Elektroniczna Aparatura medyczna

Opracowanie pytań egzaminacyjnych

Pieknie przepisane przez :

Ola B & Joanna

Trochę dopisał też:

Sidq

Korekta :

MC_OMEN

ELEKTRONICZNA APARATURA MEDYCZNA:

1. Jaki przyrząd uważa się za medyczny?
2. Rodzaje aparatury medycznej.
3. Bezpieczeństwo użytkowania EAM.
4. Efekty wywołane przepływem prądy przez organizm człowieka.
5. Porównaj właściwości różnych technik pomiarowych stosowanych w medycynie.
6. Narysuj i opisz zasadę działania układu Current Clamp.
7. Przedstaw i omów składowe modelu EKG
8. Omów standardowe badanie EKG
9. Omów niestandardowe metody badania elektrycznej pracy serca.
10. Wymień i omów metody wspomagania elektrycznej czynności serca.
11. Rodzaje symulatorów serca
12. Wybierz jedna z metod pomiaru rzutu serca, podaj schemat i opisz zasadę działania.
13. Omów zasadę działania przepływomierza
14. Wymień rodzaje pletyzmografii do badania układu krążenia i krótko omów każdą.
15. Omów zasadę działania pletyzmografu całego ciała.
16. W jaki sposób działa EKG?
17. Opisz zasadę działania i budowę pulsoksymetru?
18. Podaj i zilustruj objętości i pojemności płuc
19. Czym się różni spirometria od mechanicznej wentylacji płuc?
20. Budowa płucoserca
21. Na podanym przykładzie omów zagadnienie bezpieczeństwa aparatury, np. pompa infuzyjna
22. Czym sie różni spirometr od respiratora?

1. Przyrząd medyczny

Według dyrektywy Unii Europejskiej urządzenie medyczne to dowolny instrument, aparat, przyrząd,
oprogramowanie, materiał lub inny artykuł, gdy jest używany osobno lub w kombinacji z innymi
(włączając w to oprogramowanie), które według intencji producenta ma być używane do celów
diagnostycznych, terapeutycznych, ma być użyte w celu:
a) Diagnozy, prewencji, monitorowania, łagodzenia oznak choroby
b) Diagnozy, monitorowania, leczenia, łagodzenia, prewencji, kompensacji urazu/ upośledzenia,
c) Badań, zmiany, modyfikacji części anatomicznej lub procesu fizjologicznego
d) Regulacji poczęć

I który nie osiąga podstawowego i przewidywanego działania w organizmie za pomocą środków

farmakologicznych , immunologicznych lub metabolicznych, ale który może być wspomagany tymi
środkami.

2. RODZAJE APARATURY MEDYCZNEJ

Podziału aparatury można dokonać ze względu na różne kryteria, np.:
a) Zastosowanie:

–

diagnostyczna

–

terapeutyczna

–

rehabilitacyjna, itd.;

b) dziedzina medycyny:

–

kardiologiczna

–

chirurgiczna itd.

Najogólniej rozróżniamy aparaturę:

•

elektryczną

•

mechaniczną (strzykawka, łóżko)

•

elektryczno-mechaniczna (łóżko sterowane)

•

elektroniczno-mechaniczna (pompa infuzyjna)

•

elektroniczna

Elektroniczna aparatura medyczna to sprzęt, którego zasadnicza i istotna dla działania część jest
wykonana w technologii elektronicznej układów analogowych, cyfrowych (mikroprocesorów,
mikrokontrolerów itd.)

3. BEZPIECZEŃSTWO UŻYTKOWANIA ELEKTRONICZNEJ APRATURY

MEDYCZNEJ

Bezpieczeństwo (brak zagrożeń lub czynników ryzyka) w ujęciu absolutnym nie jest możliwe do
osiągnięcia, dlatego w praktyce akceptujemy pewne minimalne zagrożenie. Bezpieczeństwo
całkowite oznacza, że bezpieczny jest przyrząd i jego użytkowanie oraz środowisko.
Bezpieczeństwo przyrządu uwzględnia:
a) Normalne (zamierzone) użytkowanie
b) Normalne( wszystkie zabezpieczenia działają) warunki,
c) Warunek jednego uszkodzenia- elementy decydujące o bezpieczeństwie są dublowane-

uszkodzenie jednego elementu w dalszym ciągu pozwala na bezpieczne użytkowanie

Projektowanie aparatury powinno być zgodne z normami np. 60601 (zabezpieczenie przed
porażeniem elektrycznym).

Czynniki bezpieczeństwa:
a)zabezpieczenie przed prądami i napięciami przekraczającymi wartości dopuszczalne
b) prądy wpływu (prąd płynący od aparatury do „ziemi”)
c) izolacja elektryczna (mikro-, makro-porażenia)
d) minimalizacja możliwości wystąpienia błędów ludzkich

Kompatybilność elektromagnetyczna to zdolność systemów i urządzeń elektronicznych to
poprawnego działania w bliskiej odległości od siebie. Należy więc brać pod uwagę możliwe
zakłócenia, przy projektowaniu budynków i użytkowaniu aparatury.

Aby zapewnić bezpieczeństwo pacjentowi, należy zachować biozgodność materiałów użytych do

budowy aparatury.

4. EFEKTY WYWOŁANE PRZEPŁYWEM PRĄDY PRZEZ ORGANIZM

CZŁOWIEKA.

Aparatura zasilana z sieci elektrycznej (230V,50Hz) stanowi zagrożenie. Rodzaj i skala efektów,
jakie mogą powstać w organizmie, zależy od wartości prądu. Aby prąd zmienny przepływał pomiędzy
aparatura a ciałem osoby w jej pobliżu, potrzebne jest tylko sprzężenie pojemnościowe; pobudliwość
różnych organów jest różna.
Prąd o niskiej częstotliwość, przekraczającej wartość progową stymulacji elektrycznej tkanek
pobudliwych, może spowodować ból (nerwy czuciowe), skurcze mięśni (nerwy motoryczne),
migotanie przedsionków/komór serca.
Lokalne efekty rezystancyjnego wydzielania ciepła zależą od rodzaju tkanki, czasu ekspozycji,
powierzchni kontaktu, krążenia- poparzenia powierzchni skóry (prądy DC,LF) i tkanek głębokich
(RF).
Hazardy elektryczne występują gdy zagrożona osoba stanowi część obwodu i powstaje różnica
potencjałów, prowadząca do przepływu prądu. Jeżeli na drodze prądu znajdą się organy pobudliwe,

może dojść do ich stymulacji i wywołania niepożądanych efektów. Jeżeli prąd wpływa do ciała przez
skórę, stanowi on duże zagrożenie dla życia, natomiast gdy wpływa przez elementy znajdujące się
wewnątrz organizmu, zagrożenie znacznie się zmniejsza.

5. WŁAŚCIWOŚCI RÓZNYCH TECHNIK POMIAROWYCH STOSOWANYCH W

MEDYCYNIE

Właściwości technik pomiarowych, takie jak dokładność i szybkość, decydują o przydatności danego
badania dla określonego celu.

Techniki badają sygnały bezpośrednie (związane z aktywnością komórek), np. EEG; lub w sposób
pośredni (poprzez zapotrzebowanie na składniki energetyczne), np. PET. Można w sposób
komplementarny łączyć obie techniki (np. badanie aktywności neuronów fMRI+MEC (magneto-
encefalografia).

6. ZASADA DZIAŁANIA UŁADU CURRENT CLAMP

Technika current clamp – utrzymywania prądy prze-błonowego – to metoda pomiaru elektrycznych
właściwości komórki.
Wartość prądu w układzie zależy od wartości rezystora R i napięcia ‘command’.

Prąd I dostarczany do komórki za pomocą elektrody prądowej, zbierany jest przez elektrodę
podłączoną do przetwornika I/V. Wartość napięcia na wyjściu przetwornika wynosi –I

m

R i jest ona

porównywana, po wcześniejszej zmianie polaryzacji, z napięciem podawanym na wejście
nieodwracające wzmacniacza utrzymującego napięcie. Dodatkowa elektroda pozwala na
rejestrowanie napięcia V

m

.

Prąd dostarczany do komórki

I =

E
R

−

1
k

∗

V

0

R

E- napięcie na wejściu wzmacniacza utrzymującego napięcie
K- wzmocnienie w.w wzmacniacza
V

o

- napięcie na wyjściu w.w wzmacniacza - IR

1

R

1

= rezystancja ścieżki pomiędzy wyjściem w.w wzmacniacza a wejściem I/V

Zakładając duże wzmocnienie wzmacniacza użytego do konstrukcji konwertera I/V , wejście
znajduje się na poziomie masy.

7. SKŁADOWE MODELU SYGNAŁU EKG.

Załamki:

•

P- depolaryzacja mięśnia przedsionków

•

ORS- depolaryzacja mięśnia komór

•

T- repolaryzacja komór

Odcinki:

•

PR(pierwsza połowa) - czas przewodzenia depolaryzacji przez węzeł przedsionkowo-

komorowy

•

ST- okres repolaryzacji komór

Odstępy:

•

PR(druga połowa) - czas przewodzenia depolaryzacji od węzła zatokowo-przedsionkowego

do węzła przedsionkowo- komorowego

•

QT- czas potencjału czynnościowego mięśnia komór

Model sygnału EKG jest modelem addytywnym, na który składają się

a) Sygnał użyteczny z serca
b) Szum ze źródeł zewnętrznych
c) Artefakty ruchowe

Ponieważ widma sygnałów zakłócających i użytecznego pokrywają się, prosta filtracja nie ma
zastosowania, gdyż zniekształcałoby sygnał użyteczny.

Zakłócenia „mięśniowe” skrywają zespół QRS w rejestrowanym przebiegu i bez odpowiedniego
przetwarzania nie jest możliwe określenie miejsca jego wystąpienia i właściwości. Pływanie linii

bazowej (wynik niestabilnego kontaktu elektrody z ciałem) może mieć amplitudę dużo większą niż
KEG> U osób z rozrusznikiem w EKG mogą pojawić się dodatkowe impulsy i zmieniony kształt
zespołu QRS.

8. STANDARDOWE BADANIE EKG

Na EKG standardowe składa się 12 odprowadzeń:

a) 3 odprowadzenia Einthovena dwubiegunowe
b) 3 odprowadzenia wzmocnione Goldberga jednobiegunowe
c) 6 odprowadzeń przed-sercowych Wilsona jednobiegunowych

a) i b) to odprowadzenia kończynowe

Odprowadzenie Einthovena to 3 elektrody umieszczone: na obu rękach i lewej nodze (tzw. Trójkąt
Einthovena –geometrycznie trójkąt równoramienny) oraz dodatkowa elektroda przy prawej nodze
(redukcja zakłóceń sieciowych). To, co mierzymy w poszczególnych odprowadzeniach jest rzutem
wektora serca na poszczególne ramiona. W odprowadzeniach I, II, III mierzona jest różnica
potencjałów pomiędzy potencjałami rejestrowanymi przez poszczególne elektrody. Wówczas
załamek QRS we wszystkich 3 odprowadzeniach, dla typowego wektora serca, jest dodatni.

Z odprowadzeni Goldberga odczytujemy wzmocnione sygnały elektrod z obu rąk i lewej nogi.
Otrzymuje się je w wyniku wytworzenia odpowiednich potencjałów referencyjnych za pomocą
jednakowych rezystorów R, co jest równoważne obliczaniu wartości średniej.

Dla odprowadzeń Wilsona potencjałem odniesienia (referencyjnym) jest średni potencjał z pomiarów
kończynowych. Odprowadzenia różnią się między sobą „kierunkiem” ‘oglądania’ serca
(rozchodzenia się fali depolaryzacji w mięśniu komór- zespół QRS).

W odprowadzeniu dwubiegunowym sygnał mierzony jest za pomocą dwóch elektrod. W
odprowadzeniu jednobiegunowym wszystkie elektrody, oprócz jednej, łączy się do wspólnego
punktu, który służy jako potencjał referencyjny dla elektrody niepodłączonej do punktu wspólnego.

9. NIESTANDARDOWE METODY PRACY SERCA

a) Test wysiłkowy ocenia zmiany zachodzące w sercu podczas wysiłku fizycznego. Opisuje się

zachowanie odcinka ST poprzez określenie punktu odniesienia względem którego określa się
zmienność punktu J (koniec załamka S)

b) Badania HRSE- powierzchniowe badania pęczka Hisa. W badaniu standardowym potencjał w

tym miejscu uznaje się za 0, w rzeczywistości to bardzo mały sygnał, dlatego uśrednia się,
wyizolowane odcinki PQ z kolejnych sekwencji EKG.

c) Potencjały późne – ‘zauważanie’ niewielkich sygnałów po zakończeniu QRS ( z komórek o

zmniejszonej prędkości propagacji); za pomocą 3 odprowadzeń ortogonalnych, dzięki którym
każda część serca jest widziana w sposób identyczny przez urządzenie pomiarowe.

d) Badanie holterowskie- rejestracja sygnału przez kilka godzin (dobę). Pełne 12 odprowadzeń daje

informacje poddawane szczegółowej analizie komputerowej.

e) Mapping- wieloelektrodowe badanie określające rozkład potencjału na powierzchni klatki

piersiowej, na podstawie którego można znaleźć potencjał na powierzchni serca

f) Mapping nasierdziowy- „siatką” z elektrod otacza się serce, mierząc czochrony- czas przejścia

pobudzenia pod elektrodą w odniesieniu do zespołu QRS. Badanie pozwala określić propagację
fali depolaryzacji w sercu.

10.

METODY WSPOMAGANIA ELEKTRYCZNEJ CZYNNOŚCI SERCA

a) Kardiowersja dektryczna- przywrócenie prawidłowego rytmu serca przez jednoczesne pojawienie

się w KEG załamka R i wyładowanie krótkotrwałego prądu o dużym napięciu, powodującym
częściową depolaryzację mięśnia sercowego. Czas wyładowania jest synchronizowany z cyklem
pracy serca w celu uniknięcia wyładowania na załamku T, co może spowodować migotanie
komór. Wskazania -tachyarytmie. Przed zabiegiem pacjenta poddaje się sedacja (obniżenie
aktywności ośrodkowego UN bez wyłączania świadomości)

b) Defibrylacja- zastosowanie impulsy elektrycznego prądu stałego i określonej energii, zewnętrznie

poprzez powierzchnię klatki piersiowej w celu wygaszenia migotania komór i częstoskurczy
komorowego bez tętna. Defibrylacja będzie skuteczna przy wdrożeniu działań wspomagających
(resuscytacja).

c) Stymulator (rozrusznik) serca- implantowane urządzenie do stałej i długotrwałej stymulacji serca,

przy niesprawnym węźle zatokowym. Za pomocą elektrod umieszczonych bezpośrednio w sercu
dostarcza się impuls elektryczny o określonej wartości i określonym czasie trwania

d) Stymulacja przezskórna, przezżylna, przezklatkowa, przezprzełykowa

11.

RODZAJE STYMULATORÓW SERCA

•

Stymulatory stałe- zastępują węzeł zatokowy i zapewniają prawidłowe przewodzenie impulsu
elektrycznego do komór

•

Stymulatory czasowe- elektrody umożliwiające w każdej chwili podłączenie rozrusznika
zewnętrznego (np. w czasie pooperacyjnym)

•

Stymulator jednojamowy- jedna elektroda w prawym przedsionku lub prawej komorze

•

Stymulator dwujamowy- po jednej elektrodzie w prawym przedsionku i w prawej komorze

•

Stymulator trójjamowy-3 elektrody: w obu komorach i prawym przedsionku

•

Stymulatory endokawitarne (przez żylne) – elektrody wprowadzone są do serca przez żyły, po
ich zakotwiczeniu w odpowiednim miejscu łączy się je rozrusznikiem

•

Stymulatory epikardialne (nasierdziowe)- elektrody naszywa się na serce, a rozrusznik
umieszcza pod mięśniami brzucha

•

Stymulatory asynchroniczne- sztywny rytm bez względu na zdarzenia

•

Stymulatory synchroniczne- w odpowiedzi na mierzoną aktywność, w wymaganym zakresie
czasu wyzwalają lub hamują impuls:

- wyzwalanie natychmiastowe- stymulacja komory po wykryciu załamka R;
- wyzwalanie z opóźnieniem- stymulacja komory po upływie jakiegoś czasu od wykrycia R;
- hamowanie- załamek R hamuje stymulację komory

•

Stymulatory adaptacyjne- częstość bazowa jest modyfikowana przez zjawiska wewnątrz serca,
skorelowane z metabolizmem (np. oddechem, temp.)

•

Stymulatory antyrytmiczne- po wykryciu tachykardii (częstoskurczu) blokują poprzez impuls lub
ciąg impulsów

12.

POMIAR RZUTU SERCA- METODA FICKA

Rzut serca (pojemność minutowa) to objętość krwi, jaką serce tłoczy w ciągu jednej minuty do
naczyń krwionośnych.

Zasada Ficka określa, że wychwyt całkowity substancji przez narząd jest równy iloczynowi ilości krwi
przepływającej przez ten narząd tętniczo-żylnej różnicy stężeń badanej substancji. Znajomość
wielkości wychwytu danej substancji pozwala wyliczyć przepływ krwi. W metodzie bezpośredniej
mierzy się całkowitą konsumpcję tlenową (oceniając ilość tleny w powietrzu wdychanym i
wydychanym w jednostce czasu) i prężność tlenu we krwi tętniczej i żylnej.
Dokładność pomiaru zależy od stabilności hemodynamicznej i metabolicznej pacjenta, regularności
oddychania i pracy serca, zużycia tlenu przez tkanki i szybkości wymiany gazowej.
Za pomocą cewników pobiera się próbki do określenia różnicy tętniczo-żylnej, spirometrem
mierzymy konsumpcję tlenu.

13.

ZASADA DZIAŁANIA PRZEPŁYWOMIERZA

Przepływomierz to przyrząd pomiarowy do oznaczania objętości/masy materii poruszającej się przez
daną powierzchnię prostopadłą do kierunku przepływu.

•

Elektromagnetyczny- krew w polu magnetycznym B płynie z prędkością u, a indukowana na

elektrodach umieszczonych po obu stronach przekroju L wynosi

e=

∫

0

L

u× B dL

•

Ultradźwiękowy- materiał piezoelektryczny generuje i odbiera fale ultradźwiękowe- fala

potrzebuje czasu na przebycie drogi od przetwornika do erytrocytu, od którego odbija się i wraca z
powrotem;

•

Efekt Dopplera- zmiana częstotliwości odbieranego sygnału (w odniesieniu do nadawanego),

gdy fala odbija się od poruszającego się obiektu

•

Doppler kierunkowy- używane są 2 sygnały nośne, przesunięte o 90 stopni (a nie jeden).

Różnica fazy +/- pomiędzy tymi sygnałami po odbiciu od komórek wskazuje kierunek przepływu, a
zmiana w częstotliwości- wartość przepływu

f

d

=

2f

0

u cos (θ)

c

Gdzie :

•

fd – częstotliwość fali odbieranej

•

f0 – częstotliwość źródła

•

u – prędkość przepływu krwi

•

c – prędkość dźwięku we krwi

•

teta – kąt między wiązką a kierunkiem przepływu

14.

RODZAJE PLETYZMOGRAFII DO BADANIA UKŁADU KRĄŻENIA

Pletyzmografia to badanie określające zmiany objętości ciała związane z rytmem serca:

•

Pneumatyczna (powietrzna)- specjalny mankiet zakłada się na nogę i wypełnia powietrzem

do ściśle ustalonego ciśnienia. Zmiana wypełnienia tętnic w kolejnych fazach cyklu serca wpływa
na ciśnienie powietrza w mankiecie. Informacje te są zbierane i odpowiednio przetwarzane na
zmiany objętości.

•

Wodna- działa na podobnej zasadzie, co powietrzna, mankiet wypełniany wodą.

W obu wypadkach wykorzystujemy zależność: napływ krwi do układy żylnego= odpływ krwi z
układu tętniczego. Zamknięcie odpływu żylnego poprzez okluzję prowadzi do gromadzenia się krwi
w tym układzie.

•

Elektroimpedancyjna- wykorzystuje zmiany oporności elastycznego czujnika w czasie jego

odkształcenia wywołanego napływem krwi. Oporność czujnika otaczającego kończynę zmienia się
proporcjonalnie do obwodu badanej części kończyny. Zatrzymanie odpływu żylnego (uciśnięcie
opaską) powoduje zwiększenie się objętości kończyny, dystalnie od opaski, proporcjonalnie do
wielkości napływu tętniczego

•

Tensometryczny- zwiększony obwód segmentu w wyniku napływu krwi rejestruje się

tensometrem

15.

ZASADA DZIAŁANIA PLETYZMOGRAFU CAŁEGO CIAŁA

Pletysmograf całego ciała to pomiar objętości gazu wewnątrz-klatkowego i jego zmian:
-TGV (Thoracic Gas Volume)- czynnościowa pojemność zalegająca
-R

aw

- rezystancja drogi przepływu gazu

•

Pletysmograf stałej objętości- pomiar zmian objętości płuc podczas kompresji i

dekompresji gazu wewnątrz-klatkowego, związanej z oddychaniem wewnątrz pletysmografu;

•

Pletysmograf przemieszczanej objętości- pacjent oddycha powietrzem spoza

pletysmografu; podczas wymuszonych manewrów, zmiany objętości płuc związane z
kompresją gazu klatkowego, uwzględniane są jako uzupełnienie pomiaru wypływu gazu z płuc

•

Pletysmograf przemieszczanej objętości z kompensacją ciśnieniową (całkowitego

przepływu)- pacjent oddycha zarówno przez ścianę pletysmografu (lub powietrzem z wnętrza)
w celu pomiaru objętości kompresji, wyłączając przepływ powietrza z i do płuc. Do określenia
zmian objętości klatki wykorzystuje się zmianę ciśnienia w pletyzmografie i przemieszczoną
objętość z pletysmografu.

16.

IKG- KARDIOGRAFIA IMPEDANCYJNA

Kardiografia impedancyjna to nieinwazyjna metoda monitorowania hemodynamicznego.
Układ pomiarowy składa się z 4 elektrod: prądowej i napięciowej na szyi, napięciowej wokół klatki
na linii końca mostka, prądowej wokół klatki na końcowej linii żeber.
Poprzez elektrody umieszczone na skórze do klatki piersiowej wprowadza się prąd o małym
natężeniu i wysokiej częstotliwości. Odbiór powracającego prądu po przejściu przez klatkę
zapewniają elektrody odbierające. Według odpowiedniego algorytmu oblicza się impedancję.
Głównym źródłem sygnału podczas skurczu serca jest aorta piersiowa. Podczas rozkurczu (i w
stanach patologicznych) pulsacyjne zmiany w dużych żyłach i tętnicy płucnej mogą istotnie
modyfikować źródło sygnału.
Krzywa ICG jest pierwszą matematyczną pochodną krzywej impedancyjnej. Za pomocą
kardiografu impedancyjnego można obliczyć m.in. objętość wyrzutową i rzut serca.
Całkowita zmierzona impedancja wynosi:

Z

c

=

Z ±Δ Z (t)

Gdzie:

–

Z – stała wartość zależna od rozmiarów klatki piersiowej i odległośći pomiędzy

elektrodami napięciowymi

–

Z(t) – zmienna wartość synchroniczna ze skurczami serca

17.

ZASADA DZIAŁANIA I BUDOWA PULSOKSYMETRU.

Pulsoksymetr to urządzenie do nieinwazyjnego pomiaru saturacji (nasycenia) krwi tlenem.

Przy pomiarze wykorzystuje się fakt, że hemoglobina w różnym stopniu pochłania promieniowanie o
różnej odległości fali.
Hemoglobina utlenowana (HbO

2

) w znacznie mniejszym stopniu pochłania światło emitowane przez

czerwoną LED niż hemoglobina odtlenowana (Hb). Dla podczerwieni różnica w pochłanianiu jest
niewielka, a lepiej pochłania HbO

2

. Dla fali o długości ok.800nm obie formy hemoglobiny pochłaniają

jednakowo (Prawo Lamberta-Beera).
Diody wysyłają sygnał o różnej długości fali. Mierzony sygnał, po przejściu przez palec, zostaje
zaabsorbowany przez element światłoczuły. Stąd sygnał przechodzi do diody R lub IR (pomiar
sekwencyjny), które są spolaryzowane przeciwnie, dlatego dla określonej polaryzacji przewodzi tylko
jedna dioda. Informacja zostaje odpowiednio przetworzona w systemach elektronicznych.

18.

OBJĘTOŚCI I POJEMNOŚCI PŁUC.

Objętości płuc:

•

Oddechowa- objętość powietrza wdychanego i wydychanego podczas typowego oddychania

•

Wdechowa zapasowa- ilość powietrza wdychanego dodatkowo po normalnym wdechu

•

Wydechowa zapasowa- ilość wymuszonego wydechu po wydechu

•

Rezydualna- objętość powietrza pozostająca w drogach oddechowych i płucach po maksymalnym

wymuszonym wydechu

Pojemności płuc:

•

Wdechowa- objętość oddechowa + wdechowa zapasowa

•

Funkcjonalna rezydualna- wydechowa objętość zapasowa + objętość rezydualna

•

Życiowa- zapasowa objętość wdechowa + objętość oddechowa + zapasowa objętość wydechowa

•

Całkowita- suma wszystkich objętości

19.

SPIROMETRIA A MECHANICZNA WENTYLACJA PŁUC

Spirometria to rodzaj BADANIA, podczas którego mierzy się objętości i pojemności płuc, a także
przepływy powietrza znajdującego się w płucach i oskrzelach w różnych fazach cyklu oddechowego.
Pozwala to na diagnozowanie i ocenę stanu pacjenta, także w różnych warunkach oddechowych.
Wentylacja mechaniczna płuc to sposób SZTUCZNEGO ODDYCHANIA, czyli wspomagania
wentylacji płuc, kontrolowanie oddechu lub tzw. oddech zastępczy. Umożliwia oddychanie czystym
tlenem lub powietrzem. Respirator kontroluje objętości płuc, czas i ciśnienie wdechu i wydechu,
stężenie tlenu i wspomaga lub całkowicie zastępuje pracę płuc.

20.

BUDOWA PŁUCO-SERCA WERSJA I

Płuco-serce to urządzenie pozwalające na realizację krążenia pozaustrojowego poprzez czasowe
mechaniczne wspomaganie układu krążenia – przy „zatrzymaniu” serca i płuc.
Zasadnicze elementy budowy płuco-serca:

•

Pompa- utrzymuje krążenie w krwiobiegu pacjenta, odsysa krew z pola operacyjnego, po

odfiltrowaniu i odpowietrzeniu wprowadza krew z powrotem do obiegu

•

Oksygenator- zachodzi tu wymiana gazowa- do oksygenatora wprowadza się tlen, który

zastępuje CO

2

(płytkowy, membranowy- patrz IiSN)

•

Wymiennik ciepła- zbiornik, gdzie w dwóch oddzielnych obwodach spotyka się krew i płyn

chłodzący (wraz ze zmniejszaniem się temp. ciała zmniejsza się zapotrzebowanie na tlen)

•

Mierniki przepływu, temp., dawkowania gazów

Z kolei dość rozbudowana budowa to :

•

Pięć/sześć pomp

•

Kaniula żylna

•

Kaniula tętnicza – podwójny strumień perfuzji

•

aortalnej/kaniula z filtrem

•

Zbiornik żylny

•

Oksygeneratory

•

Wymienniki ciepła

•

Układ ssący do oczyszczania klatki

•

Filtry i pułapki pęcherzyków gazu

•

Przewody i łączniki

21.

BUDOWA PŁUCO-SERCA WERSJA II

Płuco-serce:

• Podłączone do pacjenta za pomocą przewodów

• Komora odbierająca krew z ciała

• Krew jest pompowana do oksygenatora

• Oksygenerator usuwa CO2 i dostarcza O2

• Pompa przepompowuje utlenowana krew do ciała

• Sprzęt medyczny umożliwiający obejście sercowo‐płucne, (czasowe mechaniczne wspomaganie
układu krążenia) przy jednoczesnym „zatrzymaniu” serca i płuc

• Serce i płuca czasowo „unieruchamia” się w celu przeprowadzenia:

→ CABG- Pomostowanie aortalno– operacja kardiochirurgiczna wszczepienia pomostów

naczyniowych( by-passów) omijających miejsce zwężenia w tętnicy wieńcowej stosowana w
niektórych przypadkach zawału serca i zaawansowanej choroby wieńcowej.

Wytworzenie sztucznych połączeo między tętnicą główną (aortą), a tętnicami wieocowymi
omijających miejsca zwężenia zapewnia poprawę ukrwienia niedokrwionego obszaru mięśnia
sercowego.

→ Wymiany/naprawy zastawki

→ Usunięcia zwężenia

→ Wad przegrody

Wady

Syndrom poperfuzyjny – przejściowe stany związane z obejściem sercowo-płucnym

Zasady i wymagania:

Zatrzymanie Serca-> Przepływ krwi zmieniony za pomocą przewodów i pompowany w celu
utrzymania przepływu → Regulacja temperatury i wymiany gazowej → Krew krąży z

ominięciem płuc i serca

Budowa

Pięć/sześć pomp

• Pompa wirowa lub rolkowa jest wykorzystywana w połączeniu tętniczym krążenia
pozaustrojowego

• Powrót z lewej komory jest utrzymywany przez pompę rolkową, odprowadzającą krew z serca

• Chirurgiczny ssak jest zasilany przez pompę rolkową i służy do odsysania płynów z pola
operacyjnego

• Pompa do kardioplegii

• Pompa bezpieczeństwa, na wypadek awarii jednej z pomp

- pompy wirowe

Pompy wirowe składają się, z plastykowych stożków, które wirując przemieszczają krew w wyniku
siły odśrodkowej. Przepływ zmienia się wraz z prędkością rotacji i obciążenia (oporów) dołączonej
linii. Pompa wirowa (odśrodkowa) generuje dodatnie ciśnienia do 900 mmHg, a ujemne od 400 do
500 mm Hg. Dzięki temu krew mniej „gazuje”.

- pompy wałkowe

P.w. składa się z przewodu, który jest uciskany przez dwa wałki obracające się i oddalone od siebie
o 180°.Przepływ wymuszony przez wałek zależy od średnicy przewodu i prędkości obrotowej.

22.

BUDOWA PŁUCO-SERCA WERSJA III

Podłączone do pacjenta za pomocą przewodów. Komora odbierająca krew z ciała. Krew jest
pompowana do oksygenatora. Oksygenerator usuwa CO

2

i dostarcza O

2

Pompa przepompowuje

utlenowana krew do ciała. Sprzęt medyczny umożliwiający obejście sercowo‐płucne, (czasowe
mechaniczne wspomaganie układu krążenia) przy jednoczesnym „zatrzymaniu” serca i płuc. Serce i
płuca czasowo „unieruchamia” się w celu przeprowadzenia:

a) CABG- Pomostowanie aortalno-wieńcowe (ang. Coronary Artery Bypass Graft) – operacja
kardiochirurgiczna wszczepienia pomostów naczyniowych (tzw. by-passów) omijających miejsce
zwężenia w tętnicy wieńcowej stosowana w niektórych przypadkach zawału serca i zaawansowanej
choroby wieńcowej.
Wytworzenie sztucznych połączeń między tętnicą główną (aortą), a tętnicami wieńcowymi
omijających miejsca zwężenia zapewnia poprawę ukrwienia niedokrwionego obszaru mięśnia
sercowego.
b) Wymiany/naprawy zastawki
c) Usunięcia zwężenia
d) Wad przegrody
Wady:
Syndrom poperfuzyjny – przejściowe stany związane z obejściem sercowo-płucnym

Zasady i wymagania:

Zatrzymanie Serca Przepływ krwi zmieniony za pomocą przewodów i pompowany w celu utrzymania
przepływu Regulacja temperatury i wymiany gazowej .
Krew krąży z ominięciem płuc i serca

Budowa

1) Pięć/sześć pomp
• Pompa wirowa lub rolkowa jest wykorzystywana w połączeniu tętniczym krążenia pozaustrojowego

• Powrót z lewej komory jest utrzymywany przez pompę rolkową, odprowadzającą krew z serca

•Chirurgiczny ssak jest zasilany przez pompę rolkową i służy do odsysania płynów z pola
operacyjnego

•Pompa do kardioplegii

•Pompa bezpieczeństwa, na wypadek awarii jednej z pomp

A - Pompa wałkowa
B - Pompa wirowa
C - Pompa odśrodkowa(centryfugalna)

- pompy wirowe

Pompy wirowe składają się, z plastykowych stożków, które wirując przemieszczają krew w wyniku
siły odśrodkowej. Przepływ zmienia się wraz z prędkością rotacji i obciążenia (oporów) dołączonej
linii. Pompa wirowa (odśrodkowa) generuje dodatnie ciśnienia do 900 mmHg, a ujemne od 400 do
500 mm Hg. Dzięki temu krew mniej „gazuje”.
- pompy wałkowe

Pompa wałkowa składa się z przewodu, który jest uciskany przez dwa wałki obracające się i
oddalone od siebie o 180°. Przepływ wymuszony przez wałek zależy od średnicy przewodu i
prędkości obrotowej.

2) Kaniula żylna
3) Kaniula tętnicza – podwójny strumień perfuzji aortalnej/kaniula z filtrem
4) Zbiornik żylny (Zbiornik krwi żylnej)
•Plastykowy zbiornik sztywny otwarty lub miękki, „zapadalny” zamknięty

•Zbiornik żylny służy jako rezerwa objętościowa
•Doświadcza działania siły grawitacji

•Może posiadać pułapki gazu

•Dobre miejsce do dodawania leków, płynów lub krwi

•Zbiornik pojemnościowy dla całego systemu

5) Oksygeneratory

-membranowe

•Imitacja płuc za pomocą cienkiej porowatej błony umieszczonej pomiędzy krwią a fazą gazową

•Membrany mikroporowate z wypełnionymi porami przez osocze zabezpieczają krew przed
kontaktem z powietrzem (gazami) i jednocześnie umożliwiają transport tlenu i dwutlenku węgla

• Najbardziej popularne rozwiązanie wykorzystuje wiązki włókien podłączonych do wejścia i wyjścia i
omywane gazami
-pęcherzykowe

Krew żylna spływa bezpośrednio do komory, w której tlen jest wprowadzany za pomocą dpowiedniej
płyty. Płyta infuzyjna wytwarza tysiące małych (około 36 μm) pęcherzyków i przemieszczają się one
do krwi. Wymiana gazowa ma miejsce na powierzchni pęcherzyka w wyniku utworzenia się cienkiej

warstwy. Podatne na wytwarzanie większych pęcherzy i bardziej reaguje z innymi cząsteczkami
krwi.

6) Wymienniki ciepła
Sterują ciepłota organizmu w wyniku podgrzewania i schładzania krwi. Różnice temperatur w ciele i
układzie są ograniczane do 5°C ‐10 °C, aby zapobiegać powstawaniu zatorów pęcherzykowych.

7) Układ ssący do oczyszczania klatki
8) Filtry i pułapki pęcherzyków gazu
•W układzie płuco‐serca mikro zatory są monitorowane przez system ultradźwiękowy w linii tętniczej
lub za pomocą monitorowania ciśnienia filtracji.

•Filtry głębokościowe składają się porowatej gąbki, maja dużą powierzchnię i usuwają mikroskrzepy
poprzez ich absorpcję.

•Filtry ekranowe są wykonane z tkaniny poliestrowej lub wątków nylonu.

9) Przewody i łączniki
- Medyczne PVC (polyvinylChloride)

- Miękkie, kompatybilne, nietoksyczne, niezapadalne (zachowujące światło przekroju)
- Możliwość sterylizacji

- Powierzchnie pokryte heparyną w wyniku specjalnego procesu chemicznego
Dodatkowo:

A) Monitory i czujniki perfuzji
•Czujnik niskiego poziomu krwi w zbiorniku żylnym oraz pęcherzyków w linii tętniczej są
obowiązkowe.

•Urządzenia do ciągłego pomiaru gazów, hematokrytu i wybranych elektrolitów.

•Temperatura wody wpływającej do wymienników.

Sterylizacja:

- Dwutlenek etylenu. Sterylizacja 4h w temperaturze 55°C lub 18h w 22 °C.

Wada – dwutlenek etylenu jest toksyczny i wybuchowy.

- Sterylizacja parowa przewodów, jako, że PVC wytrzymuje wysokie temperatury.
- Przewody, zbiorniki i oksygeneratory jednorazowe.

21.

NA PODANYM PRZYKŁADZIE OMÓW ZAGADANIENIE

BEZPIECZEŃSTWA APARATURY, NP. POMPA INFUZYJNA

O bezpieczeństwie użytkowania EAM decydują następujące czynniki:

–

Normalne użytkowanie (zamierzone)

–

Normalne warunki (wszystkie zabezpieczenia działają)

–

Absolutne bezpieczeństwo w medycynie nie jest możliwe do osiągnięcia

–

Bezpieczny przyrząd i jego użytkowanie oraz bezpieczeństwo środowiska

–

Błędy w użytkowaniu aparatury

–

Funkcjonalne uszkodzenie aparatu

–

Uszkodzenie spowodowane przez czynniki z otoczenia (EMI)

–

Utrata właściwości z czasem

–

Hazardy biologiczne

–

Środowisko szpitalne

–

zabezpieczenie przed prądami i napięciami ;-zabezpieczenie przed prądem upływu

–

izolacja elektroniczna

–

minimalizacja możliwości wystąpienia błędów ludzkich

Jako, że całkowite bezpieczeństwo nie jest możliwe do osiągnięcia jesteśmy zmuszeni
minimalizować zagrożenia. Pojęcie bezpieczeństwa nie jest absolutne i w różnych sytuacjach może
oznaczać zgodę na występowanie zagrożenia. Na przykład każda pochłonięta dawka
promieniowania jonizacyjnego wiąże się z prawdopodobieństwem wywołania (wyzwolenia) procesów
zagrażających zdrowiu.

Jednak, jeżeli prawdopodobieństwo jest znikome to akceptujemy badania wykorzystujące
promieniowanie jonizacyjne. Pojęcie bezpieczeństwa jest rozszerzone na przypadek jednego
uszkodzenia. Oznacza to, że elementy decydujące o bezpieczeństwie są dublowane. Tym samym
uszkodzenie jednego elementu w dalszym ciągu pozwala na bezpiecznego użytkowanie aparatu.

Bezpieczeństwo osiąga się w wyniku wprowadzenia całego systemu, na który składają

się przepisy (m.in. normy), procedury i instytucje. Przykładem takie normy jest norma

60601, która określa konstrukcję aparatów bezpiecznych. Norma ta precyzuje

wymagania biorąc pod uwagę jedynie wybrany aspekt bezpieczeństwa, tzn.

zabezpieczenie przed porażeniem elektrycznym. Należy pamiętać, że nie jest to jedyne

zagrożenie związane z użytkowaniem aparatury medycznej.

22.

CZYM SIĘ RÓŻNI SPIROMETR OD RESPIRATORA

Spirometria jest metodą badania pozwalającego na ocenę funkcji płuc za pomocą pomiaru
pojemności(przepływów) powietrza wydychanego. Wykonuje się ją w diagnozie, m.in. przewlekłej
obturacyjnej chorobie płuc, potwierdza istnienie przeszkód w przepływie powietrza i prognozować
parametry oddychania.

Wentylacja mechaniczna płuc, to sposób sztucznego oddychania, czyli wspomaganie wentylacji
płuc, kontrolowanie oddechu, lub tzw. Oddech zastępczy. Umożliwia oddychanie czystym tlenem lub
powietrzem. Respirator kontroluje objętość płuc, czas i ciśnienie wdechu i wydechu, stężenie tlenu i
wspomaga lub całkowicie zastępuje prace płuc.