المهندسة اسراء عيسى ابراهيم تعتبر عملية تحويل النشاط الحيوي داخل خلايا القلب إلى إشارات كهربائية رقمية واحدة من أروع تطبيقات الهندسة الكهربائية في الطب. يطلق على هذا العلم "معالجة الإشارات الطبية الحيوية"، وهو يوضح كيف يمكننا ترجمة لغة الخلايا الكيميائية إلى لغة الأجهزة الذكية. إليك المقالة التي تشرح هذا المسار التقني: من النبضة إلى الرقم: رحلة الإشارة الكهربائية للقلب 1. المنشأ: تحويل الطاقة الكيميائية إلى جهد كهربائي تبدأ الرحلة داخل خلايا القلب، وتحديداً في العقدة الجيبية الأذينية. هنا، لا تستخدم الخلايا أسلاكاً، بل تستخدم "الأيونات". • المضخات الأيونية: تقوم الخلايا بتبادل أيونات الصوديوم (\bm{Na^+}) والبوتاسيوم (\bm{K^+}) عبر غشائها. • جهد الفعل (Action Potential): هذا التبادل يخلق فرق جهد كهربائي لحظي يسمى "جهد الفعل". هذا الجهد هو "الشرارة" التي تنتقل من خلية إلى أخرى لتسبب انقباض القلب. 2. الالتقاط: دور الأقطاب (Electrodes) كمحول طاقة عندما تنتشر هذه الموجات الكهربائية عبر سوائل الجسم، تصل إلى الجلد. هنا يأتي دور المهندس الكهربائي في تصميم الأقطاب. • الواجهة الكهروكيميائية: القطب (غالباً \bm{Ag/AgCl}) يعمل كمحول (Transducer). يقوم بتحويل "التيار الأيوني" المار في الجسم إلى "تيار إلكتروني" يمر في الأسلاك النحاسية. • التحدي: الإشارة التي نلتقطها تكون ضعيفة جداً (حوالي \bm{1} إلى \bm{2} ملي فولت)، وهي غارقة في ضجيج كهرومغناطيسي ناتج عن الأجهزة المحيطة. 3. التكييف: تنقية وتضخم الإشارة (Analog Conditioning) قبل أن يفهم الحاسوب هذه الإشارة، يجب معالجتها فيزيائياً عبر دوائر تماثلية: • التضخم (Amplification): نستخدم "مضخمات الأجهزة" (Instrumentation Amplifiers) لرفع جهد الإشارة آلاف المرات دون تشويهها. • الفلترة (Filtering): يتم تطبيق "مرشحات تمرير النطاق" (Band-pass Filters) لحذف الترددات التي تسببها حركة العضلات أو تداخل شبكة الكهرباء المنزلية (\bm{50/60} هرتز). 4. الرقمنة: المحول من تماثلي إلى رقمي (ADC) هذه هي المرحلة الحاسمة حيث تتحول الموجة المستمرة إلى "بيانات". يقوم المحول بـ: • المعاينة (Sampling): أخذ آلاف اللقطات للإشارة في الثانية الواحدة. • التكميم (Quantization): تحويل كل لقطة جهد إلى كود ثنائي (0 و 1). كلما زادت "دقة التكميم" (Bits)، زادت دقة تمثيلنا للنبضة القلبية وتفاصيلها الدقيقة. 5. التحليل: معالجة البيانات واستخراج النتائج بمجرد تحول الإشارة إلى بيانات رقمية، تدخل إلى المعالجات (Microprocessors) حيث يتم: • حساب معدل النبض: عبر خوارزميات تكتشف قمة الموجة (\bm{R-peak}). • التشخيص الذكي: استخدام الذكاء الاصطناعي لمقارنة الإشارة المسجلة بأنماط أمراض القلب المعروفة. جامعة المستقبل الجامعة الاولى في العراق.