(Luận án tiến sĩ) Phát triển kỹ thuật thu nhận tín hiệu tim đồ trở kháng ngực ICG ứng dụng trong phép đo thông số cung lượng tim

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Phan Đăng Hưng

PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT THU NHẬN
TÍN HIỆU TIM ĐỒ TRỞ KHÁNG NGỰC ICG ỨNG DỤNG TRONG
PHÉP ĐO THÔNG SỐ CUNG LƯỢNG TIM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

Hà Nội - 2021


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Phan Đăng Hưng

PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT THU NHẬN
TÍN HIỆU TIM ĐỒ TRỞ KHÁNG NGỰC ICG ỨNG DỤNG TRONG
PHÉP ĐO THÔNG SỐ CUNG LƯỢNG TIM
Ngành: Kỹ thuật Điện tử
Mã số: 9520203

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS VŨ DUY HẢI

Hà Nội - 2021


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả dưới sự
hướng dẫn khoa học của PGS.TS Vũ Duy Hải và các tài liệu tham khảo đã được trích
dẫn. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, khách quan và chưa
từng được tác giả khác công bố.
Hà Nội, ngày 31 tháng 12 năm 2021
Người hướng dẫn khoa học

Tác giả luận án

PGS.TS Vũ Duy Hải

Phan Đăng Hưng


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện luận án, tôi đã nhận được sự động viên, tạo điều kiện
thuận lợi của cơ quan công tác, nơi đào tạo, các thầy giáo, cơ giáo, bạn bè, gia đình
và đồng nghiệp. Đây là nguồn động lực to lớn giúp tôi vượt qua các khó khăn, thử
thách để hồn thành luận án của mình.
Trước tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành và sâu sắc đến PGS.TS Vũ
Duy Hải, người đã ln tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, chỉ bảo tơi trong suốt quá trình
nghiên cứu. Thầy đã dành nhiều thời gian và tâm huyết, hỗ trợ về mọi mặt để tơi hồn
thành luận án này.
Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo của Bộ môn Công nghệ Điện
tử và Kỹ thuật Y sinh, Viện Điện tử - Viễn thông, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
đã định hướng, đóng góp ý kiến, giúp đỡ tơi trong q trình học tập, nghiên cứu.

Tơi cũng xin cảm ơn các thành viên trong nhóm nghiên cứu tim đồ trở kháng
ngực – Trung tâm Điện tử y sinh, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội; các tình nguyện
viên đã hỗ trợ và cùng tham gia với tôi trong việc triển khai các thí nghiệm đo lường,
phân tích tín hiệu trở kháng ngực tại phịng thí nghiệm.
Tơi xin trân trọng cảm ơn tới Ban Giám hiệu, các đơn vị liên quan của Trường
Đại học Bách Khoa Hà nội và Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã tạo điều kiện
thuận lợi cho tơi trong q trình học tập, nghiên cứu.
Cuối cùng, tơi xin chân thành cảm ơn bạn bè, gia đình và đồng nghiệp đã luôn
quan tâm, động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành luận án này.
Hà Nội, ngày 31 tháng 12 năm 2021
Tác giả luận án

Phan Đăng Hưng


MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................. i
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................ iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................... vi
DANH MỤC HÌNH VẼ.......................................................................................... vii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
Lý do chọn đề tài ............................................................................................................. 1
Mục tiêu của luận án ...................................................................................................... 2
Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu của luận án.................................... 3
Đối tượng nghiên cứu .................................................................................................. 3
Phạm vi nghiên cứu...................................................................................................... 3
Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................. 4
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án................................................................... 5
Về ý nghĩa khoa học .................................................................................................... 5
Về ý nghĩa thực tiễn ..................................................................................................... 5

Các đóng góp của luận án .............................................................................................. 5
Bố cục của luận án .......................................................................................................... 6

CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU
LIÊN QUAN .............................................................................................................. 8
1.1 Tim và huyết động .................................................................................................... 8
1.1.1 Cấu trúc của tim và hoạt động bơm máu ............................................................ 8
1.1.2 Cung lượng tim và các thông số huyết động liên quan ..................................... 10
1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới cung lượng tim......................................................... 11
1.1.4 Vai trò cung lượng tim trong chẩn đoán và điều trị .......................................... 13
1.1.5 Các phương pháp đo cung lượng tim ................................................................ 13
1.2 Phương pháp đo cung lượng tim bằng tim đồ trở kháng ngực .......................... 18
1.2.1 Giới thiệu chung................................................................................................ 18
1.2.2 Trở kháng ngực và tim đồ trở kháng ngực........................................................ 18
1.2.3 Tính tốn cung lượng tim từ tín hiệu ICG ........................................................ 22
1.3 Kỹ thuật ghi đo tín hiệu ICG ................................................................................. 24
1.3.1 Mơ hình tổng qt ............................................................................................. 24
1.3.2 Phương pháp giải điều chế và xử lý tín hiệu ..................................................... 28
1.3.3 Các loại nhiễu điển hình ................................................................................... 30
i


1.4 Một số vấn đề còn tồn tại và các nghiên cứu liên quan ....................................... 33
1.4.1 Vấn đề độ chính xác và tính hiệu quả khi giải điều chế tín hiệu ...................... 33
1.4.2 Vấn đề chồng lấn vị trí đặt điện cực ................................................................. 36
1.4.3 Ảnh hưởng của hoạt động hô hấp ..................................................................... 37
1.5 Kết luận chương 1 ................................................................................................... 44

CHƯƠNG 2. NÂNG CAO HIỆU QUẢ VÀ TÍNH ỨNG DỤNG CỦA HỆ
THỐNG THU NHẬN TÍN HIỆU ICG ................................................................. 46

2.1 Đề xuất mơ hình thu nhận tín hiệu ICG mới ....................................................... 46
2.1.1 Đề xuất ý tưởng số hóa đỉnh sóng mang ........................................................... 46
2.1.2 Mơ tả chi tiết giải pháp và mơ hình hệ thống ................................................... 47
2.1.3 Thí nghiệm và kết quả....................................................................................... 50
2.2 Đề xuất các vị trí đặt điện cực mới thu nhận tín hiệu ICG ................................. 56
2.2.1 Đề xuất vị trí đặt điện cực ................................................................................. 56
2.2.2 Thí nghiệm và kết quả....................................................................................... 58
2.3 Kết luận chương 2 ................................................................................................... 70

CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CỦA NHIỄU THỞ
TRONG PHÉP ĐO TÍN HIỆU ICG ..................................................................... 72
3.1 Xây dựng hệ thống thu nhận đồng thời tín hiệu TEB và ECG .......................... 72
3.1.1 Mục đích ........................................................................................................... 72
3.1.2 Thiết kế hệ thống .............................................................................................. 72
3.1.3 Xây dựng các khối ............................................................................................ 73
3.1.4 Kết quả .............................................................................................................. 77
3.2 Xây dựng bộ cơng cụ hỗ trợ xử lý tín hiệu ICG ................................................... 81
3.2.1 Mục đích ........................................................................................................... 81
3.2.2 Xây dựng cơng cụ phần mềm thiết kế và thực hiện lọc số ............................... 82
3.2.3 Xây dựng cơng cụ phần mềm phân tích và xử lý tín hiệu ICG......................... 84
3.3 Quy trình xây dựng bộ dữ liệu nhiễu thở trong phép đo ICG............................ 86
3.3.1 Mục đích ........................................................................................................... 86
3.3.2 Xây dựng quy trình thu nhận dữ liệu ................................................................ 86
3.3.3 Lựa chọn tình nguyện viên ............................................................................... 87
3.3.4 Thực hiện thu nhận dữ liệu ............................................................................... 87
3.3.5 Xử lý và chuẩn hóa dữ liệu ............................................................................... 89
3.3.6 Mơ tả và lưu trữ dữ liệu .................................................................................... 89
3.4 Thuật toán tách và xác định đặc trưng nhiễu thở ............................................... 90
3.4.1 Tách nhiễu thở từ tín hiệu TEB......................................................................... 90
3.4.2 Xác định dải phổ và biên độ của nhiễu thở ....................................................... 96

3.5 Kết luận chương 3 ................................................................................................... 98

ii


CHƯƠNG 4. PHÁT TRIỂN THUẬT TOÁN GIẢM NHIỄU THỞ TRONG
PHÉP ĐO TÍN HIỆU ICG..................................................................................... 99
4.1 Đề xuất và xây dựng thuật toán lọc nhiễu thở ..................................................... 99
4.1.1 Đề xuất ý tưởng ................................................................................................. 99
4.1.2 Thiết kế mơ hình và triển khai chi tiết thuật toán lọc nhiễu ........................... 100
4.2 Đề xuất phương pháp và quy trình đánh giá việc lọc nhiễu thở ...................... 105
4.2.1 Phương pháp đánh giá..................................................................................... 105
4.2.2 Tiến hành đánh giá .......................................................................................... 106
4.3 Kết quả và bàn luận .............................................................................................. 107
4.3.1 Kết quả ............................................................................................................ 107
4.3.2 Bàn luận .......................................................................................................... 114
4.4 Kết luận chương 4 ................................................................................................. 116

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .......................................................... 117
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ............. 119
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 120
PHỤ LỤC 1 ........................................................................................................... 127
PHỤ LỤC 2 ........................................................................................................... 132
PHỤ LỤC 3 ........................................................................................................... 133

iii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

ABW

Actual Body Weight

Cân nặng thực tế

ADC

Analog to Digital Converter

Bộ chuyển đổi tương tự sang số

BSA

Body Surface Area

Diện tích bề mặt cơ thể

CI

Cardiac Index

Chỉ số cung lượng tim

CO

Cardiac output

Cung lượng tim

CPLD

Complex Programmable Logic
Device

Vi mạch có thể lập trình được

CVP

Central Venous Pressure

Huyết áp tĩnh mạch trung tâm

DSP

Digital Signal Processor

Bộ xử lý tín hiệu số

ECG

Electrocardiogram

Điện tim đồ

FPGA

Field Programmable Gate Array

Chip logic số có thể lập trình
được

HR

Heart rate

Nhịp tim

IBW

Ideal Body Weight

Cân nặng lý tưởng
Tim đồ trở kháng ngực

Impedance cardiography
ICG

Thuộc về trở kháng ngực

Impedance cardiographic

(Trở kháng ngực do hoạt động
của tim)

Trở kháng phổi

IP

Impedance pneumography

(Trở kháng ngực do hoạt động
hô hấp)

LVET

Left ventricle ejection time

Thời gian tống máu thất trái

MAP

Mean Arterial Pressure

Huyết áp động mạch trung bình

PAC-TD

Pulmonary Artery Catheter –
Thermodulition

Pha loãng nhiệt catheter động
mạch phổi

iv

Từ viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

RMSE

Root Mean Squared Error

Sai số bình phương trung bình
gốc

RMSPE

Root Mean Squared Percentage
Error

Sai số bình phương trung bình
gốc tương đối

SNR

Signal to Noise Ratio

Tỷ số tín hiệu trên nhiễu

SV

Stroke volume

Thế tích nhát bóp

SVI

Stroke Volume Index

Chỉ số thể tích nhát bóp

SVR

Systemic Vascular Resistance

Sức cản mạch hệ thống

TEB

Thoracic electrical bioimpedance

Trở kháng ngực

TPTD

Transpulmonary Thermodilution

Pha loãng nhiệt xuyên phổi

WHO

World health organization

Tổ chức y tế thế giới

Z

Trở kháng vùng ngực

Z0

Trở kháng nền

∆V

Sự thay đổi thể tích vùng ngực

∆Z

Trở kháng thay đổi của vùng
ngực

v


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Tổng hợp các phương pháp đo cung lượng tim ........................................ 14
Bảng 1.2 Tổng hợp các phương pháp lọc nhiễu thở trong phép đo tín hiệu ICG .... 38
Bảng 2.1 Tổng hợp chỉ số RMSE và RMSPE trong các lần đo đối chứng .............. 55
Bảng 2.2 Tổng hợp kết quả đo tại vị trí gắn điện cực chuẩn và vị trí đề xuất số 1 .. 60

Bảng 2.3 Tổng hợp kết quả đo tại vị trí gắn điện cực chuẩn và vị trí đề xuất số 2 .. 63
Bảng 2.4 Tổng hợp kết quả đo tại vị trí gắn điện cực chuẩn và vị trí đề xuất số 3 .. 65
Bảng 2.5 Tổng hợp các chỉ số thống kê đo lường huyết động ở các vị trí đề xuất .. 68
Bảng 3.1 Thơng số kĩ thuật của mô-đun nguồn DC-DC JHM1524D12 .................. 77
Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của mạch đo tín hiệu TEB và ECG ............................. 78
Bảng 3.3 Chức năng chính của phần mềm lưu và hiển thị dữ liệu TEB và ECG .... 79
Bảng 4.1 Tổng hợp các chỉ số SNR và RMSPE tính được từ dữ liệu thử nghiệm 108

vi


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Cấu trúc của tim, đường đi của máu giữa các buồng tim và van tim [1] .... 8
Hình 1.2 Diễn biến chu chuyển tim đối với chức năng tâm thất trái [1] .................... 9
Hình 1.3 Quan hệ giữa cung lượng tim và nhịp tim [6] ........................................... 11
Hình 1.4 Tín hiệu ICG tiêu biểu và các điểm đặc trưng [25] ................................... 19
Hình 1.5 Biểu diễn đồng thời tín hiệu ICG, ECG và trở kháng thay đổi ∆Z [26] ... 21
Hình 1.6 Sơ đồ khối thực thi thuật tốn Pan-Tompkins ........................................... 21
Hình 1.7 Ngun lý đo trở kháng ngực .................................................................... 25
Hình 1.8 Minh họa cách sử dụng 8 điện cực tròn .................................................... 26
Hình 1.9 Cấu trúc một hệ thống đo ICG điển hình bằng phương pháp tương tự ..... 28
Hình 1.10 Cấu trúc một hệ thống đo ICG điển hình bằng phương pháp số hóa ...... 30
Hình 1.11 Vị trí chuẩn của các điện cực theo mơ hình 8 điện cực [23] ................... 36
Hình 2.1 Tín hiệu điều chế và các điểm lấy mẫu tại đỉnh ........................................ 46
Hình 2.2 Vị trí khối thu nhận tín hiệu ICG trong mơ hình đề xuất .......................... 48
Hình 2.3 Mơ hình hệ thống thu nhận tín hiệu ICG đề xuất ...................................... 49
Hình 2.4 Hệ thống phần cứng dùng trong thử nghiệm thực tế ................................. 51
Hình 2.5 Vị trí các điểm đo kiểm tra VA, VB, và VC ................................................ 52
Hình 2.6 Dạng sóng đo được tại các điểm trung gian .............................................. 52
Hình 2.7 Dạng sóng của tín hiệu Z thu được sau khi số hóa .................................... 53

Hình 2.8 Giá trị đã chuẩn hóa của ΔZ khi đo bằng hệ thống đề xuất ...................... 53
Hình 2.9 Giá trị đã chuẩn hóa của ΔZ khi đo bằng thiết bị đối chứng ..................... 54
Hình 2.10 Bản ghi một lần đo trong 35 giây của hệ thống đề xuất .......................... 56
Hình 2.11 Bản ghi một lần đo trong 35 giây của thiết bị đối chứng ........................ 56
Hình 2.12 Minh họa các vị trí điện cực đề xuất ....................................................... 58
Hình 2.13 Vị trí đề xuất và vị trí điện cực chuẩn đo trên thiết bị Niccomo ............. 58
Hình 2.14 Biểu đồ phân tán với R2 và sự phù hợp Bland-Altman giữa các giá trị HR
đo tại vị trí chuẩn và vị trí đề xuất số 1 ........................................................... 61
vii


Hình 2.15 Biểu đồ phân tán với R2 và sự phù hợp Bland-Altman giữa các giá trị Z0
đo tại vị trí chuẩn và vị trí đề xuất số 1 ........................................................... 61
Hình 2.16 Biểu đồ phân tán với R2 và sự phù hợp Bland-Altman giữa các giá trị SV
đo tại vị trí chuẩn và vị trí đề xuất số 1 ........................................................... 61
Hình 2.17 Biểu đồ phân tán với R2 và sự phù hợp Bland-Altman giữa các giá trị LVET
đo tại vị trí chuẩn và vị trí đề xuất số 1 ........................................................... 62
Hình 2.18 Biểu đồ phân tán với R2 và sự phù hợp Bland-Altman giữa các giá trị CO
đo tại vị trí chuẩn và vị trí đề xuất số 1 ........................................................... 62
Hình 2.19 Dạng sóng ICG ở vị trí chuẩn và vị trí đề xuất số 1 ................................ 62
Hình 2.20 Biểu đồ phân tán với R2 và sự phù hợp Bland-Altman giữa các giá trị HR
đo tại vị trí chuẩn và vị trí đề xuất số 2 ........................................................... 63
Hình 2.21 Biểu đồ phân tán với R2 và sự phù hợp Bland-Altman giữa các giá trị Z0
đo tại vị trí chuẩn và vị trí đề xuất số 2 ........................................................... 64
Hình 2.22 Biểu đồ phân tán với R2 và sự phù hợp Bland-Altman giữa các giá trị SV
đo tại vị trí chuẩn và vị trí đề xuất số 2 ........................................................... 64
Hình 2.23 Biểu đồ phân tán với R2 và sự phù hợp Bland-Altman giữa các giá trị LVET
đo tại vị trí chuẩn và vị trí đề xuất số 2 ........................................................... 64
Hình 2.24 Biểu đồ phân tán với R2 và sự phù hợp Bland-Altman giữa các giá trị CO
đo tại vị trí chuẩn và vị trí đề xuất số 2 ........................................................... 65

Hình 2.25 Dạng sóng ICG ở vị trí chuẩn và vị trí đề xuất số 2 ................................ 65
Hình 2.26 Biểu đồ phân tán với R2 và sự phù hợp Bland-Altman giữa các giá trị HR
đo tại vị trí chuẩn và vị trí đề xuất số 3 ........................................................... 66
Hình 2.27 Biểu đồ phân tán với R2 và sự phù hợp Bland-Altman giữa các giá trị Z0
đo tại vị trí chuẩn và vị trí đề xuất số 3 ........................................................... 66
Hình 2.28 Biểu đồ phân tán với R2 và sự phù hợp Bland-Altman giữa các giá trị SV
đo tại vị trí chuẩn và vị trí đề xuất số 3 ........................................................... 67
Hình 2.29 Biểu đồ phân tán với R2 và sự phù hợp Bland-Altman giữa các giá trị LVET
đo tại vị trí chuẩn và vị trí đề xuất số 3 ........................................................... 67
Hình 2.30 Biểu đồ phân tán với R2 và sự phù hợp Bland-Altman giữa các giá trị CO
đo tại vị trí chuẩn và vị trí đề xuất số 3 ........................................................... 67
Hình 2.31 Dạng sóng ICG ở vị trí chuẩn và vị trí đề xuất số 3 ................................ 68
viii


Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống thu nhận tín hiệu TEB và ECG ................................ 73
Hình 3.2 Ảnh thực tế của khối mạch đo tín hiệu TEB và ECG sau khi hồn thiện . 78
Hình 3.3 Giao diện phần mềm hiển thị và lưu trữ dữ liệu tín hiệu TEB và ECG .... 79
Hình 3.4 Dữ liệu TEB và ECG được ghi bởi phần mềm dưới dạng file .csv .......... 79
Hình 3.5 Giao diện phần mềm khi thiết kế bộ lọc IIR ............................................. 82
Hình 3.6 Giao diện phần mềm khi thiết kế bộ lọc FIR ............................................ 83
Hình 3.7 Giao diện thực hiện lọc với tín hiệu nhiễu thở thơ sau xử lý .................... 83
Hình 3.8 Giao diện cơng cụ phần mềm phân tích và xử lý tín hiệu ICG ................. 85
Hình 3.9 Giao diện cửa sổ xử lý tín hiệu ICG bằng biến đổi wavelet ..................... 85
Hình 3.10 Hình ảnh tác giả dán các điện cực đo dưới sự hướng dẫn của bác sĩ ...... 88
Hình 3.11 Hình ảnh thu nhận tín hiệu TEB và ECG trên tình nguyện viên ............. 88
Hình 3.12 Sơ đồ thực hiện thuật tốn tách nhiễu thở từ tín hiệu TEB ..................... 91
Hình 3.13 Kết quả các phép xử lý trung gian của thuật toán phát hiện đỉnh R ........ 93
Hình 3.14 Tín hiệu ECG với các đỉnh R đã được phát hiện và đánh dấu ................ 94
Hình 3.15 Tín hiệu trở kháng ngực ở trạng thái thở bình thường ............................ 95

Hình 3.16 Tín hiệu trở kháng ngực ở trạng thái thở nhanh ...................................... 95
Hình 3.17 Tín hiệu trở kháng ngực ở trạng thái thở gắng sức ................................. 95
Hình 3.18 Phổ tín hiệu trở kháng ngực trước và sau khi xử lý ở ba trạng thái ........ 96
Hình 3.19 Ảnh hưởng của nhiễu thở ở trạng thái bình thường lên tín hiệu ICG ..... 97
Hình 3.20 Ảnh hưởng của nhiễu thở ở trạng thái thở nhanh lên tín hiệu ICG ......... 97
Hình 3.21 Ảnh hưởng của nhiễu thở ở trạng thái thở gắng sức lên tín hiệu ICG .... 98
Hình 4.1 Sơ đồ thực hiện thuật tốn theo mơ hình lọc nhiễu thở đề xuất .............. 101
Hình 4.2 Sơ đồ thuật tốn Mallat phân giải và khơi phục tín hiệu ......................... 102
Hình 4.3 Tạo đáp ứng xung của bộ lọc dùng trong biến đổi wavelet ................... 103
Hình 4.4 Mơ hình đánh giá hiệu quả lọc nhiễu thở ................................................ 105
Hình 4.5 Biểu đồ hộp của chỉ số RMSPE của các tình nguyện viên với ba trạng thái
thở khác nhau theo phương pháp đề xuất và phương pháp của Seppä .......... 109

ix


Hình 4.6 Các đoạn tín hiệu gốc và đoạn tín hiệu đại diện sau trung bình .............. 109
Hình 4.7 Các chu kỳ tín hiệu ICG đại diện ở trạng thái thở bình thường .............. 110
Hình 4.8 Các chu kỳ tín hiệu ICG đại diện ở trạng thái thở gắng sức ................... 111
Hình 4.9 Các chu kỳ tín hiệu ICG đại diện ở trạng thái thở nhanh ........................ 111
Hình 4.10 Chỉ số SNR trung bình đối với ba trạng thái thở ................................... 112
Hình 4.11 Dạng sóng tín hiệu ICG chuẩn hóa sau khi thêm nhiễu thở và sau bộ lọc
wavelet của một trường hợp thở bình thường điển hình ............................... 113
Hình 4.12 Dạng sóng tín hiệu ICG chuẩn hóa sau khi thêm nhiễu thở và sau bộ lọc
wavelet của một trường hợp thở gắng sức điển hình..................................... 113
Hình 4.13 Dạng sóng tín hiệu ICG chuẩn hóa sau khi thêm nhiễu thở và sau bộ lọc
wavelet của một trường hợp thở nhanh điển hình ......................................... 114

x

MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Theo tổ chức y tế thế giới (WHO), từ năm 2000 đến năm 2019, bệnh tim mạch
vẫn là nguyên nhân gây tử vong số một trên thế giới. Số liệu năm 2019 cho thấy bệnh
thiếu máu cơ tim và đột quỵ đã gây ra 27% số ca tử vong trên toàn cầu. Ở Việt Nam,
số người chết vì bệnh tim mạch khoảng 200.000 người, chiếm ¼ tổng số ca tử vong
hằng năm. Theo thống kê, cứ 3 người trưởng thành thì có 1 người có nguy cơ tim
mạch. Ngoài nguyên nhân gây tử vong, bệnh tim mạch cịn gây ra nhiều biến chứng
nặng nề khơng những ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống cho bệnh nhân mà cịn là
gánh nặng cho gia đình và xã hội, chi phí cho chăm sóc và điều trị cũng rất tốn kém.
Để chẩn đoán, điều trị các bệnh về tim mạch, ngồi tín hiệu điện tim và nhịp tim,
các bác sĩ còn dựa vào các tham số huyết động chính như thể tích nhát bóp của tim
(SV – stroke volume), thời gian tống máu thất trái (LVET – left ventricular ejection
time), và quan trọng nhất là cung lượng tim (CO – cardiac output). Sự kết hợp giữa
cung lượng tim, điện tâm đồ, cùng các thông số huyết động khác giúp bác sĩ phân
loại khá chính xác các bệnh lý tim mạch, đặc biệt là các bệnh lý xuất phát từ tình
trạng thiếu máu cục bộ, huyết áp cao, và nhồi máu cơ tim. Việc đo lường và theo dõi
thông số CO liên tục cũng hỗ trợ rất nhiều cho bác sĩ trong cấp cứu, phẫu thuật và hồi
sức liên quan đến các bệnh về tim mạch và những căn bệnh khác.
Thông số CO là một thông số quan trọng trong việc chẩn đoán và điều trị bệnh
tim mạch, đặc biệt trong hồi sức cấp cứu tim mạch. Hiện nay có một số phương pháp
đo lường và theo dõi thơng số CO. Các phương pháp này được phân thành hai nhóm
đó là nhóm các phương pháp đo xâm lấn (can thiệp) và nhóm các phương pháp đo
khơng xâm lấn (khơng can thiệp).
Trong nhóm phương pháp đo xâm lấn, phương pháp đo catheter động mạch phổi
(Swan-Ganz) và phương pháp phân tích sóng mạch kết hợp với pha lỗng nhiệt xun
phổi (PiCCO) vẫn là các phương pháp thường được sử dụng, cho kết quả chính xác
cao. Tuy nhiên, các phương pháp này tồn tại một số nhược điểm như đòi hỏi kỹ thuật
cao, có nguy cơ lây chéo các bệnh truyền nhiễm, nguy hiểm cho người bệnh, và chỉ

phù hợp với một số tình huống trong lâm sàng.
Nhóm các phương pháp khơng can thiệp đã và đang từng bước được đầu tư nghiên
cứu nhằm khắc phục những hạn chế của nhóm phương pháp có can thiệp để đảm bảo
tính thuận lợi trong sử dụng và an toàn cho bệnh nhân. Nổi bật trong nhóm này là
1