Không giống với điện tâm đồ 12 điện cực khi tín hiệu điện tim chỉ được ghi nhận trong điều kiện bệnh nhân tĩnh, việc theo dõi điện tâm đồ vận động Holter được thực hiện liên tục trong mộ
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Tổng quan về sự hình thành tín hiệu điện tim
Đo điện tâm đồ (ECG) ghi lại hoạt động điện của tim thông qua các điện cực đặt tại chi và lồng ngực Sau khi khuếch đại, những tín hiệu này được máy điện tâm đồ ghi thành biểu đồ Các chuyển đạo ECG thể hiện sự chênh lệch điện thế tức thời giữa các điện cực.
Phép đo điện tâm đồ là kỹ thuật chẩn đoán đơn giản, không xâm lấn và giá thành rẻ, giúp phát hiện những rối loạn về nhịp tim, rối loạn dẫn truyền, bệnh mạch vành, cũng như một số tình trạng khác như rối loạn chuyển hóa (tăng kali máu) hay nguy cơ đột tử do tim (hội chứng QT dài).
Tín hiệu điện đƣợc xuất hiện từ các quá trình điện sinh lý sau:
Quá trình khử cực, tái cực:
Cơ tim ví như một tế bào, lúc nghỉ: các ion dương ở ngoài màng tế bào còn các ion âm bị giữ ở trong màng để cân bằng lực hút tĩnh điện; một tế bào nhƣ thế gọi là có cực Khi cơ tim bị kích thích sẽ xuất hiện sự khử cực trong đó các ion âm khuyếch tán ra ngoài màng, còn các ion dương khuyếch tán vào trong màng
Tiếp theo các hiện tượng khử cực, lại đến sự tái cực cho điện dương xuất hiện trở lại ngoài mặt tế bào, điện âm ở mặt trong nhƣ lúc đầu ( Hình 1.1.1c )
Hình 1.1.1b Khử cực, tái cực ở tế bào
Hình 1.1.1c Các hiện tƣợng có cực khử cực, tái cực trong cơ tim
(a) Hiện tƣợng có cực (lúc nghỉ) (b) Đang khử cực
(c) Khử cực xong (d) Đang tái cực (e) Tái cực xong
Hai hiện tƣợng khử cực và tái cực đều xuất hiện trong thì tâm thu, còn trong kỳ tâm trương, cơ tim ở trong trạng thái có cực như đã nói trên
Nếu dùng một điện kế để thu những hiện tượng trên, ta có một đường biểu diễn gọi là điện tâm đồ Đường này gồm:
- Một đường đẳng điện ứng với hiện tượng có cực
- Đoạn PQ gồm thời gian khử cực nhĩ và truyền xung động từ nhĩ tới thất
- Phức bộ QS: khử cực của tâm thất
- Đoạn ST: thời kỳ khử cực hoàn toàn của thất
- Sóng T: Tái cực của tâm thất Để diễn tả từng giai đoạn, ta xét chi tiết về hệ thống truyền dẫn của tim ở phần tiếp theo đây
1.1.2 Hệ thống dẫn truyền của tim
Nút xoang có hình lưỡi liềm và kích thước khoảng 15x5mm Là những tế bào có khả năng tự kích thích và tạo ra nhịp tim Nó tạo ra một điện thế hoạt độngvới tần số khoảng 70 lần một phút và truyền xung động ra nhĩ
Nút nhĩ thất nằm ở ranh giới giữa nhĩ và thất Tần số số phát xung động của nó khoảng 50 lần một phút Tuy nhiên nếu nút nhĩ thất đƣợc kích hoạt với một tần số dao động cao hơn thì nó sẽ hoạt động theo tần số cao hơn này Ở tim bình thường, nút nhĩ thất chỉ cho phép xung động đi từ nhĩ xuống thất nghĩa là nút nhĩ thất chỉ bị kích thích bởi những xung động đi qua nó
Sự lan truyền xung động từ nút nhĩ thất xuống thất đƣợc do một hệ thống dẫn truyền đặc biệt đảm trách Hệ thống này gồm một thân chung gọi là bó His Bó này sau đó sẽ tách thành 2 nhánh chạy dọc theo 2 bên vách liên thất là nhánh phải và nhánh trái, nhánh trái sẽ phân tiếp thành nhánh trái trước và nhánh trái sau Các nhánh này sẽ chia nhỏ hơn thành các sợi Purkinje để đi vào trong thành tâm thất
Hình 1.1.2 Hệ thống dẫn truyền thần kinh của tim
Tốc độ dẫn truyền xung động ở tâm thất tương đối nhanh, trong khi ở các bộ phận trên thất như nút nhĩ thất lại chậm hơn đáng kể Đối với một trái tim khỏe mạnh, tốc độ dẫn truyền ở các vị trí giải phẫu cụ thể như sau:
Tĩnh mạch chủ dưới Nút nhĩ thất
Xung động lan truyền từ nút xoang
Van 3 lá Sợi Purkinje Vách liên thất
Phân nhánh phải và trái của bó His
Bảng 1.1.2 Tốc độ dẫn truyền thần kinh từng vị trí của tim bình thường
Trong hệ thống dẫn truyền tim, tế bào nút xoang có tính tự động cao nhất, thể hiện ở tốc độ khử cực chậm tâm trương nhanh nhất Điều này dẫn đến độ dốc lên của đường biểu diễn điện thế tâm trương lớn nhất Sự tự động giảm dần theo thứ tự từ nút nhĩ thất đến bó His và càng xuống mạng Purkinje.
Purkinje thì càng giảm dần Do đó nút xoang luôn khử cực trước nhất, nghĩa là phát xung động trước, xung động này đi xuống dưới làm khử cực nút nhĩ thất cũng như các thành phần khác trước khi chúng tự khử cực và truyền xung động ra ngoài Vì vậy nút xoang kiềm chế tính tự động của các thành phần khác và làm cho toàn bộ trái tim đập theo sự chủ huy của mình, do đó nút xoang gọi là chủ nhịp còn các thành phần khác là các chủ nhịp tiềm tàng Khi nút xoang bị ức chế hay tổn thương làm cho điện thế ngưỡng của nó nhỏ đi hoặc quá trình khử cực chậm tâm trương bị chậm lại hay điện thế lúc nghỉ tăng lên Lúc đó, nút xoang không thể phát xung động hoặc phát chậm thua nút nhĩ thất trong điều kiện đó nút nhĩ thất sẽ đứng ra làm chủ nhịp và chỉ huy tim bóp Tương tự nhƣ vậy đối với các thành phần khác nhƣ bó His hay mạng Purkinje
1.1.3 Các quá trình điện học của tim
Những đặc điểm giải phẫu và sinh lý của tim, đặc biệt là hệ thống dẫn truyền, đảm bảo tim đập theo chu kỳ tuần hoàn đặc trưng Xung điện từ nút xoang kích thích nhĩ co bóp đẩy máu xuống thất, sau đó truyền đến nút nhĩ thất rồi xuống thất, dẫn đến co bóp thất đẩy máu ra ngoại biên Trình tự này giúp duy trì hoạt động tuần hoàn bình thường, thể hiện trên điện tâm đồ qua sóng nhĩ đồ và thất đồ theo thứ tự nhất định Điện tâm đồ được ghi bằng cách đặt điện cực trên cơ thể, với các hình dạng khác nhau tùy vị trí điện cực Khi điện cực trái dương tính tương đối với phải, máy ghi sóng dương; ngược lại, máy ghi sóng âm Trong trạng thái nghỉ, máy ghi đường đẳng điện khi không có dòng điện.
Hình 1.3.1a Điện thế hoạt động của các thành phần khác nhau của cơ tim
17 Xung động đi từ nút xoang tỏa ra nhƣ hình các đợt sóng ( Hình1.3.1 ) với tốc độ truyền đồng đều Do đó phần nhĩ phải ở gần nút xoang sẽ đƣợc khử cực trước rồi tiến đến vách liên nhĩ, còn góc dưới nhĩ trái ở xa nhất sẽ khử cực sau cùng Như vậy hình thái khử cực chung của khối nhĩ là hướng từ trên xuống dưới và từ phải sang trái Hình thái đó làm cho điện cực bên trái (B) có điện thế dương tính tương đối và do đó điện kế sẽ ghi được một sóng dương gọi là sóng P Sóng P có đặc điểm thấp, nhỏ và tầy đầu, với thời gian khoảng 0.08 giây
Vectơ khử cực của nhĩ đƣợc hình thành từ nhiều vectơ khử cực từ nút xoang tỏa ra các hướng Tổng hợp các vectơ đó lại ta có được vectơ khử cực trung bình của nhĩ, còn gọi là trục điện nhĩ hay trục sóng P, ký hiệu là AP (P Axis) Bình thường trục điện nhĩ trên mặt phẳng trán tạo với đường ngang một góc khoảng 49 o Sau khi khử cực xong, nhĩ sẽ qua một thời gian đẳng điện rồi mới tái cực
Vì tái cực theo đúng hướng đi của khử cực nên ta có một sóng tái cực âm tính, gọi là sóng Ta (auricular T) Sóng Ta có điện thế rất nhỏ và trái hướng với sóng P Hai sóng đó tạo thành nhĩ đồ
Nhồi máu cơ tim và cách nhận biết qua tín hiệu điện tim
Nhồi máu cơ tim(Myocardial infarction) là tình trạng của một phần cơ tim bị hủy khi lƣợng máu cung cấp đến phần đó bị giảm sút Tùy theo bao nhiêu cơ tim bị hủy, bệnh có thể nhẹ hoặc nặng
Nguyên nhân phổ biến nhất gây nhồi máu cơ tim là sự tích tụ mảng xơ vữa động mạch trong thành động mạch vành, gây cản trở lưu lượng máu đến cơ tim Ngoài ra, co thắt mạch vành, chấn thương tim, khối u tim, bệnh mô liên kết và sử dụng cocaine cũng có thể góp phần gây ra tình trạng này Nhồi máu cơ tim bẩm sinh do bất thường động mạch vành là một nguyên nhân hiếm gặp.
Hình 1.2.1a Hình ảnh mô phỏng việc nghẽn mạch máu (vị trí 1) dẫn đến hoại tử (vùng 2) Điện tâm đồ có vai trò rất lớn trong chẩn đoán nhồi máu cơ tim Điện tâm đồ thay đổi rõ rệt trong từng giai đoạn tiến triển của bệnh:
Giai đoạn cấp: Động mạch vành tắt nghẽn do huyết khối gây nên gây thiếu máu cục bộ Trên điện tâm đồ ghi nhận có tổn thương xuyên thành, tạo ra một sóng dương đơn dạng – ST chênh lên dạng vòm (do sóng R, đoạn ST và sóng T hòa lẫn vào nhau) (hình 1.2b, A)
Giai đoạn bán cấp: Hoại tử xuất hiện ở vùng trung tâm tạo nên sóng Q trên điện tâm đồ Vùng hoại tử được bao quanh bởi tổn thương (ST chênh lên trong điện tâm đồ) và vùng thiếu máu cục bộ (sóng T âm) (hình 1.2b, B)
Giai đoạn mạn trong nhồi máu cơ tim có tầm quan trọng trong quá trình diễn biến bệnh Hai khả năng tiến triển điển hình từ nhồi máu cơ tim bán cấp sang nhồi máu cơ tim cũ là hình thành vùng hoại tử cơ tim chắc (Hình 1.2b) hoặc hình thành sẹo xơ (Hình 1.2c) tại vùng tổn thương Sự hình thành và tiến triển của vùng tổn thương này đóng vai trò quyết định đến chức năng tim và tiên lượng của người bệnh.
+ Khả năng thứ nhất (ít gặp hơn): toàn bộ vùng tổn thương tiến triển thành hoại tử, làm tăng kích thước ổ nhồi máu tạo ra sóng Q rộng hoặc sóng QS trên điện tâm đồ
+ Khả năng thứ hai (thường gặp hơn): vùng tổn thương hồi phục một phần vì vậy giới hạn được kích thước ổ nhồi máu, sóng Q rộng hơn trong điện tâm đồ
Trong giai đoạn nhồi máu cơ tim cũ, đoạn ST sẽ trở về đường đẳng điện, còn sóng T sẽ âm đối xứng Tuy nhiên, sau một vài tuần hoặc vài tháng, sóng T sẽ trở lại bình thường.
Hình 1.2.1b Tương ứng tín hiệu điện tim ở từng giai đoạn nhồi máu cơ tim
Tiêu chuẩn chẩn đoán sóng Q bệnh lý:
- Q cú biờn độ ẳ R cựng chuyển đạo
Theo Hội tim mạch châu Âu và Trường Môn Tim Mạch Hoa Kỳ (2000) :
- Bất cứ sóng Q nào từ V1 đến V3
- Q 0,03 s ở I, II, aVL, aVF, V4, V5, V6 (để chẩn đoán nhồi máu cơ tim sóng Q phải hiện diện ở ít nhất hai chuyển đạo liên tiếp và sâu 1 mm)
Vùng thiếu máu cục bộ Vùng tổn thương
Vùng hoại tử Vùng thiếu máu cục bộ Vùng tổn thương
Vùng hoại tử Vùng thiếu máu cục bộ
Vùng hoại tử Vùng thiếu máu cục bộ Mô bình thường
32 Tóm lại, ta có thể xác định các giai đoạn nhồi máu cơ tim đƣợc quy ƣớc quốc tế nhƣ sau:
Nhồi máu cơ tim ở giai đoạn cấp: ST chênh lên, có hoặc không có sóng Q bệnh lý
Trong nhồi máu cơ tim bán cấp và cũ, điện tâm đồ có thể biểu hiện sóng Q bệnh lý, đoạn ST bớt chênh cao và có xu hướng trở về đường đẳng điện Đáng chú ý là một số trường hợp nhồi máu cơ tim có thể không có bất thường trên điện tâm đồ Các thay đổi trên điện tâm đồ có thể giúp xác định vị trí cơ tim bị nhồi máu.
Tuy nhiên việc đoạn ST cao bất thường cũng có thể không liên quan đến nhồi máu cơ tim[4] Thay đổi đoạn ST được thường xuyên nhất liên quan với nhồi máu cơ tim và thiếu máu cục bộ cơ tim, nhƣng có một số nguyên nhân khác cho độ cao đoạn ST, bao gồm viêm màng ngoài tim, khối chi nhánh bó trái, tăng Kali máu, và hội chứng Brugada
Một số trường hợp xuất hiện sự thay đổi đoạn ST gần giống nhồi máu cơ tim:
Nguyên nhân Đặc điểm tín hiệu Điện tâm đồ
Nhồi máu cơ tim (Myocardial infarction)
(Chi tiết ở phần trên đã trình bày)
+ Sóng Q có thể xuất hiện hoặc không
Viêm màng ngoài tim (Pericarditis)
+ Đoạn ST chênh lên chỉ trong aVR
+ Đoạn PR chênh lên chỉ trong aVR
Tái cực sớm (Early repolarization)
+ Nổi bật hầu hết ở các đạo trình phía trước và bên
+ Có một móc nhỏ ở phần cuối ở phức bộ QRS
+ Đoạn ST chênh lên với
Phì đại thất trái (Left ventricular aneurysm)
+ ST chênh lên ở các đạo trình phía trước
+ Đoạn ST chênh lên dạng vòm
+ Sóng Q bệnh lí xuất hiện
Bảng 1.2.1 Các bệnh lí gây thay đổi đoạn ST trên điện tâm đồ
Chính vì lí do trên, khả năng chẩn đoán sai lầm về nhồi máu cơ tim vẫn có thể xảy ra, để chính xác thì phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm của bác sĩ Hy vọng khi các kinh nghiệm của bác sĩ đƣợc ghi nhận vào thiết bị tự chẩn đoán càng nhiều thì độ chính xác của việc chẩn đoán tự động càng cao hơn
1.2.2 Một số giải thuật hiện nay đƣợc sử dụng để chẩn đoán tự động
Dựa trên đặc điểm điện tâm đồ, các nghiên cứu đang tập trung xây dựng thuật toán chẩn đoán nhồi máu cơ tim để tích hợp vào thiết bị y tế Các công trình gần đây đã đạt được nhiều tiến triển đáng kể, giúp người bệnh có thể tự chẩn đoán và đưa ra biện pháp cứu chữa kịp thời khi xảy ra cơn đau tim đột ngột Nhờ đó, tỷ lệ cứu sống và cải thiện chất lượng sống cho bệnh nhân nhồi máu cơ tim được nâng cao đáng kể.
Năm 2002, Andersen và cộng sự xây dựng chương trình phát hiện nhồi máu cơ tim chủ yếu dựa trên đoạn ST và sự thay đổi của T[5] Phương pháp đầu tiên sử dụng các trục trung bình của vectorcardiographic vòng lặp T lấy từ nghịch đảo
Dower của 12 đạo trình để chỉ vùng thiếu máu cục bộ của thành tâm thất trái
Phương pháp thứ hai thiết lập điểm cho khu vực ST chênh lên hỗ trợ cho phân loại thiếu máu cục bộ hay nhồi máu
Năm 2003, Ranjith và cộng sự đưa ra một phương pháp để phát hiện thiếu máu cục bộ cơ tim từ điện tâm đồ bằng cách sử dụng biến đổi wavelet [6] Sau đó, dựa trên các giá trị biến đổi wavelet, các điểm đặc trƣng của tín hiệu điện tâm đồ đƣợc phát hiện ra Những điểm đặc trƣng đƣợc sử dụng để xác định việc thiếu máu cục bộ Kỹ thuật này có thể đƣợc mở rộng cho các phát hiện bất thường của timgây nên những thay đổi trong điện tâm đồ
XÂY DỰNG GIẢI THUẬT NHẬN DẠNG TÍN HIỆU ĐIỆN TIM 38 Chương 3 MÔ TẢ CHƯƠNG TRÌNH ECGRecognize
Mã nguồn chương trình
3.2.1 Đoạn chương trình thu nhận dãy tín hiệu từ màn hình hiển thị publicvoid xulychuoitinhieu()
// Quét hình lấy tín hiệu tinhieu.clear(); chuoitinhieu = "";
// Lấy 100 tín hiệu đầu để xét màu đậm nhất trung bình bao nhiêu if (hinhchup)
{ int j = 0; int mau =0; for (j=0;j
