2. 2 Phép đo nhịp tim(HR)
2.4-Phép đo huyết áp
Huyết áp là một thông số phổ biến và hiệu quả nhất trong y tế để thực hành sinh lý. Thực hiện xác định giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của áp suất máu trong mỗi chu kì nhịp tim, bổ xung thêm thông tin về các thông số sinh lý, hỗ trợ cho việc chẩn đoán để đánh giá điều kiện củ mạch máu và một vài khía cạnh về hoạt động của tim. Có nhiều phương phương pháp đo huyết áp khác nhau, nhưng phân ra làm 2 loại: đo huyết áp theo phương pháp trực tiếp và đo huyết áp theo phương pháp gián tiếp.
Các giá trị áp suất trong hệ thống chức năng được chỉ ra: - Hệ thống động mạch 30 – 300mmHg
- Hệ thống tĩnh mạch 5 – 15mmHg - Hệ thống phổi 6 – 25mmHg
2.4.1.Đo huyết áp theo phương pháp trực tiếp IBP:
Là phương pháp đo chính xác nhất vì cảm biến được cấy trực tiếp vào động mạch của cơ thể (như trong hình 2.11). Phương pháp này chỉ áp dụng khi cần độ chính xác cao đáp ứng cho yêu cầu theo dõi liên tục của hệ thống theo dõi. Phương pháp này cho phép đo huyết áp trong các vùng sâu mà phương pháp đo gián tiếp không đo được. Trong phương pháp đo trực tiếp người ta sử dụng các loại ống thông có gắn cảm biến để đưa vào trong động mạch hoặc tĩnh mạch đế vùng quan tâm. Có hai loại ống thông được sử dụng, một loại có cảm biến được gắn ở đầu ống và thực hiện chuyển đổi áp lực của máu thành tín hiệu điện. Một loại khác là ống chứa đầy chất lỏng, áp lực máu sẽ được truyền đến đầu dò thông qua chất lỏng trong ống. Sau đó đầu dò sẽ chuyển đổi sang các tín hiệu điện tương ứng. Các tín hiệu điện này sau đó được khuếch đại và hiển thị hoặc là ghi lai để xem xét. Trong phương pháp đo này trước khi đưa các ống thông vào trong mạch máu phải được tiệt trùng trước.
Hình 2.11. Ảnh cấy cảm biến trực tiếp vào động mạch
Hình 2.12. mô tả sơ đồ mạch điện thông dụng cho việc xử lý tín hiệu điện thu được từ các đầu dò. Đầu dò được kích thích với điện áp DC 5V, các tín hiệu điện tương ứng với áp suất của động mạch được đưa tới bộ khuếch đại. các bộ khuếch đại này tương tự như các bộ khuếch đại trong các máy ghi điện tim. Việc kích thích cho các đầu dò được lấy từ bộ khuếch đại điều khiển cầu Wien qua bộ biến đổi cách ly. Hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại được điều chỉnh theo độ nhạy của đầu dò. Sau khi qua bộ lọc RF, tín hiệu được đưa qua bộ giải điều chế để lọc bỏ sóng mang để thu được tín hiệu cần thiết.
Hình 2.12. Sơ đồ mạch điện dùng đo huyết áp tâm thu và tâm trương
Trong khi đo ở tâm thu, mạch đo áp suất tâm thu hoạt động. Khi các xung mạch xuất hiện ở A, diot D3 và tụ C3 điều khiển tín hiệu vào để đưa ra giá trị của tâm thu. Thời gian phóng nạp của R3C3 được lựa chọn theo một bộ phát nhỏ được hiển thị trên đồng hồ M1.
Giá trị áp suất tâm trương được hiển thị một cách gián tiếp. Một mạch chốt bao gồm tụ C1 và diot D1 được sử dụng để cân bằng giá trị điện áp đỉnh đỉnh của xung mạch. Giá trị điện áp này được xác định trên R1, diot D2 và tụ C2 điều khiển giá trị tín hiệu xung mạch. Giá trị áp suất tâm trương được hiển thị trên đồng hồ M2 để chỉ ra sự khác nhau giữa đỉnh áp suất tâm thu và áp suất của xung mạch.
Việc đo áp suất tĩnh mạch chính CVP (central Venous Pressure) được thực hiện với kĩ thuật ống dẫn đặc biệt. Các đầu dò với độ nhạy cao được đưa vào trong tĩnh mạch để đo áp suất máu. Tuy nhiên các đầu dò không thể gắn trực tiếp lên đầu của ống và không thể thay đổi vị trí của ống trong khi đo. Việc đo áp suất tĩnh mạch chính thường được đo từ một ống dẫn định vị cao cấp, các ống dẫn này thường dài từ 25 – 30cm.
2.4.2.Đo huyết áp theo phương pháp gián tiếp NIBP:
Kĩ thuật này dùng để xác định áp suất của máu tại tâm thu và tâm trương bằng cách cuốn quanh cánh tay để lấy áp lực của động mạch. Phương pháp này được thực hiện bằng cách cuốn quanh cánh tay một túi chịu áp lực, sau đó dùng bóng hơi để bơm hơi vào túi đến một giá trị nhất đinh. Cho giảm dần áp suất trong túi một cách đều đặn, tới khi nào có máu chảy trong động mạch thì đó là giá trị áp suất tâm thu, tiếp tục giảm dần áp suất trong túi đến khi máu chảy bình thường thì giá trị đó là áp suất tâm trương. Nhưng vấn đề xác định ngưỡng của hai áp suất trên là rất khó, mà theo cách trên là rất thủ công thực hiện bằng tay, kết quả phụ thuộc nhiều vào khả năng của y tá. Nên từ đó đã tìm ra các phương pháp đo hoàn toàn tự động có thể thực hiện trên máy:
2.4.2.1.Tự động đo huyết áp sử dụng phương pháp KorotKoff
Phương pháp này thực hiện giống như khi làm bằng tay nhưng có thêm cảm biến âm được đặt vào túi khí để thu các âm thanh Korokoff. Các âm thanh này qua chất áp điện sẽ được chuyển đổi thành các tín hiệu điện tương ứng. Sau đó các tín hiệu này được khuếch đại và truyền đi qua các bộ lọc thông dải để loại bỏ nhiễu. Từ các tín hiệu thu được người ta xác định được áp suất tâm thu và tâm trương tương ứng. Quá trình diễn ra trong khoảng thời gian từ 2-5s.
Hình 2.13. Dạng sóng tín hiệu thu được đo theo phương pháp Korotkoff và dao động kế.
2.4.2.2.Tự động đo huyết áp sử dụng phương pháp dịch pha
Dựa vào sự xuất hiện mạch tại thời điểm tâm thu và biến mất tại thời điểm tâm trương. Xác định tức thì các giá trị áp suất tâm trương và tâm thu. Để thực hiện được điều đó, người ta sắp xếp trên túi khí gồm 3 túi con hoặc là 3 ngăng con được bơm cao hơn áp suất suất tâm thu khoảng 30 mmHg. Một trong các tui đó được gọi là túi tâm thu, hai túi còn lại được gọi là túi tâm trương. Gía trị áp suất tâm thu được xác định bằng cách cảm nhận mạch máu đầu tiên đi qua các túi tâm trương. Còn giá trị áp suất tâm trương được xác định bằng cách phát hiện ra khi tín hiệu từ các túi tâm trương không còn bị dịch pha so với nhau nữa.
2.4.2.3.Tự động đo huyết áp sử dụng phương pháp Rheographic
Dựa vào sự thay đổi trở kháng tại 2 điểm dưới sức ép của túi khí để xác định áp suất tâm trương thay cho việc dựa vào sự dịch pha mạch máu ở phương pháp trên.
Hình 2.14. mô tả cách đặt điện cực để đo huyết áp trong phương pháp này. Ba điện cực gắn trên túi khí được đặt áp sát vào da trên cánh tay của bệnh nhân. Việc tiếp xúc tốt sẽ làm giảm trở kháng tiếp xúc giữa điện cực và da. Điệc cực B hoạt động như là một điện cực chính được đặt ở giữa túi khí, các điện cực A và C được gắn ở hai bên điện cực B. Một nguồn xoay chiều tần số cao cơ 100KHz được đưa vào cực A và C, khi thực hiện
đo trở kháng giữa điện cực bất kì dưới áp lực của túi khí thì nó sẽ đưa ra giá trị tương ứng của các nhịp đập trong mạch. Do đó các xung mạch có thể được nhận biết và đưa đi khuếch đại.
Khi túi khí được bơm lên tới khoảng giá trị của áp suất tâm thu thì không có một xung mạch nào được nhân biết bởi điện cực A. Xung mạch sẽ xuất hiện khi áp suất của túi khí giảm xuống dưới mức áp suất tâm thu. Sự xuất hiện cảu xung thứ nhất sẽ tạo ra một tín hiệu điện để đánh dấu giá trị của áp suất tâm thu trên áp kế. Khi áp suấttúi khí giảm và nằm trong khoảng giữa áp suất tâm thu và áp suất tâm trương thì các tín hiệu này sẽ không được điện cực A và C nhận biết, do dòng máu bị ngăn cản bởi túi khí làm cho các xung xuất hiện tại A trễ hơn sơ với xung xuất hiện tại C. Khi áp suất túi khí giảm xuống giá trị áp suất tâm trương thì dòng máu không còn bị cản trở và các tín hiệu này sẽ biến mất. Một tín hiệu chính xuất hiện và áp suất của tâm trương được hiển thị trên áp kế.
Hình2.14.phương pháp đo huyết áp gián tiếp theo Rheographic 2.4.2.4.Tự động đo huyết áp theo phương pháp dao động kế
Dựa trên phương pháp dao động kế hoặc là không thâm nhập tự động xác định huyết áp của động mạch. Thiết bị này cũng thực hiện theo lối truyền thống là dùng túi khí bơm căng và cho giảm dần áp lực. Khi cho áp lực của túi khí giảm đi thì áp suất của động mạch được xác định tai thời điẻm áp lực của túi khí là thấp nhất, tại đó biên độ của dao động kế là lớn nhất. Túi khí được tăng áp lực bởi một ống có chốt và áp suất được theo dõi bằng một ống khác có gắn cảm biến áp lực đặt trong đó. Hoạt động của thiết bị được điều khiển bởi vi xử lý họ 4040. Việc phát hiện áp lực động mạch được dựa vào hai dao
động ký. Thiết bị này có thể đạt được hệ số tương quan là 0.98 trong viêc xác định áp suất của động mạch.
2.4.2.5.Tự động đo huyết áp sử dụng phương pháp hiệu ứng siêu âm Doppler
Các Monitor tự động đo huyết áp cũng được thiết kế dựa vào siêu âm và sự vận động của thành mạch. Các bộ logic điều khiển được tổ hợp trong thiết bị thực hiện phân tích các tín hiệu thu được từ sự vận động của thành mạch để xác định áp suất tâm thu và tâm trương và cho hiển thị giá trị tương ứng.
Hiệu ứng dích tần Doppler được xác định như sau:
c t v f λ 2 = ∆ (2.5) Trong đó: ∆f: tần số Doppler (Hz) vt: tốc độ truyền âm( m/s) λc: bước sóng (m)
Đối với thiết bị đo huyết áp thì động mạch ở cánh tay được sử dụng vì ở đó sóng siêu âm sẽ phản xạ tốt. Sự vận động của mạch sẽ tạo ra dịch chuyển tần số Doppler, (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
c c c f v = λ (2.6)
Trong đó: λc: bước sóng của siêu âm trong môi trường (m); vc: vận tốc sóng truyền âm trong môi trường (m/s cỡ 1480m/s); fc: tần số của sóng siêu âm trong môi trường ( 2MHz). Từ đó ta có: c m 3 6 0.74.10 10 . 2 1480 − = = λ (2.7) Và tần số Doppler là: 2.7.10 ( ) 10 . 74 . 0 2 3 3 v Hz v f t − t − = = Λ (2.8)
Do đo ta thấy tần số Doppler ∆f phụ thuộc vào vận tốc của sóng siêu âm trong môi trường. Để xác định tần số Doppler phải xác định theo sự vận động của thành mạch. Sự vận động của thành mạch được xác định vào cỡ 5.10-3 m và lặp lại trong khoảng thời gian ∆t = 0.1s. Từ tốc độ của thành mạch được xác định là:
m s t d vt 50.10 / 1 . 0 10 . 5 3 3 − − = = Λ Λ = (2.9)
Thay vào biểu thức tính tần số Doppler ta được:
∆f = 2.7x10-3vt x 50 x 10-3 =135Hz (2.10)
Các thiết bị sử dụng nguyên lý dịch tần siêu âm Doppler để đo huyết áp đều dựa vào việc xác định tần số dịch chuyển của các sóng phản hồi lại từ sự vận động của thành mạch. Mặt khác các thiết bị đo huyết áp loại này phải lọc bỏ đi các tần số cao và các tần thấp từ các tín hiệu phản hồi lại khi gặp sự vận động của thành mạch.
Sơ đồ khối của các thiết bị loại này được mô tả trong hình 2.15. gồm 4 khối chính. Tại cùng một thời điểm các tín hiệu điều khiển từ hệ thống con được phát tới khối RF và hệ thống Audio con với tần số sóng mang là 2Mhz. Tại đó chúng được đưa tới các đầu dò trong túi khí, các đầu dò thực hiện chuyển đổi năng lượng của sóng RF sang dạng năng lượng của sóng siêu âm và cho đi qua tay của bệnh nhân. Áp suất trong túi khí được kiểm tra bởi hệ thống điều khiển con và khí áp suất đạt đến khoảng định trước thì quá trình bơm được dừng lại. Tại thời điểm này, các mạch audio trong khối RF và khối audio hệ thống con sẽ được điều khiển bởi các tín hiệu điều khiển hệ thống con và các tín hiệu audionày sẽ đưa các tần số Doppler đến khối điều khiển logic. Các tín hiệu điều khiển từ hệ thống con được đưa tới khối hệ thống khí để điều khiển bơm khí cho túi khí theo một tốc độ định trước.
Hình 2.15. các khối chính trong thiết bị đo huyết áp siêu âm
Tại áp suất tâm thu, động mạch đang bị nén sẽ mở ra và màu bắt đầu chảy. Sự vân động của động mạch đã làm xuất hiện tần số Doppler khi sóng siêu âm phản hồi lại. Tín
hiệu được chuyển đổi sang dạng tần số audio và được nhận biết là điểm áp suất tâm thu bởi hệ thống điều khiển logic. Sau khi có 4 tín hiệu được nhận biết đầy đủ từ các thanh ghi thì lúc đó mới khẳng định là điểm áp suất tâm thu. Một cách kiểm tra khác là dựa vào các tín hiệu audio để xác định bề rộng và tần số của các xung phản hồi từ các động mạch. Các xung có bề rộng lớn hơn 125ms va tần số lớn hơn 250ms sẽ bị loại bỏ ra bởi hệ thống điều khiển logic. Việc thiết lập giới hạn trên (240bit/s) theo nhịp timcủa bệnh nhân sẽ được thiết bị tự động thực hiện. Tương tự như vậy cho giới hạn dưới là 24bit/s. Tại áp suất tâm trương, áp suất của túi khí sẽ cân bằng hoặc xấp xỉ ở ngưỡng áp suất của động mạch. Khi đó hệ thống audio con sẽ không nhận được các tần số Doppler nữa và việc đọc áp suất tâm trương được tiến hành. Khi đó áp suất của túi khí sẽ cân bằng với áp suất của khí quyển và được giữ nguyên cho đến khi thực hiện một phép đo mới.