SYSTEEMIN HYVYYS. Aiheeseen liittyvää kalvomateriaalia. INVASIIVINEN VERENPAINEMITTAUS KÄYRÄMUODON HYVYYS TAAJUUSANALYYSI

Transkriptio

1 Invasiivinen verenpainemittaus, systeemin hyvyys sivu 1/ 8 INVASIIVINEN VERENPAINEMITTAUS SYSTEEMIN HYVYYS Aiheeseen liittyvää kalvomateriaalia. INVASIIVINEN VERENPAINEMITTAUS KÄYRÄMUODON HYVYYS # TAAJUUSANALYYSI # TAAJUUSVASTEEN LUONNEHTIMINEN # TAAJUUSVASTEEN MÄÄRITTÄMINEN # TAAJUSVASTEESEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT # TARVITTAVA TAAJUUSVASTE # TAAJUUSANALYYSI * käyrän muodostuminen sinimuotoisista värähtelyistä * vahvistuksen oltava tasainen * vaiheen on oltava oikea Suorakaide-aaltomuodon muoodostuminen sinimuotoisista komponenteista. Esitettynä neljä ensimmäistä taajuuskomponenttia ja niiden summautuminen. Mitattavan verenpainekäyrän muoto voi suuresti vaihdella mittauskohdasta ja potilaasta riippuen. Tämän takia ei käyrän muodosta voida varmuudella päätellä onko käyrän muoto toistunut oikeana vai onko se vääristynyt.

2 Invasiivinen verenpainemittaus, systeemin hyvyys sivu 2/ 8 Verenpainekäyrän jakautuminen taajuuskomponentteihin. Alkuperäinen käyrä paksulla (a). Ohuempi käyrä (b) kuuden ensimmäisen komponentin summa. Toisen kertaluvun järjestelmän taajuusvaste. Ominaistaajuus on taajuustoiston matemaattinen kulmapiste. Resonanssitaajuus taajuustoiston maksimivahvistuksen kohta. Vaimennuskerroin määrää kuinka vahvistus käyttäytyy ominaistaajuuden läheisyydessä. Taajuuskomponenttien vaiheen siirtyminen aiheuttaa summautuvan käyrämuodon vääristymisen. Taajuusvasteen riittävyyden arviointi ominaistaajuuden ja vaimennuskertoimen tai ominaistaajuuden ja resonanssitaajuuden perusteella hankalaa, koska on arvioitava kahden luvun keskinäisiä arvoja. Arviointia helpottaa jos näistä saadaan laskettua yksittäinen indeksiluku, jonka suuruus on verrannollinen systeemin hyvyyteen. Esimerkki vaihevirheen vaikutuksesta. Pienet nopeat muutoskohdat voivat summautuneessa käyrässä näkyä ajallisesti väärässä paikassa. TAAJUUSVASTEEN LUONNEHTIMINEN * ominaistaajuus * resonanssitaajuus * vaimennuskerroin * punnittu vahvistuksen poikkeama WSD-indeksin laskeminen: summataan vahvistuskäyrän poikkeamat tasaisesta toistosta. Poikkeamat lasketaan tietyillä taajuuksilla ja ko. poikkeamaa painotetaan kertoimella, joka vastaa ko. taajuuden merkittävyyttä verenpainekäyrän toistumisessa. Painokertoimet ovat erilaiset keuhkovaltimopainemittauksessa ja systeemikierron valtimopainemittauksessa.

3 Invasiivinen verenpainemittaus, systeemin hyvyys sivu 3/ 8 Karkeasti suuresta käyräjoukosta tehtynä havaintona WSD-arvo kertoo kuinka monta prosenttia havaittu systolinen paine saattaa olla liian suuri verrattuna pulssipaineeseen sykkeen ollessa selväti yli 100 sykettä/min. Pulssipaine on systolisen paineen ja diatolisen paineen erotus. TAAJUUSVASTEEN MÄÄRITTÄMINEN * siniaaltogeneraattori - ei sovellu in-vivo * askeltesti + voidaan käyttää in-vivo - tulkinta ei ole niin helppoa kuin yleensä uskotellaan Toisen kertaluuvun systeemin askelvaste. Havainnoimalla askelvasteen värähtelyt, niin voidaan laskea taajuusvasteen arvot. Taajuusvasteen määrittämiseksi systeemiin syötetty sinimuotoinen painesignaalipyyhkäisy 1 20 Hz. Rekisteröidään matalan taajuuden amplitudi Ao, resonanssitaajuuden amplitudi Ar ja resonanssitaajuus fr. Näistä saadaan laskettua ominaistaajuus ja vaimennuskerroin. Askelmaisen painemuutoksen tekeminen puhkaistavan kumikalvon avulla. Askelmaisen painemuutoksen tuottaminen automaattihuuhtelulaitteen pikahuuhtelulla.

4 Invasiivinen verenpainemittaus, systeemin hyvyys sivu 4/ 8 Kaavamaisesti taajuusvasteen muodostuminen systeemin ominaisuuksista: Suurihalkaisijainen siirtoletku, systeemissä joustavuutta = matalalla taajuudella oleva resonanssitaajuus. Pienihalkaisijainen siirtoletku, systeemissä joustavuutta = ylivaimennettu systeemi. Keskimääräinen siirtoletkun halkaisija, ei joustavuutta = alivaimennettu systeemi, korkealla oleva resonanssitaajuus. Ohut siirtoletku, ei joustavuutta = optimivaimennus, pitkälle ulottuva taajuusvaste, TAAJUSVASTEESEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT 2. JOUSTAVUUS jousto aiheuttaa värähtelytaipumusta * anturin joustavuus * letkuston joustavuus * ilmakuplat Taajuusvasteen arvojen laskemiskaavat havaitusta askelvasteesta. Askelvasteesta mitataan peräkkäisten värähtelyhuippujen väli (peak-to peak) ja ensimmäisen värähtelyjakson kestoaika nollatason lävistyshetkien mukaan. Ensin lasketaan vaimennuskerroin, sitten ominaistaajuus ja resonanssitaajuus. Yleensä vaihekulmaa ei tarvitse laskea. TAAJUSVASTEESEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT 1. NESTEEN MÄÄRÄ 2. JOUSTAVUUS 3. VIRTAUSVASTUS Vanhassa anturissa (kalvon halkaisija 25 mm) ja uudessa anturissa (kalvon halkaisija 1 mm) kalvon joustavuuden aiheuttama tilavuusmuutos on aivan eri suuruusluokkaa. TAAJUSVASTEESEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT 1. NESTEEN MÄÄRÄ lisääntyvä massa hidastaa systeemiä * letkuston pituus * letkuston halkaisija Vanhassa anturissa mittakammion kiinnitys vain muutamalla kynnellä aiheutti helposti mittakammion taipumista ts. Joustavuutta systeemiin.

5 Invasiivinen verenpainemittaus, systeemin hyvyys sivu 5/ 8 Hanan venttiilirakenne: Holvimalliseen jää sopukoita ilmalle. Oikeaoppinen on putkirakenne. Huonosti suunniteltu siirtoletkun ja letkuliittimen runko-osan yhdistyminen voi myös aiheuttaa pesäpaikkoja ilmalle. Edellisen kuvan kohdan B-mukainen rakenne. Huonosti muotoillut liittimien kärkiosat ja pohjat jättäävät systeemiin sopukoita, joihin ilmakuplat pesiytyvät. Oikeaoppinen rakenne on kohdassa C. Huono rakenne anturin sisällä. Nuolen kohdalla pyöreä O-rengastiiviste. Renkaan ja anturin keskiosan väliin jää V-hahlo, johon ilmakuplat pesiytyy.

6 Invasiivinen verenpainemittaus, systeemin hyvyys sivu 6/ 8 Edellisen kuvan rakenne korjattuna. Pyöreän =- renkaan sijasta renkaan poikkileikkaus on suorakaide. Runkon ja tiivisterenkaan välinen tyhjä tila minimoituu. TAAJUSVASTEESEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT 3. VIRTAUSVASTUS värähtelyenergian hävittäminen Gabarith(TM) Kit. Yhden valmistajan tapa ilmaista letkuston ja paineanturin muoodostaman yhdistelmän (setin) hyvyys. Valmistaja lupaa, että mittauksessa taajuusvaste kulkee oheisen mukaisen trumpettikäyrän alueelta. * letkuston sisäläpimitta * kanyylin sisäläpimitta * hyytyminen TARVITTAVA TAAJUUSVASTE * vanha sääntö: "taajuusvaste tasainen 10x kerrannaiseen asti" -> HR 60 1/min => 10 Hz -> HR 180 1/min => 30 Hz - mikä on "tasainen" - tarvitaanko 10x => vahvistuksen virhe saanee olla > 20 % kolmannen kerrannaisen jälkeen => ominaistaajuuden tulee olla: Hz ali- ja ylivaimennetussa systeemissä Hz optimivaimennetussa systeemissä Prof. Gardnerin julkaisussa esittämä alue, jossa ominaistaajuuden ja vaimennuskertoimen tulee olla, jotta normaalisykkeisen potilaan verenpainekäyrä toistuisi ilman havaittavaa vääristymää. Prof. Gardnerin julkaisussa esittämä alue, jossa ominaistaajuuden ja vaimennuskertoimen tulee olla,

7 Invasiivinen verenpainemittaus, systeemin hyvyys sivu 7/ 8 jotta yli 100 sykettä/min sykkeisen potilaan verenpainekäyrä toistuisi ilman havaittavaa vääristymää. + soveltuu kaikkiin letkustoihin - säätö tehtävä - ilmakuplien lypsäminen * ROSE-käyttö + ei tarvitse säätää Nomogrammi, johon on laskettu WSD-indeksin arvoja, Huomaa käyrien samankaltaisuus verrattuna Gardnerin julkaisemiin alueisiin. Tässä kuvassa taajuusasteikko on logaritminen tämä litistää käyrien taipumista X-akselin suunnassa. Accudynamic-vaimennuskomponentti. Ylhällä kartioventtiilin säätönuppi, jolla säädetään virtausvastusta nupin alla olevaan ilmatilaan (uloke). 1. OMINAISTAAJUUDEN KASVATTAMINEN 2. VAIMENNUKSEN LISÄÄMINEN LISÄKOMPONENTEILLA 3. VAIMENNUKSEN LISÄÄMINEN JÄRJESTELMÄN RAKENTEELLA 4. SÄHKÖINEN SUODATUS 1. OMINAISTAAJUUDEN KASVATTAMINEN * lyhemmät letkut * ei joustavia osia * osien ja liitosten minimointi * ei pesäpaikkoja ilmakuplille ROSE-vääärähtelyvaimennin. Laitteessa on kiinteä virtausvastus. + halvemmat setit - mahdollisia käyttörajoituksia 2. VAIMENNUKSEN LISÄÄMINEN LISÄKOMPONENTEILLA - lisäosa: -> lisää hintaa -> lisää liitoksia * ACCUDYNAMIC-käyttö Esimerkkikuva värähtelyvaimentimen markkinointikuvasta. Huomaa, että ROSE:n kanssa olevassa osuudessa diastolinen paine on matalammalla näin on aiheutettu liioitellun suuri vaikutus systoliseen paineeseen.

8 Invasiivinen verenpainemittaus, systeemin hyvyys sivu 8/ 8 3. VAIMENNUKSEN LISÄÄMINEN JÄRJESTELMÄN RAKENTEELLA * pienempi letkuston sisähalkaisija * pieni kanyylin halkaisija -> ajattelutavan muutos 4. SÄHKÖINEN SUODATUS * elektroninen suodatus vahvistimissa * ohjelmallinen suodatus signaalinkäsittelyssä - voi rajoittaa systeemin suorituskykyä + halpa ja pysyvä ratkaisu -> laskentakapasiteettia tarvitaan muutenkin Taajuusvasteen muokkausta suodattamalla: Kun systeemin mekaanisen osan vaste on alivaimennettu (=toistokäyrässä resonanssihuippu), niin tätä liikavahvistusta voidaan pienentää Prof. Gardnerin julkaisussa esittämä alue, jossa ominaistaajuuden ja vaimennuskertoimen tulee olla, jotta normaalisykkeisen potilaan verenpainekäyrä toistuisi ilman havaittavaa vääristymää. vaimentamalla vahvistimessa. Systeemi toimii kun letkusto/anturi ja vahvistin on sovitettu toisiinsa. Jos nestesysteemiä parannetaan, niin ylimääräinen vahvistus tuleekin liian suurille taajuuksille ja yhdistelmän summa on alkuperäistä huonompi. Esimerkki mahdottomasta mittaustilanteesta: Keuhkovaltimopaine mitattuna sydämen oikean puolen läpi uitetulla katetrilla. Katetri heilahtaa jokaisella sydämen sykkeelleä ja tämä katetrin heilahtaminen aiheuttaa ylimääräiset värähtelyt mittaukseen.