X
تبلیغات
مقالات - مانيتورينگ جنين ؛ بهبود روش ها و کاربرد آنها در سيستم پزشکی از راه دور

مقالات / پایان نامه ISI / دکتری دانشگاه آزاد / کارشناسی ارشد سازمان سنجش / تحصیل در خارج

دانشگاه ازاد www.azmoon.com دکتری کنکور دانشگاه آزاد کارشناسی ارشد www.azmoon.net اعلام نتایج دکتری
مشاوره دکتری | مشاوره پایان نامه | مشاوره مقالات isi مشاوره رزومه اساتید ارتقا رتبه مشاوره پروپوزال

 تلفن سفارش تبلیغات در سایت : 09374516431

آزمون دکتری آزاد آزمون دکتری دانشگاه آزاد نتایج دکتری منابع دکتری آزمون دکتری 92 ثبت نام دکتری آزمون دکتری آزاد آزمون دکتری 93 اخبار دکتری کارشناسی ارشد آزاد 92

مقالات مهندسی پزشکی (تفکیک نشده ها)مانيتورينگ جنين ؛ بهبود روش ها و کاربرد آنها در سيستم پزشکی از راه دور

استاد: جناب آقاي دكتر توحيد خواه                        تهيه کننده : شيما طباطبايی

دانشکده مهندسی پزشکی- دانشگاه اميرکبير

 خلاصه:

وضعيت خونرسانی و ضربان قلب جنين شاخص بالينی مهمی در تشخيص  بسياری از نارسايی های جنينی است .  تشخيص و بررسی فعاليت قلب جنين به چند روش امکان پذير است .

 1)الکتروکارديوگرام جنين 2) فنوکارديوگرافی 3) روش ماوراء صوت داپلر

الکتروکارديوگرام جنين (FECG) اطلاعات بسيار مهمی درباره وضعيت جنين بدست می دهد و در تشخيص اختلالات و ديسترس های جنينی در طول بارداری و حتی مراحل زايمان بسيار مفيد است . بسياری از محققين و دانشمندان روی متدهای تشخيصی جديد برای  ارزيابی وضعيت جنين و مادر در پريدهای زمانی طولانی مدت , تحقيق می کنند .

تجزيه و تحليل وضعيت مادر و جنين با مانيتورينگ در بازه های زمانی طولانی و يا حتی بهتر است بگوييم  مانيتورينگ دائمی , ابزار قدرتمندی در آشکار سازی مشکلات و موارد خطرناک در طول بارداری است . روشهای کمتر تهاجمی يا  مانيتورينگ خارجی مورد توجه بيشتر محققين قرار گرفته است . در تحقيق اخير  يک متد پردازش جديد, برای بهبود و افزايش قدرت سيگنال اخذ شده از قلب جنين , پيشنهاد شده است .در نتيجه ميزان  ضربان قلب جنين به طرز درست و صحيحی آشکار خواهد شد .

در حقيقت , متخصصان زنان و مامايی با  روش فنوکارديوگرافی جنينی ، آشنايی زيادی ندارند، زيرا از نظر آنان سونوگرافی داپلر بسيار قابل اعتماد  می باشد و در نتيجه به ميزان زيادی پذيرفته شده است . اما  استفاده از سونوگرافی داپلر که امروزه به طور وسيعی مورد استفاده قرار می گيرد , روش مناسبی برای مانيتورينگ طولانی مدت نيست.

تحقيق بر روی روش فنو کارديوگرافی برای سنجش طولانی مدت قلب جنين بر پايه اين حقيقت معروف آغاز شده بود که :" داده های حقيقی و حتمی تنها با اندازه گيری و سنجش طولانی مدت دريافت می شوند ". و می دانيم که روش سونوگرافی اساسا برای اين هدف ساخته نشده است . مانيتورينگ خانگی جنين با روش فنوکارديوگرافی نسبت به فرايند اندازه گيری بوسيله اولتراسوند که هم پيچيده و هم دارای هزينه بالايی است  ، ار جحيت دارد .

در انتها داستانی چکيده از روش مانيتورينگ جنين در منزل به منظور استخراج داده ها در  طولانی مدت و با هزينه کمتر  ، حاضر شده است . اين روش شامل  پردازش سيگنال آکوستيک ( صوتی ) آشفته  دريافتی از شکم مادر می باشد.

مقدمه:

وضعيت خونرسانی و ضربان قلب جنين شاخص بالينی مهمی در تشخيص  بسياری از نارسايی های جنينی است . شناخت الگوهای قلب جنين از قبيل فعاليت  پايه ای قلب, تغيير ضربان به ضربان ,  و غيره  بسيار مهم است  , زيرا فقدان نامگذاری يا قرارداد مناسب می تواند مشکل ساز باشد .

تشخيص و بررسی فعاليت قلب جنين به چند روش امکان پذير است .

 1)اخذ الکتروکارديوگرام جنين FECG

اخذ مستقيم سيگنال ECG قلب جنين با الکترود مخصوص ( نوع مار پيچی مرسوم تر است ) که وارد رحم شده و بعد از عبور از مايع آمنيونيک , به جنين اتصال می يابد , استخراج می گردد . دامنه سيگنال مربوط حدود 1 ميلی ولت است که تقويت و ثبت آن با کيفيت خوب ميسر است .(مانيتورينگ داخلی) در صورتيکه ECG جنين از سطح خارجی بدن مادر اخذ شود , دامنه آن 200 تا 500 ميلی ولت است  و همراه با ECG مادر و سيگنال حاصل از انقباضات عضلات رحم و  عضلات شکم و ديگر حرکات داخل شکم مادر و جنين ,  خواهد بود .

اخذ FECG در دوره های خاصی از حاملگی ميسر است و بعد از هفته 12 از سن بارداری زمان مناسب برای اين کار فرا می رسد .در هنگام دريافت FECG, مادر بايد در آرامش کامل باشد و همچنين نويز برق شهر با تکنيک و فيلترينگ مناسب حذف شود .

 FECG  حاوی اطلاعات با ارزشی از قلب جنين است, ولی اخذ آن به ابزار ويژه و تخصص بالايی نياز دارد.( درادامه گزارش به  شرح اين روشها نيز پرداخته می شود .)

2) Phonocardiography

فنوکارديوگرافی به معنی ضبط صدای قلب است.

در اين روش صدای قلب جنين که ناشی از حرکات مکانيکی مجموعه اجزای متحرک آن است , مستقيما با گوشی پزشکی ( استتوسکوپ) يا ميکروفن ( همراه با آمپلی فاير صوتی ) از سطح بدن مادر اخذ می شود .

سيگنال بدست آمده حساسيت زيادی به نويز و اصوات مزاحم خارج بدن و داخل شکم مادر دارد و هنگام انقباض های رحمی امکان دريافت صدای قلب جنين به اين روش وجود ندارد . 

در صورت توفيق در اخذ سيگنال صوتی خوب و شنيدن صداهای S1,S2  , تغييرات نرخ ضربان قلب را هم می توان دنبال کرد . ضمنا خط پايه نسبتا کم نويزی خواهيم داشت .

http://medicblog.blogfa.com/ مانيتورينگ جنين ؛ بهبود روش ها و کاربرد آنها در سيستم پزشکی از راه دور  

تصویر در سایز بزرگتر

 توضيح شکل: ارتباط امواج الکتروکارديوگراف با چرخه قلبی را نشان می دهد.

موج  p دپلاريزاسيون دهليزی-  QRS   در اثر دپلاريزاسيون بطنی - T رپلاريزاسيون بطنی.

در خلال سيستول بطن منقبض می شود , S1 صدای بسته شدن دريچه ميترال و به موازات  تخليه خون از بطن دراثر بسته شدن دريچه آئورت, S2 شنيده می شود .

3)روش ماوراء صوت داپلر ( شيفت داپلر)

 در اين روش يک موج مکانيکی ماوراء صوت با مبدل خاص به بدن اعمال می شود وبازگشت امواج از بافتهای مختلف درون شکم ( که مربوط به سطح مرزی بافتهای مختلف هستند ) با مبدل مخصوص از سطح شکم در يافت می گردد .

روش داپلر , به دو صورت موج پيوسته و موج پالسی قابل اعمال است . در روش اول تنها حرکت آشکار می شود و در روش دوم علاوه بر حرکت قلب , موقعيت مکانی آن نسبت به مبدل نيز قابل شناسايی و نمايش است .

در اکو کارديوگرافی M-mode  , امواج داپلر پيوسته جهت بررسی حرکت در طول زمان به کار می رود .

 اولتراسوند پيوسته :

در اين روش نيز از پديده داپلر استفاده می شود . نزديک و دور شدن پروپ به عضو با افزايش يا کاهش فرکانس همراه است .  اين اختلاف فرکانسها  را پس از تبديل به الکتريسته يا تقويت در حد شنوايی می توان شنيد . با اين روش می توان صدای قلب جنين را شنيد . اين روش بعد از هفته 12  قابل اندازه گيری و استفاده می باشد .

در اين راستا يک سيگنال صوتی پيوسته به فرکانس f 0 به طرف قلب جنين ارسال

می شود . اکوی ماورا صوت , وقتی قلب جنين به سوی چشمه  ماوراء صوت حرکت    می کند به فرکانسهای اندکی بيش از f 0  و وقتی قلب جنين از چشمه صوتی دورمی شود به فرکانسهای اندکی کمتر از f 0 تبديل می شود . بر اساس اين تغييرات و وسايل مناسب   می توان صدای قلب جنين را شنيد و يا حرکات آنرا بر روی مانيتور   نشان داد .   

يکی ديگر از کاربردهای اثر داپلر برای تعيين سلامت جنين, تعيين مکان نقطه ورود بند ناف ( شريان) به جفت است. اين اطلاعات وقتی مفيد است که در اثر جا بجا شدن جفت( پلاسنتا پرويا) خونريزی وجود داشته باشد يا به دليل ناسازگاری Rh   لازم است ترانسفيوژن درون رحمی صورت گيرد .

مانيتورينگ  الکتريکی جنينی

اختراع خارق العاده مانيتورينگ  الکتريکی جنينی  به دنيای پزشکی زنان و زايمان باعث شد که تشخيص ديسترس جنينی ديگر فرضی نباشد .با اطلاعات دقيق تشخيص قطعی ديسترس جنين و جلوگيری از مرگ يا موربيديته جنين ممکن شده است . البته مانيتورينگ دائمی بر مانيتورينگ مقطعی ارجحيت دارد .

در حال حاضر دو روش مانيتورينگ که ذکر خواهد شد به طور وسيعی مورد استفاده قرار می گيرد , ليکن روشهای ارزيابی جنين دائما در حال تغييرمی باشندو  نشان می دهد که کارايی اين روشها به طور کامل رضايت بخش نمی باشد.

 

مانيتورينگ خارجی

  در اين نوع مانيتور,از اصل داپلر استفاده می شود و امواج اولتراسونيک از طريق يک ترانسديوسر , به سمت قلب جنين هدايت می شوند و تغيير فرکانس آنها که ناشی از جريان خون درون قلب و عروق است , توسط يک سنسور اندازه گيری می شوند , ترانسديوسر ( مبدل) را در محلی از شکم مادر قرار می دهند که قلب جنين به بهترين نحو شنيده شود , لذا لازم به پاره نمودن مامبرانها و داخل شدن به کاويته رحم برای انجام آن نيست .

  البته مانيتورينگ خارجی از نظر اندازه گيری قلب جنين, و قدرت و فشارانقباضات رحم  دقت مانيتورينگ داخلی را ندارد . برای کاهش  امپدانس از ژل استفاده می شود .ترانسديوسر با کمربندی در محل مناسب روی شکم مادر ثابت می شود . امواج برگشتی به درون يک ميکروپروسسور می رود  که سيگنال دريافتی را با آخرين سيگنال مقايسه می کند .( Autocorrelation)

برای تشخيص تفاوت سرو صدا با ضربانات قلب جنين  , چند حرکت قلبی از لحاظ الکترونيک بايد قابل قبول شناخته شوند تا ثبت گردند . اين ويرايش الکترونيک کيفيت مانيتورينگ خارجی جنين را بسيار بالا برده است .

 مانيتور داخلی

     سرعت ضربان قلب جنين با اتصال الکترودی مارپيچی و دوقطبی به جنين قابل اندازه گيری است .الکترود سيمی به پوست سر جنين وارد می شود و قطب ديگر بال فلزی الکترود است . مايع واژينال يک پل الکتريکی سالينی درست می کند که چرخه را کامل می کند و اجازه اندازه گيری اختلاف ولتاژ بين دو الکترود را می دهد .

امواج الکتروکارديگراف جنين تقويت می شوند و به دورن يک کارديومتر هدايت می شوند . ولتاژ حداکثر موجR  قسمتی از الکتروکارديوگرام جنين است که با اطمينان بيشتری يافت می شود . دو سيم الکترود دو قطبی به الکترود مرجعی روی ران مادر وصل می شود تا مزاحمت الکتريکی و نويزها را به حداقل برساند .

زمان t  بر حسب ميلی ثانيه بين موجهای R  به يک کارديومتر می رود که ضربان قلب جديدی با رسيدن هر موج جديد  R تنظيم می کند .

فنومن محاسبه دائمی ضربان قلب با فاصله R- R به عنوان beat to beat variability  خوانده می شود .الکترود سر جنين قادر به گرفتن و ثبت امواج الکتريکی قلب مادر نيز هست . با اينکه دامنه ECG  مادر 5 تا7 برابر جنين است ولی با الکترود جنينی اين سيگنالها ضعيفتر از ECG جنينی ثبت  می شوند .

البته اگر جنين مرده باشد , ممکن است  سيگنالهای مادری توسط کارديومتر تقويت شوند و به عنوان بهترين سيگنال بعدی ثبت شوند .

عوارض مانيتورينگ داخلی :

 قرار دادن الکترود روی صورت , چشم يا عروق جفتی می تواند خطر زا باشد . گير افتادن کورد ممکن است منجر به فشار شديد روی کورد و قطع جريان خون مادر به جنين گردد. .نفوذ الکترود  به جفت  باعث موربيديته شديد می شود . خطر عفونت در مادر و جنين نيز وجود دارد . برای مثال ريسک استئوميليت سر جنين و افزايش عفونت نفاسی( بعد از زايمان ) وجود دارد.

به همين دلايل است که روشهای کمتر تهاجمی يا  مانيتورينگ خارجی مورد توجه بيشتر محققين قرار گرفته است و تحقيقات زيادی برای بهبود روشهای مانيتورينگ جنينی ( با هدف کنترل دراز مدت) ,صورت می گيرد .

الگوهای قلب جنين :

 فقدان نامگذاری يا قرارداد مناسب می تواند مشکل ساز باشد . ثبت عرضی يا طولی امواج  ظاهر ضربانات قلب جنين را بسيار تغيير می دهد . فاکتورهای scaling  توصيه شده 30 ضربه در هر سانتی متر عمودی و 3cm/min  سرعت حرکت کاغذ است. وارياسيون قلب جنين در سرعت کمتر از  1cm/min به طور کاذب نشان داده می شود .

فعاليت پايه ای قلب:

 فعاليت قلب که به دور از  acceleration    يا  deceleration     ناشی از انقباضات رحمی باشد را گويند که در آن خصوصيات سرعت , تغيير پذيری ضربان به ضربان , آريتمی جنين تعريف شده است .

 سرعت:

 هر چه جنين بلوغ بيشتری پيدا کند ضربان قلب او کندتر می شود .اين امر پس از تولد هم ادامه پيدا می کند .ضربان قلب جنين هر هفته يک ضربان کاهش می يابد ( 24 ضربه در دقيقه از هفته 16 تا ترم). دليل اين امر را بلوغ سيستم پارا سمپاتيک می دانند . ضربان قلب جنين به طور طبيعی بين 110تا 160ضربه در دقيقه می باشد .(متوسط 120تا140 ضربه در دقيقه)

 ضربان قلب پايه از متوسط ضربان قلب طی ده دقيقه که با فاصله 5 گرد شود به دست

می آيد . حداقل طول دوره تحت نظر گرفتن ضربان قلب بايد دو دقيقه باشد . ضربان قلب کمتر از 110 ضربه در دقيقه برادی کاردی و بيشتر از 160 ضربه در دقيقه , تاکی کاردی محسوب می شود . تعداد ضربان متوسط نتيجه عمل متقابل عوامل تند مننده و کند کننده روی پيس ميکر است . رسپتورهای شيميايی جدار رگ نيز ضربان قلب را تحت تاثير قرار می دهند : هيپوکسی و هيپر کاپنی هر دو  سرعت ضربان قلب را تغيير می دهند . هيپوکسی شديد و طولانی مدت به علت اثر مستقيم روی ميو کارد سبب افت طولانی مدت ضربان قلب می شود . همين مسئله نشان می دهد که کنترل ضربان قلب جنين در شناسايی زود هنگام ديسترس جنينی و  ختم حاملگی در مراحل آخر بارداری می تواند برای حفظ جان جنين حياتی باشد .

 تغيير ضربان به ضربان:

عمدتا تحت تاثير سيستم اتونوم است . اين بی نظمی در ضربان پايه ای قلب به عنوان تغيير پذيری پايه ای خوانده  شده و به دو نوع کوتاه مدت و دراز مدت تقسيم می شود .

تغيير پذيری کوتاه مدت شامل تغيير پذيری لحظه ای از يک موج R به موج R بعدی است( فاصله بين سيستولها). وجود آن در حالت طبيعی تنها توسط الکترودی که مستقيما به سر جنين وصل باشد قابل تعيين است .(در مانيتور داخلی قابل تشخيص است.)

تغيير پذيری دراز مدت شامل تغييراتی است که ظرف يک دقيقه انجام می شود و سبب تموج خط زمينه ا ی می شود .فرکانس طبيعی اين امواج بين 3 تا5 سيکل در دقيقه است .

افتراق بين  تغييرپذيری کوتاه و دراز مدت در همايشی در سال 1998 توصيه نشد , چون در عمل اين دو به عنوان يک واحد به چشم می آيند و در عين حال دو سيکل در دقيقه يا بيش از آن تغيير از حد پايه به عنوان تغييرپذيری پايه ای تعريف شده است . تغيير پذيری طبيعی ضربان به ضربان قلب در حد 6 تا 25 ضربه در دقيقه قبول شده است .

تنفس و حرکات جنين می توانند روی تغيير پذيری اثر بگذارند .دوره های 40 تا 80  دقيقه ای و يا 70-30 دقيقه ای بيداری و تغيير پذيری در جنين گزارش شده است .

تغيير پذيری پايه بعد از هفته 30 تفاوتی را در زمان خواب و بيداری نشان می دهد . ( طی اين دوره فعاليت و بيداری جنين تغيير پذيری بيشتر می شود .) بايد توجه داشت که هر چه تعدادضربان  قلب سريعتر باشد , ضربان قلب پايه ای از نظر فيزيولوژيک بيشتر ثابت  می شود(تغيير پذيری کمتر می شود )که دليل آن کوتاه تر شدن فاصله بين دو ضربان است  . عکس اين مطلب هم صادق است : کاهش تعداد ضربان قلب , تغيير پذيری  پايه ای را بيشتر می کند . البته کاهش تغيير پذيری بدون کندی ضربان قلب احتمالا به علت هيپوکسی جنين نيست .

  آريتمی قلب

به  صورت براديکاردی , تاکی کاردی يا به طور شايعتر Spiking (نمای نوک نيزه ای) ناگهاني بروز مي كند. ثبت آريتمي با استفاده از الکترودهای سری( درمانيتور داخلی) امکان پذير است . استفاده از تنها يک ليد در اين روش تفسير يافته ها را خيلی محدود   می کند .

بيشتر آريتمی های فوق بطنی اهميت خاصی ندارند , مگر همزمان با نارسايی قلبی ناشی از هيدروپس باشند .خيلی از آريتمی ها بلافاصله بعد از تولد ازبين می روند , گرچه برخی با اختلالات ساختمانی قلبی همراه هستند که در دوران بارداری با سونوگرافی قابل تشخيص است .  در دوران بارداری می توان با تجويز ديگوکسين , وراپاميل   و... به مادر آريتمی جنين را کنترل نمود .

به جز اکسترا سيستول(extra systolic) آريتمی های بطنی در جنين غير معمول است . آريتمی ها باعث اختلال در تفسير ضربانات قلبی حين زايمان می شوند .

انجام اکو کارديوگرافی, بررسی آناتومی جنين و گاهی نمونه گيری از پوست سر انجام می شود. ولی بهترين و کم خطر ترين روش اکو کارديو گرافی است .

به طور خلاصه الگوهای ديسترس واقعی جنين بر پايه الگوهای ضربانی قلب, از اين قرار است :

فقدان beat to beat variability  به علاوه کندی سرعت های شديد يا تغيير پايدارسرعت زمينه ای يا هر دو است .

 با تشديد هيپوکسی تغييرات درالکتروکارديوگرام جنين و موجهای ST ,PR  ايجاد  می شود . بررسی تغييرات ST سبب بهبود نتايج نشد ولی ميزان سزارين ناشی از ديسترس را کم کرد . طبق يک مطالعه , بررسی فاصله  PR نيز سود بيشتری نسبت به مطالعات قديمی تر نداشت .

امواج داپلر غير عادی در عروق بند ناف نيز می تواند دال بر مقاومت پاتولوژيک اين عروق باشند ولی اين تکنيک در پيش گويی عوارض نامطلوب پره ناتال ضعيف است و نقشی در بررسی حال عمومی جنين  در طی زايمان ندارد .

 در بيمارستان پارکلند ( بيمارستان زنان و زايمان در آمريکا- مرکز دانشگاهی و تحقيقاتی) در زمان ترم نظارت ضربان قلب عمدتا روی کشف افت ضربان قلب متمرکز است و صرفا به خاطر مشاهده تسريع ضربان قلب , جلوی زايمان گرفته نمی شود . اگر در مورد حرکات جنين و يا ضربان قلب شک وجود دارد , می توان خانم حامله را از نظر ضربانات قلب جنين مورد بررسی قرار داد  و بر حسب نتايج بيمار را مرخص نمود و يا به بخش ويژه انتقال داد .

 حال به بررسی دقيقتر بهترين روشهای مانيتورينگ جنين می پردازيم :

 روش ماوراء صوت داپلر ( شيفت داپلر)

در اين روش يک موج مکانيکی ماوراء صوت با فرکانس حدود 1 الی 2 مگا هرتز با مبدل خاص به بدن اعمال می شود و بازگشت امواج از بافتهای مختلف درون شکم ( که مربوط به سطح مرزی بافتهای مختلف هستند ) با مبدل مخصوص از سطح شکم در يافت می گردد .

نواحي بدون حرکت درون شکم مادر , همان فرکانس ارسالی را بازمی گردانند , ولی نواحی متحرک از جمله قلب جنين , بنا به پديده داپلر و بسته به جهت حرکت نسبت به مبدل , فرکانسی بيشتر يا کمتر از فرکانس تحريک , انعکاس می دهند .

 يکی از اصول فيزيک شيفت داپلر است: وقتی يک منبع نوری يا صوتی به طرف يک ناظر حرکت می کند , از ديد مشاهده گر تغيير فرکانس ايجاد می شود . وقتی امواج صوتی به جسم متحرکی برخورد می کنند فرکانس امواج برگشتی متناسب با سرعت و جهت هدف متحرک تغيير خواهند کرد .

طبق فرمول داپلر تغيير فرکانس متناسب با سرعت حرکت قلب نسبت به پروپ خواهد بود . در صورتيکه قلب به مبدل نزديک شود , فرکانس موج دريافتی بيشتر از ارسالی خواهد بود و اگر از مبدل دور شود , فرکانس دريافتی کمتر از ارسالی خواهد بود .

در مورد قلب جنين , تغييرات فرکانس با فرض f=2MHz در محدوده 100 تا 1000Hz   خواهد بود که سيگنال صوتی محسوب می شود . لذا با محاسبه تغييرات فرکانس نسبت به تغييرات دامنه, يک سيگنال صوتی  خواهيم داشت که پس از تقويت از بلند گو قابل پخش است . از اصل داپلر در زنان و مامايی برای تعيين حجم و سرعت جريان خون از عروق مادری و جنينی استفاده می شود.

دو نوع داپلر در پزشکی استفاده می شود : امواج پيوسته و امواج ضربانی ( موج پالسی ) نوع اول دارای 2 کريستال است که يکی دائما امواج را فرستاده و ديگری دائما آنها را ثبت می کند . می تواند فرکانس های بالا را ثبت کند و استفاده از آن آسان است .

متاسفانه غير انتخابی است و قادر به رويت عروق خونی نيست . در روش اول تنها حرکت آشکار می شود.

نوع ديگر ( ضربانی ) يک کريستال دارد که پس از  فرستادن امواج مکث کرده تا امواج برگشتی را دريافت کند . گرانتر است و به انرژی بيشتری نياز دارد ولی هدف گيری دقيق رگ و حتی نقشه برداری رنگی با اين نوع داپلر امکان پذير است .  ترکيبات مختلف انواع داپلر مقدور است (duplex Doppler)  .

در روش دوم علاوه بر حرکت قلب , موقعيت مکانی آن نسبت به مبدل نيز قابل شناسايی و نمايش است . تکنيک اخير در دستگاه های پيشرفته سونو-اکو پالسی- داپلر به کار می رود و تکنيک پيوسته در دستگاه های معمولی جنين ياب کاربرد وسيع دارد .

 در كاربردهاي معمول در زنان و زايمان , قلب جنين در عمق 5 الی 20 سانتی متر زير شکم مادر واقع می شود که عمق دقيق تابع مشخصات مادر و مرحله حاملگی اوست. فرکانس مبدل نيز حدود 2 الی 5/2 مگا هرتز انتخاب می شود . به طوری که درحداکثر عمق فوق , نفوذ امواج ارسالی به خوبی صورت می گيرد. هر چه فرکانس بالاتری انتخاب شود , عمق نفوذ کمتر خواهد بود .

*شدت موج=     I=P/A   واحد شدت موج= وات بر متر مربع

ميكرو وات  10^6 =  1   وات

شدت موج مکانيکی اعمالی به  بدن مادر به دلايل  ايمنی جنين ( پيشگيری از هر گونه صدمه احتمالی امواج به ژنها و بافتهای جنين ) به حدود  mw/cm210   الی

mw/cm2  15 محدود می شود. لذا با توجه به حداکثر راندمان 50% مبدل , حدود mw/cm2 30 توان بايد به پروپ اعمال گردد .

با تكنيك شيفت داپلر در دستگاه های پيشرفته تا هفته هشتم حاملگی هم ممکن است حرکت قلب يا جريان خون مقدور شود . ولی با دستگاه های ساده و معمولی حدود 10 الی 12 هفتگی اين کار مقدور است . از حدود 20 هفتگی  به بعد  تشخيص چند قلو به شرط استفاده از چند مبدل مستقل به طور همزمان مقدور است .

برای اعمال موج از مبدل به بدن , از ژل يا روغن مخصوص برای حذف هر گونه تضعيف موج ناشی از حباب هوا بين مبدل و سطح شکم مادر , استفاده می شود .

 اخذ سيگنال به روش اولتراسوند داپلر آسان , ولی پردازش سيگنال به دست آمده , نسبتا مشکل است ( به خصوص استخراج تعداد ضربان قلب جنين ياFHR   ) امواج برگشتی به درون يک ميکروپروسسور می رود  که سيگنال دريافتی را با آخرين سيگنال مقايسه می کند .( (Autocorrelation,  ولی عملا مطمئن ترين روش مورد استفاده, اولتراسوند داپلر است.  با اين روش حرکت دريچه های آئورت و ميترال و ديواره های قلب قابل بررسی است.

حرکت دريچه ها به علت سرعت بالا , شيفت فرکانسی بيشتری نسبت به حرکت کندتر ديواره های قلب ايجاد می کند . لذا با فيلتر کردن مناسب سيگنال دريافتی می توان بر روی حرکت دريچه ها يا ديواره های قلب متمرکز شد .

 اجزای اصلی دستگاه جنين باب شامل : 1) مبدل -2) بخش فرستنده – 3) گيرنده

1)مبدل( پروپ)

شامل حداقل دو کريستال پيزوالكتريك براي تبديل  سيگنال الکتريکی به امواج ماوراءصوتی ( در نيمه فرستنده ) و تبديل امواج ماوراء صوت به سيگنال الکتريکی ( در بخش گيرنده ) است .کريستالها بر روی يک صفحه پلاستيکی واحد با چسب نصب شده اند , به طوری که هيچ حبابی بين کريستالها و صفحات نباشد .

سطوح کريستال ها معمولا در يک صفحه قرار ندارند, بلکه نسبت  به هم زاويه بسيار کمی دارند . به طوری که تمرکز دريافت امواج بر روی عمق مورد نظر حدود 10 سانتی متر باشد . جنس کريستالهای فرستنده و گيرنده يکسان است , ولی تعداد آنها می تواند متفاوت باشد, به طوری که مثلا کريستال دور تا دور به عنوان گيرنده عمل می کند و يک کريستال در مرکز آنها به عنوان فرستنده عمل می کند, ولی در انواع متداول دو نيم قرص به قطر 5/2  سانتی متر به عنوان فرستنده – گيرنده به کار می رود و فرکانس تنها 2 الی 2/2 مگا هرتز است .

اين نوع مبدل خيلی حساس است و اشعه باريکی توليد می کند و FHR دقيقی را به دست می آورد , ولی موقعيت يابی پروپ برای دستيابی به يک سيگنال خوب مشکل است و نياز به سعی و خطای زيادی دارد .

نوع چند کريستال , اشعه ای با زاويه باز حدود 40 درجه می تواند ايجاد کند که در عمق 10 سانتی متری از سطح بدن مادر قطر اشعه حدود 10 سانتی متر خواهد بود , لذا در اين نوع پروپ , موقعيت يابی پروپ  و مانيتورينگ پيوسته قلب جنين راحت تر از نوع اشعه باريک است .

2)فرستنده:

شامل يک نوسان ساز موج سينوسی با فرکانس حدود 2 مگا هرتز است که اين سيگنال الکتريکی توليد شده پس از تقويت دامنه و توان و تطبيق امپدانس به کريستال فرستنده , کوپل می گردد . برا ی داشتن موج قوی , فرکانس نوسان ساز بر اساس مشخصات کريستال بايد تنظيم دقيق شود . دامنه ولتاژ اعمالی به پيزو الکتريک  حدود چند ولت است که محدود کننده آن توان مکانيکی اعمالی به بدن مادر و جنين است .

 3)گيرنده

سيگنال الکتريکی دريافتی در کريستال گيرنده که در واقع يک سيگنال FM است . پس از تطبيق امپدانس به تقويت کننده و تقويت دامنه و توان , عمل تبديل FM به AM  صورت مي گيرد, به طوری که تغييرات حرکت قلب جنين به تغييرات دامنه يک سيگنال تبديل می گردد .

 برای حذف اثر ناخواسته در بدن مادر و محدود کردن نويز,  فيلترينگ مناسب روی سيگنال AM حاصل صورت می گيرد و در طبقه بعدی سيگنال حامل (f) توسط  آشكارسازي AM از سيگنال حذف می شود و لذا پوش سيگنال را خواهيم داشت که يک سيگنال صوتی است و پس از فيلترينگ و تقويت آن توسط پيش تقويت کننده و تقويت کننده صوتی , سيگنال نهايی به بلند گو اعمال می شود که همان صدای خروجی اصوات قلب جنين را به گوش پزشک و مادر می رساند .

برخی اجزا ء نظير منبع تغذيه جزء الزامات هر دستگاه الکترونيکی است . اين بخش شامل مبدل برق 220  ولت متناوب به ولتاژ dc مستقيم برای عملکرد بخش های مختلف دستگاه است و نيز مداری برای شارژ باطری وجود دارد .

 برای ارتباط  با کاربر و نمايش و کنترل پيشرفته اطلاعات نيز  بخش  مدارات و کنترل ديجيتال در دستگاه های جديدتر به کار می رود  , ولی در دستگاه های قديمی تر اين بخش ها وجود ندارد و مدارات آنالوگ ( غير ديجيتال ) هستند .

در دستگاه های fetal heart recorder  علاوه بر خروجی صدا , سيگنال FHR بر روی نوار کاغذی ثبت می شود و امکانات ديگری نظير TOCO  ( ثبت انقباضات رحم) و...  وجود دارد .

 داپلر عموما از دو طريق هموديناميک گردش خون را تخمين می زند: اندازه گيری حجم جريان خون ( مستقيم ) و تخمين غير مستقيم سرعت با استفاده از آناليز امواج.

  اندازه گيری فلوی خون

     http://medicblog.blogfa.com/ مانيتورينگ جنين ؛ بهبود روش ها و کاربرد آنها در سيستم پزشکی از راه دور      Transducer                                     

Artery 
 


             fd =2f0 v cos teta: c

 

 شکل: معادله داپلر:  امواج با فرکانس f0 از ترانسديوسر به خون که با سرعت v  حرکت  می کند برخورد کرده و با فرکانس fd باز می گردند. Fd وابسته به زاويه تتا ( بين رگ و پرتو صوتی ) است.

عواملی که  شيفت داپلر وابسته به آنها است در شکل نشان داده شده است . نگرانی عملی در مورد زاويه برخورد  ( تتا) است . تا زمانی که اين زاويه کوچک نگه داشته شود کوسينوس آن نزديک به يک خواهد بود . بازتر شدن زاويه به خصوص  بيشتر از 60 درجه , باعث خطای قابل توجه اندازه گيری خواهد شد . محاسبه فلوی حجم  خون ( ميلی ليتردر دقيقه )  با اندازه گيری قطر رگ خونی مقدور خواهد بود :

سرعت * مساحت رگ = حجم فلو

متاسفانه ديامتر عروق طی سيکل قلبی متغير است و اندازه گيری آن به تغيير زاويه تتا بسيار حساس است . تحت بهترين شرائط تا 15% خطا گزارش شده و خطاهای تا 50% غير عادی نيست .

 آناليز موجی سرعت خون :

به علت خطای اندازه گيری مستقيم از روشهای غير مستقيم برای اندازه گيری حجم خون  استفاده می شود . ارتباط موج سيستول و دياستول از زاويه ((تتا)) و قطر رگ مستقل است .

ساده ترين شاخص S/D ratio  است . 

http://medicblog.blogfa.com/ مانيتورينگ جنين ؛ بهبود روش ها و کاربرد آنها در سيستم پزشکی از راه دور
 ارزيابی جريان خون طی دياستول ميزان مقاومت رگی را تخمين می زند .در افراد غير حامله تنها عروق کليوی و کاروتيد جريان خون دياستوليک مداوم دارند .طی حاملگی , عروق رحمی و نافی به طور معمول جريان خون دياستولي دارند و بستر عروقی جفت کم مقاومت و پر خون است .   S/D  ratio در اين عروق ميزان خونرسانی به جنين را ارزيابی می کند.

 دروريد نافی و عروق مغزی جنين هم جريان دياستوليک به حدی که بتوان S/D را محاسبه کرد وجود دارد .

به علت وارياسيون عدد آن به تنهايی از S/D  ratio جهت قضاوت در مورد حاملگی استفاده نمی شود مگر اينکه جريان خون دياستولی صفر يا  معکوس شده باشد. اين علامت بسيار شوم است و کارکرد نامناسب جفت و در مخاطره بودن جنين را می رساند .

http://medicblog.blogfa.com/

توضيح شکل: سه مطالعه سرعت سنجی.

قله ها نشان دهنده سرعت سيستوليک و فرورفتگی ها سرعت دياستوليک را نشان می دهد .

A: طبيعی      B: سرعت صفر در دياستول      C    : سرعت معکوس در دياستول

روش بهبود يافته ( اصلاح شده )برای مانيتورينگ قلب جنين

 ECG جنين (FECG) اطلاعات بسيار مهمی درباره وضعيت جنين بدست می دهد و در تشخيص اختلالات و ديسترس های جنينی در طول بارداری و حتی مراحل زايمان بسيار مفيد است .

سيگنالهای دريافتی از شکم مادر ابتدا , به منظور برطرف کردن خط پايه و اثر انقباضات رحمی , پيش پردازش می شوند .( منظور از پيش پردازش, اعمال تبديلهايی بر روی سيگنال است به نحوی که امکان  استخراج پارامترهای معنادار از آن تسهيل شود , هدف از پيش پردازش کاهش نويز سيگنال و کم شدن حجم داده هاست)

سپس  ECG مادر (ECG M) بوسيله روش متوسط گيری همزمان و بدست آوردن نمونه حاصل از متوسط گيری برطرف و حذف می شود  .( متوسط گيری همزمان ساده ترين روش برای افزايش نسبت سيگنال به نويز در سيگنالهای شبه پريوديک است. ابتدا لحظه شروع  موجهامشخص, و متوسط گيری همزمان اعمال می شود .)

شناسايی  ECG جنين به صورت واضح و بدون نويز با عمليات اتوکروليشن  بدست می آيد . FECG بوسيله روش کروليشن متقاطع بين دو کانالی که قوی ترين ضربانات قلب جنين را نشان می دهند, بهبود می يابد .(روش زياد کردن: برای بهبود کيفيت )

اين زياد کردن يا ارتقاء کيفيت ((enhancement لازم است , زيرا در سيگنالهای حاصل از شکم مادر ؛حتی بعد از حذف فعاليت پايه ای قلب جنين ؛  انقباضات رحمی,

و ECG مادر , هنوز در کانالهای کروليت نشده نويز باقيمانده است.

پيک ها يا نقاط تيز R   آشکار می شوند و ضربان قلب جنين محاسبه و ثبت می شود .

فنومن محاسبه دائمی ضربان قلب با فاصله R- R است.

 FHR  بدست آمده, با استفاده از اطلاعات الکتروکارديوگراف مادر و جنينی به ميزان  بيشتری هم تصحيح می شود .

الکتروکارديوگرافی طولانی مدت  جنين

 ECG جنين (FECG) حاوی اطلاعات بسيار مهمی درباره وضعيت جنين است و در تشخيص اختلالات و ديسترس های جنينی در طول بارداری و حتی مراحل زايمان بسيار مفيد است .

بسياری از محققين و دانشمندان روی متدهای تشخيصی جديد برای  ارزيابی وضعيت جنين و مادر در پريدهای زمانی طولانی مدت , تحقيق می کنند .

تجزيه و تحليل وضعيت مادر و جنين با مانيتورينگ در بازه های زمانی طولانی و يا حتی بهتر است بگوييم  مانيتورينگ دائمی , ابزار قدرتمندی در آشکار سازی مشکلات و موارد خطرناک در طول بارداری است .

استفاده از سونوگرافی داپلر که امروزه به طور وسيعی مورد استفاده قرار می گيرد , روش مناسبی برای مانيتورينگ طولانی مدت نيست . به خاطر همين است که اخيرا دانشمندان روی فرايندهايی تمرکز نموده اند که اطلاعات ِ ضربانات قلب جنين و انقباضات رحمی را از روی سيگنالهای حاصله از شکم مادر کسب می کنند .

مانيتورينگ قلب جنين با استفاده از سيگنالهای گرفته شده از شکم مادرکه يک تکنيک غير تهاجمی است وامکان ارزيابی و مانيتورينگ جنين , برای بازه های طولانی مدت را فراهم می آورد , با پردازش مناسب سيگنالهای دريافتی تکميل می گردد .

اطلاعات  ضربه تا ضربه در مورد FECG الکتروکارديوگرافی جنين , از سيگنالهای حاصله از شکم مادر اخذ می گردد .  موج P نيز  پس از پردازش سيگنالهای شکمی  و متوسط گيری از FECG  قابل آشکار سازی است .

سيگنالهاي اخذ شده از شكم مادر نه تنها حاوي سيگنالهاي مورد نظر مثل قلب جنين FECG  است بلکه  همچنين سيگنالهای ديگری را در بر دارد ؛ سيگنالهايی که دامنه آنها بسيار بالاتر از سيگنالی است که از طرف قلب جنين می آيد . (نويز ناشی از ماهيچه ها)

وقتيکه FECG آشکار سازی می شود , ECG M منبع مهم آشفتگی می باشد . اوج موج R  درالکتروکارديوگرام مادر 7 برابر اوج موج R  در FECG است.

سيگنالهاي مزاحم ديگر که بيشتر از بقيه مورد توجه قرار می گيرند ؛شامل:  نويز خط پايه,  سيگنالهای ناشی از انقباض عضلات ( شکم مادر و يا ساير عضلات ) , وسيگنال حاصل از  انقباضات رحمی مخصوصا در طول ليبر ؛ می باشند .

بعد از حذف تمام اين سيگنالها ی اضافه, هنوز FECG  آغشته به نويزهای الکتريکی است و نسبت سيگنال به نويز SNR) )ضعيف می باشد .

 در تحقيق اخير  يک متد پردازش جديد, برای بهبود و افزايش قدرت سيگنال اخذ شده از قلب جنين , پيشنهاد شده است .در نتيجه ميزان  ضربان قلب جنين به طرز درست و صحيحی آشکار خواهد شد .

مراحل ثبت و نحوه پردازش داده ها

 فركانس نمونه گيری 400 هرتز است . سيگنالها ی ثبت شده با الکترودهای تک قطبی

(يونی پولار)حاصل شد و  همانگونه که در شکل نشان داده شده است از12 الکترود که بر روی شکم قرار داده شدند, استفاده گرديد .

جايگاه صحيح الکترودها روی شکم مادر

     پيش پردازش داده های ثبت شده  به منظور حذف و برطرف کردن تداخل نويز برق شهر, نوسانات خط پايه و ECG M , در 7 مرحله  صورت می گيرد .

برای حذف تداخل 50 هرتز برق شهر از تکنيک   متوسط گيری موثر با پنجره های از 8 نمونه , استفاده می شود .

برای استخراج  ECG  جنين   , نويز خط پايه(خط مبنا) و انقباضات رحمی  به وسيله فيلتر ميان گذر با پنجره زمانی 75 ميلی ثانيه, رفع می شوند.

موجp  و موج  T از ECG  مادر نيز در همين مرحله حذف می شوند .

  سيگنال بدست آمده دارای اطلاعاتی از ECG جنين , M ECG مادر و نويز تصادفی است .  ECG مادر با استفاده از روش متوسط گيری همزمان (coherent averaging) از سيگنال مورد نظر حذف مي شود و بدين ترتيب كه, مطابق ECG مادر کشف شده ؛

متوسط ECG مادر, هر بار از پيک موجR  کم می شود .

  به خاطراين واقعيت که کمپلکس های QRS در داخل يک سيگنال متفاوت هستند , پس برای متوسط گيری مناسب تر , قالب يا بخش متوسط گرفته شده , مطلوب سازی   می شود  , در نتيجه تفريق کردن يا کم نمودن ECG مادر از سيگنالهای دريافتی از شکم وی بهبود می يابد .

 از آنجايی که روش متوسط گيری همزمان قويا به اثرات آشفتگی ها(( jittering وابسته است  , سيگنالها هر باردرون يابی می شوند , پس فرکانس نمونه برداری نتيجه در حدود 2000 هرتز می باشد .

شکل 2 : سيگنالهای اخذ شده را بعد از حذف ECG مادر از سيگنال ثبت شده اصلی و از سيگنال تحريف شده نشان می دهد .

 
a )بعداز اعمال پيش پردازش بر سيگنال دريافتی از شکم مادر


b) بعد از حذف ECG مادر


c) بعد از حذف ECG   مادر البته با در نظر گرفتن interpolation

محاسبه نرخ ضربان قلب جنين بر اساس اتو کروليشن

سيگنالهای پيش پردازش شده  با فيلتر ميان گذر در باند 15 تا 40 هرتز فيلتر می شوند زيرا ECG  جنين به طور کامل در اين باند فرکانسی قابل دسترسی ا ست .

بعد از حذف اثرات ECG  مادر ,  اغتشاشات کم فرکانس خط مبنا يا پايه( که ناشی از تغيير امپدانس تماس الکترود و بدن می باشد .) سيگنال شکمی اساسا شامل ECG جنين و نويز تصادفی خواهد بود.

f 1 نشانه سيگنال ECG  جنينی است , و  n1  نويز است .

اتوكروليشن از سيگنال نمی تواند بر طبق ECG جنين   برای آشکار سازی سرعت ضربان قلب جنين( FHR)  قابل استفاده باشد  و اين به خاطر تفاوت اينتروالها يا فواصل R-R  است ؛ تغيير پذيری کوتاه مدت شامل تغيير پذيری لحظه ای از يک موج R به موج R بعدی است( فاصله بين سيستولها) وليکن به ما اين اجازه را می دهد تا کانالهايی با اطلاعات مناسب درباره فعاليتهای قلبی جنين بدست آوريم .

اين مسئله با اين حقيقت قابل شرح است که , حاصل عمل اتوکروليشن سيگنالهای پريوديک ( متناوب) نيز  متناوب است ؛اما  عمل اتوکروليشن نويز همچنانکه (lag)افزايش پيدامی کند ,  به سرعت کاهش می يابد .

با آناليزعمل اتوکروليشن و اختلاف (واريانس)آن  , استخراج2 کانال که حاوی     قوی ترين سيگنالهای ECG جنين هستند , امکان پذير  است  .

با فرض اينکه نويز  به ميزان يکسان در کانالهای ضبط شده وجود دارد , واريانس اتوکروليشن در کانالهايی که حامل سيگنالهای قوی ECG جنين هستند , از کانالهايی که حامل سيگناهای ضعيف می باشند , بزرگتر است.

با ارزيابی کانالها بر طبق واريانس و اختلاف عمل اتوکروليشن , کانالهاي با سيگنالهای قوی ECG جنين قابل شناسايی و انتخاب هستند .

در اين تحقيق , تخمين عمل اتوکروليشن با اين فرمول صورت می گيرد :

  

L طول پنجره يا فاصله ای است که برای محاسبه اتوکروليشن در نظر گرفته می شود .

قبل از آناليز,  نورمال سازی عمل اوتوکروليشن روی اين فرمول انجام می شود, که اين کار با در نظر گرفتن انرژی بخشهای دخيل در محاسبه اتوکروليشن صورت می گيرد .

بعد ازاينکه بر اساس عمل اتوکروليشن , 2 کانالی که حاوی قوی ترين سيگنالهای ECG جنين هستند , انتخاب شدند ؛ بين 2 کانال عمل کروليشن متقاطع (Cross Cr.) صورت می گيرد .

C 0 ( k)  به معنی کراس کروليشن کوتاه مدت بين 2 کانال انتخابی با زمان نمونه   k    می باشد .

N  : طول پنجره ای است که برای محاسبه عمل کراس کروليشن در نظر گرفته می شود .

به موجب اين فرض که نويز کروليت نمی شود , کراس کروليشن کوتاه مدت اطلاعاتی که از قلب جنين می آيد را افزايش می دهد .

زمانی، نتيجه ای بهتر از قبل گرفته  می شود که محاسبه کراس کروليشن کوتاه مدت برای هر کانال , بواسطه اين واقعيت انجام گيرد که ؛ کراس کروليشن کوتاه مدت اغتشاشات و نويز ها  بزرگتر از کراس کروليشن کوتاه مدت بين 2 کانال غير کروليت شده است .

 نتايج:

 در شکل 3 عمل اتوکروليشن بين 2 کانال رسم شده است .

 يکی شامل يک سيگنال ECG  Fشفاف و واضح  ( شکل بالايی درقسمت الف)

ديگری سيگنالی که حاوی ECG  F بسيار ضعيف است که قابل آشکار سازی نيست . ( شکل بالايی درقسمت ب)

توضيح شکل  3 :  مثال اتوکروليشن

الف) پيش پردازش؛ اتوکروليشن سيگنال حامل قوی ترين ECG  F

ب) پيش پردازش؛ اتوکروليشن سيگنالی که حامل اطلاعات مناسب ECG  F نبود .

اينتروال يا بازه زمانی مطلوب برای آناليز واريانس( اختلافات) عمل اتوکروليشن به صورت تجربی بدست آمده است ودر حدود 2/0 تا2/2 ثانيه می باشد .نتايج در  قسمت پايين شکل 3 الف و ب نشان داده شده است .

باافزايش  مدت زمان عمليات اتوکروليشن , خاصيت تناوبی و پريوديک بودن از دست می رود  و اين حتی در مورد کانالهای حاوی سيگنالهای قوی  ECG جنين  نيز اتفاق     می افتد.اين پديده براين واقعيت استوار است که  سيگنالهای ECGدارای  تغييرپذيری های داخل و بين بخشی هستند.

http://medicblog.blogfa.com/ مانيتورينگ جنين ؛ بهبود روش ها و کاربرد آنها در سيستم پزشکی از راه دور

 شکل4 :

 اين شکل مثل شکل2 نشان دهنده ثبتی است که اطلاعات مناسبی از ECG جنين دارد .

شکل الف : اثر ECG مادر بر جنين مشخص است.

شکل ب و ث: بعد از انجام کروليشن

گاهی به دليل باقی ماندن اثر ECG مادر , ECG جنين به خوبی قابل آشکار شدن نيست.  شکل 4-C 2-C,

http://medicblog.blogfa.com/ مانيتورينگ جنين ؛ بهبود روش ها و کاربرد آنها در سيستم پزشکی از راه دور

شکل 5

در اين شکل کراس کروليشن بين 2 کانال (کانالهای شکل 2و4) نشان داده شده است .

ECG مادرکاملا حذف شده در حاليکه, ECG جنين بهبود يافته است .

http://medicblog.blogfa.com/ مانيتورينگ جنين ؛ بهبود روش ها و کاربرد آنها در سيستم پزشکی از راه دور

 سرعت ضربان قلب جنين به صورت لحظه ای , بعد از عمل کراس کروليشن ,

در شکل 6 نشان داده شده است .

قبل از انجام عمل متوسط گيری همزمان برای حذف اثر ECG مادر به طور کامل , اينترپوليشن ,ضروری است .عمل اتوکروليشن برای آشکار سازی کانالهای حاوی قوی ترين سيگنالهای ECG جنين انجام می گيرد .

وقتيکه 2 کانال با ECG شفاف بدست آمد , می توان سرعت ضربان قلب جنين يا FHR  را به طور دقيق تری محاسبه نمود, زيرا اطلاعات کانالها درباره ECG جنين با هم ادغام می شوند.

 

مانيتور جنين از راه دور  به روش فنوکارديوگرافی دراز مدت

   فنوکارديوگرافی طولانی مدت

 http://medicblog.blogfa.com/ مانيتورينگ جنين ؛ بهبود روش ها و کاربرد آنها در سيستم پزشکی از راه دور

فنوکارديوگرافی ( ضبط صدای قلب) يک ابزار مناسب برای ارزيابی وضعيت سلامت جنين است که چندين سال است که مورد توجه محققين و دانشمندان قرار گرفته است و مطالعات زيادی نيز در اين زمينه انجام گرفته است .

يکی از محاسن فنوکارديوگرافی ، امکان اندازه گيری و سنجش ضربان قلب جنين در طولانی مدت است . اين نکته مهمی است زيرا پارامترهای فعاليت قلب جنين به ميزان زيادی تغيير پذيرند .مانيتورينگ خانگی جنين با روش فنوکارديوگرافی نسبت به فرايند اندازه گيری بوسيله اولتراسوند که هم پيچيده و هم دارای هزينه بالايی است  ، ار جحيت دارد .

             

 در حقيقت , متخصصان زنان و مامايی با  روش فنوکارديوگرافی جنينی ، آشنايی زيادی ندارند، زيرا از نظر آنان سونوگرافی داپلر بسيار قابل اعتماد  می باشد و در نتيجه به ميزان زيادی پذيرفته شده است .

تحقيق بر روی روش فنو کارديوگرافی برای سنجش طولانی مدت قلب جنين بر پايه اين حقيقت معروف آغاز شده بود که :" داده های حقيقی و حتمی تنها با اندازه گيری و سنجش طولانی مدت دريافت می شوند ". و می دانيم که روش سونوگرافی اساسا برای اين هدف ساخته نشده است .

يک روش رايج در سنجش فعاليت قلب جنين , اتو کروليشن است.در اين روش سيگنال دريافتی با آخرين سيگنال مقايسه می شود و شباهت ها  مشخص می گردد .

اتو کروليشن توانايی تعيين و تخمين زمان شروع پريود سيستوليک و دياستوليک ( صدا های s1,s2 ) حتی در آشفتگی های بسيار بالا را دارد.  با شناسايی اين صدا ها ، زمان ضربه تا ضربه (beat to beat)  T bbو تغيير پذيری آن قابل محاسبه است . علاوه بر اين ، صداهای جنينی اضافی ( غير عادی)  ؛ صداهای انعکاسی, مور مور ها و غيره نيز قابل شناسايی هستند .

در بعضی بازه های زمانی ( پريودهای زمانی ) , سيگنالهای صوتی ( آکوستيک ) ثبت شده از شکم مادر بسيار آشفته شده به طوری که بر شکل صداهای S1,S2 تاثير می گذارند. برای غالب آمدن براين اشکال ، و برای بهره برداری از سطوح متفاوت اين تغيير شکل ها , روش و متد کروليشن بايد در دو پهنای باند فرکانسی به کار گرفته شود .

داده ای که از اين راه به دست می آيد ، مطالبات و احتياجات  تشخيصی را مرتفع نموده و بنابراين می توان از آن برای مانيتورينگ جنين استفاده کرد.

با تجزيه و تحليل رکوردها و دادهای ثبت شده ، مشخص گرديد که علاوه بر تعيين ميزان ضربانات قلب جنين ، اطلاعات تنفسی جنين  نيز ممکن است تحت پوشش قرار بگيرد . بدين معنی که حرکات تنفسی ، بدون نياز به استفاده از سنسورهای اضافی و تصاوير سونوگرافی گران قيمت قابل اندازه گيری هستند .  اساس اين روش ، ملاحظاتی هستند که به کروليشن بين سيگنالهای آکوستيک ( صوتی ) و حرکات تنفسی ، مربوط می شوند .   

مانيتور کردن و ارزيابی جنين برای دراز مدت , به نحو مطلوبی از طريق سيستمهای پزشکی از راه دور انجام پذير است .

در حال حاضر سيستمی جامع و کامل ,  برای مانيتورينگ قلب جنين  وجود دارد که از طريق سونوگرافی قابل انجام است , البته سونوگرافی محدوديت های خود را در کاربردهای دراز مدت(long term ) دارد.

اين مقاله  به شرح ، يک روش کاربردی فشرده و  بسيار معتبر برای ارزيابی و مانيتورينگ جنين به مدت طولانی در منزل , می پردازد . اين روش يک سيستم پزشکی از راه دور را بر   اساس فنوکارديو گرافی انفعالی (passive) شکل می دهد .  فشرده بودن بدين معنی است که بعضی از قسمتهای عمليات محاسباتی بوسيله واحدهای کم هزينه قابل راه اندازی با باتری در منزل, قابل انجام است , در حاليکه تجزيه و تحليل جزئيات پريودهای آشفته در مرکز کامپيوتر بيمارستان به اجراء در می آيد .در اين صورت تمام داده ها ی مورد نياز فشرده  شده و انتقال می يابند  .

روش ها و متدها

 سيگنالهای شنوايی ( آکوستيک ) بوسيله سنسورهای الکتروديناميک  با  پهنای باند پايين از شکم مادر ,دريافت  می شوند و آنگونه که صدای فعاليت قلب مادر را مهار می کنند و از دريافت نويزهای خارجی نيز جلوگيری می نمايند .دامنه ECG مادر 5 برابر جنين است ولی با الکترودهای مخصوص اين امواج  را ضغيفتر از ECG   جنينی ثبت می شوند.

 با شناسايی دقيق صداهای s1,s2   ، می توان سه نوع از پريودهای زمانی ,را متمايز نموده و  تشخيص داد .  که عبارتند از :

1-نسبتا بدون نويز ، صداهايی که به خوبی قابل شناسايی هستند .

2- با آشفتگی در سطح متوسط که اجازه شناسايی بعضی صداهای جنينی را با دقت بالا فراهم می سازد ، اما بعضی ضربه ها غير قابل تشخيص مانده و در ارزيابی های بيشتر هم ناديده گرفته می شوند.

3- پريودهای زمانی بسيار آشفته که بايد  از ارزيابی به طور کامل خارج شوند .

الف) اتوکروليشن بر روی مقاطع پيش بينی شده

سيگنال دريافتی در پهنای باند 100-20 هرتز به طور موثر فيلتر شده و شکل دهنده اولين باند کروليت شدهB1 خواهد بود .

باند دوم B2   اجزاء مزاحم با فرکانس پايين را  در فرکانس قطع fc  فيلتر  می نمايد .

 فرمول 1 ؛ به محاسبه حداقل ميزان نسبت سيگنال به نويز( (SNR به منظور کشف حداکثر آشفتگی ،  می پردازد  .  

                                Min [p(x, fc): p (xn, fc)]


اين معادله وابستگی SNR   را به فرکانس fc شرح می دهد. P(x, fc) نشان دهنده توان عمل x فيلتر شده با فرکانس قطع fc  می باشد.

در واقع فرکانس قطع مناسب برای بدست آوردن حداقل نويز ممکن بين صداهای s1,s2

 جستجو شده و انتخاب خواهد شد . مقدار مناسب fc بين 50 تا 70 هرتز می باشد .

  سيگنالی که در 2 پهنای باند فرکانسی اتوکروليت خواهد شد در شکل 1 نشان داده شده است .

http://medicblog.blogfa.com/ مانيتورينگ جنين ؛ بهبود روش ها و کاربرد آنها در سيستم پزشکی از راه دور

 در اغلب موارد ، طيف فرکانسی صدای s2  که ازبسته شدن دريچه های آئورت  و پولمونری ( ريوی) سرچشمه می گيرد ، همان طور که شکل 1 ديده می شود ، بالاتر قرار می گيرد .همچنين , شکل, پنجره های زمانی که برای اتو کروليشن مهم هستند را نشان می دهد .

 اينتروالهای بين پنجره ها, در اولين فاز از تخمين دقيق زمان ضربه(beat timing)

می توانند ناديده گرفته شوند.  جمع شدگی بازه زمانی در اولين فاز از اتوکروليشن , زمانهای محاسباتی مورد نياز را کاهش می دهد .

بايد توجه داشت الگوريتمها از برآوردهای طيف فرکانسی برای حذف اينتروالهايی که معمولا به خاطر پيچيدگی بالا و تغييرات فرکانسی سيگنال ، ناکارآمد هستند ،  استفاده  می کنند .

 با استفاده از فرمول (2) , پيش بينی ضربه بعدی با متوسط گيری از ارزشهای Tbb قبلی(سابق) رخ می دهد.

K= تعداد سيکلها

Wk.b= وزنهای وابسته به اطمينان از بهبود ضربه ها

به طور مشابه , برای فاز دوم , زمان سيستوليک پيش بينی شده بوسيله اين عبارت ، محاسبه می شود .فرمول(3 ):

 Tsys زمانهای سيستوليک و Wk, b وزن ها هستند.

 ب)سيگنالهای انشعاب دار(Splitted signal)

سيگنالهای انشعاب دار  در اثر انفکاک صداهای قلبی بوجود می آيند.

در بعضی مواقع صدای s2  که ناشی از بسته شدن دريچه های آئورت و پولمونری        می باشد , به 2 قسمت تقسيم شده و در نتيجه سيگنالی که ؛ دونيمه و انشعابی , خوانده    می شود" ايجاد می گردد. Component اول A2   مربوط به بسته شدن دريچه آئورت,   componentدوم  P2 مربوط به بسته شدن دريچه پولمونری است.

درواقع در خلال دم , s2 به دو جزء قابل سمع می شکند و A2, P2 اندکی از هم جدا می شوند , اما در طول بازدم اين دو با اتصال به هم يک صدای واحد s را توليد می کنند.

 در متد ما , زمان S2 هميشه بوسيله اولين اوج (peak)سيگنال شناسايی خواهد شد .    همان طور که می دانيم, اين peak به طور طبيعی با بسته شدن دريچه آئورت مطابق خواهد بود .

ج) بهبود يا جبران تنفسی

   تنفس يکی از مهمترين علامتهای وضعيت خوب و مناسب جنين می باشد,که به طور وسيعی در 1 سال گذشته بر روی آن تحقيق شده است.

راه های متعددی برای استخراج ميزان تنفس جنين به وسيله بررسی تغييرات منحنی FHR  اتخاذ شده است

-.می دانيم در هنگام دم ضربان قلب افزايش و در هنگام بازدم کمی کاهش می يابدکه به اين پديده Sinus Arrhythmia می گويند.

  در يک تحقيق جامع رابطه بين افزايش سيگنال قلبی و تنفس جنين  پيدا شده است .

از آنجايی که سنسور ما قادر به تشخيص فرکانسهای نسبتا پايين زير 5/1 هرتز نيست ، اين پديده می تواند در روش ما برای شناسايی حرکت تنفسی شرح داده شود .

- اثر دوم که مورد استفاده قرار می گيرد ،  افزايش تغيير پذيری Tbb  در طول پريود فعال از نظر تنفسی در مقايسه با وضعيت ثابت است . افزايش تغيير پذيری در زمان سيستول نيز مورد ملاحظه قرار گرفته است ,که بديهی است  , نياز به تعيين بسيار دقيق از زمانهای صدای قلب , دارد .

 -سومين حالت ممکن برای شناسايی تنفس , اين می باشد که بيشترين  طول زمان احتمالی برای حرکت های تنفسی جنين 1/ 1تا 3/1 ثانيه می باشد .

         برای نشان دادن حرکات تنفسی جنين ، سيگنالهای دريافتی با فيلتر پايين گذر با فرکانس قطع(cut off ) 25 هرتز فيلتر شده  و يک منحنی شدت برای يک پنجره زمانی  انتخابی مناسب با يک نمونه همپوشانی بوسيله جمع کردن  ( کامل کردن ) شکل داده می شود .

در بسياری مواقع , در اينتروالهای آشفته , پريودهای مهم ( معنی دار) يافت می شود که ممکن است اين  پريودها در نتيجه تنفس جنين حاصل شده باشند .

 تغيير پذيری ضربه به ضربه Tbb  بوسيله اندازه گيری های  هم زمان  از اينتروال R-R  استخراج شده از نوار ECG  مورد بررسی قرار می گيرد .

         برای جداسازی حرکات تنفسی از ديگر حرکات جنين يا حتی اغتشاشاتی که خصوصياتی شبيه دارند, قوانين زير برای قابل اعتماد نمودن تشخيص تنفس به کار برده   می شوند :

1-حداقل 3 تناوب بلند 1/1 تا 3/1 ثانيه ای بايد به طور متوالی ( پی درپی ) ظاهر شوند .

2- در طول اين اينتروالهای زمانی , تغيير پذيری بايد از پريدهای غير آشفته ( به طور معنی داری ) بلند تر باشد .

د- دياگرام ( نمودار)مراحل کار

 سيستم پزشکی از راه دور از 2 بخش تشکيل شده است:

يک پردازنده  خانگی که با باتری ارزان قيمت کار می کند  ، آن قسمت از پردازش که با قابليتهای الکترونيکی محدود اين پردازنده انجام می شود  ؛ را انجام می دهد .

آناليز جزئيات و فرايندهايی که پريدهای زمانی به شدت آشفته دارند بوسيله کامپيوتر مرکزی بيمارستان  صورت می گيرد ,که بخش دوم اين سيستم پزشکی از راه دور را تشکيل می دهند .

http://medicblog.blogfa.com/ مانيتورينگ جنين ؛ بهبود روش ها و کاربرد آنها در سيستم پزشکی از راه دور

اولين قدم توليد 2 باند فرکانسی B1, B2 با استفاده از فيلتر باتروث می باشد .

به دنبال آن ، اتوکروليشن , قسمت های مهم را بر طبق صداهای S1,S2 پيش بينی شده , ( با ايجاد تيغه )  از هم جدا می کند و باعث ايجاد Cr1,Cr2 می شود .

 بر اساس اين موارد FHR,Tbb   و خط پايه و تغيير پذيری کوتاه مدت قابل محاسبه است .     

    اگر سطح اعتماد به نتايج بدست آمده از اين پيش بينی پايين تر از محدوده از قبل تعريف شده باشد، کروليشن روی اينتروالی برای 4 ضربه , به منظور يافتن صداهای قلبی مهم, تکرار می شود .

 اگر تلاش مجدد , هنوز ناموفق باشد , محدوده زمانی کامل به مرکز کامپيوتر در يک فرم فشرده منتقل می شود.

پيدا نمودن زمان صحيح صداهای s1,s2 قدم بعدي است , که با تلاش برای پيدا کردن صداهای اضافی و غير عادی صورت می گيرد . قانونی که در اينجا به کار می رود, از اين قرار است که حداقل 5 نمايش موفق برای اينکه اين واقعه به عنوان يک پديده غير عادی (   (Irregularity پذيرفته شود  ، مورد نياز است .

در نهايت واحد خانگی سعی در يافتن بعضی از صداهای حرکات تنفسی دارد .

داده های خروجی از اين فرايند ( در زمان واقعی ) (real time ) موقتا در حافظه لوكال ( محلی) جمع آوری شده و قبل از انتقال به مرکز کامپيوتر  فشرده سازی می شوند .

در مرکز کامپيوتر اين فرايند کامل شده و تا حدود 32 بيمار تحت مراقبت ثابت و هم زمان  قرار می گيرند .

دادها – پاسخ ها

مجموعه ای از چندين هزار رکورد فنوکارديوگرافيک , اتخاذ شده از بيش از يک هزار بيمار در طول 5 سال گذشته , جمع آوری شده است . برای تحقيقات جامع تر ، 47 فرد انتخاب شدند . در اين فاز از تحقيق موارد پر خطر پاتولوژيکی مستثنی شدند . خانمهای باردار ديابتی نيز در اين بررسی وارد شدند.

    ثبت های مشابه با تقريبا سيگنالهای دريافتی با فرکانس پايين يا صداهای ضربان قلب مادری خيلی قوی,  رد شدند.

ميزان تخمين درست از صدای s1,s2   برای تمام رکوردها بالای 92 % بود .

اندازه گيری و مانيتورينگ روی 28 نفر از آن 47 خانم انتخابی , که دارای سن بارداری 30 تا 40 هفته بودند ,به مدت 3 هفته با يک واحد مونيتورينگ تجربی انجام شد .

 زمان متوسط اندازه گيری حدود 20 تا 40 دقيقه بود , ولی در 6 نفر از مدت 5/1 ساعت هم فراتر رفت , که اين افزايش زمان به خاطر دريافت داده های کافی از وضعيت تنفس جنين بود . بايد در 30 دقيقه از زمان ارزيابی ,  جنين 30 حرکت تنفسی داشته باشد .

تمام ارزيابی های تجربی بين ساعتهای  صبح9 تا 12 ظهر انجام شد زيرا در اين زمان قند خون جنين بالاتر و در نتيجه حرکات وی از جمله فعاليت تنفسی اش حداکثر است . 

  وضعيت صحيح قرار گيری سنسورهای آکوستيک بر روی شکم  بسيار مهم است و باطد مدام چک شود .

      تنفس به کمک تکنيک تصوير سازی همزمان با تصوير سازی اولتراسوند , کنترل    می شود .زيرا استفاده از روش فنوکارديوگرافی به تنهايی  برای ارزيابی وضع تنفس جنين ،گيج کننده است . اکثر مشکلات  از پالسهای مادری و حرکات اعضاء و شکم جنين ناشی می شود .تلاشهای بيشتری برای بالا بردن و افزايش قابليت متدها ,لازم است.

 انتقال داده ها در فرم فشرده به مرکز کامپيوتر بيمارستان صورت می گيرد  که حدود    15 %  از کل داده های جمع آوری شده را تشکيل می دهد .

در مرکز کامپيوتر يک متخصص مامايی ، بر نمايش منحنيFHR  و تغيير پذيری و حرکات تنفسی  ثبت شده نظارت دارد .

 نتيجه گيری:

       نتايج حاصل از آزمايشاتی که بيشتر از جنين های سالم  به دست آمده بود اين را پيشنهاد  می کند که با بهبود کيفيت , ممکن  است تعداد بيشتری از تشخيص ها ی حاصل از مانيتورينگ سيگنالهای آکوستيک دريافتی , به صورت صحيح برای وضعيتهاي high risk جنيني نيز به دست آيند . 

 امکان موفقيت بيشتر اين متد زمانی است که از آن در يک سيستم تله مديسن جديد استفاده شود , که اجازه مراقبت طولانی مدت ( long term) جنين را فراهم می سازد .

  به عنوان اولين قدم , يک سيستم مقدماتی با 8 واحد مانيتورينگ خانگی و يک مرکز مراقبت بهداشتی که در بيمارستان دولتی مادران کشور مجارستان , نصب شده است .

 البته سيستمی که در اين  کشور به کار رفته است قادر به آشکار سازی ضربه های extra systolic و انقباضات بيش از حدقلبي نيست , همين طور , سطح زيادی از آريتمی ها غير قابل تشخيص باقی می مانند .اما  همين نمونه عملی می تواند راهگشای حل بسياری از مشکلات باشد.

   از آنجا که اطلاعات  صحيح وحتمی تنها با اندازه گيری و سنجش طولانی مدت دريافت می شوند؛ الکتروکارديوگرافی خارج از رحم جنينی و   مانيتورينگ خانگی جنين با روش فنوکارديوگرافی نسبت به روشهای فعلی ( سونوگرافی و مانيتور داخلی)که هم پيچيده و هم دارای هزينه بالايی است  ، ار جحيت دارد  و لازم است با انجام تحقيقات عملی بيشتر در اين زمينه مشکلات و کمبود ها شناسايی شوند  تا  بارفع نقصهای موجود, کاربرد فنوکارديوگرافی دراز مدت از طريق سيستم پزشکی از راه دور ، به طور وسيع امکان پذيرگردد.

 

   منابع:

  

1. Improved method for heart rate monitoring

(Proceeding of the 2005 IEEE)NO.105

2. Long term phonocardiographic fetal home monitoring for telemedicine system

1071 NO.  (Proceeding of the 2005 IEEE)

 3.Physics in medicine biology encyclopedia 

 4. Hand book of biomedical instrumentation

5. Concise – Williams Obstetrics-2005

 6.Neonatology-Nelson -2002    

7.A guide to: Physical Examination & History Taking-Bates-Barbara-2002  

8. Medical Physics –for medical & obstetrical students-Dr.shushtarian-2003

   

با احترام

شيما طباطبايی

 


منبع : http://medicblog.blogfa.com/post-1183.aspx
تاریخ انتشار : شنبه 10 اسفند1387