پزشکی بالینی

TENS،آرام بخش الکتريکي

دستگاه TENS (Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation  ) ابزاري کاربردي و مفيد در علم پزشکي و فيزيوتراپي است  .
اين دستگاه پالس هاي الکتريکي با جرياني در حد ميلي آمپر را از  طريق تماس الکترودها به پوست بيمار اعمال کرده، از پوست عبور داده و با تاثير بر غشاء عصب،آن را از حالت دپلاريزه  (حامل پيام درد) به پلاريزه ( بدون درد ) در مي آورد و به اين ترتيب انرژي مزاحم و منفي ايجاد شده در عضله،جابجا يا حذف شده و بهبود ي حاصل مي شود . لذا از اين دستگاه در اکثر موارد بروز درد مي توان استفاده کرد.
دستگاه( TENS ) داراي کار برد هاي کلينيکي فراواني است که از آن جمله مي توان به موارد زير اشاره کرد:
1 – توان بخشي حرکت به افراد معلول ( قطع نخاع)
2 – کمک به بهبود سريع تر سوختگي ها
3- تقويت ماهيچه ها پس از بهبود شکستگي استخوان ها
4- کاهش درد هاي مختلف مانند دندان درد ، کمر درد، در هاي ماهيچه اي، درد لوزه، سر درد ، صرع و...
5- تسريع زايمان
6 – بهبود عوارض پس از زايمان
و غيره ....
دستگاه هاي موجود در بازار فاقد سيستم کنترل حلقه بسته هستند و پزشک به صورت دستي و آنالوگ شدت جريان دستگاه را به صورت تدريجي تا آستانه تحمل بيمار افزايش مي دهد و سپس به در مان مي پردازد. بنابرين  علاوه بر آنکه موجب آزار بيماران در ناحيه پوست با شوک الکتريکي مي شوند، ميزان اثر بخشي درمان را نيز کاهش مي دهند. همچنين در اثر خطاي سهوي پزشک در استفاده از جريان هاي بالا يا مشکل بيمار در عدم احساس درد در ناحيه تحت درمان ممکن است پوست بيمار دچار سوختگي شود.
به همین منظور پروژه ای با هدف  طراحي و ساخت يک سيستم کنترل کامپيوتري هوشمند براي دستگاه TENS با استفاده از منطق فازي به منظور اثر بخشي درمان در زمان کوتاه تر وکاهش دردها و آزردگي هاي بيمار در طول درمان انجام شده است. طراحي و ساخت اين دستگاه با موفقيت انجام شده و داراي قابليت و توان کافي جهت انجام مطالعات کاربردي انساني است.
در قسمت فازي کنترل اين پروژه دو ورودي مورد استفاده قرار گرفته است، يکي تنظيماتي که پزشک معالج انجام مي دهد و ديگري تغييراتي که بيمار تحت درمان با توجه به احساس خود از درمان انجام مي دهد . سيستم کنترل فازي پس از تحليل ورودي بر طبق قوانين تعريف شده فازي خروجي توليد مي کند . خروجي به دست آمده در هر لحظه با توجه به ورودي ها و قوانين فازي تغيير مي کند. هر کدام از اين ورودي ها داراي حداقل سه قسمت جداگانه مربوط به دامنه موج ، فرکانس موج و پهناي پالس موج هستند که هم پزشک و هم بيمار مي توانند بر روي اين قسمت ها تغييراتی ايجاد کنند. لازم به ذکر است که در اکثر دستگاه هاي TENS موجود در بازار تنها پارامتري که براي تنظيم در اختيار پزشک قرار مي گيرد دامنه موج است. شکل موج تنها به صورت مربعي است با پهناي پالس ثابت و با فرکانس ثابت همچنين بيمار نيز اجازه تغيير و تعيين هيچ کدام  از موارد فوق را ندارد . اما در دستگاه ساخته شده در اين پروژه علاوه بر قابليت تغيير دامنه، فرکانس و پهناي پالس توسط پزشک معالج, پزشک مي تواند حتي نوع موج اعمالي  به بدن بيمار را تعيين کند. شکل موج هاي پيش بيني شده  در اين دستگاه عبارتنداز :
1- موج مربعي (Rectangular Wave)
2- موج دندانه اره اي (Saw toothed Wave)
3- موج سينوسي (Sine Wave)
4- موج سوزني (Impulse Wave)
پزشک پس از انتخاب شکل موج، در برنامه کامپيوتري شدت دامنه سيگنال ، فرکانس و پهناي پالس را مشخص کرده و دکمه Start را مي زند . از اين لحظه دستگاه داراي خروجي است و سيگنال تعيين شده توسط پزشک به بدن بيمار اعمال مي شود. از آنجا که پزشک باید کليه پارامتر ها را  بر روي صفر تنظيم کند تا دستگاه به او اجازه کار دهد، بنابراين در اين مرحله دستگاه  تنها سيگنالي را که پزشک مشخص کرده است به بدن بيمار مي دهد.
 حال اگر بيمار در حين درمان احساس آزردگي کند يا احساس کند سيگنال اعمال شده به بدنش قدرت کافي را ندارد و داراي اثر بخشي مناسب نيست مي تواند با استفاده از سه ناب کنترلي که در اختيارش قرار مي گيرد ، دامنه ، فرکانس و پهناي پالس سيگنال را تغيير دهد اما اين تغييرات در چارچوب نموداري مي گنجد که توسط کنترل فازي تعيين مي شود. بيمار مي تواند دامنه سيگنال را حداکثر به اندازه 25%  مقداري که پزشک مشخص کرده است تغيير دهد. فرکانس و پهناي پالس هر کدام حد اکثر به ميزان 10 %  مقداري که پزشک تنظيم کرده است ، قابل تغيير هستند .
تغييراتي که بيمار انجام مي دهد به وسيله پتانسيومتر و مبدل آنالوگ به ديجيتال به اطلاعات ديجيتالي تبديل شده و توسط ميکروکنترلر از طريق پورت RS232 به کامپيوتر داده مي شود.
نرم افزار اين پروژه که به زبان Visual Basic است
مي تواند اين ورودي ها را با استفاده از برنامه اي که در قسمت Fuzzy نرم افزار Matlab نوشته شده، به روش ممدانيMax-Min فازي و با تنظيمات پزشک ادغام کند, در نهايت نتيجه به روش Centroid استخراج شده و برنامه مجددا آن را از طريق پورت RS232 به ميکروکنترلر مي دهد و به اين ترتيب خروجي جديد با توجه به تنظيمات پزشک و تغييرات همان لحظه بيمار به بدن بيمار اعمال مي شود.

سخت افزار اين دستگاه شامل سه مدار مجزا است:
1- مدار منبع تغذيه :
منبع اين دستگاه داراي ورودي 220 VAC با فرکانس 50 Hz است و توسط دو ترانس به ولتاژهاي 110 VAC و12 VAC دوبل تبديل مي شود. در نهايت مدار تغذيه، چهار خروجي +80 VDC،5 VDC، GND=0 VDC   و -5 VDC را مي دهد

2- بورد اصلي مدار ميکرو کنترلر:
اين مدار قسمت اصلي سخت افزار پروژه است و داراي بخش هاي زير است:
1- ميکرو کنترلر Atmega32
2- صفحه نمايش LCD
3- مبدل آنالوگ به ديجيتال
4- مبدل ديجيتال به آنالوگ
5- پورت RS232

3- بورد تقويت کننده:
اين بورد شامل يک تقويت کننده عملياتي است که قادر است سيگنال دريافتي از بورد اصلي را تقويت کند.
اين مدار داراي تغذيه هاي -5 ,صفر و +80 ولت مي باشد که براي باياس کردن آي سي استفاده مي شوند.سيگنال ورودي که داراي دامنه صفر تا پنج ولت است به تقويت کننده عملياتي داده مي شود تا به دامنه صفر تا شصت ولت برسد.اين تقويت کننده داراي پاسخ فرکانسي بسيار خوبي است و شکل موج را بدون اعواج و بدون تغيير تقويت مي کند.

اميد است در آينده با استفاده پزشکان از دستگاه و جمع آوري نتايج به دست آمده از آزمايش های گوناگون و با بررسي آماري نتايج، منحني هاي كارآمد تري جهت کنترلر فازي جايگزين منحني موجود شود. در واقع مي توان گفت که اين دستگاه بستري مناسب براي مطالعه و تحقيق و همچنين کنترل تمام پارامتر هاي سيگنال خروجي دستگاه فراهم مي کند .

منبع: نشریه مهندسی پزشکی شماره ۸۸