Nguồn khối và bộ dẫn khối

Nguồn khối dẫn khối Nguồn khối dẫn khối Bởi: ĐH Bách Khoa Y Sinh K50 Khái niệm nguồn khối dẫn khối Lĩnh vực khoa học có liên quan nhiều tới điện sinh lí học ( electrophysiology ) điện từ sinh học ( bioelectromagnetism ) kĩ thuật điện Tuy nhiên, sinh viên ngành điện nhanh chóng nhận điểm khác biệt lĩnh vực Rất nhiều kĩ thuật ngành điện liên quan tới nguồn pin, điện trở, tụ điện cuộn cảm Mỗi thứ số thành phần coi rời rạc Các mạch điện mạng điện nghiên cứu sâu để làm sáng tỏ tính chất cấu trúc chúng Trong điện sinh lí học điện từ sinh học thành phần điện cảm, điện trở, tụ điện, nguồn pin lại rời rạc phân bố theo quy luật Đó môi trường dẫn mở rộng cách liên tục Nó mảng không gian chiều coi dẫn khối Nguồn điện sinh học điện trường Xác định điều kiện đầu Các phần mà thảo luận xác đặt tập điều kiện - là, dạng nguồn điện nằm dạng dẫn khối Vì vậy, vài giả thiết giới hạn hay điều kiện đầu đưa trước tiên Chúng ta cần ý rằng: điều kiện đầu chặt chẽ điều kiện thực tế nghiên cứu có hiệu Chẳng hạn như: điều kiện đầu nghiên cứu xác với dẫn khối vô hạn không với dẫn khối không hữu hạn Mặt khác, điều kiện đầu rằng: nghiên cứu với dẫn khối không hữu hạn với dẫn khối vô hạn sau trường hợp đặc biệt trước Chúng ta nên ý rằng: tất dẫn khối giả thiết tuyến tính ( linear ) Nếu dẫn khối coi đồng nhất, giả định đẳng hướng Những dạng nguồn dẫn khác mô tả phần sau chương 1/21 Nguồn khối dẫn khối Nguồn khối dẫn khối Điều kiện đầu: Nguồn: nguồn khối Bộ dẫn: vô hạn, Chúng ta đưa khái niệm mật độ dòng tác động (x,y,z,t) Đây dòng không bảo toàn mà tăng lên từ hoạt động điện sinh học tế bào thần kinh tế bào cơ, chuyển đổi lượng từ dạng hóa sang điện Các thành phần riêng rẽ nguồn điện sinh học coi lưỡng cực dòng điện ( electric current dipoles ) Do đó, mật độ dòng điện tác động mật độ momen lưỡng cực khối nguồn Chú ý không vùng nằm bên tế bào hoạt động (active cell ) Nếu dẫn khối vô hạn, có độ dẫn σ nguồn tạo nên điện trường E dòng điện dẫn có giá trị σE Kết là: mật độ dòng điện tổng xác định bởi: (7.1) Giá trị σE thường coi giá trị dòng điện quay ( return current ) Dòng cần để tránh tích lũy điện tích nguồn dòng tạo nên Bởi điện trường E ghép tĩnh điện ( quasistatic ) ( xem phần 7.2.4) nên biểu diễn khoảng thời gian biến thiên điện vô hướng Ф công thức 7.1 viết lại sau: (7.2) Vì điện dung mô không đáng kể ( điều kiện ghép tĩnh điện ) nên điện tích nạp tự phân bố lại khoảng thời gian ngắn để tương thích với thay đổi từ nguồn Do khác giá trị J tính toán theo tốc độ thay đổi mật độ điện 2/21 Nguồn khối dẫn khối tích với thời gian mật độ điện tích nạp phải không nên giá trị chênh lệch J phải không Do đó, công thức 7.1 trở thành công thức Poisson: (7.3) Công thức 7.3 công thức vi phân phần biểu diễn theo Ф , Δ hàm nguồn ( source function hay forcing function ) Tính công thức 7.3 theo hàm vô hướng với vùng đồng vô hạn, ta có: (7.4) Trong : Δ dv công thức 7.4 coi nguồn điểm thiết lập nên trường , biến đổi theo 1/r Δ định nghĩa mật độ nguồn dòng ( IF ) Do tìm kiếm giải pháp cho điểm trường bên vùng xác định nguồn khối nên công thức 7.4 viết lại: (7.5) Công thức biểu diễn phân bố điện Ф theo nguồn điện sinh học 3/21 Nguồn khối dẫn khối dẫn khối vô hạn có độ dẫn σ Ở đây, dv coi thành phần lưỡng cực Nguồn khối dẫn khối không Điều kiện đầu: Nguồn: nguồn khối Bộ dẫn: không Trong phần 7.2.2, giả thiết môi trường đồng Giả thuyết cho phép ta sử dụng công thức đơn giản, với môi trường đồng ( uniform homogeneous media ) Tuy nhiên, môi trường thực tế nhìn chung không Trong phần này, xem xét tính không cách xấp xỉ dẫn khối vùng mà vùng coi nhất, trở đẳng hướng mật độ dòng điện quan hệ tuyến tính với điện trường E Một dẫn khối không chia thành số lượng hữu hạn vùng với đường bao quanh Sj Trên đường bao này, điện Ф thành phần thông thường mật độ dòng cần phải liên tục: (7.6) (7.7) Trong đó, thành phần có dấu phẩy dấu phẩy đầu biểu thị cho cạnh đối diện đường bao nj có hướng từ vùng phẩy ( vùng đại diện thành phần có dấu phẩy đầu ) tới vùng phẩy ( vùng đại diện thành phần có dấu phẩy đầu ) Nếu dv thành phần khối, ψ Ф hàm số vô hướng (về mặt toán học, chúng coi hoạt động vùng ), ta áp dụng quy luật Green: 4/21 Nguồn khối dẫn khối (7.8) Nếu chọn ψ = 1/r với r khoảng cách từ điểm thuộc trường tới thành phần phần khối hay vùng tổ hợp Ф điện thay công thức 7.3 , 7.6 , 7.7 vào 7.8 , ta kết quả: (7.9) Đây công thức tính điện điểm dẫn khối không chứa đựng nguồn khối Thành phần bên vế phải công thức 7.9 liên quan tới Ji tương ứng với thành phần xuất công thức 7.5 đó, biểu thị phân bố nguồn khối Tác động tính không phản ánh thông qua biểu thức tích phân thứ , (σ''j − σ'j)Φnj nguồn bậc tương đương ( equivalent double layer source ) Chúng ta viết lại công thức 7.9 sau : (7.10) Mục đích việc đo tín hiệu điện sinh học đo nguồn chúng Do đó, hệ thống đo phục vụ cho điều trị bệnh nên thiết kế để phân bố thành phần thứ biểu thức 7.9 nhỏ Điều kiện ghép tĩnh điện ( quasistatic condition ) Trong việc mô tả nguồn khối cấu thành bên thể người, thành phần điện dung trở kháng mô không đáng kể dải tần tín hiệu điện sinh học bên thể (theo kết nghiên cứu Schwan Kay (1957)) Các dòng điện dẫn khối (volume conductor currents) chủ yếu dòng dẫn (conduction current) 5/21 Nguồn khối dẫn khối phụ thuộc vào điện trở mô Những tác động việc truyền sóng điện từ bỏ qua (Geselowitz, 1963) Điều kiện rằng: điện áp dòng điện sinh học biến thiên theo thời gian thể người nghiên cứu giới hạn ghép tĩnh điện thông thường ( conventional quasistatic limit ) Đó là: tất dòng điện trường hoạt động thời điểm thể chúng không thay đổi Sự mô tả trường tạo nên từ nguồn dòng (current source) dựa hiểu biết môt trường có trở kháng bỏ qua biến thiên thời gian Khái niệm mô hình hóa Mục đích mô hình hóa Một phương pháp nghiên cứu chức quan sống thể xây dựng mô hình mô hoạt động quan cách xác đến mức Mô hình coi tượng trưng cho giả thuyết ứng với quan sát vật lý Thông thường điểm giả thuyết thường làm phức tạp hóa mối tương tác biến mà mối quan hệ phụ thuộc lẫn chúng khó xác định thực nghiệm Hoạt động mô hình nên điều khiển định luật khoa học (ví dụ định luật Ôm, định luật Kirchhop, định luật nhiệt động học …) Mục đích mô hình nhằm rút kết luận biểu sống động giả thuyết đưa Có thể thực thí nghiệm với mô hình làm điều với thể sống Các mô hình đưa thông tin đầu dựa thông số cấu trúc đầu vào khác Chúng ta hiểu rõ tượng thực tế thông qua việc so sánh kết mô hình với kết thực tế Bản thân mô hình cải tiến theo cách Một giả thuyết chấp nhận trước phân tích đầy đủ chứng minh cách chi tiết Một mô hình cần phải xem xét đánh giá Ví dụ, người ta khẳng định mô hình biểu diễn hết tất tượng sinh học Tuy nhiên, nên lưu ý tất khái niệm dựa mô hình Các mô hình nguồn khối Bây giờ, xem xét số mô hình nguồn khối hệ số không xác định hay biến độc lập tương ứng chúng 6/21 Nguồn khối dẫn khối Lưỡng cực Mô hình lưỡng cực dựa lưỡng cực đơn với vị trí cố định, hướng biên độ biến đổi Mô hình có loại biến độc lập biên độ thành phần theo hệ trục Đề x, y, z Lưỡng cực chuyển động Mô hình lưỡng cực chuyển động lưỡng cực đơn có biên độ hướng thay đổi giống lưỡng cực cố định có vị trí thay đổi Do đó, có tới biến độc lập Đa lưỡng cực Mô hình đa lưỡng cực gồm vài lưỡng cực, lưỡng cực biểu diễn vùng giải phẫu tim Các lưỡng cực cố định phân bố vị trí có biên độ thay đổi, hướng thay đổi Nếu hướng đa lưỡng cực cố định lưỡng cực có biến độc lập, biên độ Khi đó, số biến độc lập với số lưỡng cực Đa cực Lưỡng cực tạo nên từ cực đơn ngược dấu, đặt cạnh Một mạng cực tạo nên từ lưỡng cực ngược dấu, đặt cạnh Chúng ta tạo nguồn với số cực nhiều cách tiếp tục thực Mỗi nguồn coi đa cực Điểm quan trọng đa cực chúng cấu hình nguồn đưa biểu diễn tổng vô hạn đa cực tăng theo bậc mũ Kích thước đa cực thành phần phụ thuộc vào phân bố nguồn đặc biệt Mỗi thành phần đa cực lại xác định số hệ số Ví dụ, ta thấy lưỡng cực mô tả hệ số Mạng cực có hệ số tiếp tục Đa cực minh họa theo nhiều cách khác Một số đa cực điều hòa cầu ( spherical harmonic multipole ) Đa cực biểu diễn hình 7.1 Tổng kết mô hình nguồn biến độc lập đưa bảng 7.1 Cấu trúc mô hình biểu diễn hình 7.2 Mô hình Số biến độc lập Lưỡng cực Lưỡng cực chuyển động Đa lưỡng cực n,(3n)* Đa cực 7/21 Nguồn khối dẫn khối Lưỡng cực Mạng Bốn cực Mạng cực n lưỡng cực có hướng cố định 3n lưỡng cực có hướng thay đổi 8/21 Nguồn khối dẫn khối Mô tả thành phần đa cực điều hòa cầu 9/21 Nguồn khối dẫn khối Lưỡng cực Lưỡng cực chuyển động 10/21 Nguồn khối dẫn khối Đa lưỡng cực Đa cực Các mô hình dẫn khối Bộ dẫn khối mô hình hóa theo số cách sau phân chia chúng theo mức độ phức tạp khó dần Vô hạn, 11/21 Nguồn khối dẫn khối Mô hình dẫn khối với mở rộng vô hạn thường quan trọng Nó hoàn toàn bỏ qua ảnh hưởng đường bao dẫn khối tính không bên Hữu hạn, Dạng hình cầu: dạng đơn giản mô hình hữu hạn mô hình dạng cầu (với nguồn trung tâm nó) Nó rằng: nguồn lưỡng cực trường bề mặt có dạng giống với trường hợp dẫn khối vô hạn bán kính ngoại trừ có biên độ lớn gấp lần mà Do đó, coi trường hợp không quan trọng Dạng thực tế, nhất: dẫn khối có giới hạn hữu hạn với hình dạng thực tế có xem xét đến ảnh hưởng đường bao dẫn lại bỏ qua tính không bên Hữu hạn, không Mô hình hữu hạn không đưa kích thước hữu hạn dẫn nhiều tính chất không bên Phần thân người - Mô tim - Lượng máu tim có độ dẫn cao - Mô phổi có độ dẫn thấp - Lớp bề mặt - Các xương không dẫn điện xương sống xương ức - Các phận khác mao mạch lớn,gan Đầu : Đối với đầu, vùng dẫn đặc trưng coi dẫn khối là: - Não - Tuỷ sống thuộc não - Sọ - Các - Da đầu không tính tóc Các mô hình dẫn khối tổng kết bảng 7.2 Trở kháng mô khác bảng 7.3 Các mô hình nguồn Các tính chất Vô hạn Không quan trọng Không tính đến tính chất điện dẫn khối hay vùng biên với không khí Hữu hạn Không quan trọng nguồn lưỡng cực Có tính đến a.Dạng hình cầu hình dạng đường bao phần ngực không quan b.Dạng thực tế tâm tới tính không bên Hữu hạn không Tính tới hình dạng bên phần ngực tính không bên Các mô hình dẫn khác tính chất 12/21 Nguồn khối dẫn khối Cơ thể người coi dẫn khối Trở kháng mô ( Tissue Resistivities ) Cơ thể người xem dẫn khối tuyến tính, có trở kháng Đa số mô đẳng hướng Tuy nhiên, rõ ràng không đẳng hướng mô não (brain tissue) không đẳng hướng Hình 7.3 mô tả lát cắt vùng ngực bảng 7.3 tổng kết lại trở kháng mô số quan thể người Bảng liệt kê đầy đủ trở kháng mô đưa Geddes Baker (1967), Barber Brown (1984), Stuchly Stuchly (1984) Mô ρ[Ωm] Ghi Tham khảo Não 2,2 6,8 Vật liệu xám Vật liệu trắng Trung 5,8 bình Rush and Driscoll, 1969 Barber and Brown, 1984 " "" Chất dịch tủy 0,7 não Barber Brown, 1984 Máu 1,6 Hct = 45 Thể plasma 0,7 Barber Brown, 1984 Cơ tim 2,5 5,6 Theo chiều dọc Theo chiều ngang Rush, Abildskov, McFee, 1963 Cơ xương 1,9 13,2 Epstein vàFoster, 1982 Gan Rush, Abildskov,và McFee, 1963 Phổi 11,2 21,7 Schwan vàKay, 1956 Rush, Abildskov, McFee, 1963 Mỡ 25 Geddes Baker, 1967 Xương 177 15 Theo chiều dọc Theo chiều ngang 158 Theo phương bán kính (tại 215 100kHz) Rush Driscoll, 1969 Saha Williams, 1992 Theo chiều dọc Theo chiều ngang Geddes Sadler, 1973 Giá trị trở kháng mô khác 13/21 Nguồn khối dẫn khối Lát cắt ngực Giá trị trở kháng đưa cho loại mô khác Trở kháng máu rõ ràng phụ thuộc vào tỉ lệ thể tích huyết cầu (hematocrit) (phần trăm thể tích tế bào máu toàn máu) (Geddes Sadler, 1973) Đây phụ thuộc theo hàm mũ biểu diễn công thức 7.11: ρ = 0,537 e0,025Hct (7.11) Hugo Fricke nghiên cứu lí thuyết độ dẫn điện thể vẩn khối hình cầu (Fricke, 1924) Khi áp dụng phương pháp để đo độ dẫn máu, đạt đẳng thức gọi công thức Maxwell-Fricke: (7.12) Trong ρ = trở kháng máu [Ωm] Hct = tỉ lệ thể tích huyết cầu (hematocrit) [%] Cả hai đẳng thức đưa giá trị xác Hệ số tương quan giứa công thức 7.11 phép đo thực nghiệm 0,989 Vì đường cong vẽ biểu đồ ứng với giá trị trở kháng đo không tuyến tính nên công thức 7.12 đưa giá trị tốt với hct thấp cao Trở kháng máu phụ thuộc vào di chuyển máu (Liebman, Pearl, Bagnol, 1962; Tanaka et al., 1970) Ảnh hưởng thường xuyên bị bỏ qua thực tế Công thức 7.11 7.12 biểu diễn hình 7.14 14/21 Nguồn khối dẫn khối Mô hình hóa đầu ( Modeling the head ) Não cấu tạo từ mô thần kinh dễ bị kích thích Về mặt điện học, hoạt động biểu diễn điện não đồ (EEG) Mô não không phân bố nguồn điện mà phần dẫn khối (bộ dẫn khối bao gồm sọ da đầu) Xét mô hình dẫn khối, đầu xem chuỗi vùng cầu đồng tâm minh họa hình 7.5 (Rush Driscoll, 1969) Trong mô hình này, bán kính bên bên hộp sọ chọn 8,5 cm bán kính đầu 9,2 cm Đối với não da đầu, trở kháng chọn 2,22 Ωm trở kháng sọ gán giá trị 80 × 2,22 Ωm = 177 Ωm Do tính đối xứng tính đơn giản, mô hình dễ dàng xây dựng giống mô hình bình điện phân hay mô hình máy tính toán học Chúng ta dễ dàng tính toán với khối hình cầu Dù mô 15/21 Nguồn khối dẫn khối hình đơn giản không đề cập tới tính không đẳng hướng không mô não xương vỏ não, đưa kết phù hợp với giá trị đo Mô hình đầu với khối cầu đồng tâm Mô hình bao gồm vùng não, da đầu sọ Mỗi thành phần coi Mô hình hóa ngực Ứng dụng lĩnh vực điện sinh lí học quan tâm nhiều điện tâm đồ Nguồn điện đặt hoàn toàn tim, dẫn khối cấu tạo từ tim quan phần ngực Rush, Abildskov McFee (1963) giới thiệu mô hình đơn giản ngực Trong mô hình này, đường bao có hình dạng phần ngực Trong mô hình đơn giản hơn, trở kháng ngực chọn 10 Ωm Trở kháng máu tim gán Ωm Trong mô hình xác hơn, trở kháng phổi chọn 20 Ωm Cùng với đó, tim liên sườn mô hình hóa với trở kháng Ωm, máu tim gán trở kháng 1,6 Ωm, mô tả hình 7.6 Vì trở kháng mô đo thực nghiệm có khoảng biến thiên đáng kể nên có dải giá trị chọn để sử dụng mô hình ngực Trong mô hình điện não đồ bậc nhất, toàn tim coi đồng có dạng cầu Trong mô hình bậc 2, buồng tâm thất trái mô hình hóa hình cầu bán kính 5,6 cm đó, tích 736 cm3 giả thuyết chứa đầy máu 16/21 Nguồn khối dẫn khối Trong năm trở lại đây, vài mô hình phát triển, dựa mô hình độ dẫn tim, máu khoang tim, màng tim, phổi, bề mặt, mỡ, hình dạng bên thể Một mô hình vật lý không không đẳng hướng phần thân người xây dựng mô tả Rush (1971) Mô hình Hyttinen sử dụng làm tảng cho mô hình máy tính Mô hình đơn giản ngực Rush (1971) A Các vùng tim, phổi máu phân biệt rõ ràng B Vùng phổi đồng với tim bề mặt Các toán thuận ngược Bài toán thuận Bài toán mà nguồn môi trường dẫn biết trước trường chưa biết cần phải xác định, gọi toán thuận Bài toán thuận có cách giải Người ta tính trường với độ xác định biết nguồn dẫn khối Tuy nhiên, toán khônng xảy tình điều trị bệnh trường hợp này, trường đo bề mặt thể Bài toán ngược Bài toán trường dẫn điện biết trước nguồn lại gọi toán ngược (xem hình 7.7) Trong ứng dụng y tế tượng điện sinh học toán ngược có tầm quan trọng định khám điều trị bệnh Ví như, chẩn đoán bệnh hàng ngày bác sĩ chuyên khoa tim 17/21 Nguồn khối dẫn khối bác sĩ chuyên khoa thần kinh phải tìm cách xác định nguồn gốc tín hiệu từ sinh học tín hiệu điện sinh học đo Các bệnh lý tác động tới nguồn tạo nên tảng cho nghiên cứu chẩn đoán họ - trạng thái chẩn đoán phận tương ứng Tính khả thi cho việc tìm lời giải toán ngược ? Điều đề cập phần Bài toán thuận ngược Khả giải toán ngược Chúng ta xem xét khả giải toán ngược thông qua ví dụ đơn giản nguồn dẫn (hình 7.8) Trong mô hình này, nguồn đặc trưng pin đơn dẫn mạng gồm điện trở Có trường hợp nguồn điện áp đặt vị trí khác mạng có giá trị khác Chú ý rằng: 18/21 Nguồn khối dẫn khối biên độ điện áp nguồn pin trường hợp khác nhau, điện áp trường hợp giống nhau, V Chúng ta kiểm tra mạng định lí Thevenin Định lí rằng: luôn thay tập hợp nguồn điện áp mạch liên hợp nguồn tương đương đơn trở kháng nối tiếp Với định lí này, tính toán mạng tương đương Thevenin cho mạng Trong trường hợp, mạng tương đương tính giống nhau, sức điện động V nối tiếp với trở kháng 4Ω Điều chứng tỏ rằng, dựa phép đo bên ngoài, tính mạng Thevenin Chúng ta rằng: mạng tương ứng với mạng có thực khác Ví dụ tính thiếu quán việc tìm lời giải cho toán ngược Khả giải toán ngược bàn luận thông qua việc sử dụng mạch điện đơn giản Người phát biểu rằng: toán ngược có lời giải quán Hermann von Helmholtz (1853) Biểu thiếu quán việc tìm lời giải toán ngược Các phương pháp khả thi lời giải toán ngược Hoạt động điện tim (Cardiac electric activity) đo bề mặt vùng ngực gọi điện tim đồ Tương tự vậy, điện đồ, điện não đồ, tín hiệu cơ, tế bào thần kinh phân khác đo bề mặt thể người Câu hỏi đặt với bác sĩ phải xác định nguồn gốc điện tín hiệu đo sau đó, quan sát xem nguồn bình thường hay bất bình thường Xác định nguồn lời giải toán ngược Như nhắc đến trên, lời giải cho toán ngược Vậy thắc mắc bác sĩ chẩn đoán bệnh cách Mặc dù phần trước, ta nhắc đến tính thiếu quán việc tìm lời giải toán ngược, nhiên, có vài phương pháp để vượt qua vấn đề khó khăn Bốn phương pháp chủ yếu đề cập đây: Phương pháp kinh nghiệm dựa thừa nhận số mẫu tín hiệu chuẩn biết trước để kết hợp với cấu trúc nguồn biết 19/21 Nguồn khối dẫn khối Tuân thủ nghiêm luật sinh lí học dựa thông tin hữu ích giải phẫu sinh lí học mô hoạt động (active tissue) Phương pháp phải tuân theo giới hạn nghiêm ngặt số lượng giải pháp hữu hiệu Kiểm tra mẫu trường dẫn (the lead-field pattern) dựa vào độ nhạy đầu đo (lead) cấu trúc nguồn xác định theo tính thống kê dự đoán Mô hình hóa nguồn dẫn khối mô hình đơn giản hóa Nguồn đặc trưng biến độc lập Chúng ta đề cập chi tiết phương pháp đây: Phương pháp kinh nghiệm Phương pháp dựa kinh nghiệm bác sĩ để nhận dạng số mẫu tín hiệu đặc trưng liên quan tới số triệu chứng rối loạn biết Điều có nghĩa phép chẩn đoán dựa so sánh mẫu tín hiệu thu với danh sách mẫu liên quan tới triệu chứng rối loạn bệnh lí Nếu tín hiệu nhận dạng phép chẩn đoán tiến hành Quá trình thức sử dụng biểu đồ chẩn đoán (diagnostic tree) Quá trình chẩn đoán thực cách có trình tự thông qua số bước, xuất phát từ sở liệu thu thập Do đó, xây dựng chương trình máy tính để tự động hóa trình chẩn đoán Tuân thủ nghiêm luật sinh lí học Như đề cập đến trên, lời giải cho toán ngược Điều có nghĩa cấu trúc nguồn tạo nhiều trường tương ứng thực phép đo Tuy nhiên, số nhiều lời giải, chọn lời giải đáp ứng đủ tiêu chuẩn mặt sinh lí học Chúng ta nói rằng: quy trình đòi hỏi phải tuân thủ nghiêm luật sinh lí học Phương pháp lí thuyết trường dẫn Có thể xác định phân bố độ nhạy (sensitivity distribution) đầu đo (lead) Chúng ta xác định hoạt động nguồn dựa thông tin Đối với tất đầu dò nguồn phân bố cách nhất, nguồn tín hiệu dò xác định vùng mà độ nhạy đầu dò cao Nếu hệ thống đầu dò thiết kế để dò nguồn tương đương lưỡng cực, mạng cực , tín hiệu dò đặc trưng cho nguồn tương ứng với Các nguồn mô hình đơn giản hóa so với nguồn thực tế Trong mô hình đơn giản hóa không thiết phải nguồn lại đăc trưng cho cấu trúc nguồn Mô hình nguồn đơn giản hóa 20/21 Nguồn khối dẫn khối Bài toán ngược giải việc mô hình hóa nguồn tín hiệu điện sinh học hay từ sinh học dẫn khối theo cách sau đây: Một mô hình xây dựng cho nguồn tín hiệu Mô hình có số giới hạn biến độc lập phù hợp với tính giải phẫu sinh lí phân bố nguồn thực tế Một mô hình xây dựng cho dẫn khối Độ xác mô hình dẫn phải tốt mô hình nguồn Các phép đo độc lập thực mô hình có nhiều biến độc lập Bây giờ, có đẳng thức chưa biết cần tính toán biến mô hình Trong phương pháp mô hình hóa,ta phải ý tới việc xem xét thực nghiệm Đầu tiên, ta phải giảm độ nhạy nhiễu, số phép đo độc lập tiến hành bề mặt thể thường xuyên phải lớn số biến mô hình nguồn Các đẳng thức giải dựa phép xấp xỉ bình phương tối thiểu (least squares approximation) Thứ hai, độ nhạy nhiễu tăng ta tăng số biến độc lập Chẳng hạn như, ta thu nhiều thông tin sử dụng nhiều đa lưỡng cực kết trở nên vô nghĩa ta tăng số lượng lên nhiều Tổng kết Ở phần 7.5, đề cập tới vấn đề quan tâm điện tim, điện não, lời giải cho toán ngược Lời giải liên quan tới việc xác định cấu trúc nguồn tương ứng với việc tạo tín hiệu điện đo Những kiến thức giúp ta dễ dàng thực phép chẩn đoán Như phần trước, toán ngược lời giải Tuy nhiên, dùng nhiều phương pháp xấp xỉ khác để giải toán Dù việc tổng quát hóa vấn đề đến chưa thể thực đề tài nghiên cứu nhiều 21/21 [...].. .Nguồn khối và bộ dẫn khối Đa lưỡng cực Đa cực Các mô hình cơ bản của bộ dẫn khối Bộ dẫn khối có thể được mô hình hóa theo một trong số các cách sau đây và chúng ta phân chia chúng theo mức độ phức tạp khó dần Vô hạn, thuần nhất 11/21 Nguồn khối và bộ dẫn khối Mô hình thuần nhất của bộ dẫn khối cùng với một sự mở rộng vô hạn thường ít quan trọng Nó hoàn toàn bỏ qua các ảnh hưởng của đường bao bộ dẫn. .. diễn trong hình 7.14 14/21 Nguồn khối và bộ dẫn khối Mô hình hóa đầu ( Modeling the head ) Não được cấu tạo từ các mô thần kinh dễ bị kích thích Về mặt điện học, sự hoạt động của nó có thể biểu diễn bằng điện não đồ (EEG) Mô não không chỉ là sự phân bố của các nguồn điện mà còn là một phần của bộ dẫn khối (bộ dẫn khối này bao gồm cả sọ và da đầu) Xét về các mô hình bộ dẫn khối, đầu được xem như một... là nguồn thì nó lại đăc trưng cho các cấu trúc chính của nguồn Mô hình nguồn được đơn giản hóa 20/21 Nguồn khối và bộ dẫn khối Bài toán ngược có thể được giải quyết bằng việc mô hình hóa nguồn của tín hiệu điện sinh học hay từ sinh học và bộ dẫn khối theo các cách sau đây: 1 Một mô hình được xây dựng cho nguồn tín hiệu Mô hình có một số giới hạn các biến độc lập nhưng vẫn phù hợp với tính giải phẫu và. .. thuận và ngược Khả năng giải quyết bài toán ngược Chúng ta cùng xem xét khả năng giải bài toán ngược thông qua một ví dụ đơn giản về nguồn và bộ dẫn (hình 7.8) Trong mô hình này, nguồn được đặc trưng bởi một pin đơn và bộ dẫn là một mạng gồm 2 điện trở Có 3 trường hợp trong đó nguồn điện áp được đặt tại các vị trí khác nhau trong mạng và có các giá trị khác nhau Chú ý rằng: mặc dù 18/21 Nguồn khối và bộ. .. và các tính chất của nó 12/21 Nguồn khối và bộ dẫn khối Cơ thể người được coi như 1 bộ dẫn khối Trở kháng mô ( Tissue Resistivities ) Cơ thể người có thể xem như một bộ dẫn khối tuyến tính, thuần nhất và có trở kháng Đa số các mô là đẳng hướng Tuy nhiên, cơ rõ ràng là không đẳng hướng và các mô não (brain tissue) cũng không đẳng hướng Hình 7.3 mô tả lát cắt của vùng ngực và bảng 7.3 tổng kết lại trở... vàFoster, 1982 Gan 7 Rush, Abildskov ,và McFee, 1963 Phổi 11,2 21,7 Schwan vàKay, 1956 Rush, Abildskov, và McFee, 1963 Mỡ 25 Geddes và Baker, 1967 Xương 177 15 Theo chiều dọc Theo chiều ngang 158 Theo phương bán kính (tại 215 100kHz) Rush và Driscoll, 1969 Saha và Williams, 1992 Theo chiều dọc Theo chiều ngang Geddes và Sadler, 1973 Giá trị trở kháng của các mô khác nhau 13/21 Nguồn khối và bộ dẫn khối. .. phổi có độ dẫn thấp - Lớp cơ bề mặt - Các xương không dẫn điện như xương sống và xương ức - Các bộ phận khác như các mao mạch lớn,gan Đầu : Đối với đầu, các vùng dẫn đặc trưng được coi như 1 bộ dẫn khối là: - Não - Tuỷ sống thuộc não - Sọ - Các cơ - Da đầu không tính tóc Các mô hình bộ dẫn khối được tổng kết trong bảng 7.2 Trở kháng của các mô khác nhau được chỉ ra trong bảng 7.3 Các mô hình nguồn Các... trong khám và điều trị bệnh Ví như, trong chẩn đoán bệnh hàng ngày thì các bác sĩ chuyên khoa tim và các 17/21 Nguồn khối và bộ dẫn khối bác sĩ chuyên khoa thần kinh luôn phải tìm cách xác định nguồn gốc của các tín hiệu từ sinh học hoặc các tín hiệu điện sinh học đo được Các bệnh lý tác động tới nguồn tạo nên nền tảng cho các nghiên cứu chẩn đoán của họ - đó là những trạng thái chẩn đoán của các bộ phận... và toán học Chúng ta cũng có thể dễ dàng tính toán với các khối hình cầu Dù mô 15/21 Nguồn khối và bộ dẫn khối hình đơn giản này không đề cập tới tính không đẳng hướng và không thuần nhất của mô não và xương vỏ não, nó cũng đưa ra kết quả phù hợp với các giá trị đo được Mô hình đầu với các khối cầu đồng tâm Mô hình này bao gồm vùng não, da đầu và sọ Mỗi thành phần có thể được coi là thuần nhất Mô hình... hình cầu bán kính 5,6 cm và do đó, có thể tích là 736 cm3 và giả thuyết nó chứa đầy máu 16/21 Nguồn khối và bộ dẫn khối Trong những năm trở lại đây, một vài mô hình đã được phát triển, dựa trên cả 2 mô hình trên cũng như độ dẫn của tim, máu trong các khoang của tim, màng ngoài tim, phổi, các cơ bề mặt, mỡ, hình dạng bên ngoài của cơ thể Một mô hình vật lý không thuần nhất và không đẳng hướng về phần ... 8/21 Nguồn khối dẫn khối Mô tả thành phần đa cực điều hòa cầu 9/21 Nguồn khối dẫn khối Lưỡng cực Lưỡng cực chuyển động 10/21 Nguồn khối dẫn khối Đa lưỡng cực Đa cực Các mô hình dẫn khối Bộ dẫn khối. .. điện sinh học 3/21 Nguồn khối dẫn khối dẫn khối vô hạn có độ dẫn σ Ở đây, dv coi thành phần lưỡng cực Nguồn khối dẫn khối không Điều kiện đầu: Nguồn: nguồn khối Bộ dẫn: không Trong phần 7.2.2,.. .Nguồn khối dẫn khối Nguồn khối dẫn khối Điều kiện đầu: Nguồn: nguồn khối Bộ dẫn: vô hạn, Chúng ta đưa khái niệm mật độ dòng tác động (x,y,z,t)