Блок микрофонного усилителя фонокардиографа (стр. 3 из 5)

II тон возникает или непосредственно после окончания зубца Т электрокардиограммы, или через 0,02-0,04 секунды. Его общая продолжительность составляет 0,07 0,02 секунды. II тон состоит из 4-6 среднечастотных осцилляции (100-150 герц). Обычно в норме можно различить несколько составляющих II тона начальная часть II тона (а1) состоит из 2 - 3 осцилляции низкой частоты и амплитуды. Они обусловлены началом изометрического расслабления желудочков.

Главная часть II тона состоит из 2-3 колебаний средней частоты (100 -150 Гц) и амплитуды. Эта часть II топа обычно состоит из 2 компонентов: аортального и нульмонального, которые возникают вследствие захлопывания соответствующих клапанов. Расстояние между аортальным и пульмональным компонентами в норме не превышает 0,02-0,03 секунды. Увеличение этого интервала указывает на расщепление II тона и может быть следствием повышения давления в малом круге кровообращения. В этих случаях часто увеличивается и амплитуда пульмонального компонента II тона. Если в норме она достигает лишь половины аортального компонента, то при легочной гипертензии может быть равна ему и даже превышать. Чем выше гипертензия в малом круге кровообращения, тем выше амплитуда пульмонального компонента II топа и тем больше его запаздывание по отношению к аортальным осцилляциям. Другими словами, расщепление II тона может достигать 0,05 и даже 0,11 секунды [4].

Конечная часть II тона обусловлена открытием атриовентрикулярных клапанов и началом наполнения желудочков кровью. Эта часть II тона образована 2-3 колебаниями низкой частоты и небольшой амплитуды.

2 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ

Фонокардиография представляет собой метод графической регистрации звуков, возникающих при работе сердца. Этот метод позволяет выявить механические дефекты (пороки) сердца, при которых кардиограмма может оказаться практически нормальной. Фонокардиография регистрируется с помощью соответствующего прибора – фонокардиографа.

Фонокардиограф состоит из микрофона, усилителя, системы частотных фильтров и регистрирующего устройства рис.2.4. Микрофон устанавливают на грудной стенке в общепринятых точках аускультации сердца. Звуковые колебания, преобразованные микрофоном в электрические, усиливаются и передаются в систему частотных фильтров, которые выделяют из всех звуков ту или иную группу частот и пропускают их на различные каналы регистрации. Это позволяет избирательно записывать низкие, средние и высокие частоты звуков. Для четкой передачи всех колебаний сердечных звуков, достигающих по своей частоте 800—1200 Гц, регистрирующее устройство должно иметь малую инерционность. Поэтому механическая запись чернильным или тепловым пером недостаточно удовлетворительна.

Рисунок- 2.1- Структурная схема фонокардиографа

Звуковые сигналы через микрофон М поступают на микрофонный усилитель МУ в котором происходит усиление сигнала, а затем на блок фильтров, где с помощью различных видов фильтров выполняется частотная фильтрация. На регистрирующее устройство поступает сигнал, который отфильтровали по частоте и убрали частоты, где заведомо могла пройти помеха.

Целью комплексной курсовой работы является разработка и расчет системы фильтров фонокардиографа. За основу разработки был взят фонокардиограф «ФКГ-01», структурная схема которого представлена на рис. 2.5.

Рисунок 2.2- Структурна схема фонокардиографа "ФКГ-01"

1-калибратор; 2-микрофон; 3-блок микрофонного усилителя; 4-блок полосовых фильтров; 5-блок фильтров верхних частот; 6-блок ЗКГ; 7-блок усилителей приставок; 8-блок усилителей приставок; 9-блок программ; 10-блок генератора; 11-блок питания.

Звуковые сигналы через микрофон М поступают на микрофонный усилитель МУ и затем параллельно на блок полосовых фильтров и блок фильтров верхних частот. Блок программ (группа контактных переключателей) подключает один из фильтров и блок ЭКГ (каждый раз). Может быть использована дополнительная усилительная приставка УП. Фонокардиограф имеет выходы на осциллоскоп и регистратор. В комплект входят генератор калибровочных сигналов ГКС и телефон Т [5].

Для оценки фонокардиографа и полученных с его помощью данных, характеризуется в первую очередь фильтры, а также исполнение микрофона и микрофонного усилителя.

Удобно представлять частотную характеристику в виде графика, демонстрирующего чувствительность на разных частотах, т.е. величину сигнала на выходе при подаче на вход сигнала постоянной величины. Частотную характеристику фонокардиографа выражают амплитудой записи звуков различной частоты при неизменном звуковом давлении (в относительных величинах, например, в процентах к максимальной амплитуде в исследуемой полосе частот). Этот же график показывает, как должно изменяться звуковое давление, чтобы компенсировать осуществляемое фильтром подавление, т.е. чтобы амплитуда записи оставалась постоянной на всех частотах. Именно так при постоянной амплитуде записи удобнее проводить исследование частотных характеристик фонокардиографа.

В зависимости от того, в сторону более низких или более высоких частот снижается чувствительность, говорят о спаде характеристики в соответствующую сторону. Крутизной спада называют степень снижения чувствительности при заданном изменении частоты. Спад может быть пологим, изменение чувствительности с изменением частоты — незначительным. При очень крутом спаде уже небольшое изменение частоты сопровождается очень резким изменением чувствительности, колебания в отсеиваемой полосе частот, какими бы сильными они ни были, практически не воспринимаются.

В зависимости от того, в какой степени снижается чувствительность к низкочастотным составляющим, можно различать фонокардиограммы «с характеристикой слуха» ("аускультативные»), «низкочастотные» и «высокочастотные».

Фонокардиограмма «с характеристикой слуха» предусматривает такое же снижение чувствительности к низкочастотным составляющим, какое имеет место при выслушивании: ход характеристики подражает ходу кривой порога слухового восприятия.

При регистрации «низкочастотных» фонокардиограмм чувствительность к составляющим низкой частоты хотя и снижается, но в меньшей мере, чем на фонокардиограмме «с характеристикой слуха». Это позволяет регистрировать плохо слышимые низкочастотные элементы, в том числе III и IV тоны.

В последние годы все большее значение придается «высокочастотным» фонокардиограммам с более значительным, чем для аускультативной характеристики, подавлением низкочастотных составляющих. В клинической практике высокочастотная запись позволяет выявлять важные для диагностики элементы и дифференцировать их от сходных непатологических элементов, в образовании которых высокочастотные составляющие не участвуют.

Необходимо подчеркнуть, что во всех случаях - имеем ли мы дело с низкочастотными, аускультативной или высокочастотной характеристиками, всегда подавляются низкочастотные составляющие, различия заключаются лишь в степени такого подавления. Следовательно, во всех случаях речь идет о фильтрах высоких частот. Кроме того, иногда «высокочастотными» называют аускультативные характеристики и даже те характеристики, которые должны быть отнесены к низкочастотным.

Нет смысла добавлять к фонокардиографу, работающему с линейным микрофоном и усилителем, фильтр, характеристика которого повторяет типичную частотную характеристику уха, для того, чтобы «исказить обратно» спектр тонов сердца. Правда, в старых аппаратах такие фильтры использовались.

С помощью электрических фильтров открывается возможность делать более точные выводы о причинах возникновения тонов в грудной полости. Применяя фильтры, можно отфильтровать мешающие шумы (например, звуки, возникающие от движения легких и производимые потоком воздуха, который устремляется внутрь и наружу), что позволит оценить тоны сердца с большей надежностью. Относительно выбора полосы фильтров нет единых принятых в международной практике предписаний. Многие исследователи пользуются своими способами распределения полос. Наиболее распространенный является деление спектра на пять полос. При выборе характеристик полосовых фильтров учитывается частотная характеристика грудной клетки.

По способу подключения полосовых фильтров и усилителей различают, фотокардиографы последовательной и параллельной структуры. Последовательная имеет то преимущество, что суммарное усиление применяемых ступеней усиления может быть меньше, так как, например, сигналы с наименьшей амплитудой, находящиеся в полосе фильтра, усиливаются не только теми ступенями усилителей, которые расположены перед фильтром, но и всеми предшествующими. Однако расчет последовательных фильтров несколько сложнее. В фонокардиографе с параллельным включением фильтры можно рассчитывать независимо друг от друга, но при этом необходимо использовать несколько усилительных блоков. В практике чаще всего используют приборы последовательной структуры. Фильтрация, как правило, осуществляется RС-элементами, но ставят и активные фильтры [6].