IEM0700 Biomeditsiinielektroonika

1. IEM0700Biomeditsiinielektroonika Bioelektrilised protsessid rakkudes ja kudedes 2 Rauno Gordon

2. ÜLEVAADE Electronic prosthetic means. Implantable cardiac pacemakers and cardioverters/defibrillators. Electronic prosthetic means (cont. 2). Behind-the-ear and in-the-channel analogue and digital hearing aids. Electronic prosthetic means (cont. 2). Electronic aids for vision impaired and other prosthetic means. Electronic means for physiological monitoring. Electronic means for cardiac monitoring. Bio-electronic stimulators and electronic means in therapy. Bio-electronic stimulators and electronic means in therapy Special topics of biomedical electronics. Aspects of system design. Circuit design. Special topics of biomedical electronics (cont.1) Galvanic isolation. Electrical power supply. Special topics of biomedical electronics (cont.2). Conclusions. Normatives and standards. Conclusions. Introductory lecture. Introduction Bio-electrical phenomena and signals. Bioelectrical processes in cells and tissues. Bio-electrical phenomena and signals (continued) Bioelectrical phenomena and signals Electrical Bio-Impedance Essentials of Electrical Bio-Impedance. Electrical Bio-impedance (cont. 1). Measurement of Electrical Bio-impedance. Biomedical applications Electronic circuits for the pick-up of the biopotentials. Amplifiers for bioelectrical signals' pick-upfail Electronic circuits for pick-up of the biopotentials (continued). Other means for analogue processing of the bioelectrical signals. Electrical Bio-Impedance (cont. 2). Applications of the bio-impedance in Medical Diagnostics. Methods and means for measurement of bio-impedance.

3. ÜLEVAADE • Loeng 2Bioelektrilised signaalid. • Aju • Närvisüsteem • EEG (aju signaalid) • MEG (aju signaalid) • Lihas • EMG (lihase signaalid) • Süda • EKG (südame signaalid) • Signaali allika tuvastamine (pöördprobleem)

4. Bioelektrilised signaalid Aju

5. Aju Hallollus koosneb närviraku kehadest, Valgeollus koosneb aksonitest

6. Aju Näide... Üks paljudest süsteemidest Vertikaalsed kiud ühendavad primaarse motoorse keskuse (primary motor cortex) selja-ajuga.

7. Aju MRI – Diffusion Tensor Imaging

9. ÜLEVAADE • Loeng 2Bioelektrilised signaalid. • Aju • Närvisüsteem • EEG (aju signaalid) • MEG (aju signaalid) • Lihas • EMG (lihase signaalid) • Süda • EKG (südame signaalid) • Signaali allika tuvastamine (pöördprobleem)

10. Närvisüsteem • Kesknärvisüsteem (peaaju ja seljaaju), • Perifeerne närvisüsteem 3 suunda: • Tundmis-süsteem (sensory) • Käsu-süsteem (efferent) • Relee-süsteem (relay)

11. Närvisüsteem

12. Närvisüsteem

13. ÜLEVAADE • Loeng 2Bioelektrilised signaalid. • Aju • Närvisüsteem • EEG (aju signaalid) • MEG (aju signaalid) • Lihas • EMG (lihase signaalid) • Süda • EKG (südame signaalid) • Signaali allika tuvastamine (pöördprobleem)

14. EEG (Elektroentsefalogramm)

15. EEG 100 µV peanahal 1-2 mV ajokoorel

16. EEG Rahvusvaheline standardiseeritud 10-20 EEG elektroodide süsteem.

17. EEG Bipolaarsed ja unipolaarsed signaalid.

18. EEG EEG signaalid sõltuvad teadvuse astmest.

19. EEG EEG signaalide spekter.

20. ÜLEVAADE • Loeng 2Bioelektrilised signaalid. • Aju • Närvisüsteem • EEG (aju signaalid) • MEG (aju signaalid) • Lihas • EMG (lihase signaalid) • Süda • EKG (südame signaalid) • Signaali allika tuvastamine (pöördprobleem)

21. MEG (Magnetoentsefalogramm) • Tuba magnetiliselt varjestatud • 50000 neuronit koos annavad signaali • Meekärje kujuline poolide asetus • Kuni 300 pooli SQUID Superconducting Quantum Interference Device

22. MEG Üks pool

23. MEG Kaks pooli (planar gradiometer)

24. ÜLEVAADE • Loeng 2Bioelektrilised signaalid. • Aju • Närvisüsteem • EEG (aju signaalid) • MEG (aju signaalid) • Lihas • EMG (lihase signaalid) • Süda • EKG (südame signaalid) • Signaali allika tuvastamine (pöördprobleem)

25. LIHAS

26. LIHAS

27. LIHAS

28. LIHAS

29. LIHAS

30. LIHAS

31. ÜLEVAADE • Loeng 2Bioelektrilised signaalid. • Aju • Närvisüsteem • EEG (aju signaalid) • MEG (aju signaalid) • Lihas • EMG (lihase signaalid) • Süda • EKG (südame signaalid) • Signaali allika tuvastamine (pöördprobleem)

32. EMG (Electromyography) Biitsepsi rahulik olek ja tõmme. Üks müofibrill tõmbab 7-20 Hz. EMG signaali sagedus on kuni 2kHz. Mõõdetav pinge on 50 uV – 20 mV.

33. ÜLEVAADE • Loeng 2Bioelektrilised signaalid. • Aju • Närvisüsteem • EEG (aju signaalid) • MEG (aju signaalid) • Lihas • EMG (lihase signaalid) • Süda • EKG (südame signaalid) • Signaali allika tuvastamine (pöördprobleem)

34. SÜDA

35. SÜDA

36. SÜDA

37. SÜDA

38. SÜDA

39. ÜLEVAADE • Loeng 2Bioelektrilised signaalid. • Aju • Närvisüsteem • EEG (aju signaalid) • MEG (aju signaalid) • Lihas • EMG (lihase signaalid) • Süda • EKG (südame signaalid) • Signaali allika tuvastamine (pöördprobleem)

40. ECG (Electrocardiogram)

41. ECG

42. ECG 12-leads ECG measurement system.

43. ECG

44. ECG

45. ÜLEVAADE • Loeng 2Bioelektrilised signaalid. • Aju • Närvisüsteem • EEG (aju signaalid) • MEG (aju signaalid) • Lihas • EMG (lihase signaalid) • Süda • EKG (südame signaalid) • Signaali allika tuvastamine (pöördprobleem)

46. Signaali allika tuvastamine heart, ECG, normal sinus rythm head, EEG, normal patient with open eyes muscles, EMG, flexing biceps muscles eyes, EOG, movement of eyes from left to right

47. Otseprobleem ja pöördprobleem

48. ÜLEVAADE • Loeng 2Bioelektrilised signaalid. • Aju • Närvisüsteem • EEG (aju signaalid) • MEG (aju signaalid) • Lihas • EMG (lihase signaalid) • Süda • EKG (südame signaalid) • Signaali allika tuvastamine (pöördprobleem)