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 - 2022 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 - 2022 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 10 tháng 03 năm 2022 Người hướng dẫn khoa học Tác giả luận án PGS.TS Vũ Duy Hải Phan Đăng Hưng 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, giáo, bạn bè, gia đình đồng nghiệp Đây nguồn động lực to lớn giúp vượt qua khó khăn, thử thách để hồn thành luận án Trước tiên, tơi xin bày tỏ lòng 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 Tôi 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 Tơi 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 trình học tập, nghiên cứu Cuối cùng, tơi 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 10 tháng 03 năm 2022 Tác giả luận án Phan Đăng Hưng 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 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 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 mô 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 115 4.4 Kết luận chương 117 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 118 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO 121 PHỤ LỤC 128 PHỤ LỤC 133 PHỤ LỤC 134 iii 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 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 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 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) 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] John, E Hall (2016), Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology 13th edition, Elsevier, pp 109-122 [2] Hoàng Văn Cúc (2020), Giải phẫu người, Nhà xuất y học, trang 214-217 [3] Ho, Ivan Shun (2011), "Visualizing the Cardiac Cycle: A Useful Tool to Promote Student Understanding", Journal of Microbiology & Biology Education, Vol 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, Vol 31(2), pp 111-116 [5] Nguyễn Thụ (2006), Bài giảng Gây mê Hồi sức tập I, Nhà xuất y học, trang 52-63 [6] Nurse Education Technology (2004), "The heart and Cardiac output" Accessed 05/10/2021 [Online] Available: https://www.yumpu.com/en/document/read/11769174/the-heartand-cardiac-output-skillstat [7] Planchard J.A (2019), "Physiologic Monitoring: Technological Advances Improving Patient Safety" In: Fox, III C., Cornett E., Ghali G (eds) Catastrophic Perioperative Complications and Management Springer, Cham Doi: 10.1007/978-3-319-96125-5_23 [8] Alhashemi, et al (2011), "Cardiac output monitoring: An integrative perspective", Critical Care, Vol 15(2), 214 Doi:10.1186/cc9996 [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, Vol 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, Vol 110(3), pp 799-811 [11] Reuter D.A., Haas S.A (2019) "Cardiac Output Monitors" In: Pinsky M.R., Teboul JL., Vincent JL (eds) Hemodynamic Monitoring Lessons from the ICU (Under the Auspices of the European Society of Intensive Care Medicine) Springer, Cham Doi: 10.1007/978-3-319-69269-2_22 [12] Sakka, Samir G., Reuter, Daniel A., and Perel, Azriel (2012), "The transpulmonary thermodilution technique", Journal of Clinical Monitoring and Computing, Vol 26(5), pp 347-353 121 [13] Monnet, Xavier and Teboul, Jean Louis (2017), "Transpulmonary thermodilution: Advantages and limits", Critical Care, Vol 21(1), pp 1-12 [14] Esper, Stephen A and Pinsky, Michael R (2014), "Arterial waveform analysis", Best Practice and Research: Clinical Anaesthesiology, Vol 28(4), pp 363-380 [15] Sangkum, Lisa, et al (2016), "Minimally invasive or noninvasive cardiac output measurement: an update", Journal of Anesthesia, Vol 30(3), pp 461480 [16] Schober, Patrick, Loer, Stephan A., and Schwarte, Lothar A (2009), "Transesophageal doppler devices: A technical review", Journal of Clinical Monitoring and Computing, Vol 23(6), pp 391-401 [17] Singer, Mervyn (2009), "Oesophageal Doppler", Current Opinion in Critical Care, Vol 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, Vol 33(6), pp 1742-1752 [19] Kobe, Jeff, et al (2019), "Cardiac output monitoring: Technology and choice", Annals of Cardiac Anaesthesia, Vol 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, Vol 27(1), pp 121-134 [21] Critchley, L A H (1998), "Impedance cardiography The impact of new technology", Anaesthesia, Vol 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, Vol 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, Vol 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, Vol 35(7), pp 1451-1468 [26] Yazdanian, H., Mahnam, A., Edrisi, M., & Esfahani, M A (2016), "Design and Implementation of a Portable Impedance Cardiography System for 122 Noninvasive Stroke Volume Monitoring", Journal of Medical Signal & Sensors, Vol 6(1), pp 1-10 [27] Pan, J and Tompkins, W J (1985), ''A real - time QRS detection algorithm", IEEE transactions on biomedical engineering, Vol 32 (3), pp 230-236 [28] Gerard, Cybulski, et al (2012), "Impedance cardiography: Recent advancements", Cardiology Journal, Vol 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, Vol 38(12), pp 12111214 [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, Vol 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, Vol 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, Vol 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" Critical Care Medicine, Vol 14(10), pp 898–901 [34] Biopac Systems, Inc (2021), "Product sheet" Accessed 05/10/2021 [Online] Available: https://www.biopac.com/wp-content/uploads/NICO100C.pdf [35] Medis, Germany (2008), "Niccomo™ Non-invasive haemodynamic monitor Device Manual", pp 33 [36] MindWare Technologies LTD (2013), "MindWave Mobile Impedance Cardiograph Maunual", pp 31 [37] Nguyễn Minh Đức (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, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội [38] Vũ Duy Hải (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] Kaufmann, S., Malhotra, A., Ryschka, M., (2013), "A FPGA based Measurement System for Estimation of the Stroke Volume of the Heart by measuring Bioimpedance Changes - First Results", Proceedings of 15th International Conference on Electrical Bio-Impedance (ICEBI) and the 14th Conference on Electrical Impedance Tomography (EIT) 123 [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", Med Biol Eng Comput, Vol 30, pp 556-561 [42] Ulrich Moissl, Peter Wabel Rolf Isermann (2003), "Filtering respiration in impedance cardiography", IFAC proceedings, Vol 36 (15), pp 371-376 [43] Denniston, J C., Maher, J T., Reeves, J T., Cruz, J C., Cymerman, A., & Grover, R F (1976) "Measurement of cardiac output by electrical impedance at rest and during exercise" Journal of Applied Physiology, Vol 40(1), pp 91– 95 [44] Bour, Jean and Kellett, John (2008), "Impedance cardiography - A rapid and cost-effective screening tool for cardiac disease" European Journal of Internal Medicine, Vol 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, Vol 20(4), pp 145-151 [46] Nguyen Minh Duc, Nguyen Tuan Linh, Nguyen Duc Thuan (2015), "New Approach to Designing Reliable Circuit for Acquiring Impedance Cardiography Signal ( ICG )", International Journal of Innovative Science and Modern Engineering (IJISME), Vol 3(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, Vol 20(4), pp 63-167 [48] Baker, L E., Geddes, L A., Hoff, H E., and Chaput, C J (1966), "Physiological factors underlying transthoracic impedance variations in respiration", Journal of Applied Physiology, Vol 21(5), pp 1491-1499 [49] Logic, J L., Maksud, M G , and Hamilton L H ,(1967), "Factors affecting transthoracic impedance signals used to measure breathing", Journal of Applied Physiology, Vol 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, Vol 22(1), pp 161-168 [51] Shyu, L Y., et al (2000), "Portable impedance cardiography system for realtime noninvasive cardiac output measurement", Journal of Medical and Biological Engineering, Vol 20, pp 193-202 124 [52] Nguyễn Minh Đức, Nguyễn Thái Hà (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, Vol 97, pp 57-62 [54] Kusche, Roman, et al (2015), "A FPGA-based broadband EIT system for complex bioimpedance measurements- design and performance estimation", Electronics, Vol 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, Vol 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, Vol 35(5), pp 1390-1396 [59] Kornbau, Craig, et al (2015), "Central line complications", International Journal of Critical Illness and Injury Science, Vol 5(3), pp 170-170 [60] Smith, R N., & Nolan, J P (2013) "Central venous catheters" BMJ, 347 (nov11 4), f6570–f6570 Doi:10.1136/bmj.f6570 [61] Alan S, Caroline O (2007), "Central venous catheterization", The New England journal of Medicine, Vol 356(21), pp 1-2 [62] Kelsey, R M., & Guethlein, W (1990) "An Evaluation of the Ensemble Averaged Impedance Cardiogram" Psychophysiology, Vol 27(1), pp 24 - 33 [63] Yamamoto, Y., Mokushi, K., Tamura, S., Mutoh, Y., Miyashita, M., & Hamamoto, H (1988) "Design and implementation of a digital filter for beatby-beat impedance cardiography" IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Vol 35(12), pp 1086–1090 [64] Barros, A K., Yoshizawa, M., & Yasuda, Y (1995) "Filtering noncorrelated noise in impedance cardiography" IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Vol 42(3), pp 324 - 327 [65] Pandey, V K., & Pandey, P C (2007) "Wavelet Based Cancellation of Respiratory Artifacts in Impedance Cardiography" 2007 15th International Conference on Digital Signal Processing Doi:10.1109/icdsp.2007.4288551 125 [66] Mallam, M., & Rao, K C B (2016) "Efficient reference-free adaptive artifact cancellers for impedance cardiography based remote health care monitoring systems" SpringerPlus, Vol 5(1) pp 1-17 [67] Pandey, V K., & Pandey, P C (2005) "Cancellation of Respiratory Artifact in Impedance Cardiography" Proceeding of IEEE Engineering in Medicine and Biology 27th Annual Conference Shanghai, China, pp 5503-5506 [68] Xinyu Hu, et al (2014) "Adaptive Filtering and Characteristics Extraction for Impedance Cardiography" Journal of Fiber Bioengineering and Informatics Vol (1) 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, Vol 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, Vol 38(4), pp 919-928 [71] Abraham Savitzky and Marcel J E Golay (1964), "Smoothing and differentiation of data by simplified least squares procedures", Analytical Chemistry, Vol 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", Annals of Biomedical Engineering, Vol 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, Vol 32(3), pp 337-345 [74] Criée, C P., et al (2011), "Body plethysmography - Its principles and clinical use" Respirator medicine, Vol 105, pp 959-971 [75] Lundsgaard, J S., Grønlund, J., & Einer-Jensen, N (1979) "Evaluation of a constant-temperature hot-wire anemometer for respiratory-gas-flow measurements" Medical & Biological Engineering & Computing, Vol 17(2), pp 211–215 [76] Casali, John G., Wierwille, Walter W., and Cordes, Richard E (1983), "Respiratory measurement: Overview and new instrumentation", Behavior Research Methods & Instrumentation, Vol 15, pp 401-405 [77] Ansari, S., Ward, K R., & Najarian, K (2017) "Motion Artifact Suppression in Impedance Pneumography Signal for Portable Monitoring of Respiration: An Adaptive Approach" IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics, Vol 21(2), 387–398 126 [78] Van-Thanh-Van Nguyen, Diana Tao, and Alain Bourque (2002), "On selection of probability distributions for representing annual extreme rainfall series", 9ICUD, ASCE Library, USA, pp 1-10 Doi: 10.1061/40644(2002)250 [79] Kauppinen PK, Hyttinen JA, Malmivuo JA (1998), "Sensitivity distributions of impedance cardiography using band and spot electrodes analyzed by a three-dimensional computer model", Ann Biomed Eng, Vol 26(4), pp 694702 [80] Kubicek WG, et al (1966), "Development and evaluation of an impedance cardiac output system", Aerosp Med, Vol 37, pp 1208-1212 [81] Lai Huu Phuong Trung, et al (2018), "A design of rheoencephalography acquisition system based on bioimpedance measurement as the basis for assessment of cerebral", Journal of Science and Technology, Vol 131, pp 8793 [82] Benabdallah, Hadjer and Kerai, Salim (2018), "The impedance cardiography technique in medical diagnosis", Medical Technologies Journal, Vol 2(3), pp 232-244 [83] Rajmic, P (2006) "Method for Real-Time Signal Processing Via Wavelet Transform" Lecture Notes in Computer Science, pp 368 - 378 Doi:10.1007/11613107_33 [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, Vol 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", 2005 IEEE International Workshop on Intelligent Signal Processing, pp 346-351 127 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 128 Khối mạch đo • Khối vi điều khiển trung tâm • Khối tạo nguồn dòng 129 • Khối khuếch đại vi sai • Khối xử lý tín hiệu ICG • Khối xử lý tín hiệu ECG • Khối ADC 130 • Khối so sánh tương tự 131 • Khối truyền thơng UART có cách ly • Layout 132 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 tốn 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 thơng 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 cơng 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 tồn giới thiệu trước Sau đo, tơi cảm thấy hồn tồn bình thường, khơng có dấu hiệu bất thường sức khỏe Tơi xem lại tồn 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) 133 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 Tôi 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 Hà Nội, ngày … tháng … năm 20… Xác nhận tình nguyện viên (Ký ghi rõ họ tên) 134