلة.

          2 مرات أكبر. تضاعف الثعابين والزواحف الأخرى أحجام قلوبها (وغيرها من الأعضاء) بعد كسر صيام طويل.

          3 قلوب. الأخطبوطات لها ثلاثة قلوب. يقوم قلبان عضديان على جانبي الجسم بتزويد الدم بالأكسجين عن طريق ضخه عبر الخياشيم. يضخ القلب الجهازي في وسط الجسم الدم المؤكسج من الخياشيم عبر باقي أعضاء الجسم.

          4 الغرف. فقط الثدييات والطيور والتماسيح لها بطينات منفصلة تشريحيًا. هذا يسمح بالفصل الكامل للدورات الجهازية والرئوية. لدى الفقاريات الأخرى بطين واحد فقط.

          8 نبضة في الدقيقة. يبلغ معدل ضربات قلب الدببة حوالي 40 نبضة. أثناء السبات ، يتم تقليله إلى 8 نبضة في الدقيقة.

          12 كلغ. تعتمد الزرافة على قلبها القوي الذي يصل وزنه إلى 12 كجم حتى تتمكن من محاربة قوة الجاذبية حتى العنق الطويل إلى الرأس.

          16 أيام. يعتقد أن قلب الإنسان يبدأ في النبض بعد 16 يومًا من الحمل. تم استقراء هذا من الفئران ، حيث يبدأ القلب في النبض بعد 7.5 أيام من الحمل. في الحمام ، يبدأ القلب في الخفقان في اليوم الثالث.

          20 نسبه مئويه . يستطيع الزرد تجديد قلبه. في غضون شهرين فقط ، يتجدد القلب بالكامل بعد تضرر 20٪ من العضلات.

          60 نسبه مئويه. من بين جميع البروتينات البشرية (ن = 19692) ، يتم التعبير عن 60 ٪ في القلب في مرحلة ما. يتم التعبير عن 248 من هذه الجينات بشكل كبير في القلب مقارنة بأنواع الأنسجة الأخرى.

          72 نبضة في الدقيقة. متوسط ​​معدل ضربات القلب للرجل 72 نبضة في الدقيقة. ينبض قلب الحوت الأزرق ست مرات في الدقيقة. الحصان لديه 38 نبضة في الدقيقة. أرنب لديه 205 نبضة في الدقيقة. فأر 420. فأر 670. نبض قلب الكناري يحدث 17 مرة في الثانية.

          250 نبضة في الدقيقة. يزيد معدل ضربات قلب الفهد من 120 نبضة في الدقيقة عند الراحة إلى 250 نبضة في الدقيقة بعد مطاردة. هذا يسمح للفهد بالركض بسرعة حوالي 100 كم / ساعة. يمكن الحفاظ على معدلات الركض لمسافة 200-300 متر فقط.

          280/180 مم زئبق . ضغط دم الزرافة هو الأعلى من أي حيوان ثديي: 280/180 ملم زئبق. لديهم أيضًا نظام صمام يمتد بطول عنقهم لضمان وصول الدم إلى رؤوسهم بكفاءة. ضغط دم الإنسان العادي هو 120/80 مم زئبق.

          500 كلغ. يزن قلب الحوت الأزرق حوالي نصف طن ، 1000 رطل. يجب أن يكون كبيرًا بما يكفي لضخ حوالي 15000 باينت من الدم مقارنة بحوالي 8 مكاييل في الإنسان.

          750 نبضة في الدقيقة. سجلت الزبابة قصيرة الذيل معدلات ضربات قلب تبلغ 750 نبضة في الدقيقة أثناء الراحة (و 168 نفسًا). مع أعلى مساحة سطحية بالنسبة إلى كتلة الجسم لجميع الثدييات ، سرعان ما تتبدد درجة حرارة أجسامهم في الهواء. يحتاج التمثيل الغذائي إلى الحفاظ على درجة حرارة الجسم ، ويتطلب الزبابة أن تأكل وزنها التقريبي كل يوم.

          1260 نبضة في الدقيقة. تم قياس معدل 1260 نبضة في الدقيقة في طائر الطنان ذو الحلق الأزرق. في الطيور الطنانة الطنانة ، يمكن أن ينخفض ​​معدل ضربات القلب إلى 50-180 في الدقيقة.

          2-3 مليار خلية عضلية. يحتوي قلب الإنسان على عدد يقدر بنحو 2-3 مليار خلية عضلية.

          3 مليار نبضة قلب. بمعدل 72 bmp ، ينبض قلب الإنسان ما يقرب من 3 مليارات مرة في عمر 80 عامًا.


          2. المواد والأساليب

          2.1. مرشحات الانحناء

          قبل الشروع في شرح الطريقة المقترحة لتحليل مخطط كهربية القلب ، نقدم أداة جديدة لتحليل الإشارات (على حد علمنا) ، والتي نسميها "مرشحات الانحناء". نبدأ بشرح الفكرة الأساسية.

          تتميز بداية وإزاحة موجات مخطط كهربية القلب بتغيير ملحوظ في منحدر الإشارة في هذه النقاط. عادة ما ترتفع أو تهبط موجات R بشكل كبير ، ما يضعف تأثير الضوضاء ويسهل عملية تحديد موقعها. ومع ذلك ، بشكل عام ، ليس من السهل دائمًا العثور على هذه التقلبات ، ويرجع ذلك أساسًا إلى وجود ضوضاء. تجدر الإشارة إلى أن الضوضاء تجعل قياس المنحدر المناسب أمرًا صعبًا للغاية.

          بداية وإزاحة موجات P و T (يشار إليها هنا بـ Pأنا, صF، تأنا و تF، على التوالي) ، وكذلك بداية الموجة Q (تسمى سأنا) وإزاحة الموجة S ، بمعنى آخر.، النقطة J ، يصعب أحيانًا العثور عليها. في كثير من الأحيان ، يكون اتساع الموجة P (أو حتى الموجة T) أكبر من شدة الضوضاء. غالبًا ما يكون هذا هو الحال أيضًا لموجات Q و S ، والتي ساءت بسبب قصر عرضها. من ناحية أخرى ، يمكن أن تسبق الموجة T (وكذلك الموجات الأخرى) أو تتبعها فترات صعود / تنازلي منحدر غير متلاشي ، وبالتالي فهي ليست متساوية الكهرباء تمامًا. لا تختلف الفترات السابقة تمامًا عن الجوانب الصاعدة / الهابطة لموجة T. كل هذه الظروف يمكن أن تتواطأ في جعل هذه النقاط الإيمانية لا يمكن تمييزها تقريبًا عن الضوضاء العادية.

          من أجل التمكن من التقاط هذه التقلبات ، ومع مراعاة الصعوبة التي لوحظت سابقًا في قياس المنحدرات تحت الضوضاء ، نقترح تقنية لتقدير "الانحناء المحلي" للإشارة.

          من أجل تحقيق هذا الهدف ، نمضي على النحو التالي. نحن نبحث عن المعلومات المحلية ، ولكن علينا أن نحسب المتوسط ​​لتجنب تأثيرات الضوضاء. من ناحية أخرى ، فإن التقلبات أو تغيرات المنحدرات التي نبحث عنها مرتبطة بشكل ما بالمشتق الثاني ، في "لغة التفاضل والتكامل". بالتفكير في تقريب تايلور ، هذا ليس سوى وظيفة تقريبية محليًا مع كثيرات الحدود من الدرجة الثانية. طريقة التفكير هذه هي مجرد تحفيزية ، لأننا نتعامل مع إشارات منفصلة. ومع ذلك ، فقد وجدناها مفيدة في عمليات المحاكاة التي أجريناها. على أي حال ، وبالتالي ، علينا أن نحدد تقديراتنا التقريبية.

          إصلاح عدد صحيح غير سالب ن ≥ 3 ، والتي ستلعب دور عرض النافذة. سيتم الإشارة إلى مجموعة الأعداد الصحيحة بواسطة ، وسيتم الإشارة إلى مجموعة الأرقام الحقيقية بواسطة . نحن نعتبر كثير الحدود الأساسي من الدرجة الثانية ص(x) = 3x 2 في الفترة الفاصلة [- ن, ن] (العامل 3 مناسب للتدوين فقط) ، ونحدده من خلال حساب المتوسط ​​على فترات منتظمة من الطول الثاني: لكل عدد صحيح ك مع 1 كن نحسب:

          (1)

          (2)

          من أجل جعل مرشح الانحناء متعامدًا مع الإشارات الثابتة ، نطرح المتوسط

          (3)

          وهكذا ، نحدد ل ك مع 1 كن

          (4)

          وضعنا أيضا . الآن نحصل من الحسابات المذكورة أعلاه. يمكن للمرء أيضا التحقق من ذلك

          (5)

          لاحظ أن هو عدد صحيح ل ك=1. ن. من أجل البساطة ، فإن نيتم تحديد مرشح الانحناء -th بواسطة

          (6)

          حيث عامل العدد الصحيح الموجب λن يتم اختيار مجموعة الأعداد الصحيحة هو عدد أولي بشكل متبادل (العدد الصحيح الموجب الوحيد الذي يقسم كلاهما هو واحد). يؤدي ذلك إلى تقليل حجم إدخالات المرشح ، ولا يؤثر على استخدامها ، نظرًا لأن أي مضاعف لمرشح الانحناء يكون مفيدًا بنفس القدر طالما كان هناك طلب واحد فقط ن يستخدم لقياس الانحناء المحلي.

          اتضح أن تسلسل عوامل القياس يتم حسابها بسهولة:

          الاقتراح 2.1 تم إعطاء عوامل القياس في تعريف مرشحات الانحناء (6) بواسطة

          (7)

          لأي م, مثل هذا 0 ≤ ص ≤ 12 و ن = 12م + ص ≥ 3.

          ونؤجل اثباتها حتى الملحق (أ) لتفادي أي خلل في الشرح. يمكن العثور على التعبيرات الصريحة لمرشحات الانحناء في هذا الدليل ، ويمكن العثور على أمثلة لمرشحات الانحناء الأولى مدرجة في الجدول 2 في الملحق ب.

          بحكم الهوية (5) تكون إدخالات المرشح متماثلة فيما يتعلق بـ (ن+1) / 2. وبالتالي ، فإن مرشح الانحناء متعامد أيضًا مع الإشارات الخطية. تجدر الإشارة إلى أن التناظر يعني أن نصف مداخل التصفية فقط Fن ، ك تحتاج إلى حساب.

          إعطاء إشارة إنه ك- معامل الانحناء للرتبة n هو

          (8)

          (9)

          بسبب الحسابات المذكورة أعلاه ، مرشح الانحناء Fن هو متعامد مع إشارات أفيني: لأي نملك

          (10)

          هذا يعني أن معاملات الانحناء غير حساسة لمستوى الإشارة والانحدار. هذه الخاصية مهمة ، لأننا نريد مرشحات الانحناء لقياس تغيرات الميل فقط ، وليس الميل أو الإشارة المناسبة نفسها.

          إذا أراد المرء استخدام معاملات الانحناء فقط من نفس الترتيب ، فهذه التعريفات مع عدد صحيح Fن ، ك يكفى. ومع ذلك ، إذا أراد المرء مقارنة ميزات الانحناء المطابقة لأوامر مختلفة ن، التطبيع المناسب مناسب.

          نحدد مرشح الانحناء الطبيعي بواسطة

          (11)

          إعطاء إشارة ، لأي إنه ك- معامل الانحناء الطبيعي ن يكون

          (12)

          يمكن أيضًا العثور بسهولة على التعبيرات الصريحة لمرشحات الانحناء المعياري:

          نظرية 2.2 لأي ن ≥ 3 تم إعطاء مدخلات مرشح الانحناء الطبيعي (لـ 1 كن) بواسطة

          (13)

          تأتي هذه الصيغ من (4) و (5) والنتيجة التالية.

          اقتراح 2.3 لأي عدد صحيح ن ≥ 3 واحد لديه

          (14)

          ونؤجل اثباتها حتى الملحق (أ) لتفادي أي خلل في الشرح.

          2.1.1. اختيار أوامر مرشح الانحناء

          من أجل الحصول على نتيجة دقيقة في استخدام مرشحات الانحناء لبداية الموجة وتقدير الإزاحة ، ترتيب مناسب ن يجب أن يتم اختياره في كل حالة. في هذا القسم نتناقش حول كيفية اختيار هذا الترتيب الأمثل. للقيام بذلك ، نقوم باختبار مرشحات الانحناء على مثال اختبار مصمم لتقدير الإزاحة. الصورة الخاصة بالمجموعات متشابهة تمامًا بسبب التناظر.

          نصلح طول الموجة الزمنية ثر، بالميلي ثانية ، وطول الموجة المقابل ثس، في عدد العينات. ثم يتم الحصول على التردد التقديري لأخذ العينات بواسطة الصيغة Fس

          1000ثس/ثر، بالهرتز ، حيث يتم تقريب هذه الكمية إلى أقرب عدد صحيح. تتكون إشارة القاعدة من نصف قطع ناقص للطول ثس العينات والارتفاع ح (بالميليفولت) ، متبوعًا بـ ثس الأصفار. وبالتالي ، فإن طول الإشارة هو 2ثس. إشارة القاعدة مشوشة بضوضاء عشوائية ذات شدة معينة حن (بالميليفولت) ، مع إعطاء مجموعة من نر إشارات مضطربة بطول 2ثس.

          في مثال الاختبار التالي ، نستخدم القيم التالية: ثر=110 تصلب متعدد, ح=0.15 بالسيارات, حن=0.01 بالسيارات، و نر= 100 إشارة (وفقًا لـ ص موجة في الجدول 1 ). أطوال الموجات المستخدمة لاختبار مرشحات الانحناء في هذا المثال تنطلق من ثس= 3 عينات تصل إلى ثس= 100 عينة بزيادات عينة واحدة.

          بعد ذلك ، لكل إشارة صاخبة سي (مع ي=1. نر) ولكل طلب ن (مع ن = 3. 2ثس-1) ، نحسب معاملات الانحناء المعيارية المقابلة. لاحظ أننا نقوم بذلك فقط لنقاط العينة بحيث يتم تضمين النافذة بالكامل في نطاق الإشارة ، حيث إننا نتعامل مع إشارة محدودة تعتمد على الترتيب ن من مرشح الانحناء المستخدم. بعد ذلك ، نقوم بتقدير الإزاحة عن طريق اختيار أكبر معامل انحناء طبيعي ، وبالتالي ، يتم تحديد إزاحته كنقطة العينة المقابلة ك = سي ، ن مع أكبر معامل انحناء طبيعي. لاحظ أنه ، نظرًا لأننا نبحث عن تعويضات للموجات الصاعدة ، فقد نختار نقاطًا بأقصى حد من التحدب بمعنى آخر.، أكبر انحناء إيجابي.

          في التين. ( 2 و 3 ) نعرض التعويضات المقدرة الناتجة اي ، ن ل ي=1. نر، و ن=3. 2 واطس-1 ، لأطوال الموجة ثس= 15 عينة (المقابلة لـ Fس= 136 هرتز) و ثس= 55 عينة (المقابلة لـ Fس= 500 هرتز). نحن نعتبر كمرجع صحيح تعويض نقطة العينة ك = ثس.

          في ضوء التين. ( 2 و 3 ) وبقية عمليات المحاكاة ، تظهر عدة تعليقات حول أداء مرشحات الانحناء:

          • إذا كان ترتيب مرشح الانحناء صغيرًا جدًا ، فسيكون للضوضاء تأثير عميق في معاملات الانحناء. أي أن مرشحات الانحناء ذات الترتيب المنخفض لا تميز بين تقلبات الإشارة والضوضاء.
          • من ترتيب معين كبير بما فيه الكفاية ، تكون مرشحات الانحناء بارعة جدًا في مهمة اكتشاف الإزاحة.
          • تتدهور دقة القياس قليلاً مع زيادة الترتيب. في المتوسط ​​، تم الكشف عن اتجاه للتحول إلى الخارج الموجة.
          • التقارب الأخير للطلبات العالية جدًا زائف لأنه يرجع إلى الطابع المحدود للإشارة.

          تشير هذه الملاحظات إلى أن مرشحات الانحناء يمكن أن تكون أداة مفيدة في اكتشاف النقاط الائتمانية في إشارات تخطيط القلب ، بشرط اختيار ترتيب مناسب للمهمة المحددة. نعتقد أن هذا صالح أيضًا لاستخراج الميزات في معالجة الإشارات بشكل عام.

          من أجل القياس الكمي لأداء مرشحات الانحناء في مثال الاختبار ، نحدد الخطأ على النحو التالي = (ثس يتم إصلاحها) ، لأي ي=1. نر، و ن = 3. 2ثس-1. وهكذا ، لكل طلب ن نحسب الخطأ المتوسط

          (15)

          بعد ذلك ، يتم تعريف الترتيب الأمثل المتوسط ​​على أنه الترتيب (الأصغر) ن = نم لأي منهم هو الحد الأدنى . وبعبارة أخرى ، فإن متوسط ​​الترتيب الأمثل هو حجم النافذة التي لها أكبر طريقة معامل انحناء (بمعنى آخر.، السابق) للكشف عن الإزاحة أكثر دقة ، في المتوسط. لاحظ أننا نتجنب الطلبات الكبيرة جدًا في هذه المعايير.

          الميزات المهمة الأخرى المرغوبة للغاية ، بصرف النظر عن الدقة ، هي المرونة والقوة في ظل وجود الضوضاء. من أجل مراعاة هذه الجوانب ، نقوم أيضًا بتحليل تشتت أخطاء القياسات الذي توفره طريقة معامل الانحناء الأكبر. ومن ثم ، فإننا نعتبر الخطأ الانحراف المعياري

          (16)

          في التين. ( 4 و 5 ) نرى أن حجم الأخطاء ينخفض ​​بشكل كبير بعد فترة حساسية الضوضاء الأولية ، كما هو متوقع من الملاحظات أعلاه بناءً على التين. ( 2 و 3 ). بشكل متماسك ، يعني الخطأ والانحراف المعياري للخطأ σن لديهم نفس السلوك. نحدد الترتيب الأمثل للانحراف المعياري باعتباره الترتيب الأول ن = نالأمراض المنقولة جنسيا مثل ذلك σنσن+1 و σن أقل من القيمة المرجعية المحددة تجريبياً على 2. أي أننا نبحث عن حد أدنى محلي صغير بما يكفي للانحراف المعياري.

          كما لوحظ من قبل ، مباشرة بعد الفترة الأولية لحساسية الضوضاء ، تؤدي طريقة معامل الانحناء الأكبر أداءً جيدًا للغاية ، مما يوفر خطأ متوسط ​​منخفضًا للغاية يكاد يكون راكدًا في فترة طويلة على n. يمكن قول الشيء نفسه بالنسبة للانحراف المعياري للخطأ.

          كما هو موضح في الشكل ( 6 ) ، غالبًا ما يحدث أن يرتفع متوسط ​​الترتيب الأمثل دون داع إلى قيم أكبر. نظرًا لأسباب حسابية ، من الأفضل استخدام عوامل تصفية ذات ترتيب منخفض لأطول فترة ممكنة. هناك عامل آخر يجب أخذه في الاعتبار وهو أنه ، بشكل عام ، لا تحدث الموجات معزولة في مخطط كهربية القلب ، ولكنها محاطة بموجات أخرى. ومن ثم ، فإن الطلبات المرتفعة للغاية غير مرغوب فيها لأن وجود الموجات المجاورة قد يتسبب في حدوث تداخل.

          لتجنب ذلك ، نوصي بترتيب الانحراف المعياري الأمثل كخيار تفضيلي نالأمراض المنقولة جنسيا لاستخدامها في طريقة معامل الانحناء الأكبر.

          في التين. ( 7 ) يمكننا رؤية الطلبات المثلى (يعني الترتيب الأمثل نم والترتيب الأمثل للانحراف المعياري نالأمراض المنقولة جنسيا) ل ثس في النطاق المقترح (أي أطوال الموجة من ثس= 3 عينات تصل إلى ثس= 100 عينة بزيادات من عينة واحدة).

          باختصار ، في ضوء الشكل ( 8 ) ، نوصي باستخدام ترتيب مرشح الانحناء بين 15٪ و 30٪ من عرض الموجة ثس. يجب زيادة هذه القيم للترددات المنخفضة جدًا لأخذ العينات ، مثل تلك الناتجة عن شاشات هولتر. يمكن تقدير هذه الكمية مسبقًا من طول الموجة المقدر ثر (بالمللي ثانية ، والتي يمكن أن تؤخذ من المراجع كما في الجدول 1 ) ، وتردد أخذ العينات Fس (بالهيرتز) ، الذي يُفترض أنه معروف ، بالصيغة.

          (17)

          2.2. وصف المنهجية

          في هذا القسم سوف نصف مقترحنا لمنهجية لتحليل واستخراج ميزات إشارات تخطيط القلب. لنفترض أن لدينا إشارة ECG غير تافهة ، يتم الإشارة إليها تخطيط كهربية القلب0 ، من الطول إل. هذا هو، هو متجه من إل مكونات حقيقية. سوف نشير بواسطة Fس معدل العينة (تردد أخذ العينات) الذي تم من خلاله أخذ إشارة مخطط كهربية القلب ، مُقاسًا بالهرتز (هرتز).

          2.2.1. المعالجة

          بشكل عام ، يُفترض أن تكون إشارة مخطط كهربية القلب ملوثة بعدة مصادر ضوضاء. يمكن تقليل هذه الضوضاء باستخدام بعض المرشحات التي تقطع الترددات المختلفة ، ولكن بالتأكيد لا يمكن تجنبها تمامًا. على أي حال ، لهذا السبب وقبل عملية استخراج الميزة ، من الضروري تطبيق المعالجة المسبقة على الإشارة. وبالتالي ، فإن الإشارة الأصلية تعاني من تغييرات تضيف بعض عدم اليقين إلى النتائج النهائية. هذه الظاهرة ملحوظة بشكل خاص في حالة ص و تي موجات بداية وتعويض الموقع. هذا هو السبب في أننا نتحدث عن "تقدير" الميزة ، وليس عن "القياس".

          بادئ ذي بدء ، يتم تسوية سعة الإشارة الأصلية إلى 1:

          (18)

          الإشارة الناتجة له سعة 1. بعد ذلك ، يتم كبح المستوى المباشر ، والحصول على إشارة معطى بواسطة

          (19)

          من الواضح أن المرء يعني (تخطيط كهربية القلب2)=0.

          بعد ذلك ، يتم تطبيق مرشح تمرير عالي من النوع Butterworth من الترتيب 2 على الفلتر تخطيط كهربية القلب2 ، بتردد قطع 0.5 هرتز، للحصول على إشارة مُجهزة مسبقًا . هذه الخطوة موجودة دائمًا في تطبيقات ECG الاحترافية ، من أجل إزالة الترددات المنخفضة جدًا.

          عند تطبيق هذه المعالجة المسبقة على الإشارات من قاعدة بيانات MIT [73 Goldberger A L، Amaral L A N، Glass L، وآخرون. PhysioBank ومجموعة أدوات Physio و PhysioNet: مكونات مورد بحثي جديد للإشارات الفسيولوجية المعقدة. التداول 2000 (13 يونيو) 101 (23): e215-20. صفحات الإعارة الإلكترونية http://circ.ahajournals.org/content/.
          [http://dx.doi.org/10.1161/01.CIR.101.23.e215]] ، التي تنطلق من هولترز ، هذه الخطوة الأخيرة مهمة جدًا وتساعد على تحسين الدقة في التقديرات اللاحقة. من ناحية أخرى ، عند التعامل مع إشارات من أجهزة توليد النمط ، فعادة ما يتطلب الأمر ترشيحًا إضافيًا لنوع التنعيم أو المتوسط. بشكل عام ، تعتمد المعالجة المسبقة المطلوبة بشكل كبير على ميزات نظام القياس المستخدمة لتوليد إشارة ECG ، ويمكن أن تشمل استخدام مرشحات أخرى ، مثل مرشحات كبح التداخل من 60 هرتز. بالنسبة للإشارات التي استخدمناها في هذا العمل ، فإن هذا ليس هو الحال.

          2.2.2. صم موقع القمم وتحليل معدل ضربات القلب

          QRS يعتبر الكشف المعقد خطوة أساسية في تحليل إشارات مخطط كهربية القلب ، نظرًا لأن قياس وتوصيف المعلمات المرتبطة المختلفة تعتمد على الدقة التي يتم إجراؤها بها [2 Clifford GD، Azuaje F، McSharry PE، Eds. الأساليب والأدوات المتقدمة لتحليل ECG ، أكتوبر 2006. ، 19 Köhler B-U ، Hennig C ، Orglmeister R. مبادئ البرمجيات QRS كشف. IEEE Eng Med Biol Mag 2002 21 (1): 42-57.
          [http://dx.doi.org/10.1109/51.993193] [PMID: 11935987]]. من ناحية أخرى ، من QRS يمكن الحصول على تردد القلب المعقد ، وبالتالي الحصول على معدل ضربات القلب أيضًا. من ناحية أخرى، صم تحدد القمم تقريبًا كل نبضة قلب (أكثر وضوحًا من الموجات الأخرى) بطريقة تجعل تقدير النقاط الإيمانية الأخرى أسهل بكثير منها.

          في العقود الأخيرة كثيرة QRS تم الإبلاغ عن طرق الكشف المعقدة في الأدبيات [1 Sörnmo L ، Laguna P. معالجة الإشارات الكهربائية الحيوية في تطبيقات القلب والعصبية 2005. ، 2 Clifford GD ، Azuaje F ، McSharry PE ، Eds. طرق وأدوات متقدمة لتحليل مخطط كهربية القلب ، أكتوبر 2006. ، 4 Beraza I ، Romero I. دراسة مقارنة لخوارزميات تجزئة ECG. التحكم في عملية إشارة Biomed 2017 34: 166-73.
          [http://dx.doi.org/10.1016/j.bspc.2017.01.013] ، 17 Pande VN ، Verma HK ، Mukhopadhyay P. اكتشاف البرامج لخط الأساس ECG و QRS- مجمع للعناية المركزة للشرايين التاجية. J Microcomp Applicat 1985 8 (3): 203-14.
          [http://dx.doi.org/10.1016/0745-7138(85)90001-6] - 19 Köhler B-U، Hennig C، Orglmeister R. مبادئ البرمجيات QRS كشف. IEEE Eng Med Biol Mag 2002 21 (1): 42-57.
          [http://dx.doi.org/10.1109/51.993193] [PMID: 11935987] ، 24 Parák J ، Havlík J. معالجة إشارات ECG وطرق اكتشاف تردد معدل ضربات القلب. وقائع المؤتمر السنوي التاسع عشر الحوسبة الفنية براغ 2011 91-6. ] ، والمراجع الواردة فيها) ، بما في ذلك تقريب المشتقات ، والمرشحات الرقمية ، والمويجات ، والمرشحات التكيفية ، والشبكات العصبية ، ونماذج ماركوف المخفية أو التشكل الرياضي ، من بين تقنيات أخرى.

          في هذا العمل ، نستفيد من التقنيات المطورة في الأدبيات [24 Parák J، Havlík J. معالجة إشارة ECG وطرق اكتشاف تردد معدل ضربات القلب. وقائع المؤتمر السنوي التاسع عشر الحوسبة الفنية براغ 2011 91-6. ]. بشكل ملموس ، نختار الحد الأقصى لطاقة الإشارة التي تمت معالجتها مسبقًا ، ونختار الحد الأقصى الذي تم تعيينه تجريبيًا. يسمح الاختيار المناسب لهذه الحدود القصوى بالحصول على معدل ضربات القلب (في نبضة في الدقيقة). علاوة على ذلك ، نصف طريقتين مختلفتين لتحديد موقع صم قمم في الإشارة الأصلية (في عدد العينات): يمكن للمرء ببساطة استخراج القمم القصوى ، أو يمكن للمرء إجراء ارتباط متقاطع بين الإشارة المصفاة والإشارة الأصلية (المقيسة والمرشحة مسبقًا).

          نبدأ بالإشارة المعالجة مسبقًا تخطيط كهربية القلب3. قبل عمليات الطاقة ، نقوم بترشيحها باستخدام مرشح تمرير النطاق في النطاق 10-25 هرتز أو 15-20 هرتز، والحصول على إشارة مصفاة . هذه الخطوة إلزامية لإزالة القطع الأثرية والتدخلات وتأثير ص و تي أمواج. لاحظ أنه في هذه اللحظة نحن مهتمون بالكشف فقط صم القمم (الشكل. 9 ).

          بعد ذلك ، نعتبر إشارة الطاقة ه4 معطى بواسطة ه4 = . عتبة الطاقة هذ تم ضبطه تجريبيا على القيمة

          (20)

          ثم يتم استخراج الطاقة القصوى مع القيد ه4 & GT هذ. في كود MATLAB ، يتم إجراء استخراج ذروة الطاقة باستخدام الوظيفة المضمنة المنفذة findpeaks [74 ماتلاب. لغة الحوسبة الفنية الوثائق العامة ، إصدارات DSP System Toolbox R2013a و R2011b المتاحة من: https://www.mathworks.com/help/matlab/. ]. يجب غربلة قمم الطاقة الناتجة ، لأنها تظهر عادةً أزواج من "القمم" التي تكون قريبة جدًا بشكل غير طبيعي (يفترض أنها تقابل نفس الموجة R ، بسبب عمليات التشويش والترشيح). يجب إزالة هذه القمم ذات الصلة ، لأنها تنتج قيمًا غير فسيولوجية لتردد القلب.

          كل ذروة طاقة تتوافق مع صم الذروة ، ولكن يجب تحديد موقع آخرها ، لأن ترشيح تمرير النطاق يؤدي إلى فجوة ثابتة بين الإشارتين ، مما يؤدي إلى إزاحة القمم في الوقت المناسب.

          ما نقوم به هو حساب الارتباط المتبادل وإيجاد معامل الارتباط بين الطاقة ه4 للإشارة المفلترة والطاقة ه3 (معطى بواسطة ) من الإشارة الأصلية المجهزة مسبقًا. بعد ذلك ، يكون التحول هو الفرق بين طول الإشارة إل والتأخر المقابل لمعامل الارتباط كسجل تجاري، الحد الأقصى للارتباط المتبادل. بهذه الطريقة ، نحن قادرون على تحديد موقع صم قمم في الإشارة الأصلية المجهزة مسبقًا تخطيط كهربية القلب3. في الكود ، يتم إجراء تحليل الارتباط المتبادل باستخدام وظيفة MATLAB المضمنة xcorr [74 ماتلاب. لغة الحوسبة الفنية الوثائق العامة ، إصدارات DSP System Toolbox R2013a و R2011b المتاحة من: https://www.mathworks.com/help/matlab/. ].

          مرة واحدة في صم قمم تخطيط كهربية القلب3 تقع ، RR فترات معروفة. عروض RR فترات ، أو المسافة بين متتالية صم القمم ، اسمح بحساب التردد القلبي التقريبي: إذا إلRR هو عرض معين RR الفاصل الزمني (في عدد العينات) ، و الموارد البشرية هو معدل ضربات القلب (يقاس بعدد النبضات في الدقيقة نبضة في الدقيقة)، من ثم

          (21)

          2.2.3. QRS موقع معقد

          من أجل وصف QRS معقدة ، علينا تحديد موقع سأنا, سم, سم و ي نقاط كل دورة. هنا ، لأغراض العرض ، نعتبر صم أشر على أنه الحد الأقصى لـ ص الموجة و سم و سم تُفهم النقاط على أنها الحد الأدنى من س و س موجات ، على التوالي. بالإضافة الى، سأنا هي نقطة الانطلاق لـ س موجة ونهاية PQ المقطع و ي هي نقطة النهاية لـ س الموجة وبداية شارع قطعة.

          بالنسبة لهذه المهمة ، ننتقل باستخدام طريقة تحليل المنحدر المعدلة مع قيود ، بدءًا من الذروة.هذه الخوارزمية مستوحاة من الفصل 9 من [2 Clifford GD، Azuaje F، McSharry PE، Eds. طرق وأدوات متقدمة لتحليل مخطط كهربية القلب أكتوبر 2006.]. الفكرة الأساسية هي النزول / الصعود من الحد الأقصى / الأدنى ، على التوالي ، حتى يتم العثور على تغيير في علامة المنحدر. على نقطة عينة معينة k (مع 1 ≤ ك & lt إل) ، منحدر الإشارة تخطيط كهربية القلب3 يتم تعريفه بواسطة

          (22)

          هذه الطريقة لها ما يبررها لأنه في صعود وهبوط الإشارة الواضح ، يكون تأثير الضوضاء أقل بكثير مما هو عليه في المقاطع المعزولة.

          في هذا التحليل ، نقوم بإزالة الدورتين الأولى والأخيرة ، حيث يمكن أن تكون غير مكتملة أو مشوهة بسبب عملية التقاط الإشارة الأصلية. ثم ، ضع في اعتبارك الإشارة الأصلية المجهزة مسبقًا تخطيط كهربية القلب3 ، وإصلاح بعض صم الذروة (ليست الأولى وليست الأخيرة).

          من ناحية ، نتحرك للخلف من صم الذروة حتى نجد الحد الأدنى المحلي الأول ، حتى نجد نقطة ك جاره الأيسر لديه منحدر غير إيجابيك -1 ≤ 0. يتم تعريف هذه النقطة على أنها سم نقطة هذه الدورة. من هذه النقطة ، نستمر في البحث للخلف عن الحد الأقصى المحلي الأول ، أي نقطة k بحيث يكون لجارتها اليسرى منحدر غير سالب.ك -1 ≥ 0. يتم تعريف هذه النقطة على أنها سأنا نقطة هذه الدورة.

          من ناحية أخرى ، ننتقل بشكل مماثل إلى اليمين. من صم الذروة ، نتحرك للأمام حتى نجد أول قيمة صغرى محلية ، حتى نجد نقطة ك مع منحدر غير سالب sك ≥ 0. يتم تعريف هذه النقطة على أنها سم نقطة هذه الدورة. من هذه النقطة ، نواصل البحث عن أول قيمة قصوى محلية وهي نقطة ك مع منحدر غير إيجابي sك ≤ 0. تُعرَّف هذه النقطة على أنها النقطة J لهذه الدورة.

          في الممارسة العملية ، يجب استكمال هذه الطريقة بمعايير مختلفة حول المدى الذي يجب أن يذهب إليه البحث ، فيما يتعلق بالطول المقدر لـ س و س أمواج. هذا بسبب ، اعتمادًا على وجود أو عدم وجود س و س موجات في إشارة ECG ، يمكن أن تنتج خوارزمية تحليل المنحدر النقي نقاط ائتمانية بعيدة عن صم الذروة ، والتي ستكون غير طبيعية. من ناحية أخرى ، يمكن أن تساعد طريقة معامل الانحناء الأكبر / الأصغر في طريقة تحليل المنحدر ، كما هو موضح في القسم الفرعي التالي ، خاصة في حالة سأنا و J نقاط. ومع ذلك ، فإن العرض القصير لهذه الموجات يفرض على استخدام ترتيب صغير جدًا ، والذي قد يكون غير دقيق ، خاصة بالنسبة للإشارات ذات تردد أخذ العينات المنخفض جدًا.

          2.2.4. تقدير النقاط الإيمانية المتبقية

          في هذه المرحلة ، ما تبقى هو تقدير النقاط الائتمانية في ص و تي أمواج. نواصل باستخدام طريقة تحليل المنحدر المعدلة [2 Clifford GD، Azuaje F، McSharry PE، Eds. طرق وأدوات متقدمة لتحليل مخطط كهربية القلب أكتوبر 2006.] ، كما كان من قبل ، مقترنة باستخدام مرشحات الانحناء.

          بادئ ذي بدء ، نجد Pم و تم القمم. دون فقدان التعميم ، نفترض أننا نتعامل مع الصعود ص و تي أمواج. حالة الموجات الهابطة متشابهة تمامًا ، ومن السهل تنفيذ خوارزمية للتمييز بين الحالات الصاعدة والهابطة عن طريق حساب الحد الأقصى والحد الأدنى ومقارنتهما (سأنا و ي يمكن أخذ النقاط كمستوى مرجعي متساوي الكهربي للمقارنة ، على التوالي).

          ومن ثم ، من صم في الذروة ، نبحث عن حد أقصى عالمي في نطاق خلفي / أمامي محدد مسبقًا لعينات الإشارة ، على التوالي. يمكن تقدير هذا النطاق من القيم المرجعية لـ PQ و كيو تي فترات (جدول 1 ) وتكرار أخذ العينات والنقاط الإيمانية المقدرة مسبقًا. وبالتالي ، فإن الحد الأقصى الأيسر يتوافق مع صم، والصحيح يتوافق مع تيم.

          من كل نقطة من هذه النقاط ، ننزل من أجل إيجاد نقاط البداية والتعويض المقابلة. تكمن الفكرة في مسح الإشارة المحيطة بحثًا عن مرشحين مناسبين باستخدام خوارزمية تحليل المنحدر ، ثم اختيار الخيار الأفضل بمساعدة مرشحات الانحناء. هذه العملية هي على النحو التالي.

          نبدأ من صم نقطة (العملية الخاصة بـ تي الموجة متشابهة تمامًا). من ناحية ، نتحرك للخلف داخل نطاق محدد مسبقًا بحثًا عن الحد الأدنى المحلي: النقاط ك جيرانهم الأيسر لديهم منحدر غير إيجابيك -1 ≤ 0. في كل خطوة ، نقوم بتخزينها كمرشحين. عندما يتم استنفاد النطاق ، نختار الفائز بأسلوب معامل الانحناء الأكبر: نحسب معاملات الانحناء للمرشحين ، ويتم تعيين العينة ذات أكبر واحد منهم على أنها صأنا نقطة الدورة. من ناحية أخرى ، من صم الذروة نتحرك للأمام داخل نطاق محدد مسبقًا (ليس أبعد من النطاق المقابل سأنا نقطة) تبحث عن الحد الأدنى المحلي: النقاط ك مع منحدر غير سالب sك ≥ 0. هم المرشحون ، و صF يتم اختيارهم من بينهم بواسطة طريقة معامل الانحناء الأكبر.

          لاحظ أن معايير التوقف ضرورية في هذه الخوارزمية. كما كان من قبل ، يمكن تقدير النطاقات من القيم المرجعية لـ PQ و كيو تي فترات (جدول 1 ) ، وتكرار أخذ العينات والنقاط الإيمانية المقدرة مسبقًا. أيضًا ، يمكن أن يحدث أن المرشحين القريبين جدًا من صم/ تم القمم ، على التوالي ، قد يتعين إزالتها ، كما هو الحال في الجزء العلوي من ص و تي الموجات يمكن أن توجد نقاط ذات معاملات انحناء عالية ، خاصة في حالات الأشكال غير القياسية. وبالتالي ، يمكن أن تكون معايير البداية ضرورية أيضًا. من ناحية أخرى ، فإن الانحناء المناسب يرشح الطلبات لـ ص و تي يجب اختيار الموجات من أجل أداء جيد للخوارزمية (القسم الفرعي 2.1.1.).


          آثار وضع القلب على مخطط كهربية القلب على سطح الجسم

          تم تقديمه في مؤتمر الجمعية الدولية لتخطيط القلب الكهربائي بالكمبيوتر لعام 2000 ، يوسمايت ، كاليفورنيا.

          • مقدمة
          • أساليب
            • التحضير التجريبي
            • موقع القلب
            • مقارنات القياسات
            • مجموعة من مواقع القلب
            • التغييرات في التوزيع المكاني
            • التغييرات في قيم الذروة
            • مؤشر التقلب
            • تباين نسبي
            • مؤشرات التقلب
            • تباين نسبي

            الملخص:

            درست الدراسات السابقة تأثير وضع الجسم ، والتنفس ، والموطن على إمكانات سطح الجسم ، ومع ذلك ، لم يتمكن المؤلفون إلا من تقدير مصادر التأثيرات التي وثقوها. من بين الأصول المقترحة للتغييرات في إمكانات سطح الجسم من تلك الدراسات كان موضع القلب ، والتغيرات في النغمة اللاإرادية ، والاختلافات في حجم الدم البطيني ، والاختلافات في مقاومة الجذع. كان الهدف من هذه الدراسة هو التحقيق على وجه التحديد في دور العوامل الهندسية في تغيير إمكانات سطح الجسم وتخطيط القلب. لهذا الغرض ، استخدمنا تجارب مع قلب كلب معزول وممتلئ معلق في خزان جذع كهربي الشكل واقعيًا. سمح لنا التحضير التجريبي بقياس إمكانات النخاب وسطح الخزان في وقت واحد ، ثم إعادة بناء هندسة كلا السطحين. نتائجنا تحاكي بعض الميزات التي وصفها المحققون السابقون. ومع ذلك ، أظهرت نتائجنا أيضًا اختلافات تضمنت تغييرات أكبر بكثير في ذروة سعة QRS و T-wave مع حركة القلب من تلك التي تم الإبلاغ عنها في الدراسات البشرية. اكتشفنا قيمًا أصغر للتغير في جذر متوسط ​​التربيع من حركات القلب من تلك التي تم الإبلاغ عنها في دراسة بشرية تقارن إمكانات سطح الجسم أثناء التغيير في الإلهام وموضع الجسم. كان هناك اتفاق أفضل مع التباين النسبي ، والذي تراوحت في هذه الدراسات بين 0.11-0.42 ، متفقًا جيدًا مع تقدير من الدراسات البشرية يبلغ 0.40. تشير نتائجنا إلى أن تحضير خزان القلب / الجذع المعزول هو أداة قيمة للتحقيق في تأثيرات التباين الهندسي. علاوة على ذلك ، يبدو أن الموقع الهندسي للقلب هو مصدر كبير للاختلاف في إمكانات سطح الجسم. تجاوز حجم هذه الاختلافات بسهولة العتبات المستخدمة للتمييز بين الحالات المرضية ، وبالتالي يمكن أن يكون لهذه الاختلافات آثار مهمة على تفسير مخطط كهربية القلب القياسي.

            كان الهدف من البحث المقدم هنا هو معالجة موضوع ظهر بانتظام في الأدبيات على مدار الستين عامًا الماضية على الأقل [1،2،3،4،5،6]. على الرغم من هذه الدراسات المكثفة ، لا تزال هناك أسئلة تتعلق بتأثير وضع القلب ، ووضع الجسم ، والحالة التنفسية على مخطط كهربية القلب على سطح الجسم. يمتد النطاق التقني لهذه الدراسات إلى العصر الحديث لتخطيط القلب ، وقد بنى مؤلفوها استنتاجاتهم مؤخرًا على خرائط محتملة لسطح الجسم على نطاق واسع للمواضيع البشرية [5،6]. ومع ذلك ، فإن أحد القيود الرئيسية لجميع هذه الدراسات هو حقيقة أن الآليات الأساسية للتباين ظلت غير قابلة للوصول إلى الملاحظة المباشرة.

            في هذه الدراسات ، حاولنا تقديم فحص أكثر تفصيلاً وحميمية لآليات تغييرات تخطيط القلب المرتبطة بموقع القلب. لقد استخدمنا قياسات من إعداد قلب معزول ومُجهز داخل خزان كهربائي على شكل جذع لتقييم دور وضع القلب بشكل مباشر - ودور وضع الجسم بشكل غير مباشر - على إمكانات سطح الجسم. يوفر هذا الإعداد التجريبي الخاص وصولاً شاملاً إلى المعلمات ذات الصلة والتحكم فيها بالإضافة إلى خيار التقييمات النوعية والكمية للتغيرات المرتبطة في تخطيط القلب على سطح خزان الجذع بأكمله.

            أجرينا سلسلة من الاختبارات باستخدام خزان الجذع بهدف محدد وهو مقارنة النتائج في ظروف أكثر بساطة وخاضعة للرقابة من تلك الموصوفة في دراستين رئيسيتين لموضع القلب والهندسة. سعينا لتقليد الظروف التي وصفها ساذرلاند وآخرون. [5] وضع الأشخاص في أوضاع مختلفة من الجسم عن طريق تحريك القلب داخل الخزان. استخدمنا أيضًا طرقًا مماثلة مثل Sutherland et al. للمعالجة المسبقة وتقييم خرائط سطح الجسم الناتجة المسجلة من سطح خزان التحليل الكهربائي لشكل الجذع وحساب الإحصائيات المماثلة. لقد اقترضنا كثيرًا من أطروحة الدكتوراه الأخيرة لهويكيما [14] لتعيين نطاق مواضع القلب داخل الخزان لمطابقة تلك التي وصفها استنادًا إلى صور الرنين المغناطيسي لأشخاص بشريين. علاوة على ذلك ، قمنا بتقييم نتيجة من بحثه بأن التباين الإحصائي الناجم عن الخطأ الهندسي كان حوالي 0.4. لم يكن Hoekema قادرًا على قياس قيم التباين المنفصلة للتأثيرات الهندسية والفسيولوجية ، لكنه اقترح وسيلة لتقدير هذه القيم بناءً على مقاييس التباين الكلي والمحاكاة باستخدام محلول معكوس لتخطيط كهربية القلب. تمكنا من تغيير الظروف الهندسية والفسيولوجية بشكل مستقل وبالتالي قياس التباين الهندسي.

            بشكل عام ، تطابقت نتائج هذه الدراسات التجريبية مع تلك المنشورة من دراسات على البشر. ميزة التحضير التجريبي هي أن مصدر الاختلاف كان بشكل لا لبس فيه إما الهندسة أو التغيرات الفسيولوجية التي أحدثناها. ومن ثم يمكن معالجة عدد كبير من العوامل التي تؤثر على العلاقة بين النشاط الكهربائي في القلب وانعكاسه على سطح الجسم بطريقة مضبوطة.

            كان التحضير للتجارب أحد التجارب التي استخدمناها على نطاق واسع خلال السنوات الخمس الماضية في CVRTI [7،8،9] ويتألف من قلب كلب معزول ، يتخللها كلب دعم ثانٍ ومعلق في خزان إلكتروليتي مُجهز. كان الخزان على شكل صدر مراهق ويحتوي على 370 حبيبات Ag / AgCl مضمنة في داخل القشرة لاكتشاف إمكانات سطح الخزان. تم خياطة 128 سلكًا فضيًا في مخزون من النايلون تم انزلاقه فوق البطينين لقياس إمكانات النخاب من القلب المعزول. كانت معدلات أخذ العينات لكل من تسجيل القلب والخزان 1000 عينة / ثانية ، وكانت محطة ويلسون المركزية بمثابة مرجع للتخطيط الكهربائي أحادي القطب وتخطيط القلب. لوضع حمولة كهربائية مناسبة على القلب المعزول ، كان المحلول الكهربائي عبارة عن خليط من محلول ملحي متساوي التوتر والسكروز بمقاومة حجمية تبلغ 500 سم ، مماثلة لتلك الموجودة في الصدر البشري [10،11].

            للحصول على جميع الإشارات في وقت واحد ، قمنا بتطوير أنظمة اكتساب مخصصة قادرة على التسجيل من ما يصل إلى 1024 قناة في 1000 عينة / ثانية ونقل البيانات مباشرة إلى القرص المغناطيسي لجهاز كمبيوتر شخصي Macintosh. بمجرد حفظ البيانات ، كانت متاحة للمراجعة الفورية من قبل نظام الاستحواذ ثم تم نقلها إلى محطات عمل Unix (Silicon Graphics ، Inc.) للتحليل والتصور والأرشفة اللاحقة. تتألف المعالجة المسبقة القياسية للرسومات الإلكترونية للقلب ومخططات تخطيط القلب في الخزان من كسب ضبط كل إشارة إدخال ، وضبط خطوط الأساس ، واختيار إيقاع تمثيلي لكل انفجار تسجيل ، إما من خلال متوسط ​​إشارة محاذاة للوقت أو من خلال محاذاة الوقت. من منحنى الجذر التربيعي (RMS) لجميع الإشارات على كل سطح ، قمنا يدويًا بتعيين علامات إيمانية لبداية وإزاحة مجمع QRS ونهاية الموجة T. قدمت هذه العلامات الإيمانية المعلومات اللازمة لحساب تكاملات الوقت لأجزاء مختلفة من كل تخطيط كهربية القلب ومخطط كهربائي. تستند العديد من النتائج المعروضة هنا إلى تكاملات QRS و STT و QRST وعلى قيم الذروة لاتساع الموجة T و QRS.

            لإنشاء تباين فسيولوجي داخل التجارب ، قمنا بإيقاع القلب المعزول من قطب خطاف أذيني ومن أزواج ثنائية القطب الموجودة في المناطق تحت القلبية للبطين الأيمن ، والبطين الأيسر الأمامي ، والجدار البطين الأيسر الحر ، والجدار الخلفي البطين الأيسر ، والقمة.

            كان أحد المكونات المهمة لبعض التجارب هو القدرة على تحريك القلب في ثلاثة اتجاهات متعامدة داخل خزان الجذع وإعادة بناء الهندسة الناتجة عن مواقع القطب الكهربي للقلب بالنسبة للخزان. يتطلب ذلك استخدام آلية جسرية ومشابك تثبت القلب في مكانه. يوفر جهاز التحويل الرقمي الميكانيكي (Microscribe) الذي يتم تشغيله بواسطة برنامج مخصص وسيلة لتتبع موقع القلب داخل الخزان ، بالإضافة إلى النقاط المرجعية من سطح الخزان. لكل موقع قلب جديد ، قمنا برقمنة 3-6 نقاط مرجعية مشتركة على القلب أو مشبك القلب لضمان الموقع المناسب. في نهاية التجربة ، بعد رجفان القلب لجعله أكثر صلابة قليلاً مع الحفاظ عليه في وضع انبساطي ، رفعنا القلب من الخزان وقمنا برقمنة جميع مواقع الأقطاب الكهربائية البالغ عددها 128 ، بالإضافة إلى النقاط المرجعية والفروع الرئيسية الشرايين التاجية (لاستخدامها كمراجع بصرية في التصورات اللاحقة). أشارت عمليات التحويل الرقمية المتكررة لنفس القلوب بواسطة نفس المراقبين ومراقبين مختلفين في التجارب السابقة إلى متوسط ​​أخطاء يبلغ حوالي 2-3 مم بسبب أخطاء المشغل وحركة القلب (نتائج غير منشورة).

            عند مقارنة التوزيعات المحتملة لمواقع إيقاع مختلفة أو مواقع قلب ، قمنا أولاً بفحص الإمكانات كشاشات ثلاثية الأبعاد مرمزة بالألوان باستخدام برنامج التصور المخصص الخاص بنا [12 ، 13]. لتحديد الاختلافات بين مجموعات خزان الجذع وإمكانيات النخاب ، قمنا بمقارنة قيم المعلمات المستخرجة من الخرائط ، بما في ذلك قيم الذروة لقطاع QRS و STT وتكامل QRS و QRST و STT. للمقارنات الإحصائية ، استخدمنا المقاييس التالية:

            مؤشر التغيّر: من الأساليب الشائعة مع إشارات الوقت أو التوزيعات المكانية المقارنة بناءً على اختلاف جذر متوسط ​​التربيع (RMS) بين الحالتين. في حالة تسلسل الخرائط من مواقع القلب المختلفة ، اخترنا واحدًا كمرجع وقارننا جميع مواقع القلب اللاحقة بناءً على قيم فرق RMS ، المحسوبة على النحو التالي:

            حيث L هو عدد الخيوط (370 للخزان و 128 للجورب) و 's هي قيم متكاملة لمقاطع QRS و QRST و STT للنبض وهي قيم الخريطة المتكاملة المرجعية. وحدات هذا المقياس هي mVms والقيم 0 تشير إلى توزيعات مكانية متطابقة.

            التباين النسبي: وصف Hoekema مقياسًا إحصائيًا لالتقاط التباين العام عبر الأفراد والأقطاب الكهربائية لجزء معين من ضربات القلب ، والذي عرّف بأنه التباين النسبي [14]. هنا نستخدم نسخة معدلة قليلاً من هذا التعبير لقياس التباين عبر مواقع القلب في الخزان لموقع سرعة معين. لكل موقع من مواقع السرعة ولكل من الخرائط المتكاملة ، قمنا بتعريف التباين النسبي كـ

            حيث L هو عدد العملاء المتوقعين ، و N هو عدد النبضات في موقع سرعة معين ، وقيمة تكامل معين (QRS ، QRST ، STT) للرصاص l و beat n ، وهو متوسط ​​القيمة التكاملية على جميع النبضات للرصاص ل. كما لاحظ Hoekema ، هذا يعادل نسبة الانحراف المعياري وقيمة RMS لجميع القيم المقاسة [14]. كان تعديل صيغتنا بالنسبة إلى صيغة Hoekema هو أنه بدلاً من جمع نافذة 100 مللي ثانية تتمحور حول ذروة الموجة R ، استخدمنا متوسط ​​الجهد على مدار مدة QRS ، أي القيمة التكاملية لـ QRS التي تم تطبيعها من خلال المدة الزمنية. سمح لنا هذا التغيير بتضمين مركبات QRS مع مجموعة متنوعة من الفترات دون تضمين معلومات من خارج QRS الفعلي. تعامل Hoekema فقط مع الضربات الأذينية البشرية بينما تتضمن بياناتنا ضربات من مجموعة متنوعة من مواقع تنظيم البطين وهذه المدة المتغيرة تمامًا.

            استنادًا إلى نتائج Hoekema [14] ، ومحدودة بالقيود المادية لخزان الجذع والعملاقة المستخدمة لتعليق القلب ، قمنا بتغيير موضع القلب بخطوات 1 سم على جميع الاتجاهات الثلاثة المتعامدة من خلال النطاقات التالية :

            وبالتالي ، مع هذه الاختلافات في موقع السرعة وموقع القلب ، يمكن تصوير مجموعة البيانات الناتجة كمصفوفة ثلاثية الأبعاد مع محاور تشير إلى التباين في موقع الانسيابية (الأذين وخمسة مواقع بطينية) ، واتجاه التحول (x ، y ، و z) ، ومقدار التحول (حتى 6 سم) ، على التوالي. ثم تحتوي كل عقدة من المصفوفة على نبضة قلب واحدة ، والتي قمنا بفحصها كسلسلة من الخرائط المحتملة أو في شكل معلمات مستخرجة مثل قيم الذروة والتكاملات. تظهر المخططات اللاحقة لهذه المعلمات (على سبيل المثال ، الشكلان 3 و 4) الاختلافات في تلك المعلمة كدالة للموقع على طول أحد محاور مصفوفة البيانات هذه.

            تغيرت بعض ميزات التوزيع المحتمل على سطح الخزان كما هو متوقع بينما أظهرت الميزات الأخرى نتائج غير متوقعة. ملامح مثل هذه المواقع القصوى وخطوط السعة الصفرية تحولت في نفس اتجاه التحول في وضع القلب. يحتوي الشكل 1 على مثال لتسلسل خرائط QRS المتكاملة المسجلة خلال سلسلة من تحولات القلب من الجانب الأيمن إلى الجانب الأيسر في خزان الجذع مع سرعة البطين الأيمن. تم تغيير نمط الخطوط الكنتورية على المنظر الأمامي لخزان الجذع مع وضع القلب ، من اليمين إلى الجانب الأيسر من الجذع. على النقيض من ذلك ، كانت التوزيعات النخابية مستقرة جدًا طوال التسلسل. لم تتغير توزيعات الخريطة المتكاملة لسطح الخزان بشكل كبير في الموقع ولكنها نمت في السعة بدلاً من ذلك مع تحرك القلب من اليمين إلى اليسار.هذه نتيجة متوقعة للحد الأقصى لأن المصدر القلبي الأساسي اقترب من الجانب الأيسر من الخزان وبالتالي يتوقع المرء أن يتسبب في زيادة السعة على سطح الخزان. ومع ذلك ، زاد الحد الأقصى السلبي على الجانب الأيمن من الخزان بشكل طفيف في السعة والحجم بشكل كبير مع حركة القلب بعيدًا عن الجانب الأيمن من الخزان ، وهي ليست نتيجة متوقعة. يشير اكتشاف أن التوزيعات المحتملة للنخاب ظلت متسقة طوال التحول في وضع القلب إلى أن الاختلاف الفسيولوجي لم يكن من المحتمل أن يتسبب في التغييرات في أنماط سطح الخزان.

            الشكل 1: تسلسل خرائط QRS المتكاملة مع تحول في موضع القلب. كان القلب يسير من نفس موقع البطين الأيمن في كل مرة تم نقله من اليمين إلى الجانب الأيسر من خزان الجذع بخطوات 1 سم (اللوحة B) ، 3 سم (اللوحة C) و 4 سم (اللوحة D) نسبيًا إلى المرجع (لوحة أ). تحتوي كل خريطة على توزيع متساوي QRS مشفر بنفس الألوان ، مع وسيلة إيضاح جهة اليسار تشير إلى تحجيم خزان الجذع ووسيلة إيضاح اليد اليمنى للنخاب. تشير المحاور إلى اتجاه ومدى التحول في موضع القلب لكل لوحة من الشكل. يظهر كل من القلب وخزان الجذع في نفس المنظر الأمامي.

            يوضح الشكل 2 سلسلة من خرائط QRS المتكاملة بعد حركة القلب من أعلى الخزان إلى أسفل بمقدار 5 سم. هنا أيضًا ، هناك التحول النزولي المتوقع في التوزيع المتكامل ، وخاصة القيم الإيجابية ، ولكن أيضًا دوران صغير للنمط ونمو في السعة القصوى مع التحول إلى الأسفل. في هذه الحالة ، كان هناك أيضًا تغيير طفيف في السعة المحتملة للنخاب ولكن أصغر بكثير نسبيًا من التغير في السعة المحتملة للجذع.

            الشكل 2: تسلسل خرائط QRS المتكاملة مع تحول في موضع القلب في الاتجاه العمودي. تحرك القلب من بالقرب من أعلى الخزان إلى أسفل بخطوات 2 سم (اللوحة B) و 4 سم (اللوحة C) و 5 سم (اللوحة D) بالنسبة للمرجع (اللوحة A). تحتوي كل خريطة على توزيع متساوي QRS مشفر بنفس الألوان ، تمامًا كما في الشكل السابق. تشير المحاور إلى مدى التحول في موضع القلب لكل لوحة من الشكل.

            ساذرلاند وآخرون. فحصت التغير في سعات الذروة لموجات QRS و STT لسطح الجسم ECG على جميع الخيوط الـ 120 مع اختلاف في موضع الجسم (وبالتبعية ، مع اختلافات في وضع القلب داخل الجسم). أجرينا تحليلًا مشابهًا لحركة القلب في الخزان ، يظهر أحد الأمثلة على ذلك في الشكل 3. يوضح هذا الشكل التباين في القيم الموجبة القصوى في مجمع QRS ومقطع STT كدالة للانزياح في الاتجاه x . كشفت هذه الرسوم البيانية عن تباين كبير في الاستجابة مع موقع السرعة ، والذي تكرر عبر جميع اتجاهات الحركة الأخرى. شهدت بعض قيم الذروة ارتفاعات كبيرة - أربعة وخمسة أضعاف في بعض الحالات - بينما انخفض البعض الآخر ، وظل البعض الآخر ثابتًا. كان هذا الاختلاف في الاستجابة مرئيًا أيضًا في تسلسل خرائط سطح الخزان حيث يرتفع أو ينخفض ​​أو يظل ثابتًا اعتمادًا على موقع السمة المرتبطة على القلب بالنسبة لسطح الخزان واتجاه تحول القلب. على سبيل المثال ، قد يرتفع الحد الأقصى الأمامي وينخفض ​​الحد الأدنى الخلفي مع اقتراب القلب من مقدمة الخزان. ومع ذلك ، قد يتغير كلاهما بطرق أكثر تعقيدًا حيث يتحرك القلب من اليسار إلى اليمين على نفس المسافة من السطح الأمامي للخزان ، كما هو موضح في الشكل 1 ، حيث يرتفع كلاهما في السعة القصوى مع التحول في موقع القلب من اليمين إلى اليسار .

            الشكل 3: قيم السعات الإيجابية الذروة كدالة لتحول القلب. يمثل كل سطر الاستجابة من موقع سرعة مختلف إلى تحول في اتجاه x. تحتوي اللوحة A على قيم QRS المتكاملة وتكامل اللوحة B و STT.

            يعد `` مؤشر التباين '' الموصوف أعلاه إحدى وسائل قياس التغيرات الإحصائية في إمكانات خزان الجذع الناتجة عن إزاحة موقع القلب داخل الخزان. ساذرلاند وآخرون. استخدمت هذه المعلمة لتقييم مدى الاختلاف بين الخرائط المتكاملة في موضوعات مختلفة في المواقف ومستويات الاستنشاق [5].

            يحتوي الشكل 4 أ على مخططات لمؤشر التباين الخاص بـ QRS المتكامل على سطح خزان الجذع كدالة لتحول موقع القلب في الاتجاه x. يمثل كل منحنى تسلسل قيم مؤشر التباين حيث يتحرك القلب من اليمين باتجاه الذراع الأيسر لموقع سرعة مختلف. لم يكن هناك سوى تغيير طفيف في التباين في سرعة الأذين ، لكن جميع مواقع الانظام الأخرى أظهرت زيادة رتيبة ، في بعض الحالات أكثر من ثلاثة أضعاف ، لتحول 5 سم في موقع القلب. يوضح الشكل 4 ب النتائج من نفس الدقات ولكن لتكامل STT. في هذه الحالة ، أظهرت ضربات الأذين أيضًا تغيرات كبيرة ولكن مع هضبة تتراوح بين 2 و 4 سم والعودة إلى السيطرة تقريبًا عند 5 سم. أنتجت مواقع السرعة الأخرى بشكل عام قيمًا متزايدة للتغير ولكن التسلسلات لم تكن دائمًا رتيبة (على سبيل المثال ، لتسريع البطين الأيمن والأمامي).

            الشكل 4: مؤشرات الاختلاف لحركة القلب في الاتجاه x. يتتبع كل سطر في المخططات قيمة جذر متوسط ​​الفرق التربيعي بين تكاملات سطح الخزان المرجعي وتلك المقاسة في التحولات اللاحقة من الموقع المرجعي. يشار إلى المسافات بالسنتيمتر على طول المحور الممتد من الذراع الأيمن إلى الذراع الأيسر في هندسة الخزان. تحتوي اللوحة A على قيم QRS المتكاملة وتكامل اللوحة B و STT.

            كانت قيم التباين للتحولات في الاتجاه y (من الأمام إلى الخلف) أصغر بشكل عام من تلك الخاصة بالاتجاهين الآخرين للتحول. كان هناك اتجاه رتيب مماثل للقيم الأكبر للتغير المتكامل QRS مع التحول ، لكن السعات الأكبر للتغير تجاوزت 1.0 في حالات قليلة فقط. كان نمط تقلبات STT المتكامل مع التحول في الاتجاه y مشابهًا لذلك بالنسبة لتحول المحور السيني مع زيادة عامة ولكن ليست رتيبة مع تحول القلب من الأمام إلى الجزء الخلفي من الخزان. كانت قيم التباين بعد التحولات في الاتجاه z مماثلة لتلك التي تحتوي على تحول في اتجاه x وذات مقادير مماثلة.

            لتلخيص هذه النتائج ، يحتوي الجدول 1 على نطاقات مؤشرات التباين للتكاملات واتجاهات الحركة المختلفة.

            الجدول 1: جدول قيم مؤشر التباين لقيم QRS و STT المتكاملة لحركة القلب في اتجاهات x و y و z.
            نطاقات قيم التباين
            تحول خزان قلب
            تكاملات QRS
            X 0.442 إلى 3.42 1.91 إلى 4.02
            ص 0.331 إلى 1.29 0.912 إلى 3.03
            ض 0.347 إلى 2.93 2.31 إلى 6.28
            تكاملات STT
            X 1.13 إلى 3.15 3.04 إلى 10.5
            ص 0.738 إلى 1.37 1.98 إلى 4.72
            ض 0.826 إلى 2.69 3.28 إلى 12.2

            لالتقاط التباين الكلي في إمكانات الخزان مع التغييرات في موقع القلب ، قمنا بحساب التباين النسبي لمتكامل QRS لجميع النبضات من نفس موقع السرعة في جميع المواقع. يتم تلخيص نتائج جميع مواقع السرعة في الجدول 2

            الجدول 2: التباين النسبي لتكامل QRS على جميع مواضع القلب لكل موقع من خمسة مواقع سرعة.
            موقع السرعة تباين نسبي
            أذيني 0.224
            البطين الأيمن 0.209
            الأمامي 0.419
            اليسار الجانبي 0.111
            اللاحق 0.112
            ذروة 0.113

            تكمن قوة هذه الدراسة القائمة على إعداد تجريبي مقارنة بالدراسات السابقة من البشر في القدرة على التحكم في كل من مصادر التباين الفسيولوجية والهندسية بشكل مستقل بطريقة قابلة للتكرار. في هذه التجارب ، قمنا بتغيير الظروف الفسيولوجية من خلال اختيار موقع سرعة القلب المعزول والظروف الهندسية عن طريق تغيير موضع القلب داخل الخزان. كان الهدف الرئيسي من هذه الدراسة الخاصة هو مقارنة نتائجنا بنتائج الدراسات البشرية السابقة كوسيلة لتقييم قدرة التحضير على محاكاة الظروف الأكثر تعقيدًا لصدر بشري سليم.

            في فحصهم للتباين داخل مجموعة من 36 شخصًا عاديًا ، Sutherland et al. مؤشرات التباين المحسوبة باستخدام نفس النهج كما قدمنا ​​[5]. التغييرات في شروط الموضوع المدرجة في Sutherland et al. كانت الدراسة في مستوى التنفس (تنفس المد والجزر ، واستنشاق نهاية المد ، والقدرة الوظيفية المتبقية ، وإجمالي حجم الرئة ، والحجم المتبقي ، ومناورات Valsalva و M & # 252ller) ووضع الجسم (الوقوف مقابل الاستلقاء) ومؤشر التباين استخدم الوقوف / قيم التنفس المد والجزر كمرجع. وجدوا قيم تباين تتراوح بين 2-7 ملي فولت في الدقيقة في تكامل QRS ، في حين تراوح الحد الأقصى للتغير في خزان الجذع من 0.33 إلى 3.4 ملي فولت في الثانية للتحولات من 5-6 سم ، اعتمادًا على موقع السرعة. كانت نتائجهم الخاصة بتكامل STT في الكائنات البشرية أصغر بكثير ، من حوالي 1.0-3.5 مللي فولت في الثانية ، بينما كان النطاق في خزان الجذع مشابهًا لتكاملات QRS: 0.74-3.1 مللي فولت في الثانية.

            ساذرلاند وآخرون. لم يجمعوا بيانات الصور عن موضوعات دراستهم ، لذلك من الصعب التكهن بمدى الاختلافات التشريحية داخل مجموعتهم. ومع ذلك ، فإن حقيقة أننا وجدنا مستويات متشابهة من التباين في تحضير خزان القلب / الجذع المعزول تشير إلى أن معظم التباين المقاس في مجموعة المرضى ربما كان بسبب عوامل هندسية وليس تباينًا فيزيولوجيًا. يتم دعم هذا الاقتراح بشكل أكبر من خلال اكتشافهم أن أكبر قيم التباين نشأت من خلال التغييرات في وضع الجسم والتغيرات الأكثر دراماتيكية في حجم الرئة ، وكلها من شأنها أن تؤدي إلى اختلافات كبيرة في الهندسة. يظهر تشابه النتائج أيضًا قدرة تحضير خزان الجذع على تحقيق النتائج ذات الصلة ، ولكن بمستوى تحكم أعلى بشكل ملحوظ. يوفر الوصول المباشر إلى القلب ليس فقط الوسائل لتحديد موقعه ، ولكن أيضًا لقياس ، على سبيل المثال ، الإمكانات على كل من خزان الجذع والسطح النخابي وحساب مؤشر التباين المرتبط.

            استخدم Hoekema التباين النسبي كمقياس للاختلاف بين الأفراد عبر جميع العملاء المتوقعين لـ 100 مللي ثانية من QRS على جميع الموضوعات الـ 25 في دراسته وأنتج قيمة 0.519 & # 1770.002 [14]. كانت مصادر هذا التباين ذات شقين: أ) الاختلاف الفسيولوجي بين الضربات من أفراد مختلفين وأوقات مختلفة و ب) الاختلاف بسبب الأشكال الهندسية المختلفة لكل موضوع ، والتي وثقها Hoekema أيضًا على نطاق واسع. ذهب Hoekema لتقدير التباين بسبب الهندسة استنادًا إلى الحسابات العكسية على هندسة الجذع المعيارية بحوالي 0.40 من الإجمالي ، لذلك كان التباين بسبب علم وظائف الأعضاء حوالي 0.33 (تضيف الفروق النسبية تربيعًا) [14].

            في هذه الدراسة ، قمنا بتقييم التباين النسبي عبر جميع مواقع القلب وتكامل QRS لكل موقع من مواقع الانظام المختلفة على حدة. خدم هذا النهج لتقليل التباين الفسيولوجي (كان موقع السرعة ثابتًا) مع إحداث تباين هندسي على مدى حوالي 5-6 سم في كل من الاتجاهات المتعامدة. كانت قيم التحول الهندسي مماثلة للنطاق الذي لاحظه Hoekema من عمليات إعادة البناء القائمة على التصوير بالرنين المغناطيسي للهندسات الموضوعة في دراسته. تراوحت قيم التباين النسبي الناتج في التجارب من 0.11-0.42 ، في نفس النطاق مثل تقدير Hoekema.

            لا تدعم هذه النتيجة استنتاجات Hoekema فحسب ، بل تُظهر على العكس من ذلك أن تحضير خزان القلب / الجذع المعزول يمكن أن يعيد إنتاج نتائج متسقة تمامًا مع تلك التي تم الحصول عليها من الأشخاص. التشابه مع نتائج Sutherland et al. يدعم أيضًا الاستنتاج القائل بأن تحضير خزان القلب / الجذع المعزول هو إعداد قابل للتطبيق للغاية لدراسات الاختلافات الهندسية وتأثيرها على مخطط كهربية القلب. علاوة على ذلك ، فإن المستوى الأعلى من التحكم الممكن في الإعداد التجريبي يسمح بفصل أوضح للتأثيرات الهندسية والفسيولوجية. في هذه الدراسة ، أجرينا تحولات فقط في موقع القلب ، في حين أن قلوب الإنسان غالبًا ما يتم تدويرها بزوايا مختلفة بالإضافة إلى أحجام مختلفة ، واختلافات كلها ممكنة مع إعداد القلب المعزول.

            تشمل النتائج البارزة الأخرى لهذه الدراسة أن التغييرات في إمكانات تخطيط القلب مع هندسة القلب معقدة ولا تتبع مجموعة بسيطة من القواعد. تعتمد الاستجابة للتحول في وضع القلب على العلاقة بين تسلسل السرعة واتجاه القلب واتجاه التحول. هناك نتيجة أخرى ذات صلة إكلينيكية وهي أن حجم التغييرات في توزيعات وسعات سطح الجسم المحتملة كبيرة بما يكفي لتكون مصدر قلق للتشخيصات السريرية. تباينت القمم في سعة QRS على مدى ثلاثة أضعاف في بعض الحالات ، بينما ارتفعت وتراجع إمكانات ذروة STT على حد سواء بعوامل تزيد عن اثنين ، اعتمادًا على موقع السرعة.

            ستشمل الدراسات المستقبلية القائمة على هذا الإعداد إجراء تغييرات دورانية في موقع القلب لتقليد تلك التي وصفها Hoekema بالإضافة إلى الفحص الكمي لتأثيرات التباين الفسيولوجي على مؤشرات التباين. ستعمل هذه الدراسات أيضًا بشكل جيد على التحقق من صحة المحاكاة الحسابية واستخدام خطط التعويض المختلفة لمحاولة إزالة آثار التباين بين الأفراد في هندسة الجذع. تتمثل إحدى وسائل تحقيق هذا التعويض في حساب الحلول العكسية بناءً على هندسة الجذع الفردية وبالتالي إنشاء المصادر المرتبطة لكل خريطة سطح جسم تم قياسها. يمكن للمرء بعد ذلك إما مقارنة هذه المصادر عبر الأفراد ووضع معايير تشخيصية أو بعد ذلك حساب شكل من أشكال إمكانات سطح الجسم الطبيعية بناءً على هندسة الجذع القياسية. وصف Hoekema مثل هذا النهج [14] وحاول تنفيذه ، لكنه لم يكن ناجحًا كما كان متوقعًا. قد يكون تحضير خزان القلب / الجذع المعزول بمثابة أساس ممتاز لتطوير وصقل مثل هذه المخططات في ظل ظروف أكثر تحكمًا مما تسمح به الدراسات البشرية.

            1 لتر سيجلر.
            التغييرات في تخطيط القلب التي تحدث مع تغيرات في الوضع من راقد إلى وضع الوقوف.
            أكون. Heart J.، 15: 146-157، 1938.

            2 O. Olbrich و E. Woodford-Williams.
            تأثير تغيير وضعية الجسم على مخطط كهربية القلب في صغار وكبار السن.
            جيرونتول ، 8: 56-62 ، 1953.

            3 جي دي دوجيرتي.
            تغييرات في محور QRS الأمامي مع تغيرات في الوضع التشريحي للقلب.
            J. Electrocardiol. ، 3: 299-308، 1970.

            4 دبليو شابيرو ، أ. بيرسون ، و H.V. بيبيرجر.
            الاختلافات بين رسم القلب المستلقي والجلوس فرانك.
            J. Electrocardiol. ، 1976.

            5 د. ساذرلاند ، د. ماكفرسون ، سي. سبنسر ، سي إس أرمسترونج ، بي إم. Hor & # 225cek ، و T.J. مونتاج.
            آثار الموقف والتنفس على مخطط كهربية القلب على سطح الجسم.
            أكون. J. كارديول. ، 52: 595-600، سبتمبر 1983.

            6 ل. جرين ، آر إل لوكس ، سي دبليو هاوز ، آر آر ويليامز ، إس سي هانت ، إم جي بيرجيس.
            تأثيرات العمر والجنس وعادات الجسم على خرائط QRS و ST-T المحتملة لـ 1100 موضوع عادي.
            سيرك. ، 71: 244-253، 1985.

            7 ر. ماكلويد ، ب.تاكاردي ، ورل لوكس.
            رسم خرائط تخطيط القلب في إعداد خزان الجذع الواقعي.
            في وقائع المؤتمر الدولي السنوي السابع عشر لجمعية IEEE للهندسة في الطب والبيولوجيا ، الصفحات 245-246. مطبعة IEEE ، 1995.

            8 ر. ماكلويد ، آر إل لوكس ، إم إس. فولر ، وب. تاكاردي.
            تقييم طرق القياس الجديدة لاكتشاف عودة الاستقطاب غير المتجانسة.
            J. Electrocardiol. ، 29 (ملحق): 145-153 ، 1996.

            9 ر. ماكلويد ، آر إل لوكس ، ب. تاكاردي.
            آلية محتملة للتغيرات الصامتة في تخطيط كهربية القلب في عودة الاستقطاب القلبي.
            J. Electrocardiol. ، 30 (ملحق): 114-121، 1997.

            10 إس راش ، ج. أبيلدسكوف ومكفي.
            مقاومة أنسجة الجسم عند الترددات المنخفضة.
            سيرك. الدقة. ، 12: 40-50 ، 1963.

            11 ك. فوستر وإتش بي. شوان.
            الخصائص العازلة للأنسجة والمواد البيولوجية: مراجعة نقدية.
            مراجعات نقدية في Biomed. م. ، 17: 25-104، 1989.

            12 ر. ماكلويد ، سي آر جونسون ، وماثيسون.
            تصور الكهرباء الحيوية للقلب - دراسة حالة.
            في وقائع IEEE Visualization 92 ، الصفحات 411-418. مطبعة IEEE CS ، 1992.

            13 ر. ماكلويد ، سي آر جونسون ، وماثيسون.
            تصور المجالات الكهروضوئية.
            شركات IEEE. رسم بياني. & أمبير ؛ تطبيق. ، 13 (4): 10-12 ، 1993.

            14 ر. Hoekema.
            المتغيرات بين الأفراد في مخطط كهربية القلب.
            أطروحة دكتوراه ، جامعة كاثوليكي نيميغن ، 1999.

            يرغب المؤلفون في الإعراب عن امتنانهم لـ Yonild Lian و Jayne Davis للمساعدة الفنية المتخصصة في الدراسات التجريبية ، و Ted Dustman لتطوير برامج التحليل ، و Bruce Steadman للحصول على أجهزة الاستحواذ.

            دعم هذا البحث من جوائز مؤسسة Nora Eccles Treadwell Foundation و Richard A. and Nora Eccles Harrison Fund for Cardiovascular Research ومؤسسة Whitaker ومنحة NIH SCOR في الموت القلبي المفاجئ ، HL 52338-05.

            تم إنشاء هذا المستند باستخدام LaTeX 2لغة البرمجة نسخة مترجم 99.2beta6 (1.42)

            Copyright & # 169 1993، 1994، 1995، 1996، Nikos Drakos، Computer Based Learning Unit، University of Leeds.
            حقوق النشر & # 169 1997 ، 1998 ، 1999 ، روس مور ، قسم الرياضيات ، جامعة ماكواري ، سيدني.

            كانت وسيطات سطر الأوامر:
            latex2html -split 3-no_white-link 3 -no_navigation -nomath -html_version 3.2 ، ورقة رياضية

            بدأ الترجمة بواسطة Rob MacLeod بتاريخ 2000-11-09

            روب ماكلويد 2000-11-09


            3 إجابات 3

            أعتقد أن التعريف التاريخي للسعة يأتي من الطبيعة. عندما كانت الأرض صغيرة ، تميل معظم الأشياء الموجية إلى التأرجح الجيبي حول نقطة وسطية. فكر في أمواج البحر أو شجرة تتمايل في مهب الريح.

            عندما ظهر الإنسان ، اخترع الكمان والشوك الرنانة وكانت تتأرجح أيضًا بشكل متماثل حول نقطة متوسطة. أطلقوا عليها اسم موجة جيبية. لذلك أصبح مقياس التذبذب يُعرف بالمسافة من النقطة المتوسطة إلى الحد الأقصى ، أي. السعة. هذا ما يتم تدريسه في المدارس. (كما أنهم يعلمون الأطفال أن الموديل 741 هو مثال جيد على المرجع ، لكن هذه قصة لوقت آخر).

            ولكن بعد ذلك تطور مهندسو الكهرباء وأصبح كل شيء معقدًا. قاموا ببناء مكبرات الصوت لجعل صوت الكمان أعلى واستخدموا الذبذبات للنظر في أشكال الموجة. هذا ما تتناوله بموجة جيبية مثالية.

            في بعض الأحيان ، قام المهندسون السيئون ببناء مكبرات صوت سيئة تشوه الناتج ، لذلك قد تبدو الموجة الجيبية المتماثلة تمامًا كما يلي: -

            لم تعد متناظرة ، وبهذا التعريف توجد مسافتان من الوسط إلى النقاط القصوى للموجة. لم يعد بإمكانك استخدام قيمة سعة واحدة لأن أيهما سيكون مناسبًا؟ لذلك لقياس هذا الشرط السيئ بقيمة واحدة ، يمكنك فقط استخدام المسافة من الذروة إلى الذروة.

            ثم أصبح المهندسون أكثر ذكاءً وطوروا أشكال موجية مثل: -

            وهو غير متماثل تمامًا يتاخم 0V ، ومرة ​​أخرى لا يمكن وصفه بمسافة من 0V لأن هناك مسافتان. او مثل: -

            هنا ستلاحظ وجود تعويض DC. شكل الموجة بأكمله أعلى من 0V. حتى النقطة المتوسطة أو نقطة RMS يصعب تحديدها. هذا أكثر تعقيدًا ، حيث أن راسم الذبذبات الحديث سيطرح تلقائيًا إزاحة التيار المستمر (حتى لو اقترن التيار المستمر) في قياس السعة. لذا فإن السعة ستكون من الذروة إلى الذروة من قمة الموجة إلى الجانب السفلي ، ولكن باستثناء 0V.

            هؤلاء المهندسين الكهربائيين المزعجين زادوا من تعقيد الأمور بأشكال موجية مثل: -

            يظهر هذا رنينًا عند انتقالات الموجة المربعة. سيكون راسم الذبذبات الجيد قادرًا على تحديد شكل الموجة الإضافي الذي يركب فوق المربع الأول. إذن ستحصل الآن على قراءة اتساع من أعلى الموجة المربعة إلى أسفلها ، وقراءة من الذروة إلى الذروة تتضمن طرفي الرنين. لست متأكدًا تمامًا (وأتوقع أن يثني الآخرون هنا) حول كيفية تحديد مرسمة الذبذبات للرنين من شكل الموجة السائد. ربما يكون شكلًا من أشكال النسبة المئوية مثل وقت الارتفاع بنسبة 5٪.

            مشوش؟ أنا أيضًا وستجد أن بعض هذه القياسات تستخدم بالتبادل. تحدث نفس الفوضى مع الشيء 10x و 20x في حسابات الديسيبل التي يمكن أن تكون مربكة للغاية. يعود جزء منها في النهاية إلى الخبرة وكونك أحد المهندسين الجيدين القلائل. كن رسامًا ، إنه أبسط.

            ملاحظة. ليس لدي أي خبرة في هذا الأمر ، ولكن سيكون من المثير للاهتمام أن يضيف شخص ما ما يحدث في حالة النطاق التماثلي وشبه الرقمي القديم مثل TAS 465.


            معالجة الإشارات

            تتم معالجة الإشارات في مخطط كهربية الدماغ لتعزيز ومساعدة التعرف على بعض جوانب مخطط كهربية الدماغ التي ترتبط بعلم وظائف الأعضاء وعلم العقاقير محل الاهتمام. مجازيًا ، الهدف هو فصل هذه "الإبرة" عن كومة قش كهربائية. تكمن المشكلة في التقييم القائم على التخطيط الكهربائي للدماغ لحالة التخدير في أن خصائص هذه الإبرة غير معروفة ، ولأن معرفتنا الأساسية بالجهاز العصبي المركزي لا تزال محدودة نسبيًا ، فإن التركيبات التي تشبه الإبرة ، في المستقبل المنظور ، ستستند إلى الملاحظة التجريبية. بافتراض تحديد معلمة كمية مفيدة من EEG (QEEG) ، يجب قياسها. الدافع وراء القياس الكمي هو ثلاثة أضعاف: لتقليل عبء العمل السريري في تحليل مخطط كهربية الدماغ أثناء العملية ، لتقليل مستوى التدريب المتخصص للاستفادة من مخطط كهربية الدماغ ، وأخيراً تطوير معلمة يمكن استخدامها في المستقبل في - معايرة العروة للأدوية المخدرة أو المهدئة. سيقدم هذا القسم بعض الآليات والرياضيات الكامنة وراء معالجة الإشارات.

            على الرغم من أنه من الممكن إجراء أنواع مختلفة من تحسين الإشارة على الإشارات التناظرية ، إلا أن السرعة والمرونة والاقتصاد في الدوائر الرقمية قد أحدثت تغييرات ثورية في مجال معالجة الإشارات. لاستخدام الدوائر الرقمية ، من الضروري ، مع ذلك ، ترجمة الإشارة التناظرية إلى نظيرتها الرقمية.

            الإشارات التناظرية مستمرة وسلسة. يمكن قياسها أو عرضها بأي درجة من الدقة في أي وقت. إن مخطط كهربية الدماغ هو إشارة تمثيلية يتغير جهد فروة الرأس بسلاسة بمرور الوقت.

            تختلف الإشارات الرقمية اختلافًا جوهريًا لأنها تمثل نقاطًا منفصلة في الوقت ويتم تحديد قيمها بدقة ثابتة بدلاً من الاتصال المستمر. يعمل العالم الثنائي لأجهزة الكمبيوتر ومعالجات الإشارات الرقمية على أرقام ثنائية ، وهي مجموعات من البتات. البتة كمية تحتوي على أصغر جزء ممكن من المعلومات: إشارة تشغيل واحدة أو إيقاف تشغيل. يتم إنشاء أرقام ثنائية أكثر فائدة من خلال تجميع ما بين 8 و 80 بت. يتم تحديد دقة أو دقة الأرقام الثنائية (q) من خلال عدد البتات التي تحتوي عليها: يمكن أن يمثل الرقم الثنائي 8 بتات 2 8 أو 1 من 256 حالة محتملة في أي وقت محدد رقم 16 بت 2 16 أو 65.536 ممكنًا تنص على. إذا كان الشخص يستخدم رقمًا مكونًا من 8 بتات لتمثيل إشارة تناظرية ، فسيكون للرقم الثنائي ، في أحسن الأحوال ، دقة تبلغ حوالي 0.4٪ (1/256) على مدى قياسه. بافتراض ، على سبيل المثال ، أن المحول قد تم تصميمه لقياس الفولتية في النطاق من -1.0 إلى +1.0 فولت ، فإن حجم الخطوة لمحول 8 بت سيكون حوالي 7.8 مللي فولت ، ومحول 16 بت سيكون حوالي 30 [ علامة صغيرة] V. عادة ما تستخدم أنظمة مراقبة EEG 12-16 بت من الدقة.

            يتم تحديد الإشارات الرقمية أيضًا في الوقت المناسب ، على عكس الإشارات التناظرية ، والتي تختلف بسلاسة من لحظة إلى أخرى. عندما تحدث الترجمة من التناظرية إلى الرقمية ، فإنها تحدث في نقاط زمنية محددة ، وبالمعنى الدقيق للكلمة ، فإن قيمة الإشارة الرقمية الناتجة في جميع النقاط الزمنية الأخرى غير محددة (الشكل 2). تُعرف الترجمة من العالم التناظري إلى العالم الرقمي بأخذ العينات أو الرقمنة وفي معظم التطبيقات يتم تعيينها على فترات منتظمة. يُعرف مقلوب فاصل أخذ العينات بمعدل أخذ العينات (f s) ويتم التعبير عنه بالهرتز (هرتز أو العينات في الثانية). عادة ما تكتب الإشارة التي تم رقمنتها كدالة لرقم العينة ، i ، بدلاً من الوقت التناظري ، t. على سبيل المثال ، يمكن كتابة إشارة الجهد التناظري عند v (t) ، ولكن بعد الرقمنة سيشار إليها بـ v (i). مجتمعة ، يشار إلى مجموعة العينات المتسلسلة التي تمثل كتلة زمنية محدودة على أنها حقبة أو إدراك. في النظرية الإحصائية ، تُعرف مجموعة جميع العهود المحتملة الناتجة عن حالة EEG معينة باسم المجموعة.

            الشكل 2. التحويل التناظري إلى الرقمي يترجم شكل موجة مستمر بسلاسة إلى أرقام دقة غير محدودة في الجدول ، x (k) ، التي تمثل قيمة شكل الموجة الأصلي عند نقاط منفصلة في الوقت المناسب (في هذا المثال ، يحدث الفهرس k لثواني عددية متساوية) . يوضح هذا المثال أخذ العينات عند 1.0 هرتز بدقة أربعة أرقام عشرية.

            الشكل 2. التحويل التناظري إلى الرقمي يترجم شكل موجة مستمر بسلاسة إلى أرقام دقة غير محدودة في الجدول ، x (k) ، التي تمثل قيمة شكل الموجة الأصلي عند نقاط منفصلة في الوقت المناسب (في هذا المثال ، يحدث الفهرس k لثواني عددية متساوية) . يوضح هذا المثال أخذ العينات عند 1.0 هرتز بدقة أربعة أرقام عشرية.

            تؤدي عملية الترجمة التناظرية إلى الرقمية حتماً إلى فقدان الدقة في الإشارة الرقمية الناتجة. يمكن اعتبار الإشارة الرقمية الناتجة ، x (i) ، مجموع نسخة رقمية مثالية (مستحيلة) للإشارة الحقيقية x u (i) بالإضافة إلى مصطلح خطأ ، e (i). خطأ التكميم ، e (i) ، هو الفرق بين جهد العينة والجهد التناظري الحقيقي. يمكن تقليل الخطأ الكمي عن طريق زيادة عدد البتات المستخدمة لتمثيل العينة الرقمية. يجب أن يقايض مصمم معالجة الإشارات الدقة المتزايدة مقابل التكلفة المتزايدة للأجهزة عالية الدقة (بما في ذلك المحول A-to-D نفسه بالإضافة إلى مسار بيانات أوسع في دوائر الحوسبة (على سبيل المثال ، يجب توسيع وحدة حساب الكمبيوتر للتعامل معها أرقام مع المزيد من البتات) والمزيد من الذاكرة للاحتفاظ بالبتات المضافة.

            عندما يتم إجراء أخذ العينات بشكل غير متكرر ، فلن يتم تحديد أسرع موجات جيبية في العصر بشكل صحيح. عندما يحدث هذا الموقف ، فإن الاسم المستعار يشوه البيانات الرقمية الناتجة. ينتج الاسم المستعار عن شرط حد أدنى من نقطتين في دورة واحدة لتحديد الجيب. إذا لم يكن أخذ العينات بالسرعة الكافية لوضع نقطتي عينة على الأقل في دورة واحدة ، فستظهر الموجة التي تم أخذ عينات منها على أنها أبطأ (وقت دورة أطول) من الموجة الأصلية. يعتبر التعرج مألوفًا لمراقبي نظام عينات البيانات المرئية المعروف باسم السينما. في فيلم ، حيث يتم التقاط إطارات المشهد بمعدل تقريبي 24 هرتز ، غالبًا ما يبدو أن الأجسام المتحركة بسرعة مثل مكابس عجلة العربة تدور ببطء أو حتى للخلف. تم توضيح الاسم المستعار في شكل موجة رقمي في الشكل 3.

            الشكل 3. التعرج هو تشويه ناتج عن عدم كفاية معدل أخذ العينات الذي يحول بشكل خاطئ موجة تمثيلية سريعة إلى موجة رقمية بطيئة. يبدأ هذا الشكل بموجة معقدة ذات تردد سائد يبلغ حوالي 0.43 هرتز (أي ما يقرب من ثماني دورات في 20 ثانية) وبعض الموجات الأصغر ذات التردد العالي. في هذا المثال ، يتم أخذ عينات من الإشارة عند 0.25 هرتز ، وهو أقل من ثلث الحد الأدنى للمعدل المطلوب لمتابعة شكل الموجة المتغير. الشكل الموجي الرقمي الناتج ، المرسوم باستيفاء خطي بين نقاط العينة ، له تردد يبلغ حوالي 0.05 هرتز ، ومن الواضح أنه تمثيل ضعيف للإشارة الأصلية. أخذ العينات عند 1.0 هرتز أو أسرع ينتج عنه شكل موجة رقمي مع دقة مفيدة. لاحظ أن الاستيفاء الخطي (رسم خط مستقيم بين العينات) المستخدم في الشكل هو عادةً افتراض غير مبرر حول كيفية تغير الإشارة التناظرية بين العينات الرقمية.

            الشكل 3. التعرج هو تشويه ناتج عن عدم كفاية معدل أخذ العينات الذي يحول بشكل خاطئ موجة تمثيلية سريعة إلى موجة رقمية بطيئة. يبدأ هذا الشكل بموجة معقدة ذات تردد سائد يبلغ حوالي 0.43 هرتز (أي ما يقرب من ثماني دورات في 20 ثانية) وبعض الموجات الأصغر ذات التردد العالي. في هذا المثال ، يتم أخذ عينات من الإشارة عند 0.25 هرتز ، وهو أقل من ثلث الحد الأدنى للمعدل المطلوب لمتابعة شكل الموجة المتغير. الشكل الموجي الرقمي الناتج ، المرسوم باستيفاء خطي بين نقاط العينة ، له تردد يبلغ حوالي 0.05 هرتز ، ومن الواضح أنه تمثيل ضعيف للإشارة الأصلية. أخذ العينات عند 1.0 هرتز أو أسرع ينتج عنه شكل موجة رقمي مع دقة مفيدة. لاحظ أن الاستيفاء الخطي (رسم خط مستقيم بين العينات) المستخدم في الشكل هو عادةً افتراض غير مبرر حول كيفية تغير الإشارة التناظرية بين العينات الرقمية.

            من الضروري دائمًا أخذ العينات بمعدل يزيد عن ضعف أعلى تردد متوقع في الإشارة الواردة (نظرية شانون لأخذ العينات [31]). يتطلب التصميم المحافظ فعليًا أخذ العينات بمعدل 4-10 مرات أعلى من أعلى إشارة متوقعة وكذلك استخدام مرشح تمرير منخفض قبل أخذ العينات لإزالة الإشارات التي تحتوي على مكونات تردد أعلى من المتوقع. تقلل تصفية الترددات المنخفضة المحتوى عالي التردد في الإشارة ، تمامًا مثل خفض التحكم الثلاثي في ​​نظام الاستريو. في أعمال المراقبة ، لطالما اعتبرت إشارات EEG ذات تردد أقصى يبلغ 30 أو 40 هرتز ، على الرغم من أن 70 هرتز هي حد أكثر واقعية. بالإضافة إلى ذلك ، تتضمن الإشارات الأخرى الموجودة على فروة الرأس تداخلًا في خط الطاقة عند 60 هرتز ومخطط كهربية العضل ، والذي ، إن وجد ، قد يمتد فوق 100 هرتز. لمنع تشويه الاسم المستعار في EEG من هذه الإشارات الأخرى ، يتم أخذ عينات من العديد من أنظمة EEG الرقمية بمعدل يزيد عن 250 هرتز (أي عينة رقمية كل 4 مللي ثانية).


            الاختلافات في الاستخدام في المعدات

            تأتي العديد من الأجهزة مزودة بمرافق ترجمة مضمنة من التناظرية إلى الرقمية. تعد الميكروفونات ومكبرات الصوت أمثلة رائعة على الأجهزة التناظرية. التكنولوجيا التناظرية أرخص ولكن هناك قيود على حجم البيانات التي يمكن إرسالها في وقت معين.

            التقنية الرقمية أحدث ثورة في طريقة عمل معظم المعدات. يتم تحويل البيانات إلى رمز ثنائي ثم إعادة تجميعها مرة أخرى إلى النموذج الأصلي عند نقطة الاستقبال. نظرًا لأنه يمكن التلاعب بها بسهولة ، فإنها توفر نطاقًا أوسع من الخيارات. المعدات الرقمية أغلى من المعدات التناظرية.


            شاهد الفيديو: مخطط كهربائية القلب - التخطيط القلبي - الدورة القلبية (كانون الثاني 2022).