(Luận án tiến sĩ) phát triển kỹ thuật thu nhận tín hiệu tim đồ trở kháng ngực icg ứng dụng trong phép đo thông số cung lượng tim

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Phan Đăng Hưng PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT THU NHẬN TÍN HIỆU TIM ĐỒ TRỞ KHÁNG NGỰC ICG ỨNG DỤNG TRONG PHÉP ĐO THÔNG SỐ CUNG LƯỢNG TIM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Hà Nội - 2021 luan an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Phan Đăng Hưng PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT THU NHẬN TÍN HIỆU TIM ĐỒ TRỞ KHÁNG NGỰC ICG ỨNG DỤNG TRONG PHÉP ĐO THÔNG SỐ CUNG LƯỢNG TIM Ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 9520203 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS VŨ DUY HẢI Hà Nội - 2021 luan an LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả hướng dẫn khoa học PGS.TS Vũ Duy Hải tài liệu tham khảo trích dẫn Các số liệu, kết nghiên cứu luận án trung thực, khách quan chưa tác giả khác công bố Hà Nội, ngày 31 tháng 12 năm 2021 Người hướng dẫn khoa học Tác giả luận án PGS.TS Vũ Duy Hải Phan Đăng Hưng luan an LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực luận án, nhận động viên, tạo điều kiện thuận lợi quan công tác, nơi đào tạo, thầy giáo, cô giáo, bạn bè, gia đình đồng nghiệp Đây nguồn động lực to lớn giúp tơi vượt qua khó khăn, thử thách để hồn thành luận án Trước tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc đến PGS.TS Vũ Duy Hải, người ln tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, bảo tơi suốt q trình nghiên cứu Thầy dành nhiều thời gian tâm huyết, hỗ trợ mặt để tơi hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo Bộ môn Công nghệ Điện tử Kỹ thuật Y sinh, Viện Điện tử - Viễn thông, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội định hướng, đóng góp ý kiến, giúp đỡ tơi q trình học tập, nghiên cứu Tôi xin cảm ơn thành viên nhóm nghiên cứu tim đồ trở kháng ngực – Trung tâm Điện tử y sinh, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội; tình nguyện viên hỗ trợ tham gia với việc triển khai thí nghiệm đo lường, phân tích tín hiệu trở kháng ngực phịng thí nghiệm Tơi xin trân trọng cảm ơn tới Ban Giám hiệu, đơn vị liên quan Trường Đại học Bách Khoa Hà nội Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập, nghiên cứu Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn bạn bè, gia đình đồng nghiệp ln quan tâm, động viên, giúp đỡ tơi hồn thành luận án Hà Nội, ngày 31 tháng 12 năm 2021 Tác giả luận án Phan Đăng Hưng luan an MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC HÌNH VẼ vii MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục tiêu luận án Đối tượng, phạm vi phương pháp nghiên cứu luận án Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Về ý nghĩa khoa học Về ý nghĩa thực tiễn Các đóng góp luận án Bố cục luận án CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 1.1 Tim huyết động 1.1.1 Cấu trúc tim hoạt động bơm máu 1.1.2 Cung lượng tim thông số huyết động liên quan 10 1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới cung lượng tim 11 1.1.4 Vai trò cung lượng tim chẩn đoán điều trị 13 1.1.5 Các phương pháp đo cung lượng tim 13 1.2 Phương pháp đo cung lượng tim tim đồ trở kháng ngực 18 1.2.1 Giới thiệu chung 18 1.2.2 Trở kháng ngực tim đồ trở kháng ngực 18 1.2.3 Tính tốn cung lượng tim từ tín hiệu ICG 22 1.3 Kỹ thuật ghi đo tín hiệu ICG 24 1.3.1 Mơ hình tổng qt 24 1.3.2 Phương pháp giải điều chế xử lý tín hiệu 28 1.3.3 Các loại nhiễu điển hình 30 i luan an 1.4 Một số vấn đề tồn nghiên cứu liên quan 33 1.4.1 Vấn đề độ xác tính hiệu giải điều chế tín hiệu 33 1.4.2 Vấn đề chồng lấn vị trí đặt điện cực 36 1.4.3 Ảnh hưởng hoạt động hô hấp 37 1.5 Kết luận chương 44 CHƯƠNG NÂNG CAO HIỆU QUẢ VÀ TÍNH ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG THU NHẬN TÍN HIỆU ICG 46 2.1 Đề xuất mơ hình thu nhận tín hiệu ICG 46 2.1.1 Đề xuất ý tưởng số hóa đỉnh sóng mang 46 2.1.2 Mơ tả chi tiết giải pháp mơ hình hệ thống 47 2.1.3 Thí nghiệm kết 50 2.2 Đề xuất vị trí đặt điện cực thu nhận tín hiệu ICG 56 2.2.1 Đề xuất vị trí đặt điện cực 56 2.2.2 Thí nghiệm kết 58 2.3 Kết luận chương 70 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CỦA NHIỄU THỞ TRONG PHÉP ĐO TÍN HIỆU ICG 72 3.1 Xây dựng hệ thống thu nhận đồng thời tín hiệu TEB ECG 72 3.1.1 Mục đích 72 3.1.2 Thiết kế hệ thống 72 3.1.3 Xây dựng khối 73 3.1.4 Kết 77 3.2 Xây dựng công cụ hỗ trợ xử lý tín hiệu ICG 81 3.2.1 Mục đích 81 3.2.2 Xây dựng công cụ phần mềm thiết kế thực lọc số 82 3.2.3 Xây dựng cơng cụ phần mềm phân tích xử lý tín hiệu ICG 84 3.3 Quy trình xây dựng liệu nhiễu thở phép đo ICG 86 3.3.1 Mục đích 86 3.3.2 Xây dựng quy trình thu nhận liệu 86 3.3.3 Lựa chọn tình nguyện viên 87 3.3.4 Thực thu nhận liệu 87 3.3.5 Xử lý chuẩn hóa liệu 89 3.3.6 Mô tả lưu trữ liệu 89 3.4 Thuật toán tách xác định đặc trưng nhiễu thở 90 3.4.1 Tách nhiễu thở từ tín hiệu TEB 90 3.4.2 Xác định dải phổ biên độ nhiễu thở 96 3.5 Kết luận chương 98 ii luan an CHƯƠNG PHÁT TRIỂN THUẬT TOÁN GIẢM NHIỄU THỞ TRONG PHÉP ĐO TÍN HIỆU ICG 99 4.1 Đề xuất xây dựng thuật toán lọc nhiễu thở 99 4.1.1 Đề xuất ý tưởng 99 4.1.2 Thiết kế mơ hình triển khai chi tiết thuật tốn lọc nhiễu 100 4.2 Đề xuất phương pháp quy trình đánh giá việc lọc nhiễu thở 105 4.2.1 Phương pháp đánh giá 105 4.2.2 Tiến hành đánh giá 106 4.3 Kết bàn luận 107 4.3.1 Kết 107 4.3.2 Bàn luận 114 4.4 Kết luận chương 116 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 117 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO 120 PHỤ LỤC 127 PHỤ LỤC 132 PHỤ LỤC 133 iii luan an DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ABW Actual Body Weight Cân nặng thực tế ADC Analog to Digital Converter Bộ chuyển đổi tương tự sang số BSA Body Surface Area Diện tích bề mặt thể CI Cardiac Index Chỉ số cung lượng tim CO Cardiac output Cung lượng tim CPLD Complex Programmable Logic Device Vi mạch lập trình CVP Central Venous Pressure Huyết áp tĩnh mạch trung tâm DSP Digital Signal Processor Bộ xử lý tín hiệu số ECG Electrocardiogram Điện tim đồ FPGA Field Programmable Gate Array Chip logic số lập trình HR Heart rate Nhịp tim IBW Ideal Body Weight Cân nặng lý tưởng Tim đồ trở kháng ngực Impedance cardiography ICG Thuộc trở kháng ngực Impedance cardiographic (Trở kháng ngực hoạt động tim) Trở kháng phổi IP Impedance pneumography (Trở kháng ngực hoạt động hô hấp) LVET Left ventricle ejection time Thời gian tống máu thất trái MAP Mean Arterial Pressure Huyết áp động mạch trung bình PAC-TD Pulmonary Artery Catheter – Thermodulition Pha loãng nhiệt catheter động mạch phổi iv luan an Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt RMSE Root Mean Squared Error Sai số bình phương trung bình gốc RMSPE Root Mean Squared Percentage Error Sai số bình phương trung bình gốc tương đối SNR Signal to Noise Ratio Tỷ số tín hiệu nhiễu SV Stroke volume Thế tích nhát bóp SVI Stroke Volume Index Chỉ số thể tích nhát bóp SVR Systemic Vascular Resistance Sức cản mạch hệ thống TEB Thoracic electrical bioimpedance Trở kháng ngực TPTD Transpulmonary Thermodilution Pha loãng nhiệt xuyên phổi WHO World health organization Tổ chức y tế giới Z Trở kháng vùng ngực Z0 Trở kháng ∆V Sự thay đổi thể tích vùng ngực ∆Z Trở kháng thay đổi vùng ngực v luan an DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tổng hợp phương pháp đo cung lượng tim 14 Bảng 1.2 Tổng hợp phương pháp lọc nhiễu thở phép đo tín hiệu ICG 38 Bảng 2.1 Tổng hợp số RMSE RMSPE lần đo đối chứng 55 Bảng 2.2 Tổng hợp kết đo vị trí gắn điện cực chuẩn vị trí đề xuất số 60 Bảng 2.3 Tổng hợp kết đo vị trí gắn điện cực chuẩn vị trí đề xuất số 63 Bảng 2.4 Tổng hợp kết đo vị trí gắn điện cực chuẩn vị trí đề xuất số 65 Bảng 2.5 Tổng hợp số thống kê đo lường huyết động vị trí đề xuất 68 Bảng 3.1 Thông số kĩ thuật mô-đun nguồn DC-DC JHM1524D12 77 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật mạch đo tín hiệu TEB ECG 78 Bảng 3.3 Chức phần mềm lưu hiển thị liệu TEB ECG 79 Bảng 4.1 Tổng hợp số SNR RMSPE tính từ liệu thử nghiệm 108 vi luan an DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN [CT1] Phan Dang Hung, Vu Duy Hai, Dao Viet Hung, Chu Quang Dan, Dinh Thi Nhung, Lai Huu Phuong Trung, (2018), “A Review of Techniques to Remove the Respiratory Noise for Cardiac Output Measurement using Impedance Cardiography” The 2018 IEEE Seventh International Conference on Communications and Electronics (IEEE ICCE 2018), pp 505-510 [CT2] Vu Duy Hai, Lai Huu Phuong Trung, Pham Manh Hung, Dao Viet Hung, Pham Phuc Ngoc, Phan Dang Hung, Chu Quang Dan, Tran Quoc Vi (2018), “Design of Noninvasive Hemodynamic Monitoring Equipment using Impedance Cardiography”, The 7th International Conference on the Development of Biomedical Engineering in Vietnam, pp 1-10 DOI: 10.1007/978-981-13-5859-3_1 (Scopus Proceedings Index) [CT3] Dao Viet Hung, Phan Dang Hung, Dinh Thi Nhung, Vu Duy Hai, Chu Quang Dan, (2018), “A New Method of Measuring Impedance Cardiography for Cardiac Output Estimation by Directly Digitizing the High Frequency Modulated Signal at Lower Sampling Rate”, Journal of Science & Technology Vol 131, pp 94-99 [CT4] Vu Duy Hai, Phan Dang Hung & Chu Quang Dan (2020), “Modified electrode placements for measurement of hemodynamic parameters using impedance cardiography”, Journal of Medical Engineering & Technology DOI: 10.1080/03091902.2020.1799089 (ISI) [CT5] Phan Dang Hung, Chu Quang Dan, Vu Duy Hai, (2020), “Specifying respiratory noise in the ICG signal to measure hemodynamic parameters”, The 2020 International Conference on Multimedia Analysis and Pattern Recognition (MAPR), 2020, pp 1-6 DOI: 10.1109/MAPR49794.2020.9237783 (Scopus Proceedings Index) [CT6] Phan Dang Hung, Chu Quang Dan, Vu Duy Hai, (2021), “A Method for Suppressing Respiratory Noise in Impedance Cardiography and Comprehensive Assessment of Noise Reduction Performance” Journal of Medical Engineering & Technology DOI:10.1080/03091902.2021.2007304 (ISI) 119 luan an TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] John, E Hall (2016), Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th edition, Elsevier, 109-122 [2] Cúc, Hoàng Văn, et al (2020), Giải phẫu người, Nhà xuất y học, 214-217 [3] Ho, Ivan Shun (2011), "Visualizing the Cardiac Cycle: A Useful Tool to Promote Student Understanding", Journal of Microbiology & Biology Education 12(1), pp 56-58 [4] Brooksbank, Jeremy A., et al (2021), "Body surface area and medication dosing in patients with heart failure with reduced ejection fraction", Trends in Cardiovascular Medicine 31(2), pp 111-116 [5] Thụ, Nguyễn, et al (2006), Bài giảng Gây mê Hồi sức tập I, Nhà xuất y học, 52-63 [6] Skillstat (2004), "The heart and Cardiac output" [7] Planchard, Jeffrey A (2019), "Physiologic Monitoring: Technological Advances Improving Patient Safety", Catastrophic Perioperative Complications and Management, pp 327-338 [8] Alhashemi, Jamal A., Cecconi, Maurizio, and Hofer, Christoph K (2011), "Cardiac output monitoring: An integrative perspective", Critical Care 15(2) [9] Saugel, Bernd and Vincent, Jean Louis (2018), "Cardiac output monitoring: How to choose the optimal method for the individual patient", Current Opinion in Critical Care 24(3), pp 165-172 [10] Reuter, Daniel A., et al (2010), "Cardiac output monitoring using indicatordilution techniques: Basics, limits, and perspectives", Anesthesia and Analgesia 110(3), pp 799-811 [11] Reuter, Daniel A and Haas, Sebastian A (2019), "Cardiac Output Monitors", European Society of Intensive Care Medicine, pp 247-252 [12] Sakka, Samir G., Reuter, Daniel A., and Perel, Azriel (2012), "The transpulmonary thermodilution technique", Journal of Clinical Monitoring and Computing 26(5), pp 347-353 [13] Monnet, Xavier and Teboul, Jean Louis (2017), "Transpulmonary thermodilution: Advantages and limits", Critical Care 21(1), pp 1-12 [14] Esper, Stephen A and Pinsky, Michael R (2014), "Arterial waveform analysis", Best Practice and Research: Clinical Anaesthesiology 28(4), pp 363-380 120 luan an [15] Sangkum, Lisa, et al (2016), "Minimally invasive or noninvasive cardiac output measurement: an update", Journal of Anesthesia 30(3), pp 461-480 [16] Schober, Patrick, Loer, Stephan A., and Schwarte, Lothar A (2009), "Transesophageal doppler devices: A technical review", Journal of Clinical Monitoring and Computing 23(6), pp 391-401 [17] Singer, Mervyn (2009), "Oesophageal Doppler", Current Opinion in Critical Care 15(3), pp 244-248 [18] Saugel, Bernd, Cecconi, Maurizio, and Hajjar, Ludhmila Abrahao (2019), "Noninvasive Cardiac Output Monitoring in Cardiothoracic Surgery Patients: Available Methods and Future Directions", Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia 33(6), pp 1742-1752 [19] Kobe, Jeff, et al (2019), "Cardiac output monitoring: Technology and choice", Annals of Cardiac Anaesthesia 22(1), pp 6-17 [20] Marik, Paul E (2013), "Noninvasive cardiac output monitors: A state-of theart review", Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia 27(1), pp 121-134 [21] Critchley, L A H (1998), "Impedance cardiography The impact of new technology", Anaesthesia 53(7), pp 677-684 [22] Hurwitz, Barry E., et al (1993), "Signal fidelity requirements for deriving impedance cardiographie measures of cardiac function over a broad heart rate range", Biological Psychology 36(1-2), pp 3-21 [23] Bernstein, D P (1986), "A new stroke volume equation for thoracic electrical bioimpedance: theory and rationale", Crit Care Med 14, pp 904-909 [24] Carvalho, P., et al (2011), "Robust characteristic points for ICG: Definition and comparative analysis", BIOSIGNALS 2011 - Proceedings of the International Conference on Bio-Inspired Systems and Signal Processing, pp 161-168 [25] Ulbrich, Mark, et al (2014), "Influence of physiological sources on the impedance cardiogram analyzed using 4D FEM simulations", Physiological Measurement 35(7), pp 1451-1468 [26] H Yazdanian, A Mahnam M Edrisi and Esfahani, M A (2016), "Design and Implementation of a Portable Impedance Cardiography System for Noninvasive Stroke Volume Monitoring", JOunal of Medical Signal & Sensors 6(1), pp 1-10 [27] Pan, J and Tompkins, W J (1985), Pan Tomkins 1985 - QRS detection.pdf, Editor^Editors, pp 230-236 121 luan an [28] Gerard, Cybulski, et al (2012), "Impedance cardiography: Recent advancements", Cardiology Journal 19(5), pp 550-556 [29] Appelbaum, N and Clarke, J (2021), "Ideal body weight calculations: fit for purpose in modern anaesthesia?", Eur J Anaesthesiol 38(12), pp 1211-1214 [30] Ulbrich, Mark, et al (2015), "Pulmonary fluid accumulation and its influence on the impedance cardiogram: Comparison between a clinical trial and fem simulations", Lekar a Technika 44(4), pp 28-34 [31] Kubicek Wg, Karnegis J N Patterson R P Witsoe D A Mattson R H (1966), "Development and evaluation of an impedance cardiac output system", Aerosp Med 37(12):120 [32] Penney, B C., Patwardhan, N A., and Wheeler, H B (1985), "Simplified electrode array for impedance cardiography", Medical & Biological Engineering & Computing 23(1), pp 1-7 [33] Bernstein, D P (1986), Continuous noninvasive real-time monitoring of stroke volume and cardiac output by thoracic electrical bioimpedance, Editor^Editors, pp 898-901 [34] https://www.biopac.com/wp-content/uploads/NICO100C.pdf [35] https://pdf.medicalexpo.com/pdf/medis-medizinischemesstechnik/niccomo/69321-158439.html [36] https://support.mindwaretech.com/manuals/ [37] Đức, Nguyễn Minh (2013), Nghiên cứu đo cung lượng tim không can thiệp phương pháp trở kháng ngực (ICG) Thiết kế mạch đo thay đổi trở kháng ngực kết nối máy tính Hanoi University of Technology [38] Hải, Vũ Duy (2016), Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu chế tạo máy đo cung lượng tim phương pháp trở kháng ngực, mã số: 7/2016/HĐ-NĐT [39] S Kaufmann, A Malhotra M Ryschka (2013), "A FPGA based Measurement System for Estimation of the Stroke Volume of the Heart by measuring Bioimpedance Changes - First Results", 15th International Conference on Electrical Bio-Impedance (ICEBI) and the 14th Conference on Electrical Impedance Tomography (EIT) [40] Priidel, Eiko, et al (2021), "FPGA-based 16-bit 20 MHz device for the inductive measurement of electrical bio-impedance", 2021 IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC), pp 1-5 [41] Raza, S B., Patterson, R P., and Wang, L (1992), Filtering respiration and low-frequency movement artefacts from the cardiogenic electrical impedance signal, Editor^Editors, pp 556-561 122 luan an [42] Ulrich Moissl, Peter Wabel Rolf Isermann (1992), "Filtering respiration in impedance cardiography.pdf", Med Biol Eng Comput 30, pp 556-561 [43] J C Denniston, J T Maher J T Reeves J C Cruz A Cymerman R F Grover (1976), "Measurement of cardiac output by electrical impedance at rest and during exercise.pdf", Jounal of Applied Physiology 40, pp 91-95 [44] Bour, Jean and Kellett, John (2008), "Impedance cardiography - A rapid and cost-effective screening tool for cardiac disease" 19, pp 399-405 [45] Arthur P DeMarzo, James E Calvin Russell F Kelly Thomas D Stamos (2007), "Impedance cardiography: a comparison of cardiac output vs waveform analysis for assessing left ventricular systolic dysfunction", Prog Cardiovasc Nurs 20(4), pp 145-151 [46] Duc, Nguyen Minh, Linh, Nguyen Tuan, and Thuan, Nguyen Duc (2015), "New Approach to Designing Reliable Circuit for Acquiring Impedance Cardiography Signal ( ICG )"(4), pp 36-42 [47] Arthur P DeMarzo, James E Calvin Russell F Kelly Thomas D Stamos (2005), "Using impedance cardiography to assess left ventricular systolic function via postural change in patients with heart failure", Prog Cardiovasc Nurs 20(4), pp 63-167 [48] L E Baker, L A Geddes H E Hoff C J Chaput (1966), "Physiological factors underlying transthoracic impedance variations in respiration", Journal of Applied Physiology 21(5), pp 1491-1499 [49] J L Logic, M G Maksud L H Hamilton (1967), "Factors affecting transthoracic impedance signals used to measure breathing", Journal of Applied Physiology 22(2), pp 251-254 [50] Hill, R V., Jansen, J C., and Fling, J L (1967), "Electrical impedance plethysmography: a critical analysis", Journal of applied physiology 22(1), pp 161-168 [51] Shyu, L Y., et al (2000), "Portable impedance cardiography system for realtime noninvasive cardiac output measurement" 20, pp 193-202 [52] Đức, Nguyễn Minh and Hà, Nguyễn Thái (2013), "Thiết kế hệ thống đo cung lượng tim liên tục phương pháp trở kháng ngực chế tạo nguồn dòng cấp cho vùng ngực", KH&CN trường đại học kỹ thuật 96, pp 33-39 [53] Nguyễn Minh Đức, Nguyễn Thái Hà Vũ Duy Hải (2013), "Thiết kế mạch thu nhận xử lý tín hiệu tim đồ trở kháng ngực", KH&CN trường đại học kỹ thuật 97, pp 57-62 123 luan an [54] Kusche, Roman, et al (2015), "A FPGA-based broadband EIT system for complex bioimpedance measurements—design and performance estimation", Electronics 4(3), pp 507-525 [55] Hu, Weichih, Lin, Chun Cheng, and Shyu, Liang Yu (2011), "An implementation of a real-time and parallel processing ECG features extraction algorithm in a Field Programmable Gate Array (FPGA)", Computing in Cardiology 38, pp 801-804 [56] Odry, Péter, et al (2011), "Application of the FPGA technology in the analysis of the biomedical signals", SISY 2011 - 9th International Symposium on Intelligent Systems and Informatics, Proceedings, pp 407-412 [57] Medis (2012), "Cardiovascular Lab Software Manual", pp 41-60 [58] Taylor, Robert W and Palagiri, Ashok V (2007), "Central venous catheterization", Critical Care Medicine 35(5), pp 1390-1396 [59] Kornbau, Craig, et al (2015), "Central line complications", International Journal of Critical Illness and Injury Science 5(3), pp 170-170 [60] Smith, Reston N and Nolan, Jerry P (2013), "Central venous catheters", BMJ (Online) 347(November), pp 1-11 [61] Alan S, Caroline O (2007), "Central venous catheterization", The New England journal of Medicine 356(21), pp 1-2 [62] Kelsey, Robert M and Guethlein, William (1990), "An Evaluation of the Ensemble Averaged Impedance Cardiogram" 27, pp 24-33 [63] Y Yamamoto, M S Tamura Y Mouth M Miyasita and Hamamoto, H (1998), "Design and implementation for beat-by-beat impedance cardiography", IEEE Trans Biomed Eng., pp 556-561 [64] Barros, Allan Kardec, Yoshizawa, Makoto, and Yasuda, Yoshifumi (1995), "Filtering Noncorrelated Noise in Impedance Cardiography" 42, pp 324-327 [65] Pandey, Vinod K and Pandey, Prem C Wavelet based cancellation of respiratory artifacts in impedance cardiography, pp 191-194 [66] Mallam, Madhavi and Rao, K Chandra Bhutan (2016), "Efficient referencefree adaptive artifact cancellers for impedance cardiography based remote health care monitoring systems" [67] Pandey, Vinod K Pandey and Prem C (2005), Cancellation of Respiratory Artifact in Impedance Cardiography, Engineering in Medicine and Biology 27th Annual Conference, Shanghai, China, pp 5503-5506 124 luan an [68] Hu, Xinyu, et al (2014), "Adaptive filtering and characteristics extraction for Impedance Cardiography" 7, pp 81-90 [69] Zia Ur Rahman, Shafi Shahsavar Mirza, K Murai Krishna (2019), "Adaptive Noise Cancellation Techniques for Impedance Cardiography Signal Analysis", International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering 8(9), pp 122-130 [70] Benabdallah, Hadjer and Kerai, Salim (2021), "Respiratory and Motion Artefacts Removal from ICG Signal Using Denoising Techniques for Hemodynamic Parameters Monitoring", Traitement du Signal 38(4), pp 919928 [71] A Savitzky A, M J E Golay (1964), "Smoothing and differentiation of data by simplified least squares procedures", Analytical Chemistry 36(8), pp 1627-1639 [72] Schuessler T F, Gottfried S B Goldberg P Kearney R E and Bates, J H T (1998), "An adaptive filter to reduce cardiogenic oscillations on esophageal pressure signals", Ann Biomed Eng 20, pp 260-267 [73] Seppä, V P., Hyttinen, J., and Viik, J (2011), "A method for suppressing cardiogenic oscillations in impedance pneumography", Physiological Measurement 32(3), pp 337-345 [74] Criée, C P., et al (2011), "Body plethysmography - Its principles and clinical use" 105, pp 959-971 [75] J S Lundsgaard, J Grønlund N Einer-Jensen (1979), "Evaluation of a constant-temperature hot-wire anemometer for respiratory-gas-flow measurements", Medical and Biological Engineering and Computing(March), pp 211-215 [76] Casali, John G., Wierwille, Walter W., and Cordes, Richard E (1983), Respiratory measurement: Overview and new instrumentation, Editor^Editors, pp 401-405 [77] Ansari, Sardar, Ward, Kevin R., and Najarian, Kayvan (2017), Motion Artifact Suppression in Impedance Pneumography Signal for Portable Monitoring of Respiration: An Adaptive Approach, Editor^Editors, pp 387-398 [78] N V T Van, T Diana B Alain (2002), "On selection of probability distributions for representing annual extreme rainfall series", 9ICUD, ASCE Library, USA, pp 1-10 [79] Kauppinen, Pasi K., Hyttinen, Jari A., and Malmivuo, Jaakko A (1998), Sensitivity distributions of impedance cardiography using band and spot electrodes analyzed by a three-dimensional computer model, Editor^Editors, pp 694-702 125 luan an [80] Witsoe, D A., et al (1966), "Development and evaluation of an impedance cardiac output system", Aerosp Med 37, pp 1208-1212 [81] L H P Trung, V D Hai P D Hung D V Hung D Q Huan C Q Dan (2018), "A design of rheoencephalography acquisition system based on bioimpedance measurement as the basis for assessment of cerebral", Journal of Science and Technology 131, pp 87-93 [82] Benabdallah, Hadjer and Kerai, Salim (2018), "The impedance cardiography technique in medical diagnosis", Medical Technologies Journal 2(3), pp 232244 [83] Rajmic, Pavel (2005), Method for Real-Time Signal Processing Via Wavelet Transform, Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, pp 368-378 [84] Ferretti, M and Rizzo, D (2000), "Handling borders in systolic architectures for the 1-D discrete wavelet transform for perfect reconstruction", IEEE Transactions on Signal Processing 48(5), pp 1365-1378 [85] Brislawn, Christopher M (1996), "Classification of Nonexpansive Symmetric Extension Transforms for Multirate Filter Banks", Applied and Computational Harmonic Analysis 3(4), pp 337-357 [86] Mota, H O., Vasconcelos, F H., and Silva, R M da (2005), Real-time wavelet transform algorithms for the processing of continuous streams of data, IEEE International Workshop on Intelligent Signal Processing, 2005., pp 346-351 126 luan an PHỤ LỤC SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ LAYOUT CỦA MẠCH ĐO TEB VÀ ECG Phụ lục cung cấp sơ đồ nguyên lý layout PCB mạch đo TEB ECG Khối mạch nguồn • Sơ đồ nguyên lý • Layout 127 luan an Khối mạch đo • Khối vi điều khiển trung tâm • Khối tạo nguồn dòng 128 luan an • Khối khuếch đại vi sai • Khối xử lý tín hiệu ICG • Khối xử lý tín hiệu ECG • Khối ADC 129 luan an • Khối so sánh tương tự 130 luan an • Khối truyền thơng UART có cách ly • Layout 131 luan an PHỤ LỤC BIÊN BẢN XÁC NHẬN THAM GIA THÍ NGHIỆM ĐO TRỞ KHÁNG NGỰC (TEB) Phần phụ lục mô tả biên xác nhận tham gia thí nghiệm đo TEB lấy liệu mục đích phục vụ mục đích nghiên cứu thuật toán tách nhiễu thở trực tiếp từ tín hiệu TEB đo tình nguyện viên phòng Lab Thiết bị đo tuân thủ theo tiêu kĩ thuật đưa ra, quy trình đo mơ tả rõ ràng, q trình đo có tham gia y, bác sĩ GIẤY XÁC NHẬN ĐỒNG Ý THAM GIA NGHIÊN CỨU Tên là: ………………………………………………… Ngày tháng năm sinh: ……/……/……… Giới tính: …… Số CMND/ số thẻ cước: ……………………………… Số điện thoại: …………………………… Email: …………………………… Bằng giấy này, tự nguyện đồng ý tham gia dự án nghiên cứu đo lường thu nhận tín hiệu trở kháng ngực (TEB) thực tế thân để phục vụ cho việc xây dựng sở liệu tín hiệu TEB xử lý loại nhiễu nhằm nâng cao độ xác phép đo thông số huyết động Tôi xin xác nhận nội dung sau đây: Tơi tình nguyện tham gia vào việc đo tín hiệu trở kháng ngực (TEB) thiết bị nghiên cứu nhóm Trung tâm Điện tử Y sinh, trường Đại học Bách khoa Hà Nội Trước tham gia đo, bác sỹ kỹ thuật viên giới thiệu tìm hiểu công nghệ thiết bị đo, nguyên lý đo, quy trình đo vấn đề liên quan đến an toàn Trong đo, kỹ thuật viên bác sỹ tuân thủ theo quy trình đo quy tắc an toàn giới thiệu trước Sau đo, tơi cảm thấy hồn tồn bình thường, khơng có dấu hiệu bất thường sức khỏe Tôi xem lại toàn số liệu đo thân mà kỹ thuật viên ghi chép lại Tơi hồn tồn đồng ý cho nhóm nghiên cứu sử dụng liệu đo thân để phục vụ cho trình nghiên cứu dự án Hà Nội, ngày … tháng … năm 20… Xác nhận tình nguyện viên (Ký ghi rõ họ tên) 132 luan an PHỤ LỤC BIÊN BẢN XÁC NHẬN THAM GIA THÍ NGHIỆM TÌM VỊ TRÍ ĐẶT ĐIỆN CỰC THAY THẾ GIẤY XÁC NHẬN Tên là: ……………………………… Ngày tháng năm sinh: ……/……/……… Số CMND/ số thẻ cước: ……………………………………………… Số điện thoại: …………………………… Email: ………………………… Được biết Trung tâm Điện tử Y sinh, trường Đại học Bách khoa Hà Nội (sau gọi tắt Trung tâm Điện tử Y sinh) cần đo cung lượng tim số tình nguyện viên để xây dựng sở liệu, phục vụ công tác nghiên cứu, đăng ký tham gia xin xác nhận nội dung sau đây: Tơi hồn tồn tình nguyện tham gia thí nghiệm đo cung lượng tim thiết bị Niccomo Cộng hòa Liên Bang Đức, phịng thí nghiệm Trung tâm Điện tử Y sinh Trước tham gia, nghe giới thiệu về: thiết bị đo Niccomo, quy trình đo cung lượng tim, vấn đề liên quan đến an toàn Trong đo, kỹ thuật viên Trung tâm Điện tử Y sinh tuân thủ theo quy trình đo quy tắc an tồn giới thiệu trước Sau đo, tơi cảm thấy hồn tồn khỏe mạnh Tơi xem số liệu đo mà kỹ thuật viên ghi chép lại 10 Trung tâm Điện tử Y sinh có tồn quyền sử dụng số liệu đo người để phục vụ công tác đào tạo, nghiên cứu, chuyển giao công nghệ, công tác khác tương lai, bao gồm có lợi nhuận phi lợi luận ………., ngày … tháng … năm 20… Xác nhận tình nguyện viên (Ký ghi rõ họ tên) 133 luan an ... Phan Đăng Hưng PHÁT TRIỂN KỸ THU? ??T THU NHẬN TÍN HIỆU TIM ĐỒ TRỞ KHÁNG NGỰC ICG ỨNG DỤNG TRONG PHÉP ĐO THÔNG SỐ CUNG LƯỢNG TIM Ngành: Kỹ thu? ??t Điện tử Mã số: 9520203 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THU? ??T ĐIỆN... tiêu tổng quát luận án nghiên cứu phát triển kỹ thu? ??t thu nhận tín hiệu tim đồ trở kháng ngực ICG để ứng dụng phép đo thông số cung lượng tim nhằm tăng cường độ xác khả ứng dụng thực tế Các mục... tham khảo có ý nghĩa kỹ thu? ??t thu nhận tín hiệu tim đồ trở kháng ngực Về ý nghĩa thực tiễn − Kết đề xuất kỹ thu? ??t nhằm nâng cao độ xác phép đo tín hiệu tim đồ trở kháng ngực ICG đồng nghĩa với việc