Thiết kế máy đo huyết áp tự động tích hợp gửi và lưu dữ liệu lên smartphone

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Thiết kế máy đo huyết áp tự động tích hợp
gửi và lưu dữ liệu lên smartphone
DƯƠNG HỒNG NGUYÊN
Ngành Kỹ thuật Y sinh

Giảng viên hướng dẫn:

TS. Nguyễn Việt Dũng

Viện:

Điện tử - Viễn thông

HÀ NỘI, 2021


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Thiết kế máy đo huyết áp tự động tích hợp
gửi và lưu dữ liệu lên smartphone
DƯƠNG HỒNG NGUYÊN
Ngành Kỹ thuật Y sinh

Giảng viên hướng dẫn:

TS. Nguyễn Việt Dũng

Viện:

Điện tử - Viễn thông

HÀ NỘI, 2021

Chữ ký của GVHD


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn: Dương Hồng Nguyên
Đề tài luận văn: Thiết kế máy đo huyết áp tự động tích hợp gửi và lưu dữ liệu lên
smartphone.
Chuyên ngành: Kỹ thuật Y sinh
Mã số SV: CB190190
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác
nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày
22/04/2021 với các nội dung sau:
-

Trích dẫn nguồn các hình khơng tự vẽ

-

Tài liệu tham khảo cần trích dẫn đầy đủ trong luận văn

-

Bổ sung đầy đủ danh mục từ viết tắt

-

Hình 16,17 nên vẽ đậm nét và rõ ràng, tăng kích thước chữ trên hình

Ngày
Giáo viên hướng dẫn

tháng

năm 2021

Tác giả luận văn

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành luận văn này, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn tới TS. Nguyễn Việt
Dũng – người đã định hướng, trực tiếp dẫn dắt và cố vấn cho tôi trong suốt thời
gian thực hiện nghiên cứu và thiết kế thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn các
thầy, cô giảng viên bộ môn Công nghệ Điện tử và Kỹ thuật Y sinh, viện Điện tử
Viễn thông, trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giảng dạy và truyền đạt những
kiến thức hữu ích về ngành kỹ thuật y sinh nói chung và những kiến thức cần thiết
để thực hiện luận văn nói riêng, đồng thời đã ln bày tỏ quan điểm, nhận xét,
đóng góp giúp tôi đi đúng hướng trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện đề
tài luận văn thạc sĩ.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2021

Học viên

Dương Hồng Nguyên


Tóm tắt nội dung luận văn
Những năm gần đây, số lượng bệnh nhân mắc bệnh tăng huyết áp gia tăng
ngày càng nhanh và đang dần có xu hướng trẻ hố đối với người mắc bệnh. Mặc
dù việc đo huyết áp đối với mỗi cá nhân là chuyện rất dễ ràng, tuy nhiên để theo
dõi và đánh giá những kết quả đo huyết áp này lại là một vấn đề lớn đối với mỗi
người: do thói quen, sự bất tiện, kiến thức về bệnh lý… Vì vậy, đề tài hướng đến
nghiên cứu và thiết kế thiết bị đo huyết áp cùng ứng dụng đi kèm giúp mọi người
có thể theo dõi huyết áp một cách dễ ràng, thuận tiện, có hiệu quả đánh giá, chẩn
đoán cao. Đề tài thiết kế máy đo huyết áp tự động bằng phương pháp dao động ký
với khả năng kết nối ứng dụng điện thoại. Với mong muốn thiết kế có độ chính
xác tương đương với các thiết bị đo huyết áp đang có trên thị trường. Kết quả
nghiên cứu sẽ là tiền đề cho sản phẩm với những tính năng hỗ trợ chẩn đốn lâm
sàng tốt hơn như phân tích các bệnh lý liên quan đến huyết áp, hỗ trợ kết nối người
dùng với các chuyên gia y tế để người dùng có thể nhận được nhưng tư vấn, giải
đáp thắc mắc, thăm khám từ xa.
In recent years, the number of patients suffering from hypertension is
increasing rapidly and tends to rejuvenate for those infected. Although measuring
blood pressure is very easy, but the monitoring and evaluating the blood pressure
measurements is a big problem for everyone: due to habit, inconvenience,
knowledge about pathology,... Therefore, the topic focuses on researching and

designing blood pressure measuring devices with accompanying applications to
help people monitor blood pressure easily, conveniently and low cost, high
diagnosis efficency. The topic of designing automatic blood pressure device by the
method of oscillometric with the ability to connect to apps on the Android
smartphones. With the desire to design with accuracy equivalent to the commercial
blood pressure devices. The research results will be the premise for products with
better clinical diagnostic support such as analysis of blood pressure-related
diseases, and support to connect users with medical experts for users

HỌC VIÊN
Ký và ghi rõ họ tên

Dương Hồng Nguyên


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG ...................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề ........................................................................................................ 1
1.1.1 Thực trạng bệnh tăng huyết áp hiện nay ............................................... 1
1.1.2 Mục tiêu đề tài .......................................................................................... 2
1.1.3 Định hướng sản phẩm nghiên cứu.......................................................... 3
1.2 Huyết áp ........................................................................................................... 3
1.2.1 Sự hình thành huyết áp............................................................................ 4
1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến huyết áp ....................................................... 6
1.3 Các phương pháp đo huyết áp ....................................................................... 7
1.3.1 Phương pháp đo trực tiếp........................................................................ 7
1.3.2 Phương pháp đo huyết áp gián tiếp ........................................................ 8
1.3.3 Các nghiên cứu phát triển đo huyết áp khơng vịng bít ..................... 12
1.4 Phương pháp dao động ký để đo huyết áp.................................................. 15
1.4.1 Nguyên lý đo huyết áp bằng kỹ thuật dao động ký ............................. 15

1.4.2 Quá trình đo và xử lý tín hiệu huyết áp khơng xâm lấn ........................... 18
1.4.3 Các thành phần nhiễu trong quá trình đo huyết áp ........................... 20
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐO HUYẾT ÁP VÀ ỨNG DỤNG KẾT
NỐI ........................................................................................................................... 21
2.1 Đề xuất yêu cầu thiết kế sản phẩm. ............................................................. 21
2.2 Thiết kế thiết bị đo huyết áp ........................................................................ 21
2.2.1 Sơ đồ khối và lưu đồ hoạt động của thiết bị đo huyết áp ....................... 21
2.2.2 Khối nguồn .................................................................................................. 22
2.2.3 Khối động cơ van khí và vịng bít ............................................................. 23
2.2.4 Khối khuếch đại tin hiệu............................................................................ 25
2.2.5 Khối lọc tín hiệu ......................................................................................... 25
2.2.6 Khối vi xử lý ................................................................................................ 27
2.2.7 Khối giao tiếp .............................................................................................. 28
2.2.8 Khối cảm biến ............................................................................................. 29
2.2.9 Thiết kế hoàn thiện..................................................................................... 33
2.3 Thiết kế ứng dụng điều khiển ...................................................................... 35
2.3.1 Ngôn ngữ sử dụng ...................................................................................... 35
2.3.2 Thiết kế ứng dụng ...................................................................................... 36
i


2.3.2.1 Các màn hình hiển thị và đo huyết áp .............................................. 36
2.3.2.2 Quy trình đo huyết áp trên ứng dụng ............................................... 36
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM ............................................................ 39
3.1 Thiết lập quy trình thử nghiệm ................................................................... 39
3.2 Kết quả thử nghiệm ...................................................................................... 40
3.3 Đánh giá ..................................................................................................... 41
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 43
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 47

ii


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1: Biểu đồ thống kê tình hình bệnh nhân tăng huyết áp ở Việt Nam qua các
năm[3] .................................................................................................................... 2
Hình 2: Chỉ số huyết áp bình thường theo tuổi[3] ................................................. 4
Hình 3:Huyết áp là áp lực cần thiết tác động lên thành của động mạch để đưa máu
từ tim đến nuôi dưỡng các mô trong cơ thể ........................................................... 6
Hình 4: Minh hoạ phương pháp đo huyết áp trực tiếp qua đường động mạch hoặc
tĩnh mạch cánh tay ................................................................................................. 8
Hình 5: Dạng sóng âm thanh và phương pháp đo huyết áp âm thanh Korotkoff .. 9
Hình 6: Kỹ thuật đo huyết áp bằng phương pháp dao động ký ........................... 10
Hình 7: Đo huyết áp sử dụng kỹ thuật siêu âm Doppler ...................................... 10
Hình 8: Hình ảnh minh hoạ nguyên lý đo huyết áp với phương pháp đo vòng bít
ngón tay ................................................................................................................ 11
Hình 9: Hệ thống cảm biến đeo Shuzo trong quá trình tập thể dục ..................... 13
Hình 10: Máy theo dõi huyết áp HeartGuide OMRON ...................................... 14
Hình 11: Máy theo dõi huyết áp Echolabs ........................................................... 15
Hình 12:Biên độ xung và áp lực vịng bít ............................................................ 16
Hình 13:Q trình xả khí theo bước trong vịng bít, với mỗi bước xả khí thu 2 tín
hiệu xung .............................................................................................................. 17
Hình 14: Đường bao xung và phương pháp xác định huyết áp theo phân tích độ
cao và phân tích độ dốc ........................................................................................ 18
Hình 15: Sơ đồ khối quá trình đo và xử lý tín hiệu huyết áp .............................. 19
Hình 16: Sơ đồ khối thiết bị đo huyết áp đề xuất................................................. 22
Hình 17: Lưu đồ hoạt động của thiết bị ............................................................... 22
Hình 18: IC LM7805 và IC ICL7660s ................................................................. 23
Hình 19:Sơ đồ nguyên lý của khối nguồn ............................................................ 23
Hình 20: Khối động cơ, van khí và vịng bít được sử dụng trong thiết kế........... 23

Hình 21: Mạch giao tiếp tải .................................................................................. 24
Hình 22: Sơ đồ nguyên lý khối khuếch đại tín hiệu ............................................. 25
iii


Hình 23: IC INA118 để khuếch đại tín hiệu thu được ..........................................25
Hình 24: Sơ đồ ngun lý khối lọc tín hiệu .......................................................... 26
Hình 25: Arduino Nano ........................................................................................ 27
Hình 26: Sơ đồ chân tín hiệu module Arduino nano ............................................28
Hình 27: Module thu phát bluetooth HC- 06 ........................................................ 29
Hình 28: Cảm biến 2SMPP-02 OMRON ............................................................. 30
Hình 29: Hình ảnh minh hoạ kế cấu cảm biển áp suất 2SMPP-02 ....................... 31
Hình 30: Hình ảnh nguyên lý tác động áp lực lên bề mặt cảm điện trở áp điện...31
Hình 31: Sơ đồ chân và sơ đồ mạch điện tương đương của cảm biến áp suất
2SMPP-02 .............................................................................................................32
Hình 32: Sơ đồ mạch điện tương đương của cảm biến 2SMPP-02 khi được cấp
nguồn.....................................................................................................................32
Hình 33: Sơ đồ nguyên lý tổng thể thiết kế thiết bị đo huyết áp .......................... 33
Hình 34: Thiết kế được thực hiện thử nghiệm trên board test .............................. 33
Hình 35: Dạng sóng tín hiệu áp lực thụ được sau khi xử lý nhiễu và khuếch đại 34
Hình 36: Thiết kế mạch in của sản phẩm trước khi hàn linh kiện và kết nối các khối
ngồi ...................................................................................................................... 34
Hình 37: Hình ảnh Mạch thiết kế sau khi hàn linh kiện và kết nối các khối ngoài
............................................................................................................................... 34
Hình 38: Hình ảnh sản phẩm hồn thiện............................................................... 35
Hình 39:Màn hình kết nối thiết bị và đo huyết áp ................................................36
Hình 40: Lưu đồ thuật toán điều khiển và lưu trữ kết quả đo huyết áp trên ứng
dụng....................................................................................................................... 37
Hình 41: Màn hình kết quả đo thực tế trên ứng dụng điện thoại .......................... 38
Hình 42: Máy đo huyết áp OMRON HEM-8712 .................................................39

Hình 43: Thiết lập thử nghiệm đánh giá thiết bị ...................................................40

iv


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1: Biến động huyết áp trong hệ mạch của người trường thành .................... 7
Bảng 2: So sánh các phương pháp đo huyết áp ................................................... 11
Bảng 3: Yếu tố lỗi chính của các phương pháp đo huyết áp................................ 12
Bảng 4: Bảng thông số kỹ thuật module Arduino nano ....................................... 27
Bảng 5: Bảng thông số kỹ thuật của cảm biến áp suất 2SMPP-02 OMRON ...... 30
Bảng 6: Bảng thông số kỹ thuật máy đo huyết áp OMRON HEM-8712 ............ 39
Bảng 7: Bảng kết quả đánh giá thiết bị được thiết kế .......................................... 40

v


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
STT

Ký hiệu chữ viết tắt

Chữ viết đây đủ

1

PPG

Photopethysmography – Biểu đồ quang
thể tích

2

ECG

Electrocardiogram – Điện tâm đồ

3

ABPM

Automatic Blood Pressure Measurement
– Máy đo huyết áp tự động
Noninvasive Blood Pressure – Đo huyết
áp không xâm lấn

4

NBP

5

MAP

Mean Arterial Pressure - Huyết áp trung
bình

6

SYS

Systolic - Chỉ số huyết áp tâm thu

7

DIA

Diastolic - Chỉ số huyết áp tâm trương

8

HR

Heart Rate – Nhịp tim

vi


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Đặt vấn đề
1.1.1 Thực trạng bệnh tăng huyết áp hiện nay
Tăng huyết áp được nhận định là căn bệnh mang tên "Kẻ giết người thầm lặng"
bởi nó có thể xảy ra với bất kỳ ai, bất kỳ tuổi tác và giới tính nào mà khơng có triệu
chứng hoặc triệu chứng của bệnh thường bị hiểu nhầm sang bệnh khơng liên quan
khác. Thậm chí nhiều người không biết họ đã mắc bệnh, cho đến khi trải qua những
cơn đau tim đầu tiên.
Tuy diễn tiến thầm lặng như vậy nhưng bệnh này lại có thể gây ra những hậu quả
nghiêm trọng đối với sức khỏe con người. Khi máu đẩy với quá nhiều áp lực qua
hệ thống tim mạch, nó có thể làm tổn thương các thành của động mạch cũng như
cơ tim và gây ra cơn đau tim. Tương tự như vậy, tổn thương các động mạch cung

cấp máu cho não có thể góp phần gây ra đột quỵ và tổn thương các động mạch
cung cấp cho thận máu có thể dẫn đến bệnh thận. Những biến chứng hiệu ứng
domino rất nguy hiểm này giết chết khoảng 7,5 triệu người trên toàn thế giới mỗi
năm. [1]
Hiện nay có khoảng 1,4 tỷ người trên thế giới đang sống chung với chứng tăng
huyết áp, trong đó phần lớn số người sống ở các nước thu nhập thấp và trung bình.
Cứ 4 người trưởng thành ở Châu Á thì có 1 trong sống chung với bệnh tăng huyết
áp.
Một nghiên cứu được thực hiện trên 15 quốc gia châu Á với dữ liệu có sẵn đã nhấn
mạnh rằng Việt Nam nằm trong nhóm quốc gia có tỷ lệ cao mắc bệnh tăng huyết
áp. Cụ thể, 33,8% số người Việt Nam trong độ tuổi 60-70 mắc các bệnh lý về tăng
huyết áp. Tỷ lệ này giảm dần xuống 27,5% (lứa tuổi 50-60), 20,7% (lứa tuổi 4050), 12% (lứa tuổi 30-40). Giai đoạn 20-30 tuổi cũng có tới 8,4% người mắc phải
bệnh tăng huyết áp.[1][2]

1


Hình 1: Biểu đồ thống kê tình hình bệnh nhân tăng huyết áp ở Việt Nam
qua các năm [3]
Bằng cách nhận thức rõ hơn về các yếu tố gây nguy cơ mắc bệnh, mỗi người có
thể kiểm sốt tốt hơn và tham gia nhiều hơn vào việc kiểm soát cũng như quản lý
tình trạng tăng huyết áp của mình. Nếu đã mắc bệnh, cần nhận thức rằng mặc dù
căn bệnh này khó chữa khỏi hồn tồn đặc biệt thể tăng huyết áp tiên phát, nhưng
nó có thể được kiểm sốt nguy cơ thơng qua việc thay đổi lối sống tích cực, dùng
thuốc theo đơn và theo dõi thường xuyên chỉ số huyết áp.
Việc tự theo dõi chỉ số huyết áp tại nhà bằng thiết bị theo dõi đáng tin cậy, cùng
với điều chỉnh lối sống và chế độ ăn uống lành mạnh là cách tốt nhất để ngăn ngừa
bệnh tăng huyết áp hiệu quả.
1.1.2 Mục tiêu đề tài
Hiện nay, các thiết bị đo huyết áp cầm tay được nghiên cứu và sản xuất rất nhiều,

các thiết bị đều có khả năng đo chính xác và lưu trữ một số kết quả đo. Tuy nhiên,
việc theo dõi chỉ số huyết áp cịn nhiều khó khăn cũng như rất khó để đánh giá kết
quả theo dõi huyết áp của cá nhân người bệnh mà cần có sự hỗ trợ từ các bác sĩ
chẩn đốn.
Vì vậy, nhu cầu đặt ra một thiết bị có khả năng hỗ trợ người dùng theo dõi chỉ số
huyết áp cá nhân và đánh giá kết quả theo dõi với các dữ liệu lâm sàng giúp người
dùng có khả năng tự theo dõi và kiểm soát chỉ số huyết áp được toàn diện nhất.
2


Đặc biệt dữ liệu huyết áp được theo dõi thông kê bài bản, đưa ra được các dữ liệu
lâm sàng hữu ích sẽ giúp các bác sĩ chẩn đốn và chỉ định điều trị cho bệnh nhân
được tốt và chính xác hơn rất nhiều so với theo dõi huyết áp hoặc thăm khám thông
thường.
1.1.3 Định hướng sản phẩm nghiên cứu
Từ những nhu cầu thực tế đặt ra, sản phẩm nghiên cứu và thiết kế cần có những
tính năng sau:
-

Tính năng cơ bản (phát triển trong nghiên cứu này):
o Đo huyết áp khơng xấm lấn
o Có khả năng kết nối với điện thoại qua Bluetooth
o Truyền và lưu trữ dữ liệu lên điện thoại
o Chi phí thấp
o Ứng dụng trên smartphone

-

Tính năng nâng cao (phát triển tại các nghiên cứu trong tương lai):
o Tổng hợp và hiển thị dữ liệu ở dạng đồ thị và dạng số

o Đánh giá cơ bản kết quả huyết áp người bệnh (huyết áp cao; huyết
áp thấp; bình thường…)
o Tổng hợp phân tích dữ liệu phát triển tương đương phần mềm
holter huyết áp khi cơ sở dữ liệu đủ nhiều hoặc hợp tác với các nền
tảng mở
o Thiết bị kết nối và truyền dữ liệu đến các chuyên gia, bác sĩ để
bệnh nhân được tư vấn, thăm khám từ xa mà không cần phải đến
khám

1.2 Huyết áp
Hệ thống tuần hồn khép kín của cơ thể người bao gồm tim và mạch máu là đường
vận chuyển quan trọng trong cơ thể con người. Nhờ có máu tuần hồn nhịp nhàng
ở hệ thống này, con người mới có thể không ngừng trao đổi chất với bên trong và
bên ngồi cơ thể, mới có thể sử dụng nguồn dinh dưỡng và dưỡng khí một cách
hữu hiệu, thải ra khí CO2 và chất thải, nhằm duy trì hoạt động sống một cách bình
thường và giữ cho cơ thể ở trạng thái cân bằng đối với mơi trường trong và ngồi
cơ thể.

3


Huyết áp có hai trị số. Khi tim co lại, dựa vào tác dụng bơm của tim, tâm thất trái
sẽ đẩy máu vào động mạch chủ, máu trong động mạch chủ sẽ tăng cao đột ngột,
làm tăng sức ép lên mạch máu. Lúc này, huyết áp trong động mạch sẽ tăng đến
mức cao nhất, giá trị huyết áp đo được được gọi là cao áp. Do áp lực sản sinh khi
tim co lại nên y học gọi là huyết áp tâm thu. Khi tim giãn ra, máu tạm thời ngưng
lại, không đi vào động mạch chủ. Lúc này, lượng máu của lần trước vẫn đi vào
động mạch, dựa vào tác dụng của lực giãn và lực đàn hồi của động mạch, máu vẫn
tiếp tục được đẩy về phía trước, áp lực trong động mạch dần giảm xuống. Giá trị
huyết áp đo được khi áp lực trong động mạch giảm xuống đến mức thấp nhất được

gọi là hạ áp. Trong y học, quá trình này là huyết áp tâm trương, huyết áp thường
được biểu thị dưới dạng con số cụ thể như 120/80 mmHg nghĩa là áp suất tâm
thu/áp suất tâm.
Giá trị danh định trong các hệ thống tuần hoàn cơ sở là:
-

Hệ thống động mạch: 30÷300mmHg.

-

Hệ thống tĩnh mạch: 5÷15mmHg.

-

Hệ thống phổi: 6÷25 mmHg.

Hình 2: Chỉ số huyết áp bình thường theo tuổi [3]
1.2.1 Sự hình thành huyết áp

4


Huyết áp là áp lực gây ra cho thành mạch máu khi máu lưu thông trong mạch máu,
là áp lực cần thiết tác động lên thành của động mạch để đưa máu từ tim đến nuôi
dưỡng các mô trong cơ thể. Sự hình thành của huyết áp động mạch là kết quả của
tác dụng tương quan giữa tim bơm máu và lực cản bên ngoài.
Khi tim co lại, tâm thất sẽ đẩy máu vào mạch máu. Cơ tâm thất phóng thích ra
năng lượng, một phần dùng để đẩy máu di chuyển, một phần sẽ chuyển hóa thành
áp lực lên thành mạch máu. Trị số huyết áp và lượng máu do tim đẩy ra có liên
quan mật thiết với nhau. Lượng máu đẩy ra là tích số của lượng máu được đẩy ra

sau mỗi lần tim đập và nhịp tim. Vì vậy, nhịp tim nhanh hay chậm đều ảnh hưởng
đến trị số huyết áp.
Sức cản ngoại vi được hình thành chủ yếu do lực cản huyết quản, là một nhân tố
quan trọng hình thành nên huyết áp. Nếu khơng có sức cản ngoại vi thì lượng máu
từ tim bơm ra sẽ chảy nhanh ra ngoài. Chỉ khi phối hợp với sức cản ngoại vi, lượng
máu do tim bơm ra sẽ không chảy quá nhanh mà lưu lại ở mạch máu. Như thế,
năng lượng phóng thích ra khi tâm thất co lại mới có thể biểu hiện dưới dạng áp
lực, hình thành nên huyết áp tương đối cao. Áp lực ngoại vi tăng cao chủ yếu là do
sự thay đổi của đường kính mạch máu và liên quan mật thiết đến hoạt động co,
giãn của thành mạch máu.
Độ đàn hồi của động mạch và độ dính của máu cũng sẽ ảnh hưởng đến trị số huyết
áp. Khi độ đàn hồi của động mạch tăng có tác dụng làm giảm biên độ dao động
của huyết áp, ngăn ngừa hiện tượng áp suất tâm thu quá cao và áp suất tâm trương
quá thấp. Độ dính của máu tăng cao, sức cản ngoại vi lớn cũng sẽ làm cho huyết
áp tăng cao.
Tim bơm máu vào động mạch từng đợt gây ra huyết áp tâm thu và huyết áp tâm
trương.
-

Huyết áp động mạch cao nhất khi tim co bóp trong thì tâm thất thu. Áp suất
tại thời điểm này gọi là huyết áp tối đa hay huyết áp tâm thu. Huyết áp tâm
thu thay đổi tùy tuổi, thường từ 90-140mmHg.

-

Huyết áp trong thì tâm thất dãn là huyết áp tối thiểu hay còn gọi là huyết áp
tâm trương. Huyết áp tâm trương thay đổi từ 50-90mmHg.

Huyết áp ở người được đo ở cánh tay, gọi là huyết áp động mạch.
5

Hình 3:Huyết áp là áp lực cần thiết tác động lên thành của động mạch để đưa
máu từ tim đến nuôi dưỡng các mô trong cơ thể [4]
1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến huyết áp
Do sự thay đổi về khách quan và chủ quan nên cuộc sống của con người luôn phải
ở trong nhiều trạng thái sinh hoạt khác nhau dẫn tới sự thay đổi về sinh lý học
trong đó phải kể tới là huyết áp. Vì vậy, cùng một người trong thời gian và trạng
thái khác nhau, trị số huyết áp đo được cũng khác nhau.
Các yếu tố nội tại bên trong, mang tính chất cơ địa cá nhân như:
-

Nhịp tim và lực co tim: Tim đập nhanh, mạnh làm tăng huyết áp. Tim đập
chậm, lực co tim giảm thì huyết áp giảm.

-

Sức cản của mạch máu: Lịng mạch hẹp lại do thành máu bị xơ vữa, làm
tăng huyết áp. Tuổi già, thành mạch kém đàn hồi gây bệnh cao huyết áp.

-

Khối lượng máu: Khi mất máu, khối lượng máu giảm làm huyết áp giảm.
Thường xuyên ăn mặn làm áp suất thẩm thấu tăng, tăng thể tích máu gây
bệnh cao huyết áp.

-

Độ quánh máu

Có rất nhiều nhân tố ảnh hưởng đến sự dao động và thay đổi của huyết áp:
-

Thời tiết: trong môi trường giá lạnh, huyết áp sẽ tăng cao tạm thời. Dù là
người có huyết áp bình thường hay bệnh nhân cao huyết áp, vào mùa đông
huyết áp thường cao hơn mùa hạ.

-

Ngày đêm: trong một ngày đêm, thời gian khác nhau thì huyết áp cũng khác
nhau, xuất hiện đặc trưng thay đổi theo chu kì. Thông thường, khi ngủ,
huyết áp tương đối thấp, buổi trưa và buổi chiều thì huyết áp tương đối cao.
6


-

Thần kinh: khi tâm lý bị kích động, thần kinh căng thẳng, chức năng của vỏ
não bị rối loạn, chất cattecholamine được bài tiết nhiều hơn, làm tăng lực
cản ở tiểu động mạch, có thể dẫn đến dao động huyết áp tăng lên.

-

Vận động: Khi vận động mạnh, nhu cầu về năng lượng tăng cao, lượng bài
tiết cattecholamine và lượng máu do tim đẩy đi tăng cao, huyết áp cũng
tăng lên tương ứng. Lúc này, áp suất tâm thu tăng lên đáng kể, áp suất tâm
trương chỉ hơi thay đổi. Sau khi nghỉ ngơi, huyết áp sẽ trở về như cũ rất
nhanh.

Biến động huyết áp trong hệ mạch của người trường thành được trình bày

trong bảng dưới:
Bảng 1: Biến động huyết áp trong hệ mạch của người trường thành [5]
Loại
mạch
máu

Động

Động

mạch chủ

mạch lớn

120-140

110-125

Tiểu
động
mạch

Mao
mạch

Tiểu
tĩnh

Tĩnh mạch
chủ

mạch

Huyết áp
(mmHg)

40-60

20-40

10-15

Gần bằng 0

Trong hệ mạch, huyết áp giảm gần từ động mạch đến mao mạch và tĩnh
mạch. Huyết áp giảm dần là do ma sát của máu với thành mạch và ma sát của
các phần tử máu với nhau khi máu chảy trong hệ mạch.
1.3 Các phương pháp đo huyết áp
1.3.1 Phương pháp đo trực tiếp
Đây là phương pháp đo huyết áp chính xác nhất vì cảm biến được cấy trực tiếp vào
động mạch của cơ thể. Phương pháp này chỉ áp dụng khi cần độ chính xác rất cao,
đáp ứng cho yêu cầu theo dõi liên tục của hệ thống monitor (theo dõi bệnh nhân).
Phương pháp này cho phép đo huyết áp trong các vùng sâu mà phương pháp đo
gián tiếp không đo được và người ta sử dụng các loại ống thơng có gắn cảm biến
để đưa vào trong động mạch hoặc tĩnh mạch ở vùng cần đo huyết áp.

7


Hình 4: Minh hoạ phương pháp đo huyết áp trực tiếp qua đường động

mạch hoặc tĩnh mạch cánh tay [6]
1.3.2 Phương pháp đo huyết áp gián tiếp
Các phương pháp đo huyết áp tuyền thống thực hiện đo huyết áp tại động mạch
cánh tay. Thiết bị đo huyết áp ở cổ tay và ngón tay đã trở nên phổ biến hơn, tuy
nhiên huyết áp tâm thu và tâm trương thay đổi đáng kể ở những phần khác nhau
của động mạch với huyết áp tâm thu tăng và huyết áp tâm trương giảm ở các động
mạch xa hơn.
a. Phương pháp âm thanh Korotkoff
Mặc dù phương pháp nghe tim bằng máy đo huyết áp thủy ngân được coi là tiêu
chuẩn vàng để đo huyết áp, nhưng việc thực hiện rộng rãi các lệnh cấp sử dụng
máy đo huyêt áp thủy ngân làm giảm vai trò của kỹ thuật này. Các thiết bị mới
được gọi là các thiết bị lai (Hybrid) đã được phát triển để thay thế máy đo huyết
áp thủy ngân. Về cơ bản, các thiết bị này kết hợp tính năng của cả thiết bị điện tử
và nghe tim như cột thủy ngân được thay thế bằng máy đo huyết áp diện tử như
máy đo dao động kế, nhưng giá trị huyết áp được lấy từ các thiết bị đo huyết áp kế
thủy ngân hoặc đồng hồ đo huyết áp vẫn được sử dụng với ống nghe và nghe âm
thanh Korotkoff vẫn được các bác sĩ tin tưởng hơn.

8


Hình 5: Dạng sóng âm thanh và phương pháp đo huyết áp âm thanh
Korotkoff [7]
b. Kỹ thuật dao động ký
Ý tưởng đằng sau phương pháp này là khi các dao động của áp suất trong một vòng
đo huyết áp được ghi lại trong quá trình giảm áp, điểm dao động cực đại tương ứng
với huyết áp động mạch trung bình. Các dao động bắt đầu ở áp suất tâm thu xấp xỉ
và tiếp tục dưới mức tâm trương, do đó áp suất tâm thu và tâm trương chỉ có thể
được ước tính gián tiếp theo một số thuật tốn xuất phát theo kinh nghiệm. Ưu
điểm của phương pháp này là khơng cần đặt đầu dị qua động mạch cánh tay, nó ít

bị ảnh hưởng bởi nhiễu bên ngồi và bệnh nhân có thể tháo và thay thế vịng bít
theo dõi ngoại trú. Nhược điểm chính là các máy đo như vậy không hoạt động tốt
trong khi hoạt động thể chất khi có thể có các nhiễu chuyển động gây ra là rất đáng
kể. Kỹ thuật đo dao động đã được sử dụng thành công trong máy đo huyết áp cấp
cứu và máy theo dõi tại nhà. Các nhà sản xuất thiết bị đo huyết áp dao động ký sử
dụng các thuật tốn khác nhau và khơng có kỹ thuật đo dao động ký chung.

9


Hình 6: Kỹ thuật đo huyết áp bằng phương pháp dao động ký [8]
c. Kỹ thuật siêu âm
Các thiết bị kết hợp kỹ thuật này sử dụng một bộ thu – phát song siêu âm đặt trên
động mạch cánh tay dưới một vịng bít đo huyết áp. Khi vịng bít xả ký, sự chuyển
động của thành động mạch ở áp suất tâm thu tạo ra hiệu ứng Doppler khi sóng siêu
âm phản xa, và áp suất tâm trương được ghi lại là điểm xảy ra giảm chuyển động
của động mạch. Một biến thể khác của phương pháp này phát hiện sự bơm máu ở
huyết áp tâm thu, và có giá trị đặc biệt để đo áp suất ở trẻ sơ sinh và trẻ em. Ở
những bệnh nhân có âm thanh Korotkoff rất mờ (ví dụ, những người bị teo cơ), đặt
đầu dị Doppler trên động mạch cánh tay có thể giúp phát hiện huyết áp tâm thu,
và kỹ thuật tương tự có thể được sử dụng để đo chỉ số mắt cá chân, trong đó áp lực
tâm thu ở động mạch cánh tay và động mạch xương chày sau được so sánh, để có
được một chỉ số của bệnh động mạch ngoại biên.

Hình 7: Đo huyết áp sử dụng kỹ thuật siêu âm Doppler
d. Phương pháp đo vịng bít ngón tay
10


Xung động mạch trong một ngón tay được phát hiện bộ đo quang thể tích đồ dưới

vịng bít. Đầu ra của phép đo quang thể tích được sử dụng để điều khiển vòng lặp
servo, giúp thay đổi nhanh áp suất vịng bít để giữ đầu ra khơng đổi, do đó động
mạch được giữ ở trạng thái mở một phần. Các dao động của áp suất trong vịng bít
được đo và đã được tìm thấy giống với sóng áp lực trong động mạch ở hầu hết các
đối tượng. Phương pháp này đưa ra ước tính chính xác về sự thay đổi của huyết áp
tâm thu và tâm trương khi so sánh với áp lực động mạch cánh tay; vịng bít có thể
được giữ áp lực lên đến 2 giờ. Loại thiết bị này hiện có trên thị trường như
Finometer và Portapres và đã được kiểm chứng trong một số nghiên cứu chống đo
huyết động mạch xâm lấn.

Hình 8: Hình ảnh minh hoạ nguyên lý đo huyết áp với phương pháp đo
vòng bít ngón tay [10]
e. Đánh giá các phương pháp
Bảng 2: So sánh các phương pháp đo huyết áp [14]
Phương pháp

Ưu điểm

Nhược điểm

Catheter

Giá trị thật, liên tục

Xâm lấn

Korotkoff

Không xâm lấn

Áp lực vịng bít, nhạy với âm
thanh

Dao động ký

Khơng xâm lấn

Áp lực vịng bít, nhạy với chuyển
động

Tonometry

Khơng xâm lấn

Áp lực vịng bít, nhạy với chuyển
động

11


Bù thể tích mạch máu

Khơng xâm lấn,

(Vascular-volume

liên tục

Điều khiển áp lực vịng bít

compensation)

Bảng 3: Yếu tố lỗi chính của các phương pháp đo huyết áp[14]
Trường hợp

Yếu tố lỗi

Huyết áp tâm thu

Huyết áp tâm
trương

Vị trí đo

Đo với vịng bít

Cao hơn tâm nhĩ

Giảm

Giảm

Thấp hơn tâm nhĩ

Tăng

Tăng

Chiều rộng hẹp

Giảm

Tăng

Chiều rộng rộng

Tăng

Giảm

Cuốn vịng bít

Tăng

lỏng
Phương pháp đo

Áp lực tăng chậm

Giảm

Tăng

Khả năng nghe

Giảm

Tăng

thấp

1.3.3 Các nghiên cứu phát triển đo huyết áp khơng vịng bít
a. Cảm biến đeo Shuzo
Hệ thống này được phát triển để đo huyết áp trong khi tập thể dục. Ưu điểm của
hệ thống này là có thể được gắn vào các thiết bị di động như Smartphone và máy
nghe nhạc để bổ sung cho các chức năng của chúng. Do đó hệ thống này có thể đo
huyết áp người dùng mà họ khơng cần thiết mang theo một thiết bị đo đặc biệt.
Ngoài ra, người dùng có thể nhận được phản hồi và đề xuất từ hệ thống này, chẳng
hạn như một danh mục các bài tập hướng dẫn dựa trên dữ liệu thu được.
Thuật toán của hệ thống này dựa trên phương pháp đo tốc độ sóng xung. Trong
phương pháp đo tốc độ sóng xung, thời gian co bóp của tim và tống máu đucợ coi
là gần như nhau và giá trị huyết áp tâm thu được tính dựa trên thời gian truyền
sóng xung, đó là chênh lệch thời gian giữa sóng R và điểm xung sóng tăng. Huyết
áp được ước tính từ kết quả này.
12


Hình 9: Hệ thống cảm biến đeo Shuzo trong quá trình tập thể dục [14]
Thiết bị mục tiêu của hệ thống này là iPod Touch R (Apple, Inc., Cupertino, CA,
USA) và bảng mạch điện tử và bộ xử lý dữ liệu được chứa trong pin phụ, có thể
gắn vào iPod Touch R. Do đó, người dùng có thể đo huyết áp trong khi nghe nhạc
hoặc xem các trang web. Kích thước của hệ thống này là chiều rộng 65 mm × 129
mm chiều cao × 24 mm và trọng lượng của hệ thống này là 230 g (trọng lượng của
iPod Touch R 112 g và pin Li-ion 18 g). Hệ thống này có thể đo trong 2 giờ liên
tục dưới tần số lấy mẫu là 1 kHz. Nó có thể đo trong 28 giờ nếu các phép đo được
thực hiện cứ sau 30 phút theo phép đo không liên tục.
b. Máy theo dõi huyết áp HeartGuide OMRON
Tập đoàn omron (Kyoto, Nhật Bản) đã cơng khai rằng họ có một kỹ thuật được
hiện đại để theo dõi huyết áp, đó là Zero Project 2.0. Máy theo dõi đeo tay có tên
là Heart Heartideide, đo huyết áp với độ chính xác lâm sàng chỉ bằng cách ấn nút

[30]. Nó sẽ đo hoạt động thể chất và giấc ngủ, và đồng bộ hóa với một ứng dụng
để theo dõi và chia sẻ dữ liệu về huyết áp. Omron Corp đã phát triển các phương
pháp xâm lấn để đo huyết áp tùy thuộc vào thời gian truyền của mạch. Công nghệ
đo huyết áp đã thay đổi qua nhiều năm. Thiết bị có một dải cực cứng và phồng lên
để thực hiện phép đo dao động theo cách tương tự như vòng đo huyết áp của bác
sĩ. Đồng hồ thực hiện các bài đọc thủ cơng và đo nhịp tim tại chỗ nhưng cũng có
thể được lập trình để đọc bài kiểm tra ban đêm để kiểm tra tăng huyết áp và nguy
cơ đột quỵ khi ngủ.
13


Hình 10: Máy theo dõi huyết áp HeartGuide OMRON
Đồng hồ này cũng theo dõi các bước và ngủ, và cũng có thể hiển thị thơng báo
điện thoại. Đồng hồ này sẽ tồn tại trong khoảng từ 10 đến 14 ngày trong một lần
sạc, theo Scott, điều này sẽ giúp bệnh nhân cao tuổi dễ sử dụng hơn. Đồng hồ này
có các bài đọc thủ công và đo nhịp tim tại chỗ, nhưng cũng có thể được lập trình
để đọc bài kiểm tra ban đêm để kiểm tra tăng huyết áp và nguy cơ đột quỵ khi ngủ.
Người ta nói mất khoảng 1 phút để đo huyết áp bằng chiếc đồng hồ này. Chiều cao
của cổ tay cần phải giống như trái tim để đảm bảo độ chính xác của phép đo. Chiều
cao của cổ tay và trái tim gần như giống nhau trong khi ngủ, do đó, phép đo trong
khi ngủ của chiếc đồng hồ này được cho là điều kiện lý tưởng
c. Máy theo dõi huyết áp Echolabs
EchoLabs (Englewood, CO, USA) đã phát minh ra một công nghệ truyền ánh sáng
xun qua mơ đến máu và phân tích tín hiệu phản xạ. Công nghệ tận dụng quang
phổ để phân tích máu, sử dụng các bộ phát để truyền ánh sáng và các tần số điện
từ khác đến da và đo ánh sáng phản xạ lại. Sự phản xạ không chỉ từ da, khi một
sóng điện từ được chiếu vào mô, ánh sáng được phản xạ từ bộ thu và có thể phân
tích lưu lượng máu hoạt động như thế nào, ngồi nhịp tim, hệ thống này có thể đo
lường những thứ như nồng độ khí trong máu.

14