Медицинская физика

50. Система получения медико-биологической информации

Любое медико-биологическое исследование связано с получением и регистрацией отсутствующей информации. Для того чтобы получить и зафиксировать информацию о состоянии и параметрах медико-биологической системы, необходимо иметь целую совокупность устройств. Первичный элемент этой совокупности – чувствительный элемент средства измерений, называемый устройством съема, – непременно контактирует или взаимодействует с самой системой.

В устройствах медицинской электроники чувствительный элемент либо прямо выдает электрический сигнал, либо изменяет таковой сигнал под воздействием биологической системы. Устройство съема преобразует информацию медико-биологического и физиологического содержания в сигнал электронного устройства. В медицинской электронике используются два вида устройств съема: электроды и датчики.

Электроды – это проводники специальной формы, соединяющие измерительную цепь с биологической системой. При диагностике электроды используются не только для съема электрического сигнала, но и для подведения внешнего электромагнитного воздействия (например, в реографии). В медицине электроды используются также для оказания электромагнитного воздействия с целью лечения и при электростимуляции.

Многие медико-биологические характеристики нельзя «снять» электродами, так как они не отражаются биоэлектрическим сигналом: давление крови, температура, звуки сердца и многие другие. В некоторых случаях медико-биологическая информация связана с электрическим сигналом, в этих случаях используют датчики (измерительные преобразователи). Датчиком называют устройство, преобразующее измеряемую или контролируемую величину в сигнал, удобный для передачи, дальнейшего преобразования или регистрации. Датчики подразделяются на генераторные и параметрические.

Генераторные – это датчики, которые под воздействием измеряемого сигнала непосредственно генерируют напряжение или ток. К таким типам датчиков относятся:

1) пьезоэлектрические;

2) термоэлектрические;

3) индукционные;

4) фотоэлектрические.

Параметрические – это датчики, в которых под воздействием измеряемого сигнала изменяется какой-либо параметр.

К таким датчикам относятся:

1) емкостные;

2) реостатные;

3) индуктивные.

В зависимости от энергии, являющейся носителем информации, различают механические, акустические (звуковые), температурные, электрические, оптические и другие датчики.

Биоэлектрические потенциалы являются существенным диагностическим показателем многих заболеваний. Поэтому очень важно правильно регистрировать эти потенциалы и извлекать необходимую медицинскую информацию.

51. Усилители-генераторы

Усилителями электрических сигналов, или электронными усилителями, называют устройства, которые преобразуют энергию источников постоянного напряжения в энергию электромагнитных колебаний различной формы.

По принципу работы различают генераторы с самовозбуждением и генераторы с внешним возбуждением, которые по существу являются усилителями мощности высокой частоты.

Генераторы подразделяются по частоте и мощности колебаний. В медицине электронные генераторы находят три основных применения: в физиотерапевтической электронной аппаратуре; в электронных стимуляторах; в отдельных диагностических приборах, например в реографе.

Все генераторы подразделяются на низкочастотные и высокочастотные. Медицинские аппараты – генераторы гармонических и импульсных низкочастотных электромагнитных колебаний объединяют две большие группы устройств, которые трудно четко разграничить: электронные стимуляторы (электростимуляторы) и аппараты физиотерапии. При небольших частотах наиболее существенно специфическое, а не тепловое действие тока. Лечение током имеет характер стимулирования какого-либо эффекта, поэтому имеет место как бы смешение понятий «лечебный аппарат» и «электростимулятор».

Электростимуляторы подразделяются на стационарные, носимые и имплантируемые (вживляемые).

Носимым и часто имплантируемым кардиостимулятором является имплантируемый радиочастотный электростимулятор ЭКСР-01. Приемник воспринимает радиосигналы от внешнего передатчика. Эти сигналы воспринимаются внутри тела больного имплантируемой частью и в виде импульсов через электроды подаются на сердце. К техническим устройствам электростимуляции относятся также электроды для подведения электрического сигнала к биологической системе. Во многих случаях электростимулирование осуществляется пластинчатыми электродами, которые накладываются на тело человека подобно электродам для электрокардиографии.

Большая группа медицинских аппаратов – генераторов электромагнитных колебаний и волн – работает в диапазоне ультразвуковых, высоких, ультравысоких частот и называется обобщающим термином «высокочастотная электронная аппаратура».

При УВЧ-терапии прогреваемую часть тела помещают между дискообразными металлическими электродами, покрытыми слоем изолятора. При воздействии электромагнитными волнами к телу приближают излучатель этих волн.