BİYOMEDİKAL SİNYALLERİN KAYNAĞI

Biyomedikal Sinyallerin Kaynağı

İçindekiler

1-Biyoelektrik İşaretler

Biyoelektrik sinyal biyomedikal sistemlere özgüdür. Sinir hücreleri ve kas hücreleri tarafından üretilir. Kaynağı, belirli koşullar altında bir aksiyon potansiyeli oluşturmak için uyarılabilecek olan membran potansiyelidir. Tekli mikroelektrotların sensör olarak kullanıldığı tek hücre ölçümlerinde, aksiyon potansiyeli kendisi biyomedikal sinyaldir. Örneğin elektrotların sensör olarak yüzey elektrotlarının kullanıldığı daha brüt ölçümlerde, elektrotun çevresine dağılmış birçok hücrenin etkisi ile üretilen elektrik alanı, biyoelektrik sinyali oluşturur. Biyoelektrik sinyaller en önemli biyo işaretler olarak görülebilir. En önemli biyosistemlerin uyarılabilir hücreleri kullanması, sistemlerin ana işlevlerini incelemek ve izlemek için biyo-işaretlerin kullanılmasını mümkün kılmaktadır. Elektrik alanı, biyolojik ortam boyunca yayılır ve bu nedenle potansiyel, yüzeydeki nispeten elverişli konumlarda edinilebilir ve sistemi istila etme ihtiyacını ortadan kaldırır. Biyoelektrik sinyal edinimi için basit bir dönüştürücü gerekir. Bir transdüsere ihtiyaç duyulur çünkü biyomedikal ortamdaki elektrik iletimi iyonlar vasıtasıyla yapılırken, ölçüm sistemindeki iletken elektronlar tarafından yapılır. Bu, biyoelektrik sinyalin biyomedikalin birçok alanında yaygın olarak kullanılmasına yol açar.

2-Bioempedans İşaretler

Dokunun empedansı, bileşimi, kan hacmi, kan dağıtımı, endokrin aktivitesi, otomatik sinir sistemi aktivitesi ve daha fazlası hakkında önemli bilgiler içerir. Biyompedans sinyali genellikle test sinüsoidal akımları altında dokuya enjekte edilerek üretilir (50 kHz – 1 MHz frekans aralığı, 20–20 mA mertebesinde düşük akım yoğunlukları). Frekans aralığı, elektrot polarizasyon problemlerini en aza indirecek şekilde seçilir ve düşük akım yoğunlukları, esas olarak ısıtma etkilerinden dolayı doku hasarını önlemek için seçilir. Biyimpedans ölçümleri genellikle dört elektrod ile gerçekleştirilir. İki kaynak elektrodu bir akım kaynağına bağlanır ve akımı dokuya enjekte etmek için kullanılır. İki ölçüm elektrotu, araştırılmış olan dokuya yerleştirilir.

3-Biyoakustik Sinyaller

Birçok biyomedikal olay, akustik gürültü oluşturur. Kalpteki kan; kalbin, kalbin valfleri veya kan damarları yoluyla tipik akustik gürültü oluşturur. Üst ve alt hava yollarındaki ve akciğerlerdeki hava akımı, akustik sesler oluşturur. Öksürük, horlama, göğüs ve akciğer sesleri olarak bilinen bu sesler, tıpta yaygın olarak kullanılmaktadır. Sindirim sisteminde ve eklemlerde de sesler oluşur. Ayrıca, kasılma kasının akustik bir gürültü (kas gürültüsü) ürettiği gözlenmiştir. Akustik enerji, biyolojik ortam boyunca yayıldığından, akustik dönüştürücüler (mikrofonlar veya ivmeölçerler) kullanılarak biyoakustik sinyal uygun şekilde yüzeyde elde edilebilir.

4-Biyomanyetik Sinyaller

Beyin, kalp ve akciğerler gibi çeşitli organlar, son derece zayıf manyetik alanlar üretir. Bu alanların ölçümleri diğer biyo işaretlere dahil olmayan bilgiler sağlar (biyoelektrik sinyaller gibi). Ayrıca, kendiliğinden dengelenmemiş, biyomanyetetik işaretler genellikle çok düşük sinyal-gürültü oranına sahiptir. Bu sinyallerin edinim sistemini tasarlarken aşırı dikkatli olunmalıdır.

5-Biyomekanik Sinyaller

Biyomekanik sinyaller terimi, biyolojik sistemin bazı mekanik işlevlerinden kaynaklanan biyomedikal sahalarda kullanılan tüm sinyalleri içerir. Bu sinyaller hareket ve yer değiştirme sinyallerini, basınç ve gerilim ve sinyal sinyallerini ve diğerlerini içerir. Biyomekanik sinyallerin ölçümü, her zaman basit ve ucuz olmayan çeşitli dönüştürücüler gerektirir. Mekanik sinyaller, elektrik, manyetik ve akustik alanlar gibi yayılmaz. Bu nedenle ölçüm genellikle tam olarak yerinde yapılmalıdır. Bu genellikle ölçümü zorlaştırır ve onu invaziv olmaya zorlar.

6-Biyokimyasal Sinyaller

Biyokimyasal sinyaller, canlı dokudan veya klinik laboratuvarda analiz edilen numunelerden alınan kimyasal ölçümlerin sonucudur. Spesifik iyonların konsantrasyonunun hücre içinde ve çevresinde spesifik elektrodlar yardımıyla ölçülmesi, böyle bir sinyalin örneğidir. Oksijen (pO2) ve karbondioksit (pCO2) ‘nin kısmi basınçları, iç organlarda solunum sistemi ile ilgili diğer örnekler. Biyokimyasal sinyaller çoğu zaman çok düşük frekanslı sinyallerdir. Çoğu biyokimyasal sinyaller aslında DC sinyallerdir.

7-Biyooptik Sinyaller

Biyooptik sinyaller, doğal olarak veya ölçümle indüklenen biyolojik sistemin optik fonksiyonlarının bir sonucudur. Kan oksijenasyonu, birkaç dalga boyundaki bir dokudan (in vivo ve in vitro) iletilen ve geri saçılan ışığı ölçerek tahmin edilebilir. Fetüs hakkında önemli bilgiler, amniyotik sıvının ﬂ floresans özellikleri ölçülerek elde edilebilir. Kalp çıktısının tahmini, kan dolaşımı içinde yeniden dolaştırılan boya görünümünü izlemeyi gerektiren boya seyreltme yöntemi ile gerçekleştirilebilir. Fiberoptik teknolojisinin gelişimi, biyooptik sinyallerin geniş uygulamalarını açmıştır.

KAYNAKÇA: