EKG ve EMG

Konu Anlatımı

EKG ve EMG Ölçüm Sistemi

Tıbbi cihaz servisinde en sık karşılaşılan biyosinyal ölçüm sistemleri EKG ve EMG'dir. Her ikisinde de amaç aynıdır: vücutta oluşan çok küçük elektriksel potansiyel farkını hasta emniyetini bozmadan almak, gürültüden arındırmak, dijital ortama çevirmek ve ekranda doğru ölçekte göstermek. Fark, ölçülen kaynağın ve dolayısıyla beklenen genlik ile frekans aralığının farklı olmasındadır.

1. EKG Ölçüm Zinciri

EKG'de sinyal kaynağı kalp kasının depolarizasyon ve repolarizasyon evrelerinde oluşan potansiyel farklardır; vücut yüzeyinde bu değer tipik olarak 0,5-5 mV arasında ölçülür. Ölçüm zinciri sırasıyla jelli Ag/AgCl elektrot, ekranlı elektrot kablosu, üç operasyonel yükselticiden oluşan ölçüm yükselticisi, analog filtreler, analog-dijital dönüştürücü ve görüntüleme yazılımıdır. İlk aşamanın giriş empedansı çok yüksek, gürültüsü çok düşük olmalıdır; çünkü sonraki aşamalarda sinyal kadar gürültü de katlanarak büyür.

Yetişkin için tanısal EKG'de bant genişliği tipik olarak 0,05-150 Hz aralığındadır. İzleme modunda alt uç 0,5 Hz'e, üst uç 40 Hz'e çekilerek taban sürüklenmesi ve kas titreşimi bastırılır. Şebeke frekansı 50 Hz olduğundan cihazlarda 50 Hz çentik filtresi yer alır. Standart sapma ölçeği 10 mm/mV'dur; 1 mV'lık kalibrasyon darbesi ekranda tam 10 mm sapma vermelidir.

2. EMG Ölçüm Zinciri

EMG'de amaç iskelet kasındaki motor unit aksiyon potansiyellerini kaydetmektir. Yüzeysel EMG'de cilde yapıştırılan elektrotlar kullanılır ve sinyal mikrovolt mertebesindedir (tipik 50 µV-5 mV). İğne EMG'de steril iğne elektrot doğrudan kas içine yerleştirilir; bu işlem yalnızca klinik ortamda yetkili personelle yapılır. Yüzeysel EMG için tipik filtre bandı 20-500 Hz'tir; ölçülecek en yüksek frekans 500 Hz olduğundan örnekleme frekansı en az 1000 Hz seçilmelidir.

EMG ölçümünde klinik yorum için genlik yanı sıra süre ve biçimsel özellikler de izlenir. Motor unit potansiyelinin süresi birkaç milisaniye mertebesindedir; cihazın milisaniye çözünürlüğünde örnek alması, kasılma ile gevşeme arasındaki ayrımı mümkün kılar. Yorgunluk ve sinir iletim çalışmaları sırasında frekans spektrumunun sola kayması, ölçüm bandının alt uç değerini doğrudan etkiler.

3. Gürültü Kaynakları ve Önleme

Ölçülen sinyal kadar gürültü kaynağı da dikkat ister. Şebekeden gelen manyetik alan, kapalı kablo halkalarında indüklenir; elektrot ile deri arasındaki potansiyel farkı ve cilt hareketiyle oluşan sürtünme artefaktı en sık üç kaynaktır. Bu gürültülerin çoğu ortak kipli olarak her iki girişe birden gelir; diferansiyel yükseltici, girişler arasındaki farkı alarak bunu bastırır. Bu bastırma yeteneğine ortak kipli reddetme oranı (CMRR) denir ve iyi bir ölçüm yükselticisinde en az 80 dB'dir.

Önlemler üç katmanlıdır: elektrot ile deri temasının jelle iyileştirilmesi ve birkaç kiloomun altına inilmesi, ekranlı çiftiletkenli kablo kullanımı ile kabloların gövde hizasında toplanması, son olarak ters kuvvet devresiyle vücudun ortak kipli geriliminin geri beslenerek düşürülmesi. Tek elektrot bağlantısının kopması durumunda cihaz genellikle yalnızca ilgili derivasyonda dalga yok uyarısı verir.

4. Emniyet ve Standart Gereklilikleri

EKG uçları kalbe kadar ulaşabildiği için Tip CF uygulama parçası olarak tasarlanır; normal koşulda hasta kaçak akımı 10 µA, tek hata koşulunda 50 µA'yı aşmamalıdır. Cihazın genel şartları TS EN IEC 60601-1, EKG cihazlarına özgü şartları TS EN IEC 60601-2-25, elektromanyetik uyumluluğu TS EN IEC 60601-1-2 ile belirlenir. Defibrilatör şokuna maruz kalan cihazların giriş aşamaları darbeye dayanıklı tasarlanır; aksi hâlde şok sonrası ön yükselteç zarar görür ve derivasyonlar sağlıklı gösterilemez.

Servis sırasında ilk işlem hasta bağlantısının kesilmesi ve cihazın topraklama sürekliliği ile kaçak akım testinden geçirilmesidir. Topraklama ucu olmayan Sınıf 2 cihazlarda toprak ölçümü yerine izolasyon direnci ve kaçak akım ölçümü yapılır; sonuçlar, referans cihaz bilgisiyle birlikte bakım kartına yazılır.

5. Atölye Kontrol Adımları

1. Alım ve ön kontrol: Cihaz kayıt numarasıyla atölyeye alınır, kullanıcıyla arıza hikâyesi konuşulur, elektrik bağlantısı ve sigorta kontrol edilir.
2. Kalibrasyon darbesi: Cihaza 1 mV iç kalibrasyon darbesi verilir; ekranda 10 mm sapma yoksa ölçek ayarı veya ölçüm kartı sorgulanır.
3. Elektrot hattı: Her derivasyonda elektrot ile deri direnci ölçülür; tek elektrottan gelen boş dalga kırık kablo ya da jel kurumasına işaret eder.
4. Giriş aşaması: Ön yükselteç çıkışında osiloskopla milivolt mertebesindeki sinyal ve 50 Hz bileşeni gözlenir; 50 Hz baskın ise ekranlama ve kablo yerleşimi yeniden değerlendirilir.
5. Bant ve örnekleme: Servis menüsünden filtre bantları ve örnekleme hızı doğrulanır, EMG'de 1000 Hz altına düşülmediği teyit edilir.
6. Fonksiyon testi ve kayıt: Hasta simülatörüyle tüm derivasyonlar kontrol edilir, sonuçlar bakım kartına yazılır ve kalibrasyon etiketi yenilenir.

6. Sınav ve Uygulama Odaklı

Sınavda sorular genellikle üç noktada toplanır: bant genişliği değerleri, ölçek kuralı ve uygulama parçası tipi. Bu üçü bilindiğinde EKG ile EMG'yi ayırt etmek kolaylaşır. Atölyede ise en sık yapılan hata, ölçüm yapmadan cihazı parça değiştirmeye yöneltmektir; önce elektrot ile deri ve kablo hattı, sonra giriş aşaması ölçülür.

• Tanısal EKG 0,05-150 Hz, izleme 0,5-40 Hz, yüzeysel EMG 20-500 Hz aralığındadır.
• 1 mV için 10 mm kuralı bozuksa önce ölçek ayarı, sonra ölçüm kartı şüphelidir.
• EKG uçları Tip CF'dir: normal 10 µA, tek hata koşulu 50 µA sınırıdır.
• Nyquist gereği örnekleme en az iki kattır ve önleyici filtre fs/2 altına bağlanır.

Ne Öğreneceğiz

Bu konuda iki en sık karşılaşılan biyosinyal ölçüm sisteminin zincirini öğreneceksin. EKG ve EMG'nin genlik ile frekans aralıklarını, ölçüm bandı seçimini, gürültü kaynaklarını ve uygulama parçası tipi yükümlülüklerini ele alacaksın. Ayrıca atölyede cihazı alırken izlenecek kontrol adımlarını tanıyacaksın.

Ön Bilgi

Milivolt, mikrovolt ve hertz birimlerini bilmen gerekir. Ohm yasasını ve temel filtre kavramını tanıman yeterlidir; ön yükselteç ve ADC'nin zincirde nasıl çalıştığını merak ederek oku. Ayrıca bir sinyalin genliğinin milivolt, frekansının ise hertz cinsinden ölçüldüğünü bilmen, band genişliği ile örnekleme arasındaki ilişkiyi kavraman için temel oluşturur.

Basit Örnek ve Günlük Yaşam

Bir EKG kağıdında 1 mV'lik kalibrasyon darbesi ekranda tam 10 mm sapma göstermiyorsa mevcut kağıt hızı ve kayıt parametreleri doğru demektir. Bu kural, hem klinik yorumun ölçeğini hem de cihaz arızasının ilk belirtisini verir. Klinik pratikte 10 mm/mV standardı sapma ölçeğini doğrudan okumayı mümkün kılar.

İleri Örnek

Yüzeyden ölçülen EMG sinyali 50 µV ile 5 mV arasında değişir ve yararlı bandı 20-500 Hz'dir. 500 Hz ölçülecekse Nyquist gereği örnekleme frekansı en az 1000 Hz olmalıdır. 16 bit RGB iki operasyonel yükselticiyle 100 kat yükseltilen bir sinyalin gürültüsünün eşleştirilebilmesi için filtre bandı 500 Hz ile 1000 Hz aralığında daraltılmalıdır. Örnekleme 1000 Hz seçilirse tam iki kat örnek alınmış olur ve taklit frekans üretilmeden ADC bandı 500 Hz ile ezilir.

Karşılaştırma Tablosu

Akım sınırları cihazın genel şartlarını tanımlar; cihazın güç bağlantısı, koruyucu topraklamaya izin verip vermediğini de belirtir. Ayrıca elektromanyetik uyumluluk standardı kişisel ve yatay monitörler için ayrı ölçüt sunar.

Kendini Dene

Şu soruları cevaplayarak konuyu pekiştir: (1) 500 Hz'e kadar içerik taşıyan bir yüzeysel EMG sinyali için örnekleme frekansını seçip nedenini açıklayınız. (2) İzleme modunda EKG bandının 0,5-40 Hz olması hangi iki hatayı bastırır? (3) 1 mV kalibrasyon darbesi ekranda 830 mm sapma gösteriyorsa hangi iki ayardan şüphelenirsiniz? Cevaplarınızı adım adım yazın; değerlendirmede örnekleme seçimi, filtre gerekçesi ve kalibrasyon ayarı ayrı ayrı incelenir.

Sık Yapılan Hatalar

1. Elektrot direncini ölçmemek: Elektrot ile deri arasındaki empedans birkaç kiloomun altına indirilememişse sinyal zayıf düşer ve gürültü oranı bozulur. Kayıt öncesi direnç denetlenmelidir.
2. Deriyi hazırlamamak: Jel kuruması, kuru deri ve kir kalıcı temassızlık üretir; bölge temizlenip yağsızlaştırılmadan kayıt alınmamalıdır.
3. Bandı parametreyi göre seçmemek: Tanısal EKG ile izleme modunun bandı farklıdır; aynı band kullanılınca ST segmenti kaybolabilir ya da baz çizgisi çok sürekli görünebilir.
4. Örnekleme hızını bandın altına düşürmek: Nyquist gereği en az iki kat örnek alınmalıdır; 500 Hz bandında 1000 Hz altına inilmesi yanlış frekans üretir.
5. Ölçüm yapmadan parçaya yöneltmek: Sorunun kaynağı genellikle elektrot, kablo ve yalıtım düzeyindedir; ölçüm aşaması atlanırsa arızalı olmayan parça değiştirilmiş olur.

Özet

EKG ve EMG, vücuttaki küçük biyosinyali gürültüden arındırıp dijital ortama taşıyan zincirlerdir. EKG yüzeyde 0,5-5 mV, EMG 50 µV-5 mV mertebesinde ölçülür; tanısal EKG 0,05-150 Hz, izleme 0,5-40 Hz, yüzeysel EMG 20-500 Hz bandını kullanır. Örnekleme Nyquist gereği en az iki kat olmalıdır; 500 Hz bandı için en az 1000 Hz seçilir. 1 mV kalibrasyon darbesi 10 mm sapma göstermeli ve standart sapma ölçeği 10 mm/mV'dir. EKG uçları Tip CF uygulama parçasıdır: normal koşulda 10 µA, tek hata koşulunda 50 µA sınırı vardır. Defibrilasyon sonrası ön yükselteç kontrol edilmeden cihaz kullanıma alınmaz.