Đồ Án Thiết kế dụng cụ tự động phân tích tín hiệu điện tim trên cơ sở DSP56002

[TABLE="width: 100%"]
[TR]
[/TR]
[TR]
[TD="width: 5%"]
[/TD]
[TD="width: 90%"]TÍN HIỆU ĐIỆN TIM VÀ HỆ THỐNG CÁC CHUYỂN ĐẠO


1. Tế bào và dòng sinh học:


- Dòng sinh học là dòng sinh ra do sự hoạt động của các tế bào sống.

- Dòng sinh hoá là dòng gây nên bởi sự thay đổi nồng độ iôn trong và ngoài tế bào.
Tế bào là đơn vị sống nhỏ nhất của sinh vật. Tế bào gồm nhân tế bào, màng tế bào, chất nguyên sinh. Nhân tế bào giữ chức năng sinh sản, màng tế bào giữ chức năng trao đổi với môi trường. Nguyên sinh chất giữ chức năng mang tải các chất dinh dưỡng và các chất đào thải. Màng tế bào có tính bán thẩm thấu do đó duy trì những nồng độ khác nhau của các vật trong và ngoài tế bào.
Hình vẽ 1.1

Sức điện động của các điện cực của một dung dịch điện phân.

Khi hai tế bào nồng độ C1, C2 khác nhau nối với nhau bằng một cầu điện hóa.

Khi tế bào bắt đầu hoạt động (bị kích thích), điện thế mặt ngoài tế bào sẽ trở thành âm tính tương đối (bị khử mất cực dương) so với mặt trong: người ta gọi là hiện tượng khử cực (depolarisation). Sau đó, tế bào lập lại thế thăng bằng ion nghỉ, điện thế mặt ngoài trở lại dương tính tương đối (tái lập cực dương) người ta gọi đó là hiện tượng tái cực (repolarisation).
Hình vẽ 1.2

2. Các quá trình điện học của tim :


Ngày nay khoa điện sinh lí học hiện đại đã cho ta biết rõ, dòng điện do tim phát ra vì đâu mà có ?
Đó là do sự biến đổi hiệu điện thế giữa mặt trong và mặt ngoài màng tế bào cơ tim. Sự biến đổi hiệu điện thế này bắt nguồn từ sự di chuyển của các ion (K+, Na+ .) từ ngoài vào trong tế bào và từ trong ra ngoài khi tế bào cơtim hoạt động, lúc này tính thẩm thấu của màng tế bào đối với các loại ionluôn luôn biến đổi.

Hình 1.3 :Sự di chuyển của các ion Na+,K+,Ca++qua màng tế bào, hình thành đường cong điện thế hoạtđộng, nguồn gốc của dòng điện tim

Khi tế bào bắt đầu hoạt động (bị kích thích), điện thế mặt ngoài màng tế bào sẽ trở thành âm tính tương đối (bị khử mất cực dương) so với mặt trong: người ta gọi đó là hiện tượng khử cực (despolarisation) (Hình1và2).

Hình 1.4: Khử cực (b) và tái cực (c) trên một tế bào đơn giản.


Sau đó, tế bào dần dần lập lại thế thăng bằng ion lúc nghỉ, điện thế mặt ngoài trở lại dương tính tương đối (tái lập cực dương): người ta gọi đó là hiện tượng tái cực (repolaisation).
3. Khái niệm về điện tim đồ:
Điện tâm đồ là một đường cong ghi lại các biến thiên của các điện lực do tim phát ra trong hoạt động co bóp. Điện lực đó rất nhỏ, chỉ tính bằng milivônnên rất khó ghi. Cho đến năm 1903, Einthoven mới lần đầu ghi được nó bằng một điện kế có đầy đủ mức nhạy cảm.
Phương pháp ghi điện tim đồ cũng giống như cách ghi các đường cong biến thiên tuần hoàn khác: người ta cho dòng điện tim tác động lên một bút ghi làm bút này dao động qua lại và vẽ lên một mặt giấy, nó được động cơ chuyển động đều với một tốc độ nào đó. Ngày nay, người ta đã sáng chế ra rất nhiều loại máy ghi điện tim nhạy cảm, tiện lợi. Các máy đó có bộ phận khuếch đại bằng đèn điện tử hay bán dẫn và ghi điện tim đồ trực tiếp lên giấy hay vẽ lên màn huỳnh quang. Ngoài ra, chúng còn có thể có một hay nhiều dòng, ghi đồng thời được nhiều chuyển đạo cùng một lúc, ghi điện tim đồ liên tục 24 giờ trên băng của một máy gắn nhỏ gắn vào người (Cardiocassette Type Holter).
4. Cơ chế hình thành tín hiệu điện tim :
Tim là một khối cơ rỗng gồm 4 buồng dày mỏng không đều nhau, co bóp khác nhau. Cấu trúc phức tạp đó làm cho dòng điện hoạt động của tim (khử cực và tái cực) cũng biến thiên phức tạp hơn ở tế bào đơn giản như đã nói ở trên.

Hình1.5: Tim với hệ thần kinh tự động của nó.

Quy ước mắc điện cực và định nghĩa sóng âm sóng dương.


Tim hoạt động được là nhờ một xung động truyền qua hệ thống thần kinh tự động của tim. Đầu tiên, xung động đi từ nút xoang toả ra cơ nhĩ làm cho nhĩ khử cực trước; nhĩ bóp trước đẩy máu xuống thất. Sau đó nút nhĩ-thất Tawara tiếp nhận xung động truyền qua bó His xuống thất làm thất khử cực: lúc này thất đã đầy máu sẽ bóp mạnh đẩy máu ra ngoài biên. Hiện tượng nhĩ và thất khử cực lần lượt trước sau như thế chính là để duy trì quá trình huyết động bình thường của hệ thống tuần hoàn. Đồng thời điều đó cũng làm cho điện tim đồ bao gồm hai phần: một nhĩ đồ, ghi lại dòng điện của nhĩ, đi trước, và một thất đồ, ghi lại dòng điện của thất đi sau.
Để thu được dòng điện tim, người ta đặt những điện cực của máy ghi điện tim lên cơ thể. Tuỳ theo chỗ đặt các điện cực, hình dáng điện tim đồ sẽ khác nhau. Nhưng trong mấy ví dụ dưới đây, để cho thống nhất và đơn giản, quy ước (Hình1.5) đặt điện cực dương (B) ở bên trái quả tim và điện cực âm (A) ở bên phải quả tim.
Như vậy (Hình1.5):
- Khi tim ở trạng thái nghỉ (tâm trương) không có dòng điện nào qua máy và bút sẽ chỉ ghi lên giấy một đường thẳng ngang, ta gọi đó là đường đồng điện (isoelectric line).
- Khi tim hoạt động (tâm thu) điện cực B thu được một điện thế dương tính tương đối so với điện cực thì bút sẽ vẽ lên giấy một làn sóng dương, nghĩa là ở mé trên đường đồng điện.
Trái lại, điện cực A dương tính tương đối thì bút sẽ vẽ lên một làn sóng âm, nghĩa là ở mé dưới đường đồng diện.

KẾT LUẬN

Bản đồ án này đã trình bày đầy đủ về cơ sở lý thuyết cũng như thiết kế dụng cụ tự động phân tích tín hiệu điện tim trên cơ sở DSP56002. Trong thời gian làm đồ án tôi đã hoàn thành được những công việc sau:
ã Tìm hiểu về tín hiệu điện tim, các chuyển đạo và các tín hiệu bệnhphục vụ cho mục đích thiết kế dụng cụ tự động phân tích tín hiệu điện tim.
ã Tìm hiểu về phương pháp nhận dạng tín hiệu điện tim và các thiết bịghi điện tim đã được sử dụng trên thị trường
ã Thiết kế và chế tạo dụng cụ tự động phân tích tín hiệu điện tim trêncơ sở sử dụng bộ vi xử lý tín hiệu số DSP56002 do hãng Motorola sản xuất có sẵn trong bộ môn, thực hiện thu thập tín hiệu bất bình thường khác.
ã Thiết kế chế tạo được máy phát mô phỏng tín hiệu điện tim bìnhthường và một số loại bệnh.
Các phần việc cần làm tiếp theo để hoàn thiện thiết bị như: nhận dạng,lập thư viện chuẩn và thử nghiệm trên người bệnh cần một thời gian nghiên cứu và thực nghiệm nhiều hơn.
Trong thời gian tới, nếu có điều kiện tôi sẽ nghiên cứu để hoàn thiện và mở rộng một số tính năng của thiết bị.
Với các ứng dụng của thiết bị này sẽ là tiền đề cho việc hướng tới chế tạo dụng cụ thực hiện hoàn toàn tự động quá trình phân tích và nhận dạng tín hiệu có thể làm việc với các tín hiệu ECG thực thu thập trên cơ sở người bệnh thay thế cho phương pháp Holter đang được sử dụng hiện nay.
Các dụng cụ tự động này không chỉ được dùng trong lĩnh vực y tế, màcòn có thể mở rộng ứng dụng trong các lĩnh vực đo lường khác.
[/TD]
[/TR]
[/TABLE]