Fysiologisten signaalien käsittely. Kertausmateriaali

Transkriptio

1 Fysiologisten signaalien käsittely Kertausmateriaali Työ 1: EMG-mittauksia Mitattiin EMG käden nyrkkiin uristuksessa ja levossa eli tonuksessa. A. EMG-mittaukset Tarkista, että kaikki min-arvot on negatiivisia ja max-arvot ositiivisia. Keskiarvo eli Mean itäisi kasvaa uristuksesta toiseen. Puristuksessa tulokset riiuvat lähinnä siitä, kuinka kovaa uristaa. Eli vaihtelu on täysin yksilöllistä eikä tuloksista voi sanoa kovin syvällisiä. Onko aremman ja huonomman käden uristuksessa eroa? B. Keskiarvon rosentuaalinen kasvu ienimmän ja suurimman uristuksen välillä Tarkista, että ole laskenut kasvurosentin oikein! Kasvu%=((suurin-ienin)/ienin)*100 Luku voi olla hyvinkin suuri, joa tuhansia rosentteja. Varsinkin jos eka uristus on ollut heikko. C. Tonusmittaukset Tonus kuvaa sitä aktiivisuutta, joka lihaksessa on silloin kun se ei tee mitään varsinaista työtä. Se korreloi lihasten jännittyneisyyden kanssa. Voisi kuvitella, että käsien välillä on eroa tonusmittauksessa, jos esimerkiksi aremmassa kädessä on hiirikäsioireyhtymä tai vastaava. Mitä muita tekijöitä tonukseen voisi vaikuttaa? Jos eroa tuloksissa löytyy, onko koehenkilöllä tiedossa joku vaiva, joka voisi selittää eron? D. Verrataan EMG:n keskiarvoa oikean ja vasemman maksimiuristuksen välillä. Onko ne samat vai erit? Mikä voisi selittää eron maksimiuristusvoimassa? E. Mitkä tekijät sukuuolen lisäksi vaikuttavat havaittuihin eroihin uristusvoimassa? Jonkin lajin harrastaminen esimerkiksi? Keilailu? Tennis? Onko olemassa sairauksia, jotka vaikuttavat? Reuma? F. Onko tonuksessa havaittavaa eroa käsien välillä? Onko oletettavaa, että tuloksissa on eroa? Vaikuttaako sukuuoli tulokseen?

2 G. - I: Vastaukset löytyvät teoriaosuudesta. Työ 2: EKG-mittauksia Mitattiin sydänsähkökäyrää Selinmakuulla normaalisti hengittäen (Segment 1) Istuallaan normaalisti hengittäen (Segment 2) Istuallaan syvään sisään- ja uloshengittäen (Segment 3) Rasituksen jälkeen (Segment 4) A. Segmentti 1 Taulukossa 5.3 T on jaksonaika kahden saman sydämen vaiheen avulla laskettuna. Esimerkiksi R- iikistä seuraavaan R-iikkiin. BPM (Beat Per Minute) on sen käänteisluku. Normaalisti BPM on luokkaa BPM. Range on vaihteluväli (suurin ienin) Tarkista, että mitatut arvot ovat järkeviä! Taulukossa 5.4 on koottu eri EKG-aaltomuotojen kestot ja amlitudit kolmesta eri syklistä mitattuna. Tarkista teoriaosan taulukoista, ovatko mitatut arvot järkeviä! Kohdat B D itäisi olla selviä? E. Syke (BPM) Siirrä taulukkoon arvot edellisistä taulukoista. Mitkä seikat selittävät sykemuutokset eri segmenteissä? Mitä fysiologiset mekanismit aiheuttavat näitä muutosia? F. Kesto ( T) Mittausöytäkirjassa on virhe. Vertailu tehdään ensin istuallaan normaalin ja syvään hengityksen välillä. Muuttuko T normaalin vs. syväänhengityksen aikana? Miksi? Sydämen sykkeessä on normaalistikin sykevaihtelua. Mistä se mahtaa johtua? Mitä tietoa sykevaihtelun erusteella voi saada terveydentilasta? Esimerkiksi Polarin sykemittarit analysoivat sykevaihtelua ja antavat arvioita käyttäjän kunnosta. Toisessa vaiheessa verrataan istuallaan tavallista hengitystä rasituksen jälkeiseen. Ventricular systole = Kammioiden uristusvaihe -> QRS-komleksin kesto Ventricular diastole = Kammioiden relaksaatiovaihe (leovaihe) -> T-aallon kesto Havaitaanko eroja uristus- ja leovaiheen kestoissa levon ja rasituksen välillä?

3 3. EEG-mittauksia Mitattiin aivosähkökäyrää ja tutkittiin, miten eri EEG-aaltomuodot näkyvät eri tilanteissa. Tutkittiin lisäksi ns. alfa-blokin näkyvyyttä. A. Taulukoon 3.2 keskihajonnat mittauskanavista 2 5: Silmät kiinni Silmät auki Silmät uudelleen kiinni Jos alfa-blokki havaitaan, niin alfa-aallon amlitudi itäisi selkeästi ienentyä silmät kiinnimittauksessa. Jos ei havaita, mitkä tekijät vaikuttavat asiaan? Havaitaanko muissa aalloissa merkittäviä muutoksia? Mistä muutokset johtuvat? B. Taajuusmittaukset Bioac ei osaa laskea taajuutta maalatulta alueelta muuten kuin niin että käyttäjä maalaa yhden jakson. Tarkista teoriaosan taulukon avulla, ovatko mitatut taajuudet järkeviä! C. Luettele ja määrittele kaksi säännöllisen jaksollisen aaltomuodon ominaisuutta Tämä kohta on siis yksinkertaisemi kuin voisi arvata D. Mitä tarkoitetaan neuronien synkronisella toiminnalla ja alfa-blokilla. Miten ne liittyvät toisiinsa? E. Tutki alfa- ja beta-aaltoja silmät auki- ja silmät kiinni-tilojen välillä. i Taahtuuko alfa-aaltojen desynronisaatio silmät auki? ii Vahvistuuo beta-rytmi silmät auki-tilassa? F. Amlitudimittaukset kertovat siitä, kuinka aljon alfa-aktiivisuutta koehenkilön nuissa taahtuu. Amlitudin arvot eivät todella kerro täyttä totuutta siitä, kuinka aljon mentaalista ativiteettia silmät auki taahtuu. Miksi? G. Tutki delta- ja theta rytmejä. Havaitaanko niiden amlitudeissa kasvua silmät auki? Selitys? 4. Reaktioaikamittaus Tutkittiin oimista ja reaktioaikaa heräte-vaste-menetelmällä. A. Reaktioajan laskenta käsin

4 Ensimmäinen reaktioaika mittaussarjasta iti määrittää teoriaosan ohjeen mukaisesti. Kaikki lout reaktioajat näkyvät Bioacin alemmassa ikkunassa, josta ne voi siirtää taulukoihin B. Yhteenveto yhden koehenkilön tuloksista C. Reaktioaikojen vertailu eri koehenkilöiden välillä Koioidaan ekasta taulukosta ja 10. reaktioaika (Segmenteistä 1 & 3) jokaiselta koehenkilöltä taulukkoon Tässä on tarkoitus tutkia, taahtuuko oimista, eli lyheneekö reaktioaika enemmän säännöllisin väliajoin tulevan herätteen kanssa. D. Yhteenveto ryhmistä Koioidaan koehenkilöiden keskiarvot kaikista 4 mittauksesta (2 satunnaisin väliajoin + 2 säännöllisin väliajoin tulevaa herätettä) taulukkoon Alimmalle riville tulee näitten mittausten keskiarvo, eli ryhmäkeskiarvo (Grou Mean). E. Varianssi ja keskihajonta Nämä ns. hajontaluvut kuvaavat, kuinka aljon mitatuissa arvoissa on vaihtelua keskiarvon molemmin uolin. Syötä taulukoista 11.4 & 11.5 vasemman sarakkeen arvot Exceliin ja tarkista keskihajonta ja varianssi funktioilla stdev ja variance. Huom: Käsin laskettaessa kaavoissa n:n arvona on käytettävä todellista n:ää. Mittausöytäkirjassa on oletettu, että koehenkilöitä on 5. Meillä on todennäköisesti vähemmän! F. Kuvaile muutoksia, joita taahtui keskimääräisissä reaktioajoissa 1:n ja 10:n reaktioajan välillä. Segmentissä 1 Segmentissä 2 Kummassa segmentissä on suuremi muutos reaktioajassa? G. Tutkitaan taulukoita 11.2 & 11.3 Toistojen määrän kasvaessa reaktioajan odotetaan lähestyvän jotain vakioarvoa. Mikä on tämä minimireaktioaika? Ota huomioon, että tuloksissa on aina hajontaa, joten arvioi trendi, jonka mukaan reaktioaika lyhenee, jos lyhenee toistojen määrän kasvaessa. Mitä fysiologisia rosesseja taahtuu äänen kuulemisen ja nain ainalluksen välissä? H. Kummassa sarjassa (säännöllinen / satunnainen) oli ienemi reaktioajan ryhmäkeskiarvo (Taulukko 11.2)? I Kummassa sarjassa oli ienemi varianssi (taulukot 11.2 & 11.3)? J. Esitä todennäköinen (uskottava) selitys tehtävän vaikeuden ja reaktioajan välille tilastollisten suureiden (keskiarvo, -hajonta, varianssi) kannalta.

5 K. Mitä eroavaisuuksia olettaisit syntyvän reaktioajoissa ja oimisessa oikean ja vasemman kätesi välillä? Työ 5: Verenainemittaus Mitattiin verenainetta mansettimenetelmällä. Oeteltiin mittaamaan verenain stetoskooin avulla kuuntelemalla Korotkoffin ääniä. Samanaikaisesti mitattiin stetoskooin antamaa äänisignaalia sekä mansetin ainetta ja EKG:tä. Mittaukset suoritettiin Istualtaan vasemmasta kädestä Istualtaan oikeasta kädestä Makuullaan oikeasta kädestä Rasituksen jälkeen oikeasta kädestä Laskettiin keskimääräinen valtimoaine (MAP), ulssiaine ja ulssin noeus eri tilanteissa. A. B. Yläaineen (systolisen aineen) ja alaaineen (diastolisen aineen) mittaus Taulukoon 16.2 & 16.3 aineanturin arvot At Marker Insertion -sarakkeeseen mittaajan ilmoittamien markkereiden erusteella niillä ajanhetkillä, jolloin Korotoffin äänet alkavat kuulua -> louvat kuulumasta. When first sound detected -sarakkeeseen aineanturin arvot Bioacin stetoskooin äänisignaalin kuvaajasta siitä kohtaa, jossa kuvaajassa alkaa näkyä EKG:n tahdissa muuttuvaa sydämen sykettä. Arvoja tulee vain 1 kuhunkin kohtaan koska mitattiin vain kerran eikä kahdesti, joten keskiarvoja ei tarvitse (eikä voi) laskea. C. BPM mittaukset Otetaan jokaisen mittaussarjan EKG-signaalista kolme R-R-väliä ja lasketaan taulukkoon 16.4 BPM. Jälleen ainoastaan sarake Calculate the Mean of Cycles 1-3 -sarake voidaan täyttää (oikeanuoleinen jää tyhjäksi). D. Yhteenveto keskimääräisestä verenainedatasta Taulukkoon 16.5 kootaan aineanturin lukemat (systolinen ja diastolinen) äänimittausten mukaan taulukoista 16.2 ja 16.3 sekä BPM-lukemat taulukosta Lasketaan MAP ja ulssiaine esitettyjen kaavojen avulla. E. Korotkoffin äänten ajoitus Mittaa aika T, joka kuluu EKG-signaalin R-iikistä stetoskooin mittaamaan ajallisesti lähimään äänisignaaliin (Kuva 16.21). F.Pulssin noeuden laskeminen Tarkastellaan Segmentin 1 dataa (vasen käsi istuallaan): Mittaa etäisyys koehenkilön rintalastan (sternum) keskeltä oikeaan olkaäähän ja siitä edelleen kyynärtaieeseen (antecubal fossa) Katso kohdan E. taulukosta aika, joka kuluu R-iikistä Korotkoffiin ääneen Noeus v=s/t

6 II Kysymyksiä: 1. Onko eroa systolisessa verenaineessa kun verrataan kuuntelemalla määritettyä arvoa stetoskooin äänisignaalista luettavaan arvoon? Mitkä tekijät vaikuttavat havaittuun eroon? Saisiko joku toinen kuuntelija samanlaisen tuloksen? Selitä vastauksesi. 2. a) Muuttuuko systolinen / diastolinen verenaine, kun syke kasvaa? b) Miten tämä muutos vaikuttaa ulssiaineeseen? c) Miten odottaisit systolisen, diastolisen ja ulssiaineen muuttuvan normaalilla terveellä koehenkilöllä kun syke nousee? 3. Esitä kolme virhelähdettä, jotka liittyvät eäsuoraan systeemisen valtimoverenaineen määritykseen 4. Esitä MAP virtauksen (flow, F), aineen (ressure, P) ja suonen virtausresistanssin ( R ) avulla matemaattisena kaavana. Vastaus löytyy suoraan teoriaosasta! 5. Verenvirtaus keuhkoverenkierrossa on yhtä suuri kuin verenvirtaus systeemisessä kierrossa (aivot, lihakset ym. elimet). Tämä lienee intuitiivisestikin selvää kun asiaa miettii; normaalitilanteessa kyseessä on suljettu kierto, jossa vakiomäärä verta kiertää suljetussa iirissä. Kuitenkin keuhkoverenkierron aiheuttama virtausresistanssi (virtausvastus) on vain viidesosa systeemisen kierron resistanssista. Käyttäen kysymyksen 4 kaavaa, osoita että keskimääräinen keuhkoverenkierrossa esiintyvä aine on viidesosa keskimääräisestä systeemisen verenkierron aineesta. Merkitään : Keuhkoverenkierto : F Systee min nen verenkierto F Ovat yhtäsuuria; F Lisäksi : R Saadaan 1 = Rs 5 verranto, = F P = R s P = R josta ratkaistaan P 6. Määrittele ensimmäinen ja toinen Korotkoffin ääni. Minkä äänen avulla määritetään systolinen ja minkä mukaan diastolinen aine? 7. Miksi MAP ei ole sama asia kun systolinen miinus diastolinen aine? Paineen aikakeskiarvo. 8. Määrittele, mitä tarkoitetaan ulssiaineella. Selitä systolisen ja diastolisen aineen muutosten avulla, miksi ulssiaine kasvaa rasituksen aikana. Yläaine kasvaa, alaaine ei.

7 9. Esitä yksi syy, miksi verenaine vasemmassa kädessä voi olla erilainen kuin verenaine oikeassa kädessä kohteen ollessa levossa. 10. Nimeä jokin muu kuin tässä työssä käytetty olkavarsivaltimo (brachial artery), jota voisi käyttää verenaineen mittaukseen. Esitä myös selitys sille, miksi valitsit kyseisen valtimon.