nguyên lý tế bào học cơ thể người và lý thuyết phép đo điện tim

SVTH:Lương Hồ Minh Hải MSSV:49700395 Trang:9 1-2002 Ts mv II,Lý thuyết về máy đo: 1,Cơ sở đo và lấy tín hiệu: a,Lý thuyết điện tim: Như vậy theo cách trình bày về cấu tạo cơ thể người

Trang 1

SVTH:Lương Hồ Minh Hải MSSV:49700395 Trang:3 1-2002

CHƯƠNG I:

NGUYÊN LÝ TẾ BÀO HỌC CƠ

THỂ NGƯỜI VÀ LÝ THUYẾT PHÉP

ĐO ĐIỆN TIM

Trang 2

90mv

I:Tổng quan về nguyên lý điện và máy đo:

1,Sơ lược cấu tạo cơ thể người và nguyên lý điện:

Như ta đã biết cấu tạo cơ thể ta có khoảng 100 ngàn tỉ tế bào.Một tế bào có ba phần chính:

-Màng

-Chất nguyên sinh

-Nhân ở trong cùng,khương lớn

*Màng có nhiệm vụ hấp thụ và bài tiết,có cấu tạo từ protit và lipit

*Nguyên sinh chất là những bọt,dung dịch gồm đường ,đạm…kiến tạo nên tế bào tồn tại và phát triển

*Nhân là một khối lớn ở trong cùng của tế bào,dùng để định hướng phát triển và di truyền.Nó gồm có các ADN,cơ thể con người có khoảng 35,000ADN.Trong ADN có các mã chữ và chính sự sắp xếp các mã chữ khác nhau tạo nên đặc tính quan trọng trong vấn đề di truyền của con người chúng ta

2,Sự hình thành dòng điện sinh vật:

Tế bào ở trạng thái tĩnh :các Ion + nằm bên ngoài màng tế bào ,các Ion -nằm bên trong

A ++++++ B  

Na

K ,

mv u

u AB  0 AC  90

Ta thấy có một điện thế

giữa bên ngoài và bên trong của màng tế bào

Ở trạng thái động:

Khi ta tác động vào nó một lực F thì thấy một lượng Ion+ đi vào và Ion- đi ra,ghi nhận có một hiệu điện thế >0.Tiếp tục tác động F theo thời gian ta thấy hiệu điện thế lớn hơn

Trang 3

Chu kỳ thứ hai tiếp tục đi vào và

tiếp tục đi ra:

Đây là chu trình khử cực

Thực tế điện thế này gần như liên tục

K+ Cl-

Trang 4

K+ Cl-

20 mv

Trang 5

Khoảng thời gian tác động phải phù hợp.nếu tác động quá nhanh hoặc quá chậm dù cho biên độ có lớn thì vẫn không xảy ra quá trình khử cực và tái khử cực được.Vì cơ thể người có tính quán tính

Một dòng điện tương đương có thể mô phỏng như sau:

30 0 1k

Để cân bằng nồng độNa+,K+ trong tế bào thì có một máy bơm Na+ và K+ để chuẩn bị cho chu kì sau:

Na+ đi vào thì phải bơm ra,K+ đi ra thì phải bơm vào

Ngoài

Trong

3,Độ dẫn điện của cơ thể:

Giả sử cấp một nguồn DC:Bên trong tế bào có những Ion+ vàIon-.Ta áp vào nó một nguồn điện bên ngoài.Ion- dịch chuyển về trường âm và ngược lại Ion+ dịch chuyển về trường âm

Trang 6

ngưỡng

t

++ - + + - ++ tế bào + ++

_ + _ + tế bào

_ +

N Nếu tốc độ biến thiên chậm,thì Ion dịch chuyển theo 2 chiều,nếu tốc

độ quá nhanh thì Ion đứng yên tại chổ

Trường bên trong Et= N

3 4

Hệ số dịch chuyển của Ion.Nếu thì tất cả các Ion đứng yên vì

I tổng

Trang 7

T(s)

mv

II,Lý thuyết về máy đo:

1,Cơ sở đo và lấy tín hiệu:

a,Lý thuyết điện tim:

Như vậy theo cách trình bày về cấu tạo cơ thể người cũng như các động vật sống khác.Khi nhịp tim đập,nó tác dụng một lực F làm cho cơ thể có một sóng điện và do nhịp tim có chu kỳ nên dạng sóng điện ra cũng có chu kỳ tuần hoàn:

Một chu kì của nhịp tim

Giai đoạn A là đoạn khử cực và tái khử cực của tâm nhĩ

Giai đoạn B là đoạn khử cực và tái khử cực của tâm thất

*0.4S giai đoạn đầu còn gọi là tâm thu( co vào)

*0.4S giai đoạn sau còn sau gọi là tâm trương(dãn ra)

Trang 8

Như vậy một chu kỳ của nhịp tim mất trung bình là 0.8S.Nói nhịp tim là bao nhiêu nhịp làsố nhịp trên một phút và là một chuẩn mà người ta thường gọi

A

B

Tại điểm A là điểm mở của van tổ chim khi mà áp xuất của tâm thất lớn hơn áp suất của van đó.Hình uốn cong từ A đến B mô tả áp xuất trên van tổ chim

Khi áp suất tâm thất nhỏ hơn áp suất của van tổ chim thì ở điểm B là thời điểm đóng van tổ chim để máu không bị dội ngược lại mà tiếp tục đi tới

b,Phân loại các đạo trình:

Điện tâm đồ dùng để kiểm tra trạng thái của cơ thể dựa vào dạng sóng

Các chuyển đạo của cơ thể người chia làm ba chuyển đạo

+Chuyển đạo song cực :Gồm 3 đạo trình

Dùng hai cực để đo:

Chân phải nối mass điểm đo giữa tay phải,tay trái và chân trái

+Chuyển đạo đơn cực:Gồm ba đạo trình

Dùng một điện cực thăm dò một điện cực chung

Nối chung tay trái và chân trái ra cực âm.Cực dương thăm dò nối vào tay phải

Trang 9

Ba và bốn ở vùng van

Năm và sáu ở tâm thất

Cực dò nối vào 1 hoặc 3 ,3 hoặc 6

Ngoài ra phần này sẻ được trình bày kỹ trong chương hai

2,Tổng quan về điện tim:

Như vậy dựa vào các đạo trình người ta tùy theo cách đo và các suy luận có thể chuẩn đoán một số bệnh lý người về tim mạch khá chính xác

Các quá trình này cũng xuất hiện rất sớm từ khi các máy đo hổ trợ chính xác dạng sóng được vẽ ra rỏ ràng Ngày nay thì vấn đề nhận dạng tín hiệu và chuẩn đoán đã trở thành công cụ đắc lực phục vụ cho y khoa trong việc điều trị và theo dõi bệnh lý và hầu như các máy đo đều có ở bệnh viện

Trang 10

CHƯƠNG II:

LÝ THIẾT VỀ ĐIỆN TIM,NGUYÊN

LY,Ù CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ

NGUYÊN LÝ MÁY ĐO

Trang 11

***Sơ lược các vấn đề liên quan:

Một trong các kỹ thuật chính để chẩn đoán bệnh tim là dựa vào điện tâm đồ hay còn gọi là điện tim đồ (ECG = Electrocardiograph) Máy ECG cho phép suy ra các khuyết tật về điện và cơ của tim bằng cách đo các ECG, mà chúng là các điện thế ở trên bề mặt cơ thể Với máy ECG, ta có thể xác định nhịp tim và các tham số tim khác

I:Phép đo điện tâm và điện thế sinh học :

1 Điện sinh lý của tim :

Trong phép đo điện tâm (ECG), tín hiệu điện đang quan tâm là do bản thân tim tạo ra Vì vậy ECG có giá trị chẩn đoán, vì nó phản ánh biến diễn sinh học của tim Mặc dù những điều sau đây liên quan tới riêng tim, song nó phản ánh các nguyên lý điện sinh học cơ bản đối với những hệ thống cơ quan khác, ví dụ điện cơ đồ (EMG)

Tim người chủ yếu gồm cơ đặc biệt (cơ tim) Các tế bào cơ riêng lẻ đường kính khoảng 15m và dài 100m và bó với nhau tựa như những thỏi Chúng nằm song song với nhau và kết tụ thành các bè sợi cơ vốn tạo thành sợi xoắn rộng hình thành vách tim

Trang 12

Bao quanh các tế bào tim là những sinh chất vốn tách riêng khoảng gian bào với khoảng ngoại bào Đối với tế bào tim điển hình, năng lượng chuyển hóa được sử dụng để tạo thành môi trường trong giàu kali nhưng ít natri so với thành phần ngoại bào natri cao và kali thấp Do có sự không cân bằng hiện diện đó, tồn tại điện thế tĩnh trên màng tế bào, bên trong chừng 90mV âm so với bên ngoài Khi tế bào bị kích thích (bằng cách cho dòng điện làm tăng tạm thời thế ngang màng), các tính chất của màng thay đổi theo chu trình, pha thứ nhất của nó là độ thẩm mạnh đối với natri lớn chảy vào trong do các Gradien khuếch tán và điện

Đối với các cơ tâm thất, pha 0 là hành trình lên do sự kích hoạt màng bào Pha 2 là khoảng thời gian kéo dài thế hơi thay đổi (đoạn bằng) Pha 3 là sự khôi phục nhanh và pha 4 là điều kiện nghỉ ổn định Ngược lại, pha 4 cửa nút xoang nhỉ cho thấy sự tăng tiến của thế cho tới khi, ở điểm gãy, thế tác dụng xảy ra sau đó Trong trường hợp này không có pha 1 hoặc pha 2

Dòng chảy vào này đúng tạo ra dòng điện và trong khi chuyển tiếp tế bào về cơ bản có tính chất như nguồn lưỡng cực điện Dòng natri chuyển tiếp này chịu trách nhiệm về (và một phần của) dòng mạch điện nội tại vốn liên kết các tế bào lân cận và có tác dụng như tác nhân kích thích khởi phát hoạt động của chúng Theo cách này, hoạt động (một khi đã được khởi phát) mở rộng mật tiếp tới các tế bào lân cận Khi màng phục hồi (trở về các tính chất nghỉ), thế tác động của tế bào kết thúc và nó lại ở trạng thái nghỉ và có khả năng được tái kích thích

Hình 26-6 cho thấy thế tác động tâm thất điển hình Hành trình lên tương ứng với kích hoạt (khử phân cực) và trong khoảng thời gian này tế bào nguồn là emf (SĐĐ) thể hiện như lưỡng cực Ở đoạn bằng (pha 2 ở hình 26-6) tế bào nghỉ (như nguồn điện) Do sự phục hồi (pha 3) tiếp tục với tốc độ tương đối thấp, tế bào tạo ra SĐĐ tương đối yếu trong khoảng thời gian kéo dài

Ngoài những tế bào loại cơ đã mô tả, các tế bào nút xoang nhĩ (tế bào p) tồn tại ở vùng nút SA của tim (xem hình 26-5 và 26-6) Trong khi thế nghỉ có thể được duy trì vô hạn ở các tế bào bình thường thì đối với các tế bào nút xoang nhĩ thế qua màng phát tự tăng cho tới khi đạt tới ngưỡng kích thích, làm tăng thế tác động, như mô tả ở trên Như vậy các tế bào nút

Trang 13

tới các tế bào lân cận bằng các dòng mạch nội tại và theo cách đó sự kích thích tuần hoàn được thiết lập ở mọi phần của tim

Loại tế bào bổ sung vốn tạo thành mô “dẫn” (nơi tốc độ dẫn bằng hai tới mười lần của cơ bình thường) được gọi là tế bào Purkinje Những tế bào đó ở trong những bó (ống) đặc biệt mà một số người tin rằng tồn tại giữa nút SA và AV (ống liên nút), thông qua nút AV (bó chung, bó His), và từ phần tâm thất của nút AV tới các thành trong của tâm thất Những bó đó tạo thành hệ thống His-Purkinje (mạng Purkinje)

Như đã lưu ý, nút SA gây ra hiện tượng tuần hoàn, tần số là nhịp tim

Ở trạng thái bệnh khi nút SA không hoạt động, các nút xoang nhĩ, nút AV có thể kiểm soát, khi đó nhịp tim sẽ thấp hơn, vì thông thường để kích nút

AV nút SA tự nhiên phải có tần số cao hơn Cơ tim bình thường, trong một số điều kiện, có thể khử phân cực một cách tự phát và trở thành nút xoang nhĩ (ở lệch vị trí), dẫn tới sự co tâm thất sớm (PVC)

Sự kích hoạt tất cả các tế bào trong tim, do nút SA khởi phát, tạo thành cơ sở cho ECG Như đã lưu ý , các tế bào đã bị kích hoạt (khử phân cực) tác động như nguồn dòng lưỡng cực Các dòng điện nội tại cuối cùng không chỉ đóng góp vào sự mở rộng hoạt động mà còn dẫn tới sự có mặt của các dòng điện ở mọi nơi trong toàn thân (vốn biến diễn như môi trường điện trở thụ động)

Trong khi phục hồi mỗi tế bào lại có tính chất như nguồn SĐĐ, mặc dù độ lớn nhỏ hơn nhiều và thời khoảng dài hơn nhiều so với khi kích hoạt

Trang 14

Hình 26-7:Điện tâm đồ vô hướng tiêu chuẩn

2 Điện tâm đồ :

Nếu khuếch đại điện thế đo được giữa tay phải và tay trái, thì tín hiệu ECG sẽ phải có dạng như ở hình 26-7 Mỗi trong số ba phức hợp sóng

P, QRS và T, tương ứng với một biến cố điện sinh lý riêng Sự bắt đầu chu trình điện xảy ra nhờ các tế bào nút xoang nhĩ SA “Khởi động” tự phát của chúng được truyền đi bởi sự dẫn qua mô tâm nhĩ Như vậy biến cố chính đầu tiên là sự khử phân cực của các tâm nhĩ phải và trái, và hoạt động điện tập thể đó làm nảy sinh sóng P

Hoạt động bị ngăn mở rộng trực tiếp từ các tâm nhĩ tới các tâm thất nhờ sự có mặt của vành mô sợi không dẫn điện ngăn cách hai miền đó, trừ

ở lân cận nút AV Ơû nút AV tồn tại đường dẫn, tuy nhiên, tốc độ rất thấp là đặc trưng của vùng này Như vậy sợi khởi phát hoạt động ở các tâm thất bị trễ một thời gian cần thiết để hoạt động truyền đầu tiên từ nút SA sang nút

AV và sau đó quá bó chung của nút AV Thời khoảng làm nảy sinh khoảng ký hiệu P-R, vốn là chỉ số đo độ trễ phức hợp

Một khi hệ thống dẫn tâm thất (Purkinje) đã được kích hoạt thì xuất hiện sự lan truyền nhanh và khởi phát hoạt động chung của tâm thất Điều

Trang 15

đánh giá tổng thời gian cần thiết Như ta thấy ở hình 26-7, sóng Q đầu tiên lệch xuống trước khi lệch lên Có thể thiếu một hoặc nhiều phần

Sự phục hồi cũng là quá trình sinh ra trường thế, nói chung có độ lớn thấp hơn Sự phục hồi của tâm thất tạo ra sóng T Đoạn S –T thường ở đường gốc khi xác định các đoạn TP kế tiếp, tuy nhiên trong trường hợp tổn thương tế bào đoạn đó có thể nâng lên hoặc hạ xuống Sự phục hồi của mô tâm nhĩ cũng dẫn đến sóng điện tâm đồ (TP); tuy nhiên nó có độ lớn thấp và thường bị che bởi QRS mà nó phủ lên

Các tín hiệu đỉnh ECG nói chung dưới 5mV

3 Hệ thống đạo trình điện tâm đồ :

Hình 26-3: Vị trí các điện cực của các đạo trình ECG cơ bản

Hình 26-3 cho thấy vị trí các điện cực trên cơ thể đối với các đạo trình ECG lâm sàng tiêu chuẩn Điện áp được ghi lại giữa các cặp điện cực chọn lọc Ví dụ :

VI = (thế ở tay trái) – (thế ở tay phải) (lead I)

VII= (thế ở chân trái) – (thế ở tay phải) (lead II)

VIII= (thế ở chân trái) – (thế ở tay trái) (lead III)

Các đạo trình đó (các cách nối điện cực) được gọi là đạo trình đầu mút, hoặc chi Hãy chú ý rằng do định luật điện áp Kirchhoff

VI + VH = VH , chỉ có hai thế độc lập

Trang 16

Đạo trình tổng hợp dùng như chuẩn được tạo ra bằng cách nối các chi thông qua các điện trở 5k tới điểm chung gọi là đầu nối ra giữa Wilson (CT) Các đạo trình thượng vị (V1 tới V6) là các điện áp giữa các điện cực dự kiến ở ngực và CT Các đạo trình bổ sung xuất phát từ do mỗi đạo trình chỉ so với đầu nối ra giữa, trừ đóng góp của chi tương ứng với CT được ngắt (Điều này làm tăng tín hiệu 1,5 lần)

**12 đạo trình tổng cộng theo quy ước được sử dụng trong phép điện tâm ký lâm sàng.Tóm tắt các cách nối cho ở bảng 26-4 Hình 26 – 10 cho thấy bảng ghi bình thường điển hình từ mỗi trong số 12 đạo trình

Với mức tim biểu diễn như lưỡng cực, tất cả 12 đạo trình có thể được tổng hợp từ tích vô hướng của lưỡng cực tim (vectơ) và vectơ phản ánh hình dạng đạo trình (vectơ đạo trình) Thực ra, vị trí của vectơ tim (vòng vectơ) là đối tượng của các hệ thống đạo trình trực giao hiệu chỉnh chuyên dụng của phép vectơ tâm ký Bản chất lưỡng cực của tim, như máy phát điện, tỏ

ra là xấp xỉ tốt Nghiên cứu dòng điện đã chỉ ra rằng tính chất phi lưỡng cực quan trọng biểu lộ ở các phần của QRS Phép đo thực tiễn và việc sử dụng trong lâm sàng các số hạng bậc cao hơn (đa cực) vẫn đang được

nghiên cứu

Trang 17

Bảng 26-4 Các đạo trình điện tâm đồ tiêu chuẩn

Các đạo trình chi hoặc tiêu chuẩn

V1= (LA) - (RA) VII = (LL) - (RA) VIII = (LL) - (LA) Trong đó:(LA) = Thế ở tay trái; (RA) = Thế ở tay phải; (LL) = Thế

ở chân trái Các đạo trình vùng thượng vị Đầu nối ra giữa Wilson(CT) là chỗ nối của ba điện trở 5k, mỗi điện trở được nối với một đạo trình chi; các đạo trinh vùng thượng vị sử dụng CT như chuẩn; các đạo trình vùng thượng vị được bố trí như sau :

V1 Khoảng gian sườn phải thứ tư tại rìa xương ức

V2 Khoảng gian sường trái thứ tư tại rìa xương ức

V3 Khoảng gian sườn trái thứ năm tại đường giữa xương đòn

V4 Giữa đường V2 và V4

V5 Cùng mức như V4 ở đường nhánh trước

V6 Cùng mức như V4 ở đường nhánh giữa

Các đạo trình chi bổ sung

aVL tay trái so với chỗ nối các điện trở 5k, một với RA, một với LL

aVR tay phải so với chỗ nối các điện trở 5k, một với LA, một với LL

aVR Chân trái so với chỗ nối các điện trở 5k, một với RA, một với LA

Hình 26 – 10 : Điện tâm đồ 12 đạo trình từ tim bình thường

Trang 18

3.1 Các phép đo ECG mặt phẳng trước đạo trình lưỡng cực :

(bipolar = lưỡng cực/ song cực)

Ba phép đo điện thế thường được dùng để xác định vecto mặt phẳng trước cùng với tam giác Einthoven là :

Điện thế giữa RA và LA

Điện thế giữa RA và LL

Điện thế giữa LA và LL

Ba phép đo ECG này được gọi là các phép đo đạo trình lưỡng cực chuẩn hay mặt phẳng trước chuẩn và thường được gọi là đạo trình I (lead I ECG đạo trình II (Lead II ECG), và đạo trình III (Lead III ECG) như chỗ ở hình 26-3

3.2 Các phép đo ECG mặt phẳng trước đạo trình đơn cực:

(Unipolar limp lead)

Các phép đo ECG đạo trình đơn cực cho phép ghi nhận đơn cực các điện thế ở mỗi một trong ba cực(tay trái, tay phải và chân trái) bằng cách tạo ra một điện cực khác hoặc cực trung tâm(central terminal) bằng cách kết hợp tín hiệu có được từ hai chi khác các phép đo đạo trình đơn cực được gọi là :

aVR (augmented vecto right = bên phải vecto mở rộng

aVL (augmented vecto left = bên trái vecto mở rộng)

aVF (augmented vecto foot = bàn chân vecto mở rộng)

Các cấu hình điện cực đạo trình đơn cực đơn thuần là hình chiếu của cùng vector tim lên ba trục 600 khác xoay đi 300 (theo chiều ngược chiều kim đồng hồ) từ cấu hình Einthoven Ba phần sóng điện tim có quan hệ với

3 phần sóng chân tay chuẩn :

2 2 2

III II aVF

III I aVL

II I aVR

Trang 19

3.3 Các phép đo ECG mặt phẳng dọc (chính) giữa :

Các vecto hình chiếu vecto tim lên mặt phẳng cắt dọc được gọi là

“các phép đo ECG đạo trình thực quản đơn cực” hoặc “các phép đo ECG đạo trình E” (E=Esoplayus=thực quản)

Ngày nay hiếm khi người ta ghi ECG đạo trình E

3.4 Các phép đo ECG mặt phẳng (cắt) ngang :

Kỹ thuật ghi điện tim thông thường cũng ghi hình chiếu mặt phẳng ngang của vector tim Nhiều kỹ thuật đo đạo trình đơn cực được áp dụng vào ghi điện tim mặt phẳng ngang Một điện cực chung được tạo bằng cách lấy tổng điện thế ở tay phải, tay trái và chân phải, và phép đo là ghi nhận điện thế giữa điện cực chung này và một điện cực ở ngực được đặt ở những điển khác nhau trên thân người Các phép đo ECG mặt phẳng ngang được gọi là “các phép đo đạo trình V” (V lead measurement) V1,V2,V3,V4,V5 và V6 Vị trí của V1 đến V6 được cho trong bảng 26-4 ở trên

Mặc dù các phép đo ECG mặt phẳng ngang chuẩn với cấu hình

V1V6, nhưng người ta cũng sử dụng một số cấu hình mặt phẳng ngang khác

4 Tín hiệu ECG :

Các tín hiệu điển hình cho điện tâm ký ở hình 26 –10 đối với ECG 12 đạo trình Trong điều kiện bình thường dạng sóng là tuần hoàn với nhịp tim (thường khoảng 70 nhịp trên 1 phút) Chu trình đơn là vào cỡ 0,85s, và thời khoảng QRS là 0,09s Lý thuyết tín hiệu gợi ý hàm lượng tần cao lên tới khoảng 60 Hz, chủ yếu do phức hợp QRS Hàm luợng tần thấp có thể được ước lượng từ bản thân tính chu kỳ vốn là xấp xỉ 0,8 Hz

Đối với các mục đích chẩn đoán các khoảng và các đoạn thời gian, cũng như các biên độ, được sử dụng Ngoài ra dạng của các sóng P, QRS và T có thể là quan trọng Những dạng sóng đó có thể là bất bình thường nếu nút xoang nhĩ lệch khỏi vị trí khởi phát chu trình tim, tức là PVC, do đường kích hoạt là bất bình thường; do đó sự phát triển tạm thời của các nguồn tim và các trường thể của chúng là hoàn toàn khác nhau Sự khả dụng của các mạch khiến có thể chế tạo dụng cụ rẻ khả dĩ có khả năng đồng thời khuếch đại và nhớ nhiều tín hiệu điện tâm ký Dữ liệu đã nhớ sau đó có thể được hiện hình như các bản đồ bề mặt thân thể đẳng thế Hệ thống hiện hành sử dụng từ 100 đến 250 điện cực đặt trên khắp mình người

; trong một số trường hợp khoảng cách điện cực là không đều để phản ánh

Trang 20

các gradien thế cao hơn gần tim hơn Tuy nhiên nghiên cứu phân tích tín hiệu cho thấy rằng chỉ 25 tới 30 điện cực (về cơ bản) cung cấp các dữ liệu độc lập và các bề mặt điện tâm ký còn lại có thể rút ra được từ những điện cực đó Vì chúng chứa toàn bộ thông tin khả dụng, những bản đồ như vậy thể hiện sự cải tiến ở các hệ thống thường

Một số cách tiếp cận thành công và phân tích chẩn đoán bằng máy tính và các điện tâm đồ đã được phát triển; các thuật toán dựa trên sự nhận dạng sóng và cả biên độ các khoảng thời gian của các sóng thành phần

Đặc tính tín hiệu ECG:

Hình 13 cho thấy ba băng thông được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau trong ECG (Tompkins và Wester,1981) Băng thông (BW) lâm sàng được dùng để ghi ECG 12 phần sóng chuẩn là 0.05 – 1001 Với các ứng dụng giám sát, như cho các bệnh nhân cần chăm sóc thường xuyên và cho các bệnh nhân cấp cứu, BW bị giới hạn còn 0.550Hz trong các môi trường này, các rối loạn nhịp chủ yếu được quan tâm đến hơn là các thay đổi hình thái tế nhị trong các dạng sóng Như vậy BW có giới hạn làm suy giảm nhiễu tần số cao hơn bị gây ra bởi các sự co cơ (nhiễu EMG) và nhiễu tần số thấp hơn bởi sự di chuyển bởi hai điện cực (các thay đổi đường nền) Băng thông thứ ba được dùng cho các máy đo nhịp tim (heart rate meter = cardiotachometer) làm cực đại tỷ số S/N để phát hiện phức hợp QRS Như vậy một bộ lọc cho qua các tần số của phức hợp QRS trong khi đó loại bỏ nhiễu bao gồm các sóng không phải QRS trong tín hiệu như các sóng P và

T Bộ lọc này giúp phát hiện các phức hợp QRS nhưng làm méo ECG

nhiều đến nổi mà sự xuất hiện của tín hiệu được lọc này không thể chấp nhận được trong lâm sàng

Trang 21

Một ứng dụng khác không chỉ ra ở đây mở rộng BW đến 500Hz để

đo các điện thế trễ Đây là các sự kiện nhỏ tần số cao hơn mà xảy ra trong

ECG sau phức hợp QRS

(Hình 13)

Hình 13 các BW được dùng trong ECG BW lâm sàng chuẩn cho ECG lâm sàng 12 phần sóng là 0.05 – 100Hz Các máy đo nhịp tim để xác định nhịp tim của người với các nhịp đập bình thường sử dụng một bộ lọc dãi thông đơn giản được tập trung ở 17Hz và có Q khoảng 3 hoặc 4

Biên độ đỉnh của tín hiệu ECG ở trong dãi 1mV, vì vậy mạch khuếch đại ECG tiêu biểu có độ lợi khoảng 1000 để đem tín hiệu đỉnh thành dãi

khoảng 1V

5 Dụng cụ đo ECG :

Phần cơ bản của máy ECG điển hình là bộ khuếch đại vi sai trở

kháng vào cao Thường dùng opamp có ngõ vào FET.Đầu vào bộ khuếch đại có thể ghép với điều khiển bù điện áp với DC để san bằng hiệu của các điện áp đường chuẩn DC của mỗi điện cực

Trang 22

Một trong số các vấn đề còn dai dẳng nhất trong các phép đo ECG là giảm và loại bỏ nhiều AC Nếu coi cơ thể như mặt cầu dẫn điện bán kính 0,5m, thì điện dung của nó tới vô hạn được cho bởi

C=4*0(0,5) = 55pF

Điện dung tới các nguồn đường dây điện lực xung quanh thay đổi theo các mức độ gần nhưng được lấy xấp xỉ ở 100pF Ở tần số đường dây điện lực 60Hz, điều đó tạo ra trở kháng 26M nếu chân phải được nối với đất chung của bộ khuếch đại thông qua điện cực với điện trở tiếp xúc 2K

chẳng hạn, thế đường dây điện lực 120V sẽ giảm theo tỷ lệ 2000/(26x106) tới giá trị khoảng 100mV như đầu vào tiếng ồn Đó là tín hiệu cơ bản, vượt quá bản thân ECG Tuy nhiên, sử dụng các bộ khuếch đại vi sai tín hiệu này sẽ được loại bỏ phần lớn, vì thường thì mỗi đạo trình về cơ bản phát triển cùng tín hiệu AC

Vấn đề chính thứ hai trong ghi ECG là độ trôi đường tâm, vốn có thể nảy sinh từ căng thẳng sinh lý hoặc các điện cực được nối kém Bệnh nhân phải nằm xuống khi ghi ECG và phải đảm bảo không có tiếng ồn hoặc trạng thái đau đớn tinh thần khác Những điều kiện như vậy cũng là làm giảm nhiễu do tiếng ồn cơ Mặc dù có sự thận trọng đó, cần có mạng RC để chặn dòng trực tiếp dư Hằng số thời gian 3s tương ứng với điểm nửa công suất tần số thấp 1/20 Hz, vốn tỏ ra đủ thấp để giữ dạng sóng bình thường Giải pháp khác đối với vấn đề này là sử dụng bộ ghim đường tâm

Vấn đề quan trọng thứ ba là an toàn điện trong kiểm tra liên tục ở bệnh viện

Đáp tuyến tần số cao không thích hợp có thể dẫn đến méo dạng sóng Đặc biệt các biên độ và thời khoảng của các sóng thích đáng có thểbị sai

Đáp tuyến tần số cao giữa 60 và 500 Hz được chấp nhận chung như khoảng cần thiết Các khảo sát về các ECG đặc trưng đã chứng minh rằng các sai số biên độ ở Q , R và S nhỏ hơn 0,1mV đòi hỏi tần số cắt trên

100Hz Các sai số định thời bị ảnh hưởng ít hơn và tỏ ra thỏa đáng ở các tần số cắt 60 đến 80 Hz Khảo sát ảnh hưởng của các tần số cắt trên và dưới tới các tham số ECG đã được Thomas thực hiện Các kết quả được tóm tắt ở bảng 26 –5 và 26 –6

Trang 23

Bảng 26 –5: Ảnh hưởng của tần số cắt dưới tới các tham số ECG

Tần số cắt (Hz) Tương quan Sóng R, mV S,Q - mV

6 Các điện cực (Electrode) :

Ngày xưa người ta sử dụng các điện cực kim loại để nối về điện vào

cơ thể người Một chất điện phân (thường là được tạo bởi dung dịch muối ăn trong một chất đông (keo) tạo thành giao tiếp điện giữa điện cực kim loại và da Trong cơ thể người, các dòng điện được tạo ra bởi sự di chuyển của các ion trái lại trong dây dẫn, các dòng điện do sự di chuyển các điện tử Các hệ thống điện cực làm việc chuyển đổi các dòng điện ion thành các dòng điện điện tử

Các kim loại dẫn điện như đồng phủ Nickel được dùng làm các điện cực ECG nhưng chúng có vấn đề Hai điện cực cần để thu thập một ECG

Trang 24

cùng với chất điện phân và thân được phủ muối ăn hoạt động như

pin(battery) Một điện thế lệch (offset) DC xảy ra giữa các điện cực và có thể lớn hoặc lớn hơn tín hiệu ECG đỉnh Một lớp kép điện tích (các ion dương và âm cách nhau một khoảng) xảy ra trong điện cực Sự di chuyển điện cực như tạo bởi sự di chuyển của bệnh nhân làm ảnh hưởng lớp kép này và thay đổi lệch (offset) DC Vì điện thế offset này được khuếch đại lên khoảng 1000 lần cùng với ECG, các thay đổi nhỏ làm dịch đi nhiều đường nền (baseline) ở tín hiệu ra Một điện cực mà hoạt động theo cách này được gọi là điện cực có phân cực (polarizable electrode) và chỉ hữu dụng cho các bệnh nhân nằm nghỉ hay không di chuyển

Ngày nay vật liệu được dùng nhiều nhất cho các điện cực là clorua bạc (Ag-AgCl) vì nó xấp xỉ như điện cực không có phân cực Hình

bạc-14 cho thấy một điện cực như vậy Kiểu điện cực này có điện thế offset rất nhỏ Nó có một lớp AgCl được đặt trên bản cực Ag Các ion clorua đi vào

cơ thể, vào chất điện phân, và vào lớp AgCl, ở đó chúng chuyển thành dòng điện tử trong bản cực Ag và trong dây (dẫn) nối Phương thức này làm giảm đi điện thế offset DC thành một giá trị rất nhỏ so với tín hiệu ECG đỉnh Như vậy sự di chuyển điện cực tạo ra một sự dịch chuyển đường nền trong ECG được khuếch đại thì nhỏ hơn nhiều so với điện cực có phân cực

mạch tương đương

Cax=5 nF

bán bin0.3V

Trang 25

các điện cực phải được đặt ở các vị trí mà cho phép ghi nhận chính xác ba vecto này

Tuy nhiên cơ thể và tim có các đặc tính mà không thể tránh được với mục đích thực tế Điều này làm cho việc ghi nhận tuyệt đối chính xác VCG hầu như là không thể được với bất cứ hệ thống nào có điện cực đặt không hoàn hảo

VCG có thể được ghi nhận bằng cách có được điện thế giữa hai điểm

ở dưới các cánh tay cho X hoặc thành phần trái sang phải, giữa ngực và lưng cho thành phần Z và giữa đầu và chân trái cho thành phần Y Đơn thuần hiển thị bất kỳ hai trong ba tín hiệu này trên Scope X-Y với cùng độ nhạy cho cả các khuyếc đại X và Y sẽ cho các sai số đáng kể khi điện thế được tạo ra trong tim bị suy giảm bởi các lượng khác nhau trong các hướng X,Y và Z và thân người không phải thuần nhất, các tín hiệu này được tạo theo các trục mà không chính xác vuông góc với nhau

Trang 26

CHƯƠNG III:

NGUYÊN LÝ MÁY ĐO

CẢM BIẾN THU TÍN HIỆU VÀ

TRUYỀN ĐI XA

THU, GIẢI ĐIỀU CHẾ PHỤC HỒI TÍN HIỆU VÀ HIỂN THỊ KẾT QUẢ

Trang 27

I:Sơ đồ khối máy phát:

1, Khối nguồn cung cấp:

Trang 28

2,Khoái phaân keânh:

6 11 14 2 7

A 1

A 2

A 3

A 4 CI U/D CLK

P E RST

Q1 Q2 Q3 Q4 CO

R3

10 K

R2 1.5K

in2

U3

14 051

13 14 15 12 1 5 2 4 6 11 10 9

R7

1.5K Q1

13 12 11 10 9 15 14

A B C D LT

B I LE

A B C D E F G

Trang 29

3,Khối cảm biến,phân cực cho đầu vào:

IN

OUT

C2

10 2 R2 22 k

5V

R4

15 0k C1

10 2

C3

10 2

R3 2.2k R1

50 k

Trang 30

4,Khối khuếch đại,lọc thông dãy và lọc nhiễu 50Hz:

5v

C4 6.8n F

V R

10 0K C5

T L08 2

3 2

R1

1M

+ T L08 23

Trang 31

5,Khối sửa dạng xung:

+

5 6

4.7K

Trang 32

6,Khoái ñieàu cheá aâm taàn:

U17

LM55 5

2 6

3 7

Trang 33

7,Khối điều chế phát sóng và khuếch đại công suất cao tần:

IN

C13 47

IN

R5 2.7K

Q1 C945

Q2 C945

Trang 34

II:Sơ đồ khối máy thu:

1,Sơ đồ mạch của bộ thu FM và giải điều chế:

L4

C4 0.01

R3

47 0

D1

C3 33

C14 15

R8

22 0k

C6 0.00 1 C715

TA 10.7M

C9 15

1.8k

D5

LE D

R1 2.2k

C1 15

C5 0.01

8V

R6

39 k

R9 2.2k

C2 33

C8

0.00 1

L1 3.5u F

C21

10 0 D2

C19 4.7/50 V

C20 0.02 2

R4

27 k

BA4404

C10 5 D3

C15 0.01

8V

A NT 1

A NT E NNA

C13 15

analog out

V CC_B A R

C11 0.01

C18 0.22

A -1 00k

R2

10 0k

L2

Trang 35

Tín hiệu ra analog này có thể có nhiều cách để xử lí ,ví dụ như ta có thể khuếch đại để nghe bằng loa,có thể sửa dạng để in ra băng

giấy(dĩ nhiên cách này thì phải có qui ước chuẩn cho trước),có thể nhìn đèn báo và đặc biệt là dùng vi xử lý để hiển thị kết quả hoặc kết nối giao tiếp máy tính

Ở trong phạm vi của em thì dùng ba phương pháp là nghe bằng loa, đèn báo và hiển thị bằng vi xử lí

Trang 36

2,Sơ đồ mạch hiển thị bằng vi xử lý:

U1

A T8 9C51 9 18 19

29 30

31

1 2 3 5 6 7 8

21 22 23 25 26 27 28 10 11 12 14 15 16 17

39 38 37 35 34 33 32

10 k

giao tiếp led 7 đọan

1 2 3 4 5 7 8 9 10 11 12

Trang 37

b,Khối hiển thị:

R4

R

R2 R

5V

Q4 2N31 35

Q5 2N31 35

Trang 38

CHƯƠNG IV:

TÍNH TOÁN THÔNG SỐ MẠCH

CHO THIẾT BỊ ĐO

Trang 39

I: Tính toán cho khối phát:

A:Tính toán cho các phần mạch:

1,Khối nguồn cung cấp:

Vấn đề chọn nguồn cho thông số mạch của máy đo là khá đơn giản

vì thiết bị máy đo là những phần tử không tiêu tốn công suất nhiều,hơn nữa cách tạo nguồn cung cấp này cũng không cần thật chính xác cho lắm

Chọn biến áp cách ly đầu vào 220v đầu ra nguồn đôi 12v,dòng định

mức 450mA,điôt nắn nguồn là1N4018 dòng tải 1A,áp ngược 300v.Sau đó

dùng phương pháp nắn toàn kỳ cho ra nguồn đôi +15v và –15v dùng tụ

470F/50v lọc nguồn Sau đó dùng 7805 và 7905 để ổn áp ra =5v và –

5v,tụ lọc đầu ra 100F/16v cấp cho mạch.Ngoài ra còn sử dụng nguồn 12V cho mạch phân kênh.Phần nguồn này sử dụng trực tiếp từ nguồn +15V,Vì

các IC CMOS có thể chịu áp đến 18V

Tụ chống nhiễu sau cùng dùng tụ 103

Ngoài ra cần mắc thêm tụ 102 chịu áp 500V đấu song công tắc nhấn để dập xung khi ta đóng mở nguồn

Phần nguồn cho khối thu cũng làm tương tự nhưng có thêm LM

7808 để cấp áp cho mạch thu FM

Trang 40

2,Khối chọn kênh tín hiệu vào:

6 11 14 2 7

A 1

A 2

A 3

A 4 CI U/D CLK

P E RST

Q1 Q2 Q3 Q4 CO

R3

10 K

R2 1.5K

in2

U3

14 051

13 14 15 12 1 5 2 4 6 11 10 9

R7

1.5K Q1

13 12 11 10 9 15 14

A B C D LT

B I LE

A B C D E F G

Mục đích là cho kết nối được nhiều ngõ vào cùng lúc và chỉ cần

nhấn nút chuyển đổi ta có thể xem được nhiều nơi trong cơ thể người,quan sát được nhiều dạng sóng chẳng hạn và như vậy rất tiện lợi cho người sử dụng thiết bị

Dùng SW làm xung CK cho IC 4510.Ta tạo dao được mạch chuyển kênh bằng cách lấy dạng xung ra Q1 và Q2 cấp cho hai đường A,B của IC 4051.Ở đây 4510 ở chế độ đếm có load giá trị ban đầu bằng đường PE,dựa vào ngõ ra Co.Chọn load giá trị ban đầu quá trình đếm là ABCD =1010(bắt đầu đếm từ số 5)

Ta có:Q3Q2Q1Q0=0101,0110,0111,1000,load 0101 và tiếp tục,lấy dạng xung ra là Q1Q0 ta được 01,10,10,00.Như vậy thoả mản yêu cầu của ta.IC 4510 tác động xung CK mức cao,ta chọn cách tạo xung bằng SW

Như vậy ta có:

Chọn R3=1.5k

C1=22nF

Định dạng
Số trang	131
Dung lượng	1,12 MB