APARATE PENTRU DIAGNOSTIC FUNCTIONAL

APARATE PENTRU DIAGNOSTIC FUNCTIONAL

Stetoscopul electronic

Stetoscopul electronic este un aparat care permite perceperea si amplificarea zgomotelor produse de diferite organe in functiune (inima, plamani), marind substantial performantele stetoscoapelor clasice, mecanice. In plus, datorita audierii zgomotelor utile prin intermediul unui difuzor electric, este posibila instruirea de catre profesor a celor care se specializeaza in tehnica auscultatiei. Alte aplicatii ale stetoscopului electronic sunt aprecierea unui puls dificil de urmarit prin metoda obisnuita, precum si evaluarea capacitatii de recuperare dupa efort fizic.

Schema bloc a unui stetoscop electronic (Figura 1) contine un microfon cu electret (ME), de mici dimensiuni, un preamplificator (PA), doua filtre trece-jos (FTJ 1, 2) si doua amplificatoare de audiofrecventa (AAF 1, 2), necesare auditiei in difuzorul D, respectiv in casca.

Figura 1 Stetoscop electronic

Explorari functionale respiratorii

Aparatul respirator realizeaza schimbul de gaze intre organism si mediu, asigurand aportul de oxigen si evacuarea CO₂ toxic. Desi respiratia nu este generatoare de semnal bioelectric, masurarea, monitorizarea si terapia sistemului respirator cu mijloace electronice au o importanta deosebita pentru asistarea acestui sistem functional vital.

Figura 2 Schema procesului de respiratie

Figura 2 indica schimburile de gaze intre organism si mediu, la care concura sistemul respirator si sistemul de transport al gazelor in corp. Respiratia, proces metabolic continuu, consta din respiratia externa (pulmonara), prin care se asigura afluxul de O₂ si eliminarea CO₂ si din respiratia interna (tisulara), realizata la nivelul celulei. Oxigenul este absorbit de plaman prin ventilatie pulmonara si este transportat de sangele arterial la tesuturi, unde se produc arderile intracelulare, rezultand CO₂. Acesta din urma revine pe calea venoasa spre plamani si este eliminat prin aerul expirat.

Functia respiratorie externa a plamanului este explorata prin masurarea variatiei volumului, a vitezei fluxului de aer si a presiunii. Debitele ventilatorii si volumele pulmonare se masoara cu aparatul numit spirometru, rezultand un grafic numit spirograma, pe baza careia se calculeaza capacitatea vitala a subiectului.

Principalii parametri folositi la analiza ventilatiei pulmonare sunt rezistenta si complianta pulmonara.

Rezistenta pulmonara apare ca urmare a opozitiei peretelui toracic la miscarile ventilatorii. Ea include rezistenta cailor aeriene, care survine din rezistenta la curgerea aerului, din partea arborelui bronsic. Aceste rezistente se masoara ca raportul intre variatia de presiune aferenta (intre suprafata plamanului si gura, respectiv intre alveola si gura) si debitul de aer.

Complianta pulmonara este parametrul care caracterizeaza direct proportional elasticitatea pulmonara. El se defineste ca raportul dintre variatia volumului pulmonar, DV, si variatia presiunii transpulmonare, DP. Inversul compliantei se numeste elastanta.

Figura 3 prezinta capacitatile si volumele pulmonare definite in Tabelul 1.

Tabelul 1 

Figura 3 Volumele pulmonare. Cresterea volumului curent la efort

Respiratia pulmonara este explorata masurand variatiile de volum, viteza fluxului de aer si modificarile de presiune.

Capacitatea vitala a unui subiect sanatos poate fi reprezentata de formula

W ⁿ / CV = K ,

in care W este greutatea corpului in grame; n=0,72; K=0,69 (const.); CV = capacitatea vitala scm³t. Capacitatea vitala masurata cu spirometrul se exprima ca procentaj din valoarea normala standard calculata in functie de varsta, sex si ocupatie. Volumele masurate cu spirometrul sunt corectate in functie de temperatura si presiune, caci ele difera fata de valorile reale din corpul uman.

Traductoare si aparate utilizate in explorari respiratorii

Traductorul piezorezistiv cu mercur este folosit la unele pneumografe. El consta dintr-un tub subtire si elastic umplut cu mercur, care se pune pe pieptul subiectului. Capetele tubului sunt inchise cu dopuri din aliaje conductoare electric (Cu, Ag, Pt), ceea ce permite introducerea traductorului intr-un circuit prevazut cu un amplificator de tensiune de curent continuu.

Traductorul piezorezistiv cu marci tensometrice produce un semnal de tensiune variabila care ofera informatii privitoare doar la existenta si ritmul respirator, nu si la marimea volumelor pulmonare.

Un condensator plan cu o armatura mobila poate constitui un traductor de respiratie. Capacitatea sa este data de formula

C = 0,089 e_r A / d spFt.

Daca deplasarile armaturii mobile, Dx, sunt foarte mici, formula de mai sus devine

C = C₀ + (C₀ / d) Dx,

ceea ce inseamna o relatie aproximativ liniara intre C si deplasare.

Termistorii pot fi elementul sensibil la traductoare de respiratie, daca ei sunt plasati in fluxul respirator al pacientului. Autoincalzirea termistorului se realizeaza cu un curent constant de 5.10 mA iar puterea disipata nu depaseste 40 mW. Modificarile rezistentei termistorului au loc ca urmare a diferentei de temperatura intre aerul inspirat si cel expirat.

Un traductor care produce informatii cantitative despre debitul de aer care circula prin plamani este redat in Figura 4 iar aparatul care-l utilizeaza se numeste pneumotahograf (Figura 5). Aerul respirat prin intermediul capului de masura CM produce o variatie de presiune Dp, proportionala cu viteza medie a aerului. Debitul se exprima prin formula

D = a Dp

Diferenta de presiune este detectata cu un convertor presiune diferentiala-tensiune (CPDu). Domeniul tensiunii de la iesirea convertorului este de exemplu 500 mV, pentru un debit de 600 l/min. In Figura 4(b) este redata variatia presiunii in traductor; elementele 1 sunt flanse, 2 - prizele de masurare a presiunii diferentiale iar 3 - sita metalica.

Spirometrul electronic masoara parametrii specifici aparatului respirator uman, pe baza calcularii debitelor de aer cu un traductor de presiune diferentiala (Figura 6). Semnalul de la iesirea traductorului, amplificat, se aplica unui integrator digital.

Figura 4 Traductor de debit Figura 5 Pneumotahograf

Figura 6 Aparatul SPIROTEST

Volumul de aer vehiculat in timpul unei inspiratii sau expiratii se obtine cu formula

in care V este volumul de aer, D(t ) - variatia debitului inspirat (expirat) iar t₁ si t₂ sunt momentele de timp ce marcheaza inspiratia / expiratia. Aparatul SPIROTEST ( Gli88 ) masoara 14 parametrii fiziologici prin programe implementate hardware. In regim de lucru, blocul SPIR selecteaza parametrul ce va fi calculat, iar etajul SAP alege programul de investigatie. Semnalul de la traductorul de debit este amplificat in amplificatorul A si redresat in blocul R. Tensiunea rezultata este convertita in semnal numeric de catre CTF si aplicata integratorului BIN. Daca se masoara un volum, la SAP se aplica doar semnalele generate de BIN si SPIR. Daca se determina debitul de varf, la blocul SAP se aplica si semnalul de la BDM si valoarea maxima a debitului convertita numeric de catre CAN. Blocul de calcul, BC, este necesar pentru determinarea debitului inspirat / expirat la 50% din capacitatea vitala fortata. CAN este util cand aparatul se cupleaza cu un osciloscop cu memorie (DSP) sau cu un inscriptor grafic X-Y (PLT). Afisarea rezultatelor este realizata cu afisajul numeric (AN).

Figura 7 Aparat pentru controlul respiratiei

O varianta perfectionata a spirometrului descris anterior este aparatul pentru masurarea si controlul respiratiei, THETASPIR (Figura 7, Gli88 ). Traductorul si modulul de achizitie sunt comune cu cele ale aparatului SPIROTEST. Interfata numerica (IN) permite cuplarea cu un microsistem de calcul, care permite reducerea duratei investigatiei si cresterea numarului de parametri analizati (toti cei 62 specifici sistemului respirator). Sunt posibile reprezentari grafice ale debitului si volumelor, spirograme, calculul valorilor teoretice (prescrise), corectii, memorarea si arhivarea datelor, calcule statistice etc. Achizitia se face in timp real iar spirograma este afisata pe ecranul microcalculatorului. Programul general de calcul are trei niveluri: 1 - protocolul de achizitie a datelor; 2 - calibrarea aparatului si masurarea celor 62 de parametri; 3 - dialogul cu perifericele.

Un pneumograf de impedanta functioneaza pe baza modificarii impedantei intre doi electrozi aplicati pe pieptul pacientului, in timpul respiratiei. Aplicatiile de baza sunt monitorizarea respiratiei neonatale si semnalizarea apneei, deci ofera informatii doar despre existenta si ritmul respiratiei.

Figura 8 prezinta schema bloc (a) si circuitul echivalent de intrare (b) ale unui astfel de pneumograf. Oscilatorul pilot (OP) produce un semnal alternativ de tensiune mica si frecventa 50.500 kHz, care este aplicat cu ajutorul a doi electrozi electrocardiografici. Semnalul u aplicat amplificatorului diferential (ACA) reprezinta caderea de tensiune de pe rezistenta toracelui subiectului (R+DR), intre cei doi electrozi, conform relatiei

u = (R DR) i ,

in care R este rezistenta pacientului intre electrozi cand nu exista respiratie iar DR este variatia de rezistenta in prezenta respiratiei. Curentul i este foarte mic (mA). Semnalul amplificat este aplicat unui detector sincron (DS); la iesirea acestuia, filtrul trece-jos (FTJ) separa si retine semnalul purtator, care variaza in ritmul respiratiei. Amplificatorul de curent continuu (ACC) amplifica semnalul util pentru afisare sau pentru a fi preluat de un pneumotahometru.

Figura 8 Pneumograf de impedanta