بخشی از مقاله
چکیده
الکترکاردیوگرافی - ECG - نوعی فرآیند تشخیصی برای ارزیابی سلامت ناشی از تحریک عضله قلب میباشد. بطور کلی این پروژه به سه بخش تقسیم می شود، بخش اول آماده سازی سیگنال، بخش دوم دیجیتال نمودن سیگنال DAQ و بخش سوم نمایش سیگنال بر روی کامپیوتر و ارسال آن از طریق پروتکل اترنت تقسیم می گردد.
در ابتدا سیگنال توسط ماژولAD8232 ازسطح بدن دریافت میشود و سپس به میکروکنترلر فرستاده میشود، بعد از تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتال به طور همزمان به کامپیوتر فرستاده می شود تا توسط نرم افزار لبویو و ویژوال استادیو نمایش داده شود.
از مزایای این روش می توان به مواردی نظیر کنترل بیماری های مزمن، تشخیص، درمان، پیگیری و مشاوره و هم چنین، آموزش اشاره کرد. مزایای دستگاه را میتوان قایلیت ارسال سیگنال ECG بر روی سیتم دیگر - پزشک - از راه دور و از طریق پروتکل tcp/ip، قابلیت ارتباط تصویری و نوشتاری از راه دور، و نمایش سیگنال بر روی تلفن همراه می باشد.
-1 مقدمه
الکتروکاردیوگرافی از کلمه یونانی الکترو مشتق شده است زیرا مربوط به فعالیت الکتریکی است، kardio در یونانی به معنای قلب و گراف از ریشه یونانی به معنی نوشتن است.
سال 1878 میلادی 2 محقق انگلیسی موفق شدند برای نخستینبار امواج الکتریکی قلب یک قورباغه را ثبت کنند و پس از آن اولین بارکسی که به طور سیستماتیک قلب را از نقطه نظر الکتریکی نمایش داد آگوستوس والر بودآگوستوس والر، از محققان یک مرکز پزشکی در لندن، اطلاعاتی را درباره نخستین امواج الکتریکی ثبت شده از قلب انسان اعلام کرد و در حقیقت آگوستوس والر نخستین فردی بود که این امواج را الکتروکاردیوگرام نامگذاری کرد در سال Einthoven 1906 ، پدر الکتروکاردیوگرافی، اولین بار بر روی انتقال از طریق خطوط تلفن تحقیق کرد. [6] یکی از قدیمیترین و پرکاربردترین روشها، مطالعه چگونگی انتشار سیگنالهای الکتریکی قلب میباشد. بوسیله الکتروکاردیوگراف میتوان سیگنالهای الکتریکی حاصل از عملکرد الکتریکی قلب را با نمونه برداری از نحوه انتشار این سیگنال در نواحی مختلف بدن مورد مطالعه و سنجش قرار داد.
با استفاده از ECG می توان به تشخیص بیماریهای قلبی مختلفی از جمله ایسکمی قلبی، بزرگر، حفره های قلبی و بیماریهای عضله قلبی کمک کرد. [5] بطور کلی مدار را می توان به سه بخش آماده سازی سیگنال، تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتال - برد - DAQ و پردازش و نمایش بر روی کامپیوتر و ارسال آن از طریق پروتکل اینترنت تقسیم کرد.
شکل - - - 1 بلوک دیاگرام نهایی پروژه
در حقیقت، تله مدیسین یا دورا پزشکی همان به کارگیری فناوری های الکترونیک و دیجیتال است که به منظور اعمال مراقبت های پزشکی- بهداشتی از بیمارانی که در نقاط دور از مرکز درمانی به سر می برند، به کار گرفته می شود. برقراری شبکه دورا پزشکی در مناطق وسیع و با تراکم جمعیتی کم و نیز در مناطق کوهستانی و سخت گذر به خصوص در هنگام حوادث غیر مترقبه، بسیار ضروری به نظر می رسد .
از مزایای این روش می توان به مواردی نظیر کنترل بیماری های مزمن، تشخیص، درمان، پیگیری و مشاوره و هم چنین، آموزش اشاره کرد. در این روش ها، تمام اجزای مرتبط با سلامت با یکدیگر در ارتباط خواهند بود از قبیل ارتباط بیمار با مرکز درمانی، مرکز درمانی با بیمارستان، بیمارستان با بیمارستان تخصصی و حتی می توان قبل از رسیدن بیمار به بیمارستان و در آمبولانس، شرایط جسمانی از جمله ضربان قلب او را به اطلاع پزشک رساند [6].
-2 آماده سازی سیگنال با ماژول AD8232
شکل - - - 2 ماژول سنسور الکتروکاردیوگرافی ECG
AD8232
آی سی AD8233 یک ماژول مقرون به صرفه استفاده برای اندازه گیری فعالیت الکتریکی قلب است .این آی سی فعالیت الکتریکی ECG که به صورت یک مقدار آنالوگ می باشد را از طریق لیدهای نصب شده بر روی بدن بیمار از قسمتهای ورودی ماژول AD8232 دریافت می کند و خروجی تقویت شده این ماژول به ورودی ADC میکروکنترلر جهت قراعت و اندازه گیری و دیجیتال نمودن سیگنال ضربان قلب ارسال میشود. با توجه به اینکه دامنه سیگنال ECG ناچیز و در حد 0,05 الی 3 میلی ولت و پهنای باند ورودی در حد 0 الی 150 هرتز می باشد می بایست مسایلی همچون جنس لیدها ، نوع تقویت کننده جهت کاهش نویز و افزایش دامنه سیگنال، نوع فیلترها و حذف نویز برق شهر رعایت و در نظر گرفته شود.
شکل - - - 3 الکترودهای الکتروکاردیوگرافی ECG
چون ولتاژ گرفته شده از الکترودها خیلی کم است باید تا حد امکان مقاومتهایی را که باعث افت ولتاژ می شود از بین برد برای همین حتی برای چسباندن الکترود، محل را تمیز میکنند. علاوه بر این یک چراغ نشانگر LED است که به ریتم از یک ضربان قلب تکان خواهد. نحوه نصب لیدهای الکتروکاردیوگرافی به بدن طبق استاندارد اروپا مطابق شکل 4 می باشد، - RAسمت راست - ، - LAسمت چپ - ، RL - پا راست -
شکل - - - 4 محل نصب سنسورهای الکتروکاردیوگرافی
این سیمها پس از آغشته شدن بادکش سرشان با ژل لوبریکانت به محل مربوطه وصل میشوند. الکترودهای فلزی کوچکی بر روی مچ دست، قوزک پا و سینه افراد قرار داده میشود و سیگنالهای الکتریکی از الکترودها و از طریق این سیمها به دستگاه نوار قلب منتقل میشوند.
-3 دیجیتال نمودن سیگنال آنالوگ - کارت - DAQ
از کارت هایDAQجهت جمع آوری داده ها و تولید سیگنال های آنالوگ و دیجیتال برای برقراری ارتباط بین کامپیوتر و دنیای بیرون استفاده می شود. بطور خلاصه به اندازه گیری یک سیگنال حقیقی نظیر ولتاژ و ارسال آن به کامپیوتر جهت پردازش، تجزیه و تحلیل، ذخیره و اعمال تغییرات اطلاق می گردد. یعنی به کمک این کارت و نرم افزارهایی نظیر Matlab، Labview و Visual studio و .... می توان اطلاعات لازم را از محیط دریافت ، به رایانه انتقال داده و شروع به پردازش این اطلاعات نموده و بر اساس این اطلاعات فرامینی را اجرا نمود.
شکل - - - 5 کارت JIT DAQ V2.0
کارت DAQ سری JIT-DAQ-V2,0 دارای 12 ورودی انالوگ 12 بیت - - 0 -3, 3 با سرعت داده برداری Ksps 200و 2 خروجی آنالوگ و همچنین 8 ورودی خروجی دیجیتال، کانتر و PWM می باشد. این کارت DAQ توسط پورت USB به رایانه متصل گردیده و بر اساس فرامینی مشخص دستورات را اجرا می نماید. استفاده از یک سری دستورات مشخص باعث گردیده تا راه اندازی و استفاده از این کارت DAQ بسیار ساده بوده و شما با استفاده از هر نوع محیط برنامه نویسی و با استفاده از چند دستور ساده می توانید انواع فرامین را اجرا و یا اینکه در کمتر از چند میلی ثانیه اطلاعات را از طریق دستگاه دریافت و به پردازش این اطلاعات بپردازید.
شکل - - - 6 کارت BLUETOOTH DAQ
نقش میکرو کنترلر نقشی نسبتا ساده است؛ باید سیگنال آنالوگ را بگیرد و آن را پس از تبدیل به دیجیتال، بصورت پروتکل سریال در آورد و ما آنرا با استفاده از پورت سریال و کابل RS232 به کامپیوتر ارسال کند. در این پروژه ما از یکAVR متداول یعنی ATMEGA32 استفاده کردیم خواندن مقدار آنالوگ پورت مورد
نظر بصورت پشت سرهم تا ارسال دستور بعدی : با ارسال" "ADC3V.0_LOOP?خواندن مقدار آنالوگ پورت مورد نظر بصورت یکبار : هر متغیری مثلا " " ADC3V.0? و جهت ارسال دیتا به کامپیوتر از پروتکل بلوتوث نیز استفاده می شود. ماژول بلوتوث HC-05 یک ماژول استاندارد Bluetooth با خروجی سریال می باشد. این ماژول برای ارتباط بین میکروکنترلر و موبایل و تبلت و نیز دو میکرو با یکدیگر با سرعت بالا انتخاب خوبی به شمار می رود. همچنین میتوان با استفاده از این ماژول بین پروژه های ساخته شده با میکرو و lap top های دارای پورت USB و PC های دارای دانگل بلوتوث نیز یک لینک ارتباطی بیسیم از نوع ارتباط سریالدر دو مد masterو slave ، پورت سریال را به صورت بی سیم برقرار کرد.
شکل - - - 7 ماژول بلوتوث HC-05
از ماژول HC05 میتوان دیتا را در فواصل معین - 10 الی 33 متر - با استفاده از پروتکل بلوتوث دریافت و ارسال کرد. مزیتی که ماژول بلوتوث دارد می باشد این است که می تواند دیتا را از آردوینو ، میکرو کنترلر ، تلفن همراه و... به صورت سریال به ماژول انتقال داد و سپس خود ماژول دیتا را از طریق پروتکل بلوتوث ارسال خواهد کرد.
-4 پردازش سیگنال ECG و نمایش آن توسط نرم افزار LabVIEW وVisual Studio بر روی کامپیوتر
نرم افزار labVIEW یک زبان برنامهنویسی گرافیکی است که بصورت گستردهای برای کاربردهای مختلفی در صنایع، تحصیلات، آموزش و تحقیقات آزمایشگاهی به عنوان یک مدل استاندارد برای جمع آوری و پردازش داده ها و همچنین وسیله ای جهت کنترل و شبیه سازی ابزارهای مجازی آمده است.
این نرم افزار رایانه ای که در حال حاضر از لحاظ کاربردی در بین دانشجویان و محققان گرایشهای برق از جمله بیوالکتریک در حال گسترش می باشد، بخاطر داشتن قابلیتها و توانمندیهایی که به کاربر می دهد از جمله داشتن قابلیت انعطاف جهت تجزیه و تحلیل سیستمهای اندازه گیری، بسیاری از مشکلات را از پیش روی کاربر برمیدارد.
