Exam text content

LTT-1120 Fysiologisten järjestelmien mittaukset
Tentti 16.5.2008

a)
v
o)
od)
e)

2)
n

0)

b)
o)

A)
e)

2
m
i)

D --

N

a)
b)

9]

 

Kuvaa erilaisia tekijöitä ja toimintalohkoja, jotka täytyy ottaa huomion tai sisällyttää suunniteltaessa
fysiologisten signaalien mittausjärjestelmää. Piirrä toiminnallinen lohkokaavio mittausjärjestelmästä.
Käsittele ongelmaa yleisesti ja erityisesti aivojen sähköisen toiminnan tutkimuksessa.

Selosta kussakin alla mainitussa tapauksessa yksi menetelmä mitata

hengityksen minuuttitilavuus (minute ventilation)

keuhkojen jäännöstilavuus (residual lung volume)

hengitysilman virtausnopeus (flow velocity)

hengitysilman happipitoisuus (oxygen concentration)

hengitysilman hiilidioksidipitoisuus (carbon dioxide concentration)

veren happikylläisyys (oxygen saturation)

veren virtausnopeus verisuonissa (blood flow velocity)

verenvirtauksen virtausprofiili tai virtausjakautuma suonessa (flow profile or flow distribution in vessel)

Vastaa lyhyesti muutamalla lauseella kolmeen alla olevaan kohtaan:

Esitä (piirrä) tyypillisen BMI-järjestelmän toiminnallinen lohkokaavio (Brain-machine interface)
Luettele tyypillisiä fysiologisia tai ympäristön suureita, joita tulisi mitata palomiehillä heidän tilansa
seuraamiseksi: Perustele myös, miksi näitä suureita mitataan,

Millaisia sydämen sähköisen toiminnan mittaamiseen liittyviä menetelmiä käytetään sydämen
rytmihäiriöiden diagnosoinnissa? (kuvaa lyhyesti menetelmä ja sillä saatava diagnostinen informaatio)
Millaisia vaihtoehtoisia tapoja. on mitata veren glukoosipitoisuus?

Miten kudosten impedanssin mittausta sovelletaan pletysmografiassa?

Mihin tarkoitukseen suoritetaan rasitus-EKG-testi ja millaista tietoa sillä saadaan?

Selosta Fickin menetelmä ja sen variaatiot mitata sydämen minuuttitilavuus.

Kerro soluviljelyn ja solujen eriytymisen seurannassa käytettävistä mittauksista.

Mitä tarkoittaa sykevaihtelu (heart rate variability) ja mitä tietoa se antaa ihmisen fysiologisesta
säätelyjärjestelmästä?

Mikä on EEG:n merkitys anestesian syvyyden arvioinnissa?

Anestesian aikainen fysiologisten järjestelmien monitorointi: mitä monitoroidaan ja miten?

EKG:a mitattaessa potilaassa saattaa esiintyä pahimmassa tapauksessa jopa 100 mV yhteismuotoinen
jännite.

Mitä yhteismuotoinen jännite tarkoittaa ja mistä se voi olla peräisin tai miten kytkeytynyt ja miten sitä
voidaan pienentää?

Huonosta elektrodikytkennästä johtuen EKG-vahvistimen sisään menoon saattaa syntyä em.
yhteismuotoisesta signaalista jopa 0.2 mV eromuotoinen jännite. EKG:a mitataan vahvistimella, jonka
CMRR on 80 dB ja eromuotoisen signaalin vahvistus 1000. Kuinka suuri häiriöjännite syntyy em.
tapauksessa vahvistimen ulostuloon.

Jos mitattavan EKG:n voimakkuus vahvistimen sisään menossa on 2 mV, niin mikä on signaali
kohinasuhde likimain ulostulossa.
LTT-1126 Measurements of Physiological Systems
Final exam 16.5.2008

1.

a)
b)
o)
d)
o)

3)
h)

a)
b)

9]

9)
e)
D
n
)

D
k)

b)

9)

Consider different factors and functional components that must be taken into account or must be included in
designing of measurement system of physiological signals. Draw a functiona! flow chart of the
measurement system. Consider the problem first in genera! and then from the point of view of recording of
electrical activity of the brain.

Explain a method to record

minute ventilation

residual lung volume

flow velocity in air ways

oxygen concentration of breathing air
carbon dioxide concentration of breathing air
oxygen saturation of blood

blood flow velocity in vessel

flow profile or flow distribution in vessel

Answer briefly with few sentences to three guestions below:

Describe (draw) a functional flow chart of a typical BMI-system (Brain-machine interface)

List typical physiological or environmental] guantities that should be recorded from firefighters to control
their condition. Justify why these guantities must be recorded.

Explain methods needed to diagnose different types of cardiac arrhythmias: (describe the method and
diagnostic information obtained)

Describe different alternative methods to measure glucose concentration of blood.

How bio-impedance method is applied in plethysmography?

What is the purpose of clinical exercise-ECG test and what kind of clinical information is obtained with it?
Explain the Fick method and its variations to measure cardiac output.

Explain the measurements needed in cell culture and cell differentiation.

Explain, what is heart rate variability and what Kind of information it gives about the physiological control
of the body.

What is the importance of EEG in the analysis of the depth of anesthesia?

The monitoring of physiological system during anesthesia: what and how is monitored?

In the recording of the ECG there might exist in worst case a 100-mV common mode voltage in the patient.

Explain, what is this common mode voltage and how it is originated or coupled to the patient and how it can
be minimized.

If there is a poor electrode connection to patient the common mode voltage can induce up to 0.2-mV
differential voltage to the input of the ECG amplifies. We measure the ECG with an amplifier of the CMRR
of 80 dB and differential gain of 1000. How big is the noise voltage caused by the common mode voltage in
the output of the amplifier?

If the amplitude of the ECG in the input of the amplifier is2 mV, what is the signal-to-noise ratio in the
output? !

penrikkarinre& ret.
LTT-1120 Fysiologisten järjestelmien mittaukset
Tentti 21.05.2007

1. Selitä — mitä — osia = on — yleisesti fysiologisten — järjestelmien
mittausinstumentoinnissa?

2. Monissa bio- ja fysiologisten järjestelmien mittauksessa kuten EKG:ssä
kohina ja erilaiset häiriöt kytkeytyvät mittaukseen. Piirrä periaatekuva kuinka
maadoituksen kautta voi kytkeytyä häiriöitä (3 tapaa).

3. a) Mitä tarkoitetaan sillä että anturi (tai vahvistin) kuormittaa mitattavaa
kohdetta?
b) Miten kuormittuminen otetaan huomioon (minimoidaan) vahvistimen
suunnittelussa?

4. Miksi anestesian syvyyttä on vaikea määrittää?

 

 

TTY, PL 692, 33101 Tampere « puh: 03-3115 2116 « fax; 03-31152162 » email: jari hyttinen(tut.fi
LTT-1120 Measurement of physiological systems
Exam 21.05.2007

1. Explain briefly the components of a typical physiological system measurement
setup?
2. In many measurements, such as in the measurement of EFG, noise and

disturbances are connected to the measurement system. Draw a scheme of
ECG measurement and the common sources of external noise (patient, leads,
amplifiers and how the noise is connected to the system) and explain how the
external noise in connected to the measurement system.

3. Amplifier may load the sensor.
a) What is this loading and
b) How it can be minimized?

4. Explain why depth of anesthesia is difficult to measure?

 

 

TTY, PL 692, 33101 Tampere e puh: 03-3115 2116 « fax: 03-31152162 » email: jari.hyttinenOtut.fi