Transcript EMG + analiza EKG EEG

Elektroniczna aparatura medyczna
cz. 8
1
Elektromiografia
Elektromiografia zajmuje się badaniem zmian aktywności
elektrycznej mięśni podczas skurczu.
Może być przydatna w ocenie fizjologii mięśni, rehabilitacji,
medycynie sportowej i geriatrycznej.
Mogą one być rejestrowane przy pomocy elektrod
powierzchniowych lub igłowych.
Sygnał EMG ma charakter losowy. Amplituda wynosi od około
kilkudziesięciu μV do 10 mV i zależy od aktywności mięśnia oraz
miejsca umieszczenia elektrody, zaś pasmo sygnału obejmuje
zakres częstości od 2 do 5000 Hz, przy czym największa energia
sygnału znajduje się w przedziale od 50 do 150 Hz..
2
Ocena sygnałów EMG dostarcza informacji o czasie aktywności
mięśni, czyli kiedy dany mięsień albo grupa mięśniowa jest
aktywna i jak długo trwa ta aktywność oraz o względnej
intensywności aktywności mięśni, czyli czy mięsień jest mniej lub
bardziej aktywny.
Od wielu lat elektromiografia zajmuje czołowe miejsce jako
narzędzie diagnostyczne u pacjentów z zaburzeniami
neurologicznymi. Jest także przydatna przy wyborze
metody leczenia, rehabilitacji, ocenie postępów rehabilitacji,
oceny prawidłowego chodu.
3
Zestaw BTS Pocket EMG - bezprzewodowy system do
rejestracji i analizy EMG
(http://technomex.pl/?p=pl/oferta/19/1/2/index)
4
BTS Pocket EMG:
• możliwość podłączenia do 16 kanałów analogowych
dedykowanych do rejestracji sygnału EMG + 8 kanałów
przeznaczonych do podłączenia markerów faz chodu (tzw.
„footswitch”),
• częstotliwość próbkowania do 10KHz (16bit),
• 6 kanałów (wejść) cyfrowych do synchronizacji, transmisja
danych z jednostki zbierającej sygnał do komputera PC odbywa
się bezprzewodowo (WiFi),
• jednostka zbierająca sygnał współpracująca z palmtopem z
wyświetlaczem dotykowym o przekątnej 4”,
5
• urządzenie posiada wbudowaną kartę pamięci do rejestracji
sygnału w trybie „holter” (rozmiar karty 1 GB),
• obsługa systemu odbywa się przez oprogramowanie dostępne w
zależności od potrzeb użytkownika (MyoLab Clinic – analiza
chodu, MyoLab – ocena czynności ruchowych),
• system może być zsynchronizowany z innymi urządzeniami
biomechanicznymi (platformami dynamograficznymi,
systemami, izokinetycznymi, systemami do analizy ruchu i
inne) za pomocą specjalnego odbiornika sygnału A/D,
• waga: 300g
6
Rozmieszczenie elektrod
„Pomiar potencjałów czynnościowych mięśni u dzieci metodą EMG”
(http://www.kms.polsl.pl/mi/pelne_7/switonski_glowacka-kwiecien.pdf)
7
Oscylogram sygnału EMG mięśnia dwugłowego ramienia
podczas skurczu (rożnica potencjałow w μV, czasy trwania
impulsów kilkanaście ms)
8
Oprogramowanie Myolab
Przeznaczone do ogólnego użytku kompletne narzędzie pozwalające
na zebranie i opracowanie sygnału EMG.
Proste i „intuicyjne” w obsłudze, doskonale sprawdza się zarówno
do badań w warunkach laboratoryjnych, klinicznych jak i
sytuacjach „w terenie” (na boisku, hali sportowej itd.).
9
Oprogramowanie Myolab Clinic
Przeznaczone do analizy chodu na podstawie oceny sygnału EMG
płynącego z określonych grup mięśniowych w trakcie lokomocji.
Oprogramowanie Myolab Clinic oparte na platformie Myolab, jest
kompletnym narzędziem pozwalającym na zebranie i opracowanie
informacji. Proste i „intuicyjne” w obsłudze, doskonale sprawdza
się zarówno do badań w warunkach laboratoryjnych jak i
klinicznych.
10
BTS Free EMG 300
BTS Free EMG 300 to nowoczesny system do rejestracji i analizy
aktywności mięśniowej tzw. dynamicznego EMG w warunkach
laboratoryjnych i klinicznych z całkowicie bezprzewodową
komunikacją pomiędzy przedwzmacniaczami i jednostką zbierającą
sygnał.
11
Jednostka zbierająca sygnał systemu BTS Free EMG 300 to
uniwersalny, lekki (360g) i przenośny zestaw zapewniający
bardzo wysoką jakość rejestrowanego sygnału z możliwością
rejestracji do 16 kanałów z częstotliwością próbkowania do 4000
Hz na jeden kanał.
Jednostka może być noszone przez pacjenta lub znajdować się w
odległości do 30m od pacjenta podczas rejestracji.
Free EMG 300 współpracuje z oprogramowaniem do wizualizacji,
opracowywania oceny i analizy zarejestrowanego sygnału EMG:
Myolab (analiza dowolnego ruchu) lub Myolab Clinic (analiza
chodu).
12
Myolab Clinic jest narzędziem do rejestracji sygnału podczas
chodu, wykorzystując markery faz chodu (tzw. footswitch),
automatycznie identyfikując jego fazy.
Oprogramowania Myolab oraz Myolab Clinic to uniwersalne
narzędzia do kompleksowej oceny neurologicznej, ortopedycznej,
leczenia farmakologicznego, identyfikacji deficytów motorycznych
oraz skuteczności prowadzonego usprawniania
fizjoterapeutycznego.
13
Dane techniczne:
Kanały analogowe:
16 kanałów analogowych dedykowanych do rejestracji sygnału
EMG + 8 kanałów przeznaczonych do podłączenia markerów faz
chodu (tzw. footswitch)
Częstotliwość próbkowania: dla jednego kanału: 4kHz
Rozdzielczość: 16bit
Transmisja danych: bezprzewodowa,:
·
przedwzmacniacz do jednostki: IEEE802.15.04
·
jednostka do komputera: WiFi standard 802.11b
14
Jednostka zbierająca sygnał:
• Komputer z wyświetlaczem dotykowym, czas pracy bez
doładowania – do 9 godzin nagrywania „ciągłego, zasięg
pomiędzy jednostką a komputerem do 300m, waga 360g,
wymiary: 155 x 106 x 35 mm
• Elektrody o zmiennej geometrii, czas pracy/czuwania: 5 godzin /
5 dni, sygnalizacja trybu pracy poprzez diodę LED, waga z
baterią: <9 gram, wymiary: 23.8 x 37 x 10 mm (główna
elektroda), Ø 16.5 x 10 mm (elektroda ‘satelita”)
15
EMG-8 Bluetooth - PHU TECHNOMEX
16
System Zebris EMG-8 Bluetooth mierzy potencjały czynnościowe
za pomocą elektrod umieszczonych na skórze. System umożliwia
wykonywanie pomiarów do 8 różnych grup mięśniowych.
Transfer danych do komputera odbywa się poprzez bezprzewodową
transmisję Bluetooth. Wyniki pomiarów wyświetlane są w czasie
rzeczywistym na komputerze, co pozwala na bieżącą analizę
uzyskiwanych danych, wyniki mogą być raportowane lub
eksportowane.
Urządzenie Zebris EMG-8 Bluetooth może pracować:
- samodzielnie pod odpowiednim oprogramowaniem,
- we współpracy z jednostkami podstawowymi Zebris (CMS 20,
CMS-HSL, CMS-HS) pod odpowiednim oprogramowaniem,
17
- jako element obiektywnej oceny ruchu w już istniejącym systemie
Zebris, np.: umożliwiającym analizę chodu na platformie (czy
bieżni) wraz z rejestracją sygnału EMG.
Poprzez rejestrację i analizę potencjałów w jednostce podstawowej
dane z analizy potencjałów i uzyskane w trakcie analizy ruchu mogą
być nałożone.
Specjalnie zaprojektowany system kabli przewodzących sygnał
EMG zawiera aktywny element, który zapewnia niski poziom
zakłóceń przewodzonych sygnałów, zapobiegający powstawaniu
zakłóceń. Dzięki temu można uzyskać wysoki poziom odbieranych
danych.
18
Przykłady elektromiogramów:
— pacjent zdrowy.
— pacjent ze zmianami w nerwach
obwodowych (neuropatia).
— pacjent ze zmianami w
mięśniach (miopatia).
19
Podstawowe grafoelementy zapisu EEG
Fala alfa to jedna z najwcześniej zaobserwowanych struktur
(grafoelementów) EEG.
Reprezentuje ona rytmiczną aktywność kory mózgowej w paśmie 812 Hz. Występowanie rytmu alfa przypisuje się stanowi relaksu z
zamkniętymi oczami.
Fale alfa najlepiej widoczne są w odprowadzeniach potylicznych,
czyli z okolic kory odpowiadającej za przetwarzanie informacji
wzrokowych.
Rytm o częstości w paśmie alfa rejestrowany w okolicach kory
motorycznej nazywany jest rytmem mi (ang. mu), ze względu na
kształt fali przypominającej literę μ. Wykazuje on istotny zanik w
momencie wykonywania ruchu przez człowieka lub tylko
zamierzenia jego wykonania.
20
Rytm alfa fundamentalne znaczenie w analizie EEG snu.
Mimo, że nie występuje podczas właściwego snu to
świadczy o „przedsennym” czuwaniu pacjenta, a jej zanik
oznacza przejście ze stanu czuwania do płytkiego snu.
Fale alfa zanikają także podczas wysiłku umysłowego, np.
wykonywaniu działań matematycznych albo przy otwarciu
oczu i zadziałaniu na nie światła.
Blokowanie rytmu alfa jest wyrazem desynchronizacji
aktywności neuronów, zachodzącej pod wpływem
koncentracji umysłowej lub stymulacji narządów zmysłów.
21
Cechy charakterystyczne:
• Podstawowy rytm prawidłowego zapisu EEG u dorosłej
osoby.
• Quasi harmoniczny przebieg o częstości 7-13 Hz.
• Wzrost amplitudy po zamknięciu oczu, w stanie relaksu czy
czuwania z zamkniętymi oczami.
• Zanika po otwarciu oczu.
• Fale alfa najlepiej widoczne są w odprowadzeniach
tylnych, czyli z okolic części kory odpowiadającej za
przetwarzanie informacji wzrokowych. Czasem jednak
może propagować się w kierunku obszarów tylno
skroniowych i ciemieniowych.
22
• Występuje mniej lub bardziej symetrycznie względem
płaszczyzny strzałkowej, zwykle jednak ma większą
amplitudę nad półkulą dominującą. Zbyt duża asymetria
amplitudy rytmu alfa lub też jego brak po jednej stronie
zawsze świadczy o jakiejś patologii. Często jednak
przyczyną takiej asymetrii jest niewłaściwe umieszczenie
elektrod na głowie bądź budowa anatomiczna czaszki.
Cechy patologiczne:
• Częstość rytmu ulega zmniejszeniu pod wpływem takich
czynników jak: choroby metaboliczne, wczesne fazy
otępienia, leki.
23
Rytm alfa
24
Rytm delta to wysokoamplitudowa aktywność o niskiej częstości
(0-4 Hz) i czasie trwania co najmniej 1/4 s. Do celów
praktycznych przyjęto, że dolną granicą częstości jest 0,5 Hz.
Pojawiające się podczas głębokiego snu fale delta o amplitudzie
przekraczającej 75 μV nazywa się falami wolnymi (ang. slow
wave activity, SWA).
Występowanie SWA spowodowane jest wysoką synchronizacją
neuronów kory (większą synchronizację spotyka się tylko podczas
ataku epilepsji).
Fale delta rejestruje się także podczas głębokiej medytacji, u
małych dzieci i w przypadku pewnego rodzaju uszkodzeń mózgu.
25
Fale delta w czasie snu
26
Rytm teta - aktywność w paśmie częstości od 3 do 7 Hz i
rozpiętości rzędu kilkudziesięciu μV. Charakterystyczne fale
teta występują np. w okresie snu płytkiego — przypuszcza
się że w tym czasie następuje przyswajanie i utrwalanie
uczonych treści.
Fale teta są najczęściej występującymi falami mózgowymi
podczas medytacji, transu, hipnozy, intensywnego marzenia,
intensywnych emocji.
Odmienny rodzaj fal teta jest związany z aktywnością
poznawczą, kojarzeniem (w szczególności uwagą), a także
procesami pamięciowymi (tzw. rytm FMΘ — frontal midline
theta). Jest on obserwowany głównie w przyśrodkowej
części przedniej części mózgu.
27
Cechy charakterystyczne:
• Rytmiczny przebieg o częstości 3-7 Hz.
• Najwyższa amplituda w stanie czuwania w okolicach linii
środkowej i obszarach skroniowych.
• Rozkład amplitudy symetryczny na półkulach określonych
przez płaszczyznę strzałkową
Cechy patologiczne:
• Asymetryczny rozkład amplitudy (dominacja rytmu na
jednej półkuli) bądź też jego występowanie w zapisie tylko
na jednym odprowadzeniu może świadczyć o patologii.
28
Przykład rytmu teta we śnie
29
Rytm μ
Cechy charakterystyczne:
• Rytmiczny przebieg o częstości od 7-11 Hz, z uwagi na co
często mylony z rytmem alfa.
• Wyraźny przebieg, kształtem przypominający grecką literę μ.
• Zanika w trakcie wykonywania ruchu bądź nawet pod
wpływem samego jego wyobrażenia .
30
Rytm β
Fale beta to niskoamplitudowe oscylacje o częstości w przedziale
13-30 Hz. Wyróżnia się przedziały: wolne fale beta (12-15 Hz),
właściwe, średnie pasmo beta (15-18 Hz) i szybkie fale beta, o
częstości powyżej 19 Hz.
Ta mało zsynchronizowana praca neuronów charakteryzuje zwykłą
codzienną aktywność kory mózgowej u człowieka, percepcję
zmysłową i pracę umysłową. Specyficzna aktywność beta
towarzyszy również stanom po zażyciu niektórych leków.
Fale beta zazwyczaj występują w okolicy czołowej. Obrazują one
zaangażowanie kory mózgowej w aktywność poznawczą. Fale beta
o małej amplitudzie występują podczas koncentracji uwagi, gdy
mózg nastawiony jest na świadomy odbiór bodźców zewnętrznych
za pomocą wszystkich zmysłów.
31
Cechy charakterystyczne:
• Rytmiczny przebieg o częstości od 13 do 30 Hz.
• Amplituda nie zmienia się pod wpływem otwarcia lub
zamknięcia oczu.
• Najwyższa amplituda w okolicach czołowo-centralnych.
• Asymetryczny zanik rytmu w trakcie wykonywania ruchu lub
nawet jego wyobrażenia. Zanik obserwowalny jest w zapisie
EEG z elektrod umieszczonych nad obszarami mózgu
odpowiedzialnymi za kończynę wykonującą ruch
(kontralatralnie czyli po przeciwnej stronie niż kończyna).
32
Fale γ
Fale gamma to fale mózgowe o częstości w okolicach 40 Hz (30-80
Hz). Aktywność w paśmie 80-200 Hz określa się natomiast jako
wysokoczęstotliwościowa (ang. high) gamma.
Rytm gamma towarzyszy aktywności ruchowej i funkcjom
motorycznym. Fale gamma związane są też z wyższymi procesami
poznawczymi, m. in. percepcją sensoryczną, pamięcią.
Przypuszcza się, że rytm gamma o częstotliwości około 40 Hz ma
związek z świadomością percepcyjną (dotyczącą wrażeń
zmysłowych i ich postrzegania) oraz związany jest z integracją
poszczególnych modalności zmysłowych w jeden spostrzegany
obiekt. Aktywność high-gamma występuje podczas aktywacji kory
mózgowej, zarówno przez bodźce zewnętrzne (np. dotykowe,
wzrokowe), jak i wewnętrzne (przygotowanie ruchu, mowa).
33
Fale o częstościach 100-250 Hz nazywane są ripples. Rejestruje
się je w sygnale z implantowanych mikroelektrod, a wysoko
częstościową aktywność fast ripples (250-600 Hz) w
szczególności u pacjentów z epilepsją, w obszarze ogniska
epileptycznego.
34
Wrzeciona snu
Wrzeciona snu (ang. sleep spindles) to charakterystyczne struktury
zaobserwowane już niemal od samych początków historii
pomiarów EEG. Występują podczas umiarkowanie głębokiego snu.
Wrzecionami snu nazywamy aktywność o częstości 11-15 Hz i
czasie trwania 0,5-1,5 s. Obwiednia tych krótkich salw dość
szybkiej aktywności o niewielkiej amplitudzie przypomina kształt
wrzeciona.
Wrzeciona pojawiają się we wszystkich odprowadzeniach, z tym,
że ich amplituda i częstość może się nieznacznie zmieniać przy
przejściu od przodu do tyłu głowy (od wrzecion „wolnych” po
„szybkie”).
35
Trzy wrzeciona snu
36
Zespoły K
Kompleksy K mogą pojawiać się pojedynczo lub też w serii po
dwa podczas umiarkowanie głębokiego snu.
Definiuje się je jako dwufazową (ostry spadek poprzedzony
dodatnim maksimum), wysokonapięciową (to największe
maksimum strefy), nisko częstotliwościową falę związaną z
wrzecionami snu, przy czym jej czas trwania powinien przekraczać
0,5 s. Obecnie wymaga się aby struktury te miały częstość 1-4
cykli/s, amplitudę co najmniej dwa razy większą od średniej
amplitudy tła i czas trwania 0,5-2 s.
Amplituda kompleksu K jest zazwyczaj największa na czubku
głowy. Kompleksy K mogą podczas snu występować spontanicznie
lub też w odpowiedzi na bodźce.
37
Zespoły K z następującymi po nich wrzecionami snu
38
Artefakty
Mrugnięcia
39
Artefakt wywołany ruchem gałek ocznych w poziomie
40
Elektryczna czynność mięśni
Marszczenie czoła
41
Artefakt wywołany napięciem mięśni rąk
42
Artefakt wywołany zaciskaniem zębów
43
Artefakt wywołany ruchem języka
44
Artefakt wywołany żuciem
45
Artefakt wywołany ruchem głowy
46
Redukcja artefaktów
Redukcja artefaktów, bądź ich lepsze rozpoznanie:
• zadbać o położenie wzmacniacza EEG z dala od innych urządzeń i
kabli. Umieścić go na podkładce z tworzywa;
• zadbać o komfortową pozycję dla pacjenta;
• mierzyć czynność EKG, EMG i elektrookulogram wraz z EEG;
• sporządzać notatki na temat zachowania się pacjenta (jeśli mamy
możliwość obserwowania go) — kiedy się poruszał, czy ktoś do
niego podszedł np. celem poprawienia jakiegoś elementu układu
eksperymentalnego.
Więcej na:
https://brain.fuw.edu.pl/edu/EEG
47
Lencje Creative Commons
Lencje Creative Commons (CC) – zestaw licencji, na mocy
których można udostępniać utwory objęte prawami autorskimi.
Licencje te są tworzone i utrzymywane przez organizację
Creative Commons.
Licencje Creative Commons pozwalają twórcom utworów
zachować własne prawa i jednocześnie dzielić się swoją
twórczością z innymi. Zasada „wszelkie prawa zastrzeżone”
zostaje zastąpiona zasadą “pewne prawa zastrzeżone”.
Creative Commons — Uznanie autorstwa-Na tych samych
warunkach 3.0 Polska — CC BY-SA 3.0 PL.htm
48