Cấu hình điện cực được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trong các thiết bị nghiên cứu cũng như trong các thiết bị thương mại là cấu hình tám điện cực điểm do
Bernstein đề xuất. Các vị trí đặt điện cực phải được tuân thủ chặt chẽ theo các vị trí
đã được mô tả để tránh sai số khi sử dụng mơ hình vùng ngực tương ứng để xây dựng
cơng thức tính SV. Sựthay đổi về vị trí điện cực dẫn đến sựthay đổi vềbiên độ và hình dạng của tín hiệu từđó làm sai lệch về kết quả đo. Bên cạnh đó, với mỗi vị trí
đặt điện cực, tín hiệu trở kháng vùng ngực cũng sẽ có sự phân bố khác nhau về năng lượng của thành phần nhiễu thở trong tín hiệu trở kháng tổng thể.
27
Dòng điện kích thích
Dòng điện kích thích trong phép đo trở kháng ngực thường là dòng điện xoay
chiều tần số cao để giảm trở kháng của các mô sinh học, nhất là trở kháng da, vốn
khơng có ý nghĩa trong phép đo huyết động. Theo [28], dòng điện được lựa chọn thường có biên độ khơng đổi khoảng từ 0,5 mA đến 5 mA để đảm bảo đạt được tỉ số
SNR tốt và tần số từ 20 kHz –100 kHz đểđảm bảo độ an toàn vềđiện. Tần số dưới 20 kHz dễ gây ra hiện tượng giật trong khi tại tần số lớn hơn 100 kHz, bắt đầu xuất hiện tụ kí sinh gây méo tín hiệu và khó khắc phục. Tại tần số 100 kHz, trở kháng vùng da giảm đi khoảng 100 lần so với vùng tần số thấp. Điều này giúp giảm thiểu nhiễu cử động tác động lên tín hiệu trở kháng thay đổi.
Thực tế, các thiết bị thương mại của mỗi hãng có thể sử dụng các dòng điện kích
thích khác nhau đáng kể. Trong thiết bị NICO100C của hãng BIOPAC, dòng điện kích thích có biên độ khơng đổi là 400 µA và tần số 50 kHz [34]. Thiết bị Niccomo của hãng Medis sử dụng dòng điện có cường độ là 1.5 mA và tần số là 85 kHz [35].
Trong khi đó, thiết bị MindWare Mobile Impedance Cardiograph của hãng New Bio
Technology sử dụng mức 500 µA, ở tần số 100 kHz [36].
Tín hiệu thu từ điện cực
Như đã phân tích trong Mục 1.3.1.1, tín hiệu thu từ điện cực là một tín hiệu điều
biên. Về mặt tần số, tín hiệu này có cùng tần số với dòng điện kích thích và có đường
bao biên độ phản ánh sựthay đổi của trở kháng ngực có tần số thấp hơn nhiều. Về
mặt biên độ, tín hiệu này chỉ khoảng 10 mV (với Z = 20 Ω và I = 0,5 mA) đến 240 mV (với Z = 48 Ω và I = 5 mA). Biên độ này thay đổi rất nhỏ trong suốt quá trình đo do trở kháng nền vùng ngực chiếm tới 99.5% trở kháng tổng thể [21]. Tuy nhiên, như
đã phân tích trong Mục 1.2.2.1, thành phần trở kháng thay đổi (Z) mới là thành phần
tạo nên tín hiệu ICG và đóng góp vào việc tính CO; thành phần này chỉ chiếm khoảng 0.5% độ lớn của Z. Do đó, tín hiệu thu được từ điện cực sẽ có các đặc điểm sau: − Tần số sóng mang: 20-100 kHz (giá trị cụ thể do tín hiệu kích thích quyết định) − Dải tần số tín hiệu băng gốc: 0-50 Hz
− Độ cao trung bình của đường bao biên độ (phản ánh Z0): khoảng 10-240 mV − Sựthay đổi độ cao của đường bao biên độ (phản ánh ΔZ): 0,05-1,2 mV
Với những đặc điểm trên, rõ ràng việc giải điều chếđể tái tạo chính xác sự biến thiên của ΔZ là rất khó khăn, đòi hỏi hệ thống đo và xử lý tín hiệu phải có độ chính xác cao và độ phân giải rất cao.
28
1.3.2 Phương pháp giải điều chếvà xử lýtín hiệu
Phương pháp tương tự
Khi sử dụng phương pháp tương tự để giải điều chế và xử lý tín hiệu, hệ thống đo tín hiệu ICG thường có cấu trúc như trên Hình 1.9 [37, 38]. Hệ thống này được tạo nên từ nhiều khối mạch nhỏ như bộ tạo nguồn dòng, bộ khuếch đại, bộ lọc, bộ giải
điều chếbiên độ, bộ tách Z0, bộ tách Z. Phần lớn hoặc toàn bộ các khối này được thực hiện bằng các mạch điện tương tự.