یکی از دستگاه های تشخیصی مورد علاقه مهندسان پزشک، دستگاه ECG/EKG میباشد.

قلب سیگنال‌های الکتریکی تولید میکند که می‌تواند به عنوان ابزار تشخیص عملکرد نواحی مختلف قلبی مورد استفاده قرار گیرد. پتانسیل‌های الکتریکی تولید شده توسط قلب در سراسر بدن منتشر شده و اختلاف پتانسیل‌هایی را در سطح بدن به وجود میآورند. در الکتروکاردیوگرافی از یک جفت الکترود که به عنوان لید (Lead) معروف است، استفاده میشود و معمولاً سیگنال ECG از چند لید مختلف برداشت میشود. این لیدها ممکن است به صورت دو قطبی (لیدهای اصلی) یا تک قطبی انتخاب شوند. در ثبت‌های کلینیکی مجموعاً 12 لید به عنوان ثبت ECG از بدن بیمار ثبت می‌شود که شامل سه لید اصلی (لید I، لید II، لید III) و 9 لید تک قطبی (لیدهای سینه‌ای v1 تا v6 و لیدهای avr،avl و avf) می‌باشند. یک دستگاه ECG بایستی قادر باشد تمام 12 لید را ثبت کرده و نمایش دهد.

اجزای اصلی دستگاه ECG

دستگاه الکتروکاردیوگراف شامل اجزای اصلی زیر میباشد:

1- صفحه کلید

این قسمت بسته به مدل و شرکت سازنده به لحاظ شکل ظاهری و نوع کلیدها میتواند بسیار متفاوت باشد، ولی به وسیله آن‌ها میتوان کارهای زیر را انجام داد:

• کلید روشن و خاموش کردن دستگاه:

به وسیله آن میتوان دستگاه را روشن و خاموش کرد.

• کلید انتخاب نوع عملکرد دستگاه:

از نظر دستی (Manual) و یا خودکار (Auto): اگر با این کلید مُد کاری دستگاه را روی Manual بگذاریم اپراتور قادر خواهد بود از میان لیدهای دوازده‌گانه هر کدام را که مورد نیاز است انتخاب کند. در حالی که با انتخاب مُد کاری Auto دستگاه به طور خودکار کلیه دوازده لید را گرفته و چاپ میکند.

• کلید انتخاب سرعت:

به وسیله این کلید، اپراتور دستگاه، میتواند بسته به نوع بیمار و توصیه پزشک، سرعت حرکت کاغذ را انتخاب کند. سرعت حرکت کاغذ میتواند یکی از مقادیر 5، 25 و یا mm/s50 را داشته باشد.

• کلید تنظیم ضریب تقویت موج خروجی (Gain):

به وسیله این کلید می‌توان اندازه موج رسم شده بر روی کاغذ را تنظیم کرد. مقادیر معمول آن، 5/0، 1 و یا cm/mv2 میباشد.

• کلید فیلتر:

از این کلید برای فعال و یا غیرفعال کردن فیلتر دستگاه استفاده میشود.

• کلیدهای انتخاب لید:

به وسیله این کلیدها در صورتی که در مُد کاری Manual باشیم میتوانیم لید مورد نظر خود را انتخاب کنیم. قابل ذکر است که این کلید (یا کلیدها) در مُد Auto غیرفعال میباشند.

• کلید mv1:

به وسیله این کلید یک سیگنال به اندازه mv1 در خروجی ایجاد میشود که جهت تست خروجی و نیز تنظیم قلم میتوان از آن استفاده کرد.

• کلید تنظیم صدا:

به وسیله آن میتوان بیزر (Beezer) دستگاه را قطع و یا شدت صدای آن را تنظیم کرد. این کلید در بعضی از مدل‌ها وجود ندارد.

• کلید شروع (Start):

به وسیله این کلید و پس از انجام تنظیمات لازم، دستگاه شروع به گرفتن نوار قلب از بیمار میکند.

• کلید پایان (Stop):

در مُد Manual برای اتمام کار باید از این کلید استفاده کنیم (در بسیاری از دستگاه‌های ECG کلید Start و Stop در یک کلید ادغام شده‌اند).

2. اتصالات جانبی

اتصالات جانبی دستگاه شامل بخش‌های زیر میباشد:

• الف) کابل برق: هت تأمین جریان و ولتاژ مورد نیاز دستگاه، از برق شهری استفاده میشود.
• ب) سیم زمین (Earth): دلیل رعایت مسائل ایمنی و جلوگیری از اثرات نامطلوبی که امواج الکتریکی و الکترومغناطیسی موجود در محیط بر روی کیفیت ECG گرفته شده از بیمار میگذارد، استفاده از سیم زمین الزامی میباشد. بسته به امکانات موجود می‌توان از کابل‌کشی زمین، لوله‌کشی آب، شوفاژ و در نهایت در صورت در دسترس نبودن هیچ یک از موارد فوق از تخت بیمار برای اتصال سیم زمین استفاده کرد.
• ج) کابل اتصال لید ها: بسته به نوع دستگاه میتتواند شامل 3، 6 و یا 12 لید باشد ولی اکثر دستگاه‌های ECG موجود در بازار توانایی دریافت و پردازش 12 لید را دارند.

  

3. صفحه نمایشگر

صفحه نمایشگر جزء قسمت‌های ضروری دستگاه نیست و در مدل‌های قدیمی و برخی از مدل‌های حاضر در دستگاه وجود ندارد. صفحه نمایشگرهای به کار رفته در انواع مختلف دستگاه‌های ECG موجود در بازار، ممکن است از نوع LCD های سیاه و سفید تک خطی و یا گرافیکی و نیز LCD های رنگی باشد. بسته به نوع و مدل دستگاه از صفحه نمایشگر برای نمایش تنظیمات دستگاه و در برخی مدل‌ها برای نمایش خروجی ECG گرفته شده از بیمار استفاده میشود.

4. بُرد تغذیه

این برد وظیفه تبدیل ولتاژ برق شهری را به ولتاژ DC مورد نیاز دستگاه بر عهده دارد و بسته به نوع دستگاه از قسمت‌های مختلفی تشکیل میشود که عمده‌ترین آن‌ها به شرح زیر میباشد:

• • سلکتور V220/110 (فقط در بعضی از مدل‌ها)
  • فیوز محافظ (فقط در بعضی از مدل‌ها)
  • مدارات ایزولاسیون
  • ترانس کاهنده یا اتوترانس کاهنده
  • مدارات یکسو کننده
  • مدارات تثبیت کننده
  • فن (فقط در بعضی از مدل‌ها)
  • ورودی برق DC (فقط در بعضی از مدل‌ها)

5. باطری پشتیبان

اغلب دستگاه‌های ECG علاوه بر استفاده از برق شهری، از یک باطری قابل شارژ نیز جهت تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز دستگاه در مواقعی که استفاده از برق شهری ممکن نیست، استفاده می‌کنند. انواع باطری‌هایی که در دستگاه‌های ECG به کار میروند عبارتند از:

• باطری‌های نیکل کادمیوم Nl-Cd
• باطری‌های سرب اسید SLA

 6. چاپگر یا ثبات (Recorder)

به جهت پاپ اطلاعات ECG گرفته شده از بیمار بر روی کاغذ از این سیستم استفاده میشود و شامل قسمت‌های زیر میباشد:

رسام: به  وظیفه ثبت اطلاعات بر روی کاغذ را به عهده دارد و از لحاظ نحوه ثبت اطلاعات به انواع زیر تقسیم میشود:

• رسام‌های دارای قلم‌های جوهری
• رسام‌های دارای قلم‌های حرارتی
• رسام‌های ماتریس حرارتی یا کریستال حرارتی

مدل آخر به دلیل مزایای مختلفی که نسبت به مدل‌های دیگر دارد، کاربرد بیشتری در دستگاه‌های ECG دارد. چاپگر بسته به نوع دستگاه میتواند در آن واحد یک یا چند موج را بر روی کاغذ رسم کند.

سیستم تغذیه کاغذ: ظیفه تأمین کاغذ مورد نیاز رسام، به منظور رسم نمودار ECG و با سرعت مورد نظر اپراتور، را به عهده دارد. برای این کار از یک موتور DC استفاده می‌شود که برای تغییر سرعت آن، ولتاژ کاری آن را به وسیله مدارات کنترلی تغییر میدهند. برای هدایت کاغذ از مخزن تا مقابل رسام و در نهایت خروج آن از دستگاه از یک سری غلطک و چرخ دنده استفاده میشود.

 مخزن کاغذ: کاغذ مورد نیاز چاپگر را در خود ذخیره میکند.

 سنسور کاغذ: جود کاغذ را در مخزن کاغذ چک کرده و اتمام آن را به وسیله آلارم به اپراتور اعلام میکند.

7. مدارات تقویت کننده ECG

تقویت کننده ECG یک تقویت کننده تفاضلی است که امپدانس ورودی بالایی دارد. تقویت کننده ECG باید به نحوی طراحی شده باشد که در مقابل فشارهای ولتاژ بالای الکتروشوک و الکتروکوتر مقاوم باشد. بنابراین بایستی دارای مدار محافظ ورودی باشد. برای حفاظت مدار در مقابل ولتاژهای بالای ورودی معمولاً از یکی از روش‌های زیر استفاده میشود:

•  دیود زنر: خاصیت این دیودها این است که نمیگذارد ولتاژ دو سرشان از حد معینی بالاتر رود.
•  دیود: ر اساس استاندارد AAMI جریان ورودی تقویت کننده ECG نباید از 50 میکروآمپر تجاوز کند. لذا برای این مقصود از دیودهایی استفاده میکنیم که در حالت عادی مقاومت کمی دارند ولی با افزایش جریان ورودی مقاومتشان افزایش یافته و نمیگذارند جریان ورودی به تقویت کننده از این حد تجاوز کند.
• مقاومت: ز تعدادی مقاومت به طوری سری در مسیر ورودی دستگاه برای محافظت بخش تقویت کننده ECG استفاده میشود.

پهنای باند فرکانسی تقویت کننده ECG بین Hz05/0 تا Hz100 میباشد. علاوه بر این تقویت کننده ECG باید دارای فیلترهای مناسب جهت حذف سیگنال‌های مزاحمی که بر روی دستگاه تأثیر میگذارند، باشد. یکی از مهم‌ترین این فیلترها، فیلتر میان نگذر (Notch Filter) میباشد که برای حذف تداخل‌های ناشی از نویز برق شهر استفاده میشود.

8. سیستم پردازش، ذخیره و انتقال اطلاعات

این سیستم بسته به نوع و مدل دستگاه میتواند کاملاً با امکانات متفاوتی ظاهر شود. این سیستم میتواند شامل بخش‌های زیر باشد:

• • سیستم انتخاب لیدها
  • سیستم ذخیره اطلاعات بر روی انواع حافظه‌ها
  • ارسال اطلاعات بر روی شبکه
  • امکان تبادل اطلاعات از طریق مودم
  • امکان تشخیص خودکار آریتمی‌ها و گزارش به اپراتور جهت تشخیص سریع بیماری
  • تبادل اطلاعات با کامپیوتر از طریق پورت‌های دستگاه