روش15- فنوکارديوگرافی طولانی مدت
مانيتور ضربان قلب جنين از راه دور
مانيتورينگ جنين در منزل به منظور استخراج داده ها در طولانی مدت و با هزينه کمتر بسيار مناسب است. است . اين روش شامل پردازش سيگنال آکوستيک ( صوتی ) آشفته دريافتی از شکم مادر می باشد .
اين پردازش بر اساس کشف و آشکار سازی صدا های دياستوليک و سيستوليک به وسيله قرار دادن آنها در دو باند فرکانسی مجزا ، از طريق اتوکروليشن بر روی فواصل زمانی پيش بينی شده ، صورت می گيرد . اتوکروليشن معياری برای تعيين مشابهت بين سيگنالهای پی در پی است .
بااستفاده از اين روش به طور قابل توجهی داده های انتقالی به مرکز کامپيوتر بيمارستان کاهش می يابد .اين روش باعث می گردد تا تنها داده های حاصل از پريد های زمانی بسيار آشفته که بيانگر بروز مشکل برای جنين هستند به بيمارستان انتقال يابند . بر پايه اين روش ، يک سيستم فنوکارديوگرافی ( ضبط صدای قلب ) جنين از راه دور ، بدون محدوديت در اندازه گيری ، می تواند ايجاد شود.
وضعيت خونرسانی و ضربان قلب جنين شاخص بالينی مهمی در تشخيص بسياری از نارسايی های جنينی است . تشخيص و بررسی فعاليت قلب جنين به چند روش امکان پذير است .
1. الکتروکارديوگرام جنين
2. فنوکارديوگرافی
3. روش ماوراء صوت داپلر
فنوکارديوگرافی به معنی ضبط صدای قلب است.در اين روش صدای قلب جنين که ناشی از حرکات مکانيکی مجموعه اجزای متحرک آن است , مستقيما با گوشی پزشکی ( استتوسکوپ) يا ميکروفن ( همراه با آمپلی فاير صوتی ) از سطح بدن مادر اخذ می شود . سيگنال بدست آمده حساسيت زيادی به نويز و اصوات مزاحم خارج بدن و داخل شکم مادر دارد و هنگام انقباض های رحمی امکان دريافت صدای قلب جنين به اين روش وجود ندارد .
در صورت توفيق در اخذ سيگنال صوتی خوب و شنيدن صداهای S1,S2 , تغييرات نرخ ضربان قلب را هم می توان دنبال کرد . ضمنا خط پايه نسبتا کم نويزی خواهيم داشت .
موج p دپلاريزاسيون دهليزی- QRS در اثر دپلاريزاسيون بطنی - T رپلاريزاسيون بطنی.در خلال سيستول بطن منقبض می شود , S1 صدای بسته شدن دريچه ميترال و به موازات تخليه خون از بطن دراثر بسته شدن دريچه آئورت, S2 شنيده می شود .
الکتروکارديوگرام جنين (FECG) اطلاعات بسيار مهمی درباره وضعيت جنين بدست می دهد و در تشخيص اختلالات و ديسترس های جنينی در طول بارداری و حتی مراحل زايمان بسيار مفيد است . بسياری از محققين و دانشمندان روی متدهای تشخيصی جديد برای ارزيابی وضعيت جنين و مادر در پريدهای زمانی طولانی مدت , تحقيق می کنند .
تجزيه و تحليل وضعيت مادر و جنين با مانيتورينگ در بازه های زمانی طولانی و يا حتی بهتر است بگوييم مانيتورينگ دائمی , ابزار قدرتمندی در آشکار سازی مشکلات و موارد خطرناک در طول بارداری است . روشهای کمتر تهاجمی يا مانيتورينگ خارجی مورد توجه بيشتر محققين قرار گرفته است . در تحقيق اخير يک متد پردازش جديد, برای بهبود و افزايش قدرت سيگنال اخذ شده از قلب جنين , پيشنهاد شده است .در نتيجه ميزان ضربان قلب جنين به طرز درست و صحيحی آشکار خواهد شد .
در حقيقت , متخصصان زنان با روش فنوکارديوگرافی جنينی ، آشنايی زيادی ندارند، زيرا از نظر آنان سونوگرافی داپلر بسيار قابل اعتماد می باشد و در نتيجه به ميزان زيادی پذيرفته شده است . اما استفاده از سونوگرافی داپلر که امروزه به طور وسيعی مورد استفاده قرار می گيرد , روش مناسبی برای مانيتورينگ طولانی مدت نيست. اختراع خارق العاده مانيتورينگ الکتريکی جنينی به دنيای پزشکی زنان و زايمان باعث شد که تشخيص ديسترس جنينی ديگر فرضی نباشد .با اطلاعات دقيق تشخيص قطعی ديسترس جنين و جلوگيری از مرگ يا موربيديته جنين ممکن شده است . البته مانيتورينگ دائمی بر مانيتورينگ منقطع ارجحيت دارد .
نتايج تحقيقات نشان می دهد ؛مانيتورينگ خانگی جنين با روش فنوکارديوگرافی نسبت به فرايند اندازه گيری بوسيله اولتراسوند که هم پيچيده و هم دارای هزينه بالايی است ، ارجحيت دارد .
فنوکارديوگرافی طولانی مدت
فنوکارديوگرافی ( ضبط صدای قلب) يک ابزار مناسب برای ارزيابی وضعيت سلامت جنين است که چندين سال
است که مورد توجه محققين و دانشمندان قرار گرفته است و مطالعات زيادی نيز در اين زمينه انجام گرفته است .
يکی از محاسن فنوکارديوگرافی ، امکان اندازه گيری و سنجش ضربان قلب جنين در طولانی مدت است . اين نکته مهمی است زيرا پارامترهای فعاليت قلب جنين به ميزان زيادی تغيير پذيرند .مانيتورينگ خانگی جنين با روش فنوکارديوگرافی نسبت به فرايند اندازه گيری بوسيله اولتراسوند که هم پيچيده و هم دارای هزينه بالايی است ، ار جحيت دارد .
اتو کروليشن
يک روش رايج در سنجش فعاليت قلب جنين ,اتو کروليشن است.در اين روش سيگنال دريافتی با آخرين سيگنال مقايسه می شود و شباهت ها مشخص می گردد .اتو کروليشن توانايی تعيين و تخمين زمان شروع پريود سيستوليک و دياستوليک ( صدا های s1,s2 ) حتی در آشفتگی های بسيار بالا را دارد. با شناسايی اين صدا ها ، زمان ضربه تا ضربه (beat to beat) T bbو تغيير پذيری آن قابل محاسبه است . علاوه بر اين ، صداهای جنينی اضافی ( غير عادی) ؛ صداهای انعکاسی, مور مور ها و غيره نيز قابل شناسايی هستند .
در بعضی بازه های زمانی ( پريودهای زمانی ) , سيگنالهای صوتی ( آکوستيک ) ثبت شده از شکم مادر بسيار آشفته شده به طوری که بر شکل صداهای S1,S2 تاثير می گذارند. برای غالب آمدن براين اشکال ، و برای بهره برداری از سطوح متفاوت اين تغيير شکل ها , روش و متد کروليشن بايد در دو پهنای باند فرکانسی به کار گرفته شود .
داده ای که از اين راه به دست می آيد ، مطالبات و احتياجات تشخيصی را مرتفع نموده و بنابراين می توان از آن برای مانيتورينگ جنين استفاده کرد. با تجزيه و تحليل رکوردها و دادهای ثبت شده ، مشخص گرديد که علاوه بر تعيين ميزان ضربانات قلب جنين ، اطلاعات تنفسی جنين نيز ممکن است تحت پوشش قرار بگيرد . بدين معنی که حرکات تنفسی ، بدون نياز به استفاده از سنسورهای اضافی و تصاوير سونوگرافی گران قيمت قابل اندازه گيری هستند . اساس اين روش ، ملاحظاتی هستند که به کروليشن بين سيگنالهای آکوستيک ( صوتی ) و حرکات تنفسی ، مربوط می شوند .
مانيتور کردن و ارزيابی جنين برای دراز مدت , به نحو مطلوبی از طريق سيستمهای پزشکی از راه دور انجام پذير است .
در حال حاضر سيستمی جامع و کامل , برای مانيتورينگ قلب جنين وجود دارد که از طريق سونوگرافی قابل انجام است , البته سونوگرافی محدوديت های خود را در کاربردهای دراز مدت(long term ) دارد.
اين مقاله به شرح ، يک روش کاربردی فشرده و بسيار معتبر برای ارزيابی و مانيتورينگ جنين به مدت طولانی در منزل , می پردازد . اين روش يک سيستم پزشکی از راه دور را بر اساس فنوکارديو گرافی انفعالی (passive) شکل می دهد .
بعضی از قسمتهای عمليات محاسباتی بوسيله واحدهای کم هزينه قابل راه اندازی با باتری در منزل, قابل انجام است , در حاليکه تجزيه و تحليل جزئيات پريودهای آشفته در مرکز کامپيوتر بيمارستان به اجراء در می آيد .که تمام داده ها ی مورد نياز فشرده شده و انتقال می يابند .
متدها
سيگنالهای شنوايی ( آکوستيک ) بوسيله سنسورهای الکتروديناميک با پهنای باند پايين از شکم مادر ,دريافت می شوند و آنگونه که صدای فعاليت قلب مادر را مهار می کنند و از دريافت نويزهای خارجی نيز جلوگيری می نمايند .دامنه ECG مادر 5 برابر جنين است ولی با الکترودهای مخصوص اين امواج را ضغيفتر از ECG جنينی ثبت می شوند.
با شناسايی دقيق صداهای s1,s2 ، می توان سه نوع از پريودهای زمانی ,را متمايز نموده و تشخيص داد . که عبارتند از :
1- نسبتا بدون نويز ، صداهايی که به خوبی قابل شناسايی هستند .
2- با آشفتگی در سطح متوسط که اجازه شناسايی بعضی صداهای جنينی را با دقت بالا فراهم می سازد ، اما بعضی ضربه ها غير قابل تشخيص مانده و در ارزيابی های بيشتر هم ناديده گرفته می شوند.
3- پريودهای زمانی بسيار آشفته که بايد از ارزيابی به طور کامل خارج شوند .
الف) اتوکروليشن بر روی مقاطع پيش بينی شده
سيگنال دريافتی در پهنای باند 100-20 هرتز به طور موثر فيلتر شده و شکل دهنده اولين باند کروليت شدهB1 خواهد بود .باند دوم B2 اجزاء مزاحم با فرکانس پايين را در فرکانس قطع fc فيلتر می نمايد .
فرمول 1 ؛ به محاسبه حداقل ميزان نسبت سيگنال به نويز( (SNR به منظور کشف حداکثر آشفتگی ، می پردازد .
اين معادله وابستگی SNR را به فرکانس fc شرح می دهد. P(x, fc) نشان دهنده توان عمل x فيلتر شده با فرکانس قطع fc می باشد.در واقع فرکانس قطع مناسب برای بدست آوردن حداقل نويز ممکن بين صداهای s1,s2
جستجو شده و انتخاب خواهد شد . مقدار مناسب fc بين 50 تا 70 هرتز می باشد .
سيگنالی که در 2 پهنای باند فرکانسی اتوکروليت خواهد شد در شکل 2 نشان داده شده است .
در اغلب موارد ، طيف فرکانسی صدای s2 که ازبسته شدن دريچه های آئورت و پولمونری ( ريوی) سرچشمه می گيرد ، همان طور که شکل 1 ديده می شود ، بالاتر قرار می گيرد .همچنين , شکل, پنجره های زمانی که برای اتو کروليشن مهم هستند را نشان می دهد .
اينتروالهای بين پنجره ها, در اولين فاز از تخمين دقيق زمان ضربه(beat timing)
می توانند ناديده گرفته شوند. جمع شدگی بازه زمانی در اولين فاز از اتوکروليشن , زمانهای محاسباتی مورد نياز را کاهش می دهد .بايد توجه داشت الگوريتمها از برآوردهای طيف فرکانسی برای حذف اينتروالهايی که معمولا به خاطر پيچيدگی بالا و تغييرات فرکانسی سيگنال ، ناکارآمد هستند ، استفاده می کنند .
با استفاده از فرمول (2) , پيش بينی ضربه بعدی با متوسط گيری از ارزشهای Tbb قبلی(سابق) رخ می دهد.
K= تعداد سيکلها
Wk.b= وزنهای وابسته به اطمينان از بهبود ضربه ها
به طور مشابه , برای فاز دوم , زمان سيستوليک پيش بينی شده بوسيله اين عبارت ، محاسبه می شود .فرمول(3 ):
Tsys زمانهای سيستوليک و Wk, b وزن ها هستند.
ب)سيگنالهای انشعاب دار(Splitted signal)
سيگنالهای انشعاب دار در اثر انفکاک صداهای قلبی بوجود می آيند.
در بعضی مواقع صدای s2 که ناشی از بسته شدن دريچه های آئورت و پولمونری می باشد , به 2 قسمت تقسيم شده و در نتيجه سيگنالی که ؛ دونيمه و انشعابی , خوانده می شود" ايجاد می گردد. Component اول A2 مربوط به بسته شدن دريچه آئورت, componentدوم P2 مربوط به بسته شدن دريچه پولمونری است.
درواقع در خلال دم , s2 به دو جزء قابل سمع می شکند و A2, P2 اندکی از هم جدا می شوند , اما در طول بازدم اين دو با اتصال به هم يک صدای واحد s را توليد می کنند.
در متد ما , زمان S2 هميشه بوسيله اولين اوج (peak)سيگنال شناسايی خواهد شد . همان طور که می دانيم, اين peak به طور طبيعی با بسته شدن دريچه آئورت مطابق خواهد بود .
ج) بهبود سنجش فعاليت تنفسی
تنفس يکی از مهمترين علامتهای وضعيت خوب و مناسب جنين می باشد,که به طور وسيعی ساليان گذشته بر روی آن تحقيق شده است.راه های متعددی برای استخراج ميزان تنفس جنين به وسيله بررسی تغييرات منحنی FHR
اتخاذ شده است .
-.می دانيم در هنگام دم ضربان قلب افزايش و در هنگام بازدم کمی کاهش می يابدکه به اين پديده Sinus Arrhythmia می گويند.
- اثر دوم که مورد استفاده قرار می گيرد ، افزايش تغيير پذيری Tbb در طول پريود فعال از نظر تنفسی در مقايسه با وضعيت ثابت است . افزايش تغيير پذيری در زمان سيستول نيز مورد ملاحظه قرار گرفته است ,که بديهی است , نياز به تعيين بسيار دقيق از زمانهای صدای قلب , دارد .
-سومين حالت ممکن برای شناسايی تنفس , اين می باشد که بيشترين طول زمان احتمالی برای حرکت های تنفسی جنين 1/ 1تا 3/1 ثانيه می باشد .
برای نشان دادن حرکات تنفسی جنين ، سيگنالهای دريافتی با فيلتر پايين گذر با فرکانس قطع(cut off ) 25 هرتز فيلتر می شود .در بسياری مواقع , در اينتروالهای آشفته , پريودهای مهم ( معنی دار) يافت می شود که ممکن است اين پريودها در نتيجه تنفس جنين حاصل شده باشند . تغيير پذيری ضربه به ضربه Tbb بوسيله اندازه گيری های هم زمان از اينتروال R-R استخراج شده از نوار ECG مورد بررسی قرار می گيرد .
برای جداسازی حرکات تنفسی از ديگر حرکات جنين يا حتی اغتشاشاتی که خصوصياتی شبيه دارند, قوانين زير برای قابل اعتماد نمودن تشخيص تنفس به کار برده می شوند :
1- حداقل 3 تناوب بلند 1/1 تا 3/1 ثانيه ای بايد به طور متوالی ( پی درپی ) ظاهر شوند .
2- در طول اين اينتروالهای زمانی , تغيير پذيری بايد از پريدهای غير آشفته ( به طور معنی داری ) بلند تر باشد .
د- دياگرام ( نمودار)مراحل کار
سيستم پزشکی از راه دور از 2 بخش تشکيل شده است:
يک پردازنده خانگی که با باتری ارزان قيمت کار می کند ، آن قسمت از پردازش که با قابليتهای الکترونيکی محدود اين پردازنده انجام می شود ؛ را انجام می دهد .آناليز جزئيات و فرايندهايی که پريدهای زمانی به شدت آشفته دارند بوسيله کامپيوتر مرکزی بيمارستان صورت می گيرد ,که بخش دوم اين سيستم پزشکی از راه دور را تشکيل می دهند .
اولين قدم توليد 2 باند فرکانسی B1, B2 با استفاده از فيلتر باتروث می باشد .
به دنبال آن ، اتوکروليشن , قسمت های مهم را بر طبق صداهای S1,S2 پيش بينی شده , ( با ايجاد تيغه ) از هم جدا می کند و باعث ايجاد Cr1,Cr2 می شود .
بر اساس اين موارد FHR,Tbb و خط پايه و تغيير پذيری کوتاه مدت قابل محاسبه است .
.پيدا نمودن زمان صحيح صداهای s1,s2 قدم بعدي است , که با تلاش برای پيدا کردن صداهای اضافی و غير عادی صورت می گيرد . .در نهايت واحد خانگی سعی در يافتن بعضی از صداهای حرکات تنفسی دارد .
داده های خروجی از اين فرايند ( در زمان واقعی ) (real time ) موقتا در حافظه لوكال ( محلی) جمع آوری شده و قبل از انتقال به مرکز کامپيوتر فشرده سازی می شوند .
پاسخ ها
مجموعه ای از چندين رکورد فنوکارديوگرافيک , اتخاذ شده از بيماران , جمع آوری شده است . برای تحقيقات جامع تر ، 47 فرد انتخاب شدند . در اين فاز از تحقيق موارد پر خطر پاتولوژيکی مستثنی شدند . خانمهای باردار ديابتی نيز در اين بررسی وارد شدند.
ثبت های مشابه با تقريبا سيگنالهای دريافتی با فرکانس پايين يا صداهای ضربان قلب مادری خيلی قوی, رد شدند.
ميزان تخمين درست از صدای s1,s2 برای تمام رکوردها بالای 92 % بود .
اندازه گيری و مانيتورينگ روی 28 نفر از آن 47 خانم انتخابی , که دارای سن بارداری 30 تا 40 هفته بودند ,به مدت 3 هفته با يک واحد مونيتورينگ تجربی انجام شد .زمان متوسط اندازه گيری حدود 20 تا 40 دقيقه بود , ولی در 6 نفر از مدت 5/1 ساعت هم فراتر رفت , که اين افزايش زمان به خاطر دريافت داده های کافی از وضعيت تنفس جنين بود . بايد در 30 دقيقه از زمان ارزيابی , جنين 30 حرکت تنفسی داشته باشد .تمام ارزيابی های تجربی بين ساعتهای صبح9 تا 12 ظهر انجام شد زيرا در اين زمان قند خون جنين بالاتر و در نتيجه حرکات وی از جمله فعاليت تنفسی اش حداکثر است .
وضعيت صحيح قرار گيری سنسورهای آکوستيک بر روی شکم بسيار مهم است و بايد مدام چک شود .
تنفس به کمک تکنيک تصوير سازی همزمان با تصوير سازی اولتراسوند , کنترل می شود .زيرا استفاده از روش فنوکارديوگرافی به تنهايی برای ارزيابی وضع تنفس جنين ،گيج کننده است . اکثر مشکلات از پالسهای مادری و حرکات اعضاء و شکم جنين ناشی می شود .تلاشهای بيشتری برای بالا بردن و افزايش قابليت متدها ,لازم است.
انتقال داده ها در فرم فشرده به مرکز کامپيوتر بيمارستان صورت می گيرد که حدود 15 % از کل داده های جمع آوری شده را تشکيل می دهد .در مرکز کامپيوتر يک متخصص زنان ، بر نمايش منحنيFHR و تغيير پذيری و حرکات تنفسی ثبت شده نظارت دارد .
نتيجه گيری:
نتايج حاصل از آزمايشاتی که بيشتر از جنين های سالم به دست آمده بود اين را پيشنهاد می کند که با بهبود کيفيت , ممکن است تعداد بيشتری از تشخيص ها ی حاصل از مانيتورينگ سيگنالهای آکوستيک دريافتی , به صورت صحيح برای وضعيتهاي high risk جنيني نيز به دست آيند .
امکان موفقيت بيشتر اين متد زمانی است که از آن در يک سيستم تله مديسن جديد استفاده شود , که اجازه مراقبت طولانی مدت ( long term) جنين را فراهم می سازد .
از آنجا که اطلاعات صحيح وحتمی تنها با اندازه گيری و سنجش طولانی مدت دريافت می شوند؛ الکتروکارديوگرافی خارج از رحم جنينی و مانيتورينگ خانگی جنين با روش فنوکارديوگرافی نسبت به روشهای فعلی ( سونوگرافی و مانيتور داخلی)که هم پيچيده و هم دارای هزينه بالايی است ، ار جحيت دارد و لازم است با انجام تحقيقات عملی بيشتر در اين زمينه مشکلات و کمبود ها شناسايی شوند تا بارفع نقصهای موجود, کاربرد فنوکارديوگرافی دراز مدت از طريق سيستم پزشکی از راه دور ، به طور وسيع امکان پذيرگردد.
منبع: نشریه مهندسی پزشکی شماره ۷۸