И ПРИБОРЫ ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ

Среди количественных характеристик состояния пациента есть и такие, которые не имеют электрической природы, например аку­стические (тоны сердца, шумы легких), механические (смещение сердца, сокращение мышц, скорость движения перегородок серд­ца), термические (температура) и т. д. Если необходимо измерить эти неэлектрические характеристики электрическим путем, снача­ла нужно преобразовать их в электрический сигнал. Элемент, осу­ществляющий преобразование, называют преобразователем. Это, как правило, преобразователи энергии и название свое они полу­чают в зависимости от вида преобразуемой и преобразованной энергии. Так, например, преобразователь тепловой энергии в элек­трическую называют термоэлектрическим, а преобразователь све­товой энергии в электрическую — фотоэлектрическим.

Преобразователи делят на две большие группы: активные и пассивные. Активные преобразователи преобразуют неэлектрическую энергию непосредственно в электрическую (например, термоэлемен­ты, фотоэлементы и т. д.). Для действия пассивных преобразова­телей требуется вспомогательная энергия: сам преобразователь не использует внешнюю энергию, а под действием неэлектрической энергии только изменяет величину

вспомогательной энергии. Таким преобразователем является, например, термистор (сопротивление, чувствительное к температуре). Этот элемент при изменении тем­пературы изменяет свое электрическое сопротивление. Чтобы тер­мистор стал термоэлектрическим преобразователем, надо через со­гласующее сопротивление подключить к нему постоянное напря­жение питания, и тогда на термисторе или на согласующем сопро­тивлении получим напряжение, пропорциональное температуре термистора.

Есть и такие пассивные преобразователи, которые замеряют не какой-нибудь неэлектрический показатель пациента (скажем, температуру, артериальное давление), а фиксируют изменение постоянной внешней энергии, вводимой в пациента, в зависимости от этого показателя. Например, одна часть тела пациента подвергает­ся действию света постоянной интенсивности, и фотоэлектрический преобразователь на кончике пальца дает электрический сигнал, про­порциональный интенсивности света. Интенсивность проходящего света меняется потому, что на пути света оказываются ткани, со­суды, которые при пульсации, соответствующей биению сердца, по­глощают или пропускают больше или меньше света. По выходному сигналу фотоэлектрического преобразователя можно получить кри­вую импульса или установить частоту пульса. Следовательно, при использовании пассивных преобразователей всегда необходима по­стоянная внешняя энергия. Изучение изменений этой энергии в за­висимости от исследуемого показателя позволяет оценить послед­ний. Эти преобразователя называют «опросными пассивными».

Классификация преобразователей представлена на рис. 13 (для наглядности показаны и электроды).

Проще всего характеризовать преобразователи по их переда­точной характеристике, которая выражает количественную связь между входным и выходным сигналами. На основании ее можно определить и другие характеристики преобразователей, среди ко­торых наиболее важные:

— чувствительность, которая выражает, какой выходной сигнал мы получим при единичном входном сигнале (эта величина выра­жается крутизной передаточной характеристики);

— линейность, которая тем лучше, чем ближе передаточная характеристика к прямой;

— наличие гистерезиса, который тем меньше, чем меньше-за­висимость выходного сигнала от причины увеличения или 'уменьше­ния входного сигнала;

— смещение нулевой точки, которое характеризуется выход­ным сигналом, соответствующим нулевому входному;

— стабильность — постоянство передаточной характеристики во времени (кроме временной стабильности можно говорить о темпе­ратурной стабильности, об устойчивости к колебаниям напряжения в сети, когда хотим охарактеризовать нечувствительность к изме­нениям температуры или напряжения в сети).

Перечисленные характеристики применяются для описания всех преобразователей: и медицинских, и промышленных. Однако есть несколько характеристик, которые особенно важны, когда преоб­разователи применяются в медицинской практике. Как правило, биологические сигналы имеют меньшую интенсивность, чем сигна­лы в промышленных установках, поэтому в медицине нужны и бо­лее чувствительные преобразователи. Важно также, чтобы преобра­зователь оказывал минимальное воздействие на пациента. Кроме того, преобразователи предназначенные для применения в клини­ках, должны быть легкодоступными для чистки, стерилизации во избежание переноса инфекции с одного больного на другого.

Преобразователи, предназначенные для длительного пользова­ния при вживлении в организм, должны быть изготовлены из ма­териала химически нейтрального, не раздражающего ткань, чтобы они не вызывали воспаления или не отторгались организмом. Не­безразличны также размеры и масса преобразователя. Так, напри­мер, преобразователь, измеряющий давление в полости сердца, должен быть настолько малым, чтобы его можно было ввести через сосудистую систему пациента. И, наконец, следует сказать о том, что крайне важно, чтобы медицинские преобразователи были очень надежными, ведь данные, получаемые с их помощью, подчас играют решающую роль в постановке диагноза и в исцелении больного.

Для исследования, регистрации неэлектрических явлений, со­путствующих жизнедеятельности пациента, применяется множество измерительных приборов, в которых обязательно есть какой-либо преобразователь. Мы познакомились лишь с наиболее важными из них.