Methods to improve the quality of rheovasograms

Abstract

The purpose of this study was to improve the noise immunity of the signal in the rheometer and to improve the quality of the recorded rheovasogram.

Full Text

На кафедре неотложной хирургии Казанского ГИДУВа реографическим методом проводится исследование системной и регионарной гемодинамики при острых заболеваниях гепато-панкреато-билиарной зоны. Это расширяет диагностические возможности, служит объективным критерием в оценке эффективности лечения. Однако одним из существенных недостатков реографии является ее значительная подверженность артефактам и чувствительность к помехам, что наиболее выражено при использовании биополярных отведений.

Задачей данного исследования являлось повышение помехоустойчивости сигнала в реографе и улучшение качества регистрируемой реовазограммы.

Известно, что снижение уровня помех достигается в определенной степени за счет выбора оптимальной полосы пропускания реографа, приблизительно от 0,3 до 20 Гц.

Исследования, проведенные нами в условиях эксперимента и клиники, показали, что полоса пропускания регистрирующей системы «реограф РГ4-01—электрокардиограф ЭК2Т» определяется только самописцем и значительно шире требуемой (рис. 1). Вследствие возникновения дыхательных и двигательных артефактов снижается качество регистрируемой реовазограммы, а небольшая нижняя частота является причиной длительного восстановления изолинии при высокоамплитудных помехах. Поскольку реограф РГ4-01 выпущен сравнительно большой серией и подлежит длительной эксплуатации, считаем целесообразным изложить используемые нами способы снижения уровня помех.

Первый способ заключается в уменьшении полосы пропускания реографа, второй— в сокращении времени восстановления изолинии. Согласно полученным результатам, качественная регистрация сигнала (при отклонении его параметров не более чем на 10%) осуществляется у человека при обеспечении полосы пропускания частот от 0,25 до; 30 Гц, а у мелких лабораторных животных (крысы, морские свинки) — от 0,8 до 40 Гц. Первое значение достигается выбором емкостей конденсаторов С14, С17, равных; соответственно 0,25           1,0 мкФ, при сопротивлении резистора Р42 в 680 кОм., а второе — при емкостях С14, С17, равных соответственно 0,2 и 1,0 мкФ, при сопротивлении резистора Р42 в 200 кОм. Изменения амплитудно-частотной характеристики показаны графически на рис. 1.

Рис. 1. Амплитудно-частотные характеристики системы «реограф-РГ4-01 — электрокардиограф ЭК2Т». Обозначения: а — исходная частотная полоса, б — частотная полоса от 0,25 до 30 Гц для человека, в — частотная полоса от 0,8 до 40 Гц для лабораторных животных.

Существующие в настоящее время методики реографических исследований предусматривают кратковременную (5—10 с) задержку дыхания больного в момент регистрации самописцем реовазограммы. Присутствие при этом артефактов и помех не позволяет за такой короткий промежуток времени произвести качественную запись вследствие медленного восстановления изолинии, что вызывает необходимость повторных записей. Частые задержки дыхания при таких исследованиях плохо переносятся больными и могут искажать получаемые данные. Сужение частотной полосы до оптимальной при регистрации реоплетизмограммы дает существенное ослабление дыхательного артефакта, а форма полезного сигнала сохраняется без искажения. Это позволяет выполнять реоплетизмографию на фоне поверхностного дыхания и исключить прохождение сетевых наводок (рис. 2). Поскольку двигательные и дыхательные артефакты имеют полярность, противоложную реографическому сигналу, то за счет параллельного подключения полупроводникового диода типа ДЕ2 к клеммам электрокардиографа «осциллоскоп» можно ослабить двигательные артефакты высокой амплитуды. Скорость восстановления изолинии возрастает в 2,5—3 раза, что дает возможность зарегистрировать полезный сигнал после воздействия помехи, не прерывая запись. Применение в этом случае прибора с исходными параметрами оказывается малоэффективным. Для сравнения приводится реогепатограмма здорового человека до и после подключения ограничительного диода и сужения полосы пропускания частот от 0,25 до 30 Гц при возникновении во время записи высокоамплитудного артефакта.

Рис. 2. Реоплетизмограмма здорового человека. Обозначения: а — оптимальная, записанная в частотной полосе 0,25—30 Гц, б — исходная реоплетизмограмма, в — с ограничительным диодом, г — без диода, д — дыхательные волны, е — двигательный артефакт.

Таким образом, помехоустойчивость сигнала является актуальной проблемой реографических исследований. Проведенная нами несложная модернизация схемы реографа РГ4-01 ослабляет действие помех и артефактов, не искажая при этом формы полезного сигнала, что может было использовано в работе клиницистов и экспериментаторов для более качественной записи реовазограмм.