5. Датчики знімання екг.

Всі пристрої знімання медичної інформації підрозділяють на 2 групи: електроди і датчики (перетворювачі). Електроди використовуються для знімання електричного сигналу, реально існуючого в організмі, а датчик — пристрій знімання, реагуюче своїм чутливим елементом на дію вимірюваної величини, а також здійснююче перетворення цієї дії у форму, зручну для подальшої обробки. Електроди для знімання біопотенціалів серця прийнято називати електрокардіографічними (електроди ЕКГ). Вони виконують роль контакту з поверхнею тіла і таким чином замикають електричний ланцюг між генератором біопотенціалів і пристроєм вимірювання.

Автоматичний аналіз електрокардіосигналів в кардіомоніторах пред'являє жорсткі вимоги до пристроїв знімання — електродам ЕКГ. Від якості електродів залежить достовірність результатів аналізу, і отже, ступінь складності засобів, вживаних для виявлення сигналу на фоні перешкод. Низька якість знімання ЕКС практично не може компенсуватися ніякими технічними рішеннями.

Вимоги, вживані до електродів ЕКГ, відповідають основним вимогам до будь-яких перетворювачів біоелектричних сигналів:

- по точності сприйняття сигналу (мінімальні втрати корисного сигналу на переході електрод—шкіра і збереження частотної характеристики сигналу);

- ідентичність електричних і конструктивних параметрів (взаємозамінність, можливість компенсації електричних параметрів);

- постійність в часі функцій перетворення (стабільність електричних параметрів);

- низькому рівню шумів (забезпечення необхідного співвідношення сигнал—шум).

- малому впливу характеристик електродів на вимірювальний пристрій.

Як показало застосування перших кардіомоніторів, звичні пластинчасті електроди ЕКГ, широко використовувані в ЕКГ, не задовольняють вимогам тривалого безперервного контролю ЕКГ через великий рівень перешкод при зніманні.

Ехокардіографією називається метод вивчення будови і руху структур серця за допомогою відображеного ультразвука. Одержуване при реєстрації зображення серця називається ехокардіограммою (Ехокг). Вперше Ехокг була зареєстрована в 1954 р. шведськими ученими Едлером і Херцем; свою сучасну назву метод одержав в 1965 р. за пропозицією Американського інституту ультразвука в медицині.

Фізичні принципи методу засновані на тому, що ультразвукові хвилі проникають в тканину і частково у вигляді ехосигнала відображаються від меж різної густини. Хвилі ультразвукової частоти генеруються датчиком, володіючим п'єзоелектричним ефектом і встановлюваним над ділянкою серця, відображені від структур серця ехосигнали знов перетворюються датчиком в електричний імпульс, який посилюється, реєструється і аналізується на екрані відеомонітора. Одночасно одержані результати можуть фіксуватися на фотоплівці, спеціально хімічно обробленому паперу або за допомогою камери поляроїда у вигляді фотозображень. Частота ультразвукових хвиль, використовуваних в ехокардіографії, коливається від 2 до 5 Мгц, довжина — 0,7-1,4 мм; вони проникають в тіло на глибину 20-25 см. Датчик працює в імпульсному режимі: 0,1% часу — як випромінювач, 99,9% — як приймач імпульсів. Таке співвідношення часу передачі і прийому імпульсів дозволяє вести безперервне спостереження на екрані відеомонітора. Для виділення окремих фаз серцевого циклу синхронно з Ехокг реєструються ЕКГ, ФКГ або сфігмограмма.

В даний час крім одновимірної ехокардіографії, що дозволяє аналізувати будову і рух структур серця — М-режим (від лат. motio — рух) , використовується двовимірна в реальному масштабі часу і починається застосування тривимірної, об'ємної, ехокардіографії.

Фонокардіографія є методом графічної реєстрації звукових процесів, що виникають при діяльності серця.

Фонокардіограф є апаратом, реєструючим звукові процеси серця. Звичайно одночасно з фонокардіограммою (ФКГ) реєструється ЕКГ, дозволяюча чітко визначити інтервали систоли і діастоли.

Фонокардіограф будь-якого типу складається з мікрофону, електронного підсилювача, фільтрів частот і реєструючого пристрою. Мікрофон перетворить звукову енергію в електричні сигнали. Він повинен володіти максимальною чутливістю, не вносити спотворень в передавані сигнали і бути малосприйнятливим до зовнішніх шумів. За способом перетворення звукової енергії в електричні сигнали мікрофони фонокардіографів розділяються на п'єзоелектричні і динамічні.

Принцип дії п'єзоелектричного мікрофону заснований на п'єзоелектричному ефекті — виникненні різниці при механічній деформації деяких кристалів (кварцу, сегнетової солі і ін.). Кристал встановлюється і закріплюється в корпусі мікрофону, щоб під дією звукових коливань він піддавався деформації.

В даний час частіше використовуються динамічні мікрофони. Принцип їх дії заснований на явищі електромагнітної індукції: при русі провідника в полі постійного магніта в ньому виникає э. д. з., пропорційна швидкості руху. На кришці мікрофону наклеєне кільце з еластичної гуми, завдяки чому мікрофон щільно накладається на поверхню грудної клітки. Через отвори в кришці динамічного мікрофону звук впливає на мембрану, зроблену з якнайтоншої міцної плівки. Сполучена з мембраною котушка переміщається в кільцевому зазорі магнітної системи мікрофону, унаслідок чого з'являється э. д. з.

Електричний сигнал подається на підсилювач в задачу якого входить не просто підсилити всі звуки в рівній мірі, а в більшій мірі підсилити слабкі високочастотні коливання, відповідні серцевим шумам, і в меншій мірі низькочастотні, відповідні серцевим тонам. Тому весь спектр розбивається на діапазони низьких, середніх і високих частот. У кожному  такому діапазоні забезпечується необхідне посилення. Повну картину звуком серця одержують при аналізі ФКГ, одержаних в кожному діапазоні частот.

У вітчизняних приладах використовуються наступні частотні характеристики при записі ФКГ: А — аускультативна (номінальна частота 140± 25 Гц), Н — низькочастотна (35± 10 Гц), С1 —середньочастотна-1 (70± 15 Гц), С2 — середньочастотна-2 (140± 25 Гц), В — високочастотна (250± 50 Гц).

Для реєстрації одержаних сигналів використовують реєструючі системи, що мають малу інерцію (оптичну або струменеву).