Phân tích tín hiệu điện tim loạn nhịp

B GIÁO DO
I HC BÁCH KHOA HÀ NI







CH C HOÀNG












LUN ÁN TI

Hà Ni  2014



B GIÁO DO
I HC BÁCH KHOA HÀ NI





CH C HOÀNG





thun t
Mã s: 62520203




LUN ÁN TI

NG DN KHOA HC:
1. 

Hà Ni - 2014

I



u ca riêng tôi. Các s liu và kt
qu trong lun án là trung th   c ai khác công b trong bt k
công trình nào khác.

Hà Nội, ngày 24 tháng 10 năm
2014
ng dn Nghiên cu sinh



GS.TS. Nguyc Thun Ch c Hoàng





II

LI C

Luc hoàn thành ti B môn Công ngh n t và K thut y sinh,
Vin t vin thôngi hc Bách Khoa Hà Ni s ng dn tn
tình ca tp th ng dn. Tác gi xin bày t lòng bic nht ti tp th
ng dn u king dn v hc thut, kin thc, kinh nghim trong
quá trình thc hin lun án.
Tác gi xin chân thành c       c Washington
University School of Medicine Heart Rate Variability Laboratory, Division of
Cardiology u kin làm vic, nghiên cu và trao i v hc thut vi tác
gi trong sut thi gian tác gi tham gia nghiên cu ti Bnh
vin     ,One Children's Place, St. Louis, MO,
63110. Tác gi xin chân thành c. Trn Thi hc OGI School
of Science and Engineering, Oregon Health and Science University, Beaverton, OR
ng cho tôi thc hin các nghiên cu v
x lý tín hiu lon nhp tim.
Trong quá trình hc tp và nghiên cu, thông qua các bài ging, hi ngh và
xêmina, tác gi luôn nhc s  và nhng ý ki
báu ca tp th cán b thuc Vin t vin thôngi Hc Bách Khoa Hà Ni.
Tác gi xin chân thành ci Hc Bách Khoa Hà
Nu kin cho tác gi trong thi gian làm nghiên cu sinh.
Tác gi xin chân thành co Vin Tim Mch Bnh Vin Bch
Mai, Bnh VinTim Hà Ni, Bnh Vin   thut, th
bác s, k thu tác gi trong sut thi gian cng tác
thu nhn d liu trên h thn sinh lý và Holter ti Vin. c
c em hc viên cao hc, nghiên cu sinh và bng nghip gn xa
ng viên và khích l tác gi trong quá trình hc tp, nghiên cu và làm
lun án.
Tác gi xin kính tng nha mình nim vinh
hnh to ln này.

Hà nội, ngày 24 tháng 10 năm 2014
Tác gi



III

Ch c Hoàng

L i
MC LC iii
MT S KÝ HIU VÀ CH VIT TT vii
MC LC HÌNH NH ix
MC LC BNG BIU xi
1. Gii thiu 1
2. Lý do ch tài lun án 3
u 3
ng nghiên cu: 3
u: 4
4. Tình hình nghiên cc và trên th gii 4
c: 4
Trên th gii: 5
5. Mc tiêu và nhim v ca lun án 6
Mc tiêu: 7
Nhim v: 7
6. Cu trúc lun án 10
c và thc tin ca lun án 12
8. Các kt qu mi d kin s c 13
  NG QUAN V PHÂN TÍCH VÀ X LÝ TÍN HI N TIM
LON NHP 15

t v 15
1.1 Khái nim v n sinh lý tim 15
1.2 Phân loi tín hin tim lon nhp 21
1.2.1.Khái nim lon nhp tim: 21
1.2.2. Phân lo hình thành ri lon nhp tim. 22
m chung ca các ri lon nhp tim 27
1.4 Mô hình phân tách phc h xut bi Pan, Hamilton và Tompkins. 27
 liu RR ca tín hiu n tim 34
IV

1.6 Phân tích và chn tim lon nhp 35
1.6.1 Phân tích trong min thi gian 36
 lý trong min tn s 36
 lý trong min phi tuyn 38
n tim lon nhp 45
KT LUN  1 46
N TÍN HIN TIM 47
t v 47
2.1 Các h thng thu nh tín hin tim lon nhp 47
2.1.1 Thu nhn tín hin tim t thit b Holter chuyên dng 48
2.1.2 Thu nhn tín hin tim t h thng theo dõi trung tâm 51
2.1.3 D lin tim lon nhp CAST theo tiêu chun ti Vin nghiên cu quc
gia v Máu, Tim, Phi ca M 53
2.2 D lin tim lon nhp ca các bnh nhân 56
2.2.1 D lin tim lon nhp t h thng Holter 56
2.2.2 D lin tim lon nhp t h thng theo dõi trung tâm BedmasterEX 57
2.2.3 D lin tim lon nhp CAST t Physionet và d liu t HRV Lab 60
 lin tim thu nhc t các h thng Holter, BedmasterEx,
HRVlab và CAST 63
m: 63

2.3.2 Hn ch: 64
2.4 B  d lii d 65
KT LU 69
N GII THUT PHÂN TÁCH PHC HP QRS VÀ KH
NG TÍN HI 71
t v 71
3.1 Phát trin module t ng phân tích và chu gii thut ca
Pan, Hamilton và Tompkins. 72
3.1.1 Mô hình ci ti ng phân tích và chu
t gii thut ca Pan, Hamilton và Tompkins. 73
 xut xây dng gii thut phân tích kh ng tín hi
tr (Multi Detrended Fluctuation Analysis - MDFA). 80
3.2.1 Hn ch c xut và các phép bii
DFA hin ti 80
3.2.2 Mô hình thc hin gii thut MDFA 80
V

3.3.3 Quy trình thc hin MDFA 85
KT LUN  3 87
T QU BII VÀ PHÂN TÍCH TÍN HIN TIM LON
NHP BNG CI THIN PHÂN TÁCH PHC HP QRS VÀ BII MDFA 89
t v 89
4.1 D liu mu phân tích 90
4.2 Kt qu phân tách phc hp QRS. 90
4.3 Các kt qu  xut ci thi ng
tín hing (MDFA) 95
4.3.1 Các thông s phân tích tín hiu tim lon nhp trong min phi tuyn 95
4.3.2 Kt qu phân tích bii MDFA theo các khong thi gian 20 phút 96
4.3.3 Phân tích bii MDFA theo các nhóm 1000 nhp RR 101
4.3.4 Phân tích bii MDFA theo các nhóm 1000 nhp RR cho nhóm bnh nhân

lon nhn hình trong b  d liu HRVLab 104
c c 109
m ca Peng
CK 109
m ca bii MDFA theo thi gian 20 phút và theo 1000 nhp RR
110
KT LU 111
NG QUY TRÌNH THU NHN VÀ CHU 
D LIU RR CA CÁC BNH NHÂN TI VIT NAM 113
t vn  113
5.2 Mô hình thu nhn, x  n tim ph bin ti Vit Nam hin
nay 114
5.2.1 D liu n tim ghi nhanh trong thi gian t c tip
lên giy in nhit. 114
5.2.2 D lin tim ghi nhanh ty vào
 x lý bng phn mm. 115
5.2.3 D lin tim Holter theo dõi bnh nhân trong thi gian dài khong 24h.
115
5.2.4 D lin tim thu nhn t h thng theo dõi trung tâm hoc tín hin
sinh lý. 115
5.2.5 Các v còn tn ti 116
5.3 Mô hình thu nhn, x  n tim ph bin trên th gii hin
nay 117
VI

5.3.1 Thu nhn d lin tim t h thng Holter 117
 pháp tng hp trong s  và qung bá 117
5.3.3 Các v còn tn ti 118
5.4 Xây dng mô hình thu nhn, chu d lin tim lon
nhp di Vit Nam. 119

5.4.1 H thu vào 121
5.4.2 Thu nhn và tng hp d lin tim 122
5.4.3 Module x lý MDFA trung tâm 123
5.4.4 Các h thng qun lý thông tin bnh vin (HIS/PACS/RIS/LIS ) cùng vi H
thng thit b và thông tin bnh vin 127
5.5 Tric t mô hình thu nhn, chu
d lin tim lon nhp di Vit Nam. 128
u qu ca mô hình MDFA ca tác gi xây dng so vi các phn
mm x lý tín hin tim Holter. 129
5.5.2 Mt s tu chnh c xut 131
KT LUN  133
KT LUN VÀ  XUT 135
TÀI LIU THAM KHO 140



VII



STT
Thut ng
Din gii
D
1
ANS
Autonomic Nervous System
H thng thn thc vt
2
APC

Atrial Premature Contraction
t sm ti

3
ApEn
Approximate entropy
Xp x Entropy
4
AR
Autoregressive
T hi qui
5
CAST
CardiacArrhythmia
Suppression Trial
Th nghin tim
lon nhp
6
DFA
Detrended Fluctuation
Analysis
Phân tích kh khuynh
ng tín hing
7
ECG
Electro-cardiogram

8
FFT
Fast Fourier transform

Bii Fourier nhanh
9
HF
High Frequency
Tn s cao
10
HRV
Heart Rate Variability
Lon nhp tim
11
LF
Low Frequency
Tn s thp
12
NHLBI
National Heart, Lung, and
Blood Institute
Vin nghiên cu quc gia
M v Máu, Tim, Phi
13
PSD
Power Spectrum Density
M ph ng
14
REC
Recurrence Rate
T phát sinh li
15
RMSD
Root Mean Square Deviation

 l
bình
16
SA
Sionatrial node

17
SampEn
Sample Entropy
Entropy mu
18
SDNN
Standard Deviation NN
 lch tiêu chun ca RR
19
STD RR
Standard deviation in RR
intervals
 lch tiêu chun ca giá
tr nhp tim
20
TINN
Triangular interpolation of NN
intervals
Chiu rng gc ca
 th n RR
VIII

21
VLF

Very Low Frequence
Tn s rt thp
22
VPC
Ventricular Premature
Contractions
Các t sm ti
tâm tht
23
QRS
QRS
Phc hp QRS
24
RR
RR
Khong thi gian gia 2
nh R liên tip
25
SS
SS
Khong thi gian gia 2
nh S liên tip
26
QQ
QQ
Khong thi gian gia 2
nh RQ liên tip

IX

MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Sơ đồ thu nhận tín hiệu điện tim với 3 điểm đo tại tay trái, tay phải và chân trái
của bệnh nhân. 16
Hình 1. 2: Hệ thống dẫn truyền và điện thế hoạt đồng từng vị trí trong tim 17
Hình 1. 3: Các đạo trình chi của Einthoven và tam giác Einthoven. Tam giác Einthoven là
1 sự mô tả gần đúng các véc tơ đạo trình được kết hợp với các đạo trình chi. Đạo trình I
được thể hiện là CI như trên hình 18
Hình 1.4: Các thành phần cơ bản của sóng điện tim cần phân tích với 5 thành phần chính
là P,Q,R,S,T trong đó phức hợp QRS đóng vai trò quan trọng nhất 19
Hình 1.5: Các đặc trưng tần số của tín hiệu điện tim gồm các thành phần phức hợp QRS,
Sóng P-T, Nhiễu cơ… 20
Hình 1.6: Nguyên lý chung của phương pháp phân tách phức hợp QRS đề xuất bởi Pan và
Tompkins 28
Hình 1.7: Mô hình thực hiện phân tách phức hợp QRS do Hamilton và Tompkins 28
Hình 1.8: Đồ thị biên độ - tần số và pha - tần số của phép tính đạo hàm 30
Hình 1.9: Mối liên hệ giữa việc di chuyển cửa sổ và phức hợp QRS. Hình phía trên là tính
hiệu điện tim. Hình phía dưới là kết quả phân tích của phức hợp QRS với các đoạn
QS,QRS và W 31
Hình 1.10: Phân tích vẽ đồ thị Poincaré với chức năng điều chỉnh ellipse. 39
Hình 1.11: Sự xấp xỉ kích thước tương quan Entropy từ đồ thị (log r, log Cm(r)) 42
Hình 1.12: Đồ thị biến đổi  và  (DFA1 và DFA2) 45

Hình 2.1: Dữ liệu điện tim theo dạng sóng trong 23h50p của một bệnh nhi 15 tháng tuổi
được ghi tại Bệnh Viện Tim Hà Nội thông qua thiết bị Holter RZ153 51
Hình 2.2: Sơ đồ khối thiết bị theo dõi bệnh nhân tiêu chuẩn với hệ thống cảm biến dây dẫn,
hệ thống xử lý trung tâm, hệ thống kết nối điều khiển và lưu trữ 52
Hình 2.3: Giao diện theo dõi và chẩn đoán của hệ thống theo dõi bệnh nhân trung tâm

BedmasterEX hiện đang được sử dụng tại bệnh viện One Children's Place, St. Louis, MO,
63110 53
Hình 2.4: Các cơn co thắt sớm tại tâm thất 55
Hình 2.5: Các cơn co thắt sớm tại tâm nhĩ 55
Hình 2.6: Phân bố bệnh nhân theo độ tuổi, với tỉ trọng bệnh nhân nhi tuổi <1 và tỉ trọng
bệnh nhân trong độ tuổi 20 đến 50 chiếm tối đa 57
X

Hình 2.7: Mô hình thu nhận dữ liệu điện tim từ hệ thống BedmasterEX tại bệnh viện One
Children's Place, St. Louis, MO, 63110. 58
Hình 2.8 Các chỉ số sống của cơ thể bệnh nhân hiển thị qua phần mềm theo dõi trung tâm
BedmasterEX 59
Hình 2.9: Cấu trúc của khung dữ liệu của hệ thống BedmasterEX bao gồm các thông tin về
bệnh nhân và dữ liệu các kênh theo thời gian thực 60
Hình 2.10: Lựa chọn tín hiệu điện tim CAST 61
Hình 2.11: Dữ liệu sóng điện tim trích xuất được từ bộ nhớ của thiết bị ghi điện tim Holter
tại các bệnh viện ở Việt Nam 66
Hình 2.12: Dữ liệu sóng điện tim trích xuất được từ bộ nhớ của hệ thống BedmasterEX tại
bệnh viện One Children's Place, St. Louis, MO, 63110 và tại Phòng nghiên cứu
Washington University School of Medicine Heart Rate Variability Laboratory. 67
Hình 2.13: Đề xuất phân tích biến đổi và đồng nhất dữ liệu điện tim loạn nhịp của cả ba
hệ thống Holter , BedmasterEX và bộ cơ sở dữ liệu CAST. 68
Hình 2.14: Cấu trúc không gian lưu trữ dữ liệu trên PhysioNet 69

Hình 3.1 : Đề cải thiện quy trình phân tách phức hợp QRS bằng cách tích hợp thêm chức
năng và chuẩn hoá véc tơ RR đầu ra 74
Hình 3.2: Hình dạng các đỉnh tín hiệu Q,R,S của phức hợp QRS sau khi đã được lọc và
bình phương tín hiệu 75
Hình 3.3: Lựa chọn phương pháp xác định ngưỡng tín hiệu các đỉnh Q,R,S trong phức hợp
QRS theo tỉ lệ % của các đỉnh 77

Hình 3.4: Mô tả quá trình tính toán  và  82
Hình 3.5: Bảng giá trị biến đổi của véc tơ theo thời gian của một bệnh nhân loạn nhịp
tim với ba vùng đánh giá mức độ loạn nhịp là 0<<0,5, 0,5<  <1,0 và 1 <  83
Hình 3.6: Bảng giá trị biến đổi của véc tơ theo thời gian của một bệnh nhân loạn nhịp
tim với ba vùng đánh giá mức độ loạn nhịp là 0<<0,5; 0,5<  <1,0 và 1 <  84
Hình 3.7: Mức độ tương quan giữa 2 giá trị  và  của một bệnh nhân loạn nhịp. 85
Hình 3.8: Quy trình phân tích lựa chọn mẫu tín hiệu 86

Hình 4.1: Sơ đồ phân tách và lựa chọn khoảng thời gian giữa các lần xuất hiện sóng,
tương ứng với giá trị trong các véc tơ R,S,T,P,Q,U 91
Hình 4.2: Phát hiện tín hiệu R qua phương pháp phân tách phức hợp QRS. Giá trị nhận
được là các điểm đã được đánh dấu. 92
XI

Hình 4.3: So sánh hiệu quả của quá trình cải tiến phân tách phức hợp QRS thông qua hiệu
số của số đỉnh R phát hiện được của phương pháp cải tiến so với phương pháp của
Hamilton – Tompkins 94
Hình 4.4: Đồ thị giá trị  và  theo thời gian trong ngày theo các khoảng thời gian 20
phút 99
Hình 4.5 :Tương quan  và  của bệnh nhân mã e001a-20min 101
Hình 4.6: Đồ thị và  của bệnh nhân e001a-1000beats 103
Hình 4.7: Tương quan giữa  và  e001a-1000beats 104
Hình 4.8: Quy trình phân tích MDFA theo các nhóm 1000 nhịp RR cho nhóm bệnh nhân
loạn nhịp tim điển hình trong bộ cơ sở dữ liệu HRVLab. 105
Hình 4.9: Tỉ lệ phân trăm tín hiệu và nằm trong vùng ổn định 107
Hình 4.10: Tỉ lệ phân trăm tín hiệu và nằm trong vùng ổn định 107
Hình 4.11: Tỉ lệ phân trăm tín hiệu và nằm trong vùng loạn nhịp cao 108
Hình 4.12: Tỉ lệ phân trăm tín hiệu và nằm trong vùng loạn nhịp cao 108

Hình 5.1: Mô hình ghi dữ liệu điện tim thông qua hệ thống theo dõi trung tâm với các máy

con và máy chủ trung tâm tại các trung tâm tim mạch và phục hồi chức năng 116
Hình 5.2: Mô hình kết hợp các đầu vào trong quá trình thu nhận, số hóa, lưu trữ và quảng
bá tín hiện điện tim 118
Hình 5.3: Mô hình thu nhận, số hóa, chuẩn hóa và phân tích tín hiệu điện tim loạn nhịp tại
Việt Nam phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế về véc tơ RR 120
Hình 5.4: Quy trình thực hiện phân tích tín hiệu điện tim loạn nhịp do tác giả đề xuất cho
Việt Nam 123
Hình 5.5: Quy trình tính toán MDFA 125
Hình 5.6: Giao diện phần mềm MDFA dùng Matlab gui 126

MỤC LỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Cấu trúc véc tơ RR sau khi phân tác phức hợp QRS có cải tiến phương pháp của
Hamilton – Tompkins trong khoảng 24h theo dõi. 35
Bảng 2.1 Thông số cấu hình của máy đo Holter hiện đang được dùng phổ biến tại các
bệnh viện lớn tại Việt nam 49
Bảng 2.2: Bảng dữ liệu tim Holter trong 23h50p của một bệnh nhi 15 tháng tuổi được ghi
tại Bệnh Viện Tim Hà Nội thông qua thiết bị Holter RZ153 của Mỹ 50
XII

Bảng 2.3: Phân bố các mẫu tín hiệu điện tim loạn nhịp từ các hệ thống Holter ,
BedmasterEX, Cast và HRV lab tại Việt Nam và Mỹ 56
Bảng 2.4: Phân bố bệnh nhân theo giới tính ở quá trình đo tín hiệu điện tim bằng thiết bị
điện tim Holter 57
Bảng 2.5: Thời gian phát hiện bệnh của các bệnh nhân căn cứ theo tiếu sử bệnh nhân và
các xét nghiệm lâm sàng 57
Bảng 2.6: Phân bố tỷ lệ các bệnh nhân theo độ tuổi tại Bệnh viện St. Louis Children’s
Hospital (SLCH), hầu hết trong số đó là các bệnh nhân nhi. 59
Bảng 2.7 Cấu trúc dữ liệu điện tim CAST RR được trích xuất từ hệ thống cơ sở dữ liệu
chuẩn PhysioNet 62
Bảng 2.8: Trích mẫu dữ liệu véc tơ điện tim RR từ hệ thống tiêu chuẩn CAST 63

Bảng 2.9: Mô tả trích mẫu dữ liệu CAST RR 63

Bảng 3.1: Thông số thời gian của các đỉnh và khoảng tín hiệu P,PR,PQ, QRS 76
Bảng 3.2: Các ngưỡng dưới, trên của khoảng RR trong phức hợp QRS do tác giả đề xuất
77
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của alpha đối với việc phân tích đánh giá tín hiệu tim loạn nhịp 83
Bảng 3.4: Các vùng đánh giá mức độ loạn nhịp điện tim theo véc tơ  và  84

Bảng 4.1: Kết quả phân tách phức hợp QRS bằng phương pháp của Pan, Hamilton và
Tompkins 93
Bảng 4.2: Kết quả phân tích dữ liệu theo miền phi tuyến của một bệnh nhân với cặp giá trị
 và  lần lượt là 0,65235 và 0,59586. 96
Bảng 4.3: Bảng tổng hợp các giá trị  và  của bệnh nhân mã e001a-20min 98
Bảng 4.4: Bảng dữ liệu DFA của e001a-1000beat 102
Bảng 4.5: Phân bố các giá trị  và theo giải giá trị xuất hiện của các ngưỡng loạn
nhịp α <0,5, 0,5 ≤ α ≤ 1,0, α > 1,0 và nhóm giá trị nhiễu 106

Bảng 5. 1 Giá trị DFA tính toán được của mẫu 151 véc tơ RR các bệnh nhân tại ba bệnh
viện: Viện Tim Mạch Bệnh viện Bạch Mai, Bệnh viện Tim Đông Đô và Bệnh viện Tim Hà
Nội. 129
Bảng 5. 2 Phân tích và đánh giá Số bệnh nhân có tỉ lệ MDFA loạn nhịp cao lớn hơn 15%
130
Bảng 5. 3 Đánh giá số lượng bệnh nhân có triệu chứng loạn nhịp tim theo kết luận của bác
sĩ 131
1

1. Giới thiệu
Tim là mt thành phn rt quan trng tr   i. Quá trình hot
ng nh ca tim s  kho mnh và duy trì s sng. Biu hin
ca tim có th c các trng thái bnh tn ci.

Quá trình phân tích tín hin tim có th c chính xác khong 90%
các biu hing gp ca bnh tim t n v tình
trng sc kho ca bnh nhân. Lun án ti tp trung nghiên cu phân tích
tín hin tim ca các bc bit là các bnh nhi bng các thut toán
      tín hi  (DFA  Detrended Fluctuation
Analysis) [1, 2] các công c toán hn
khoa h t i thunh trng thái bnh tt ph
bin ca bnh nhân ca Vit N gii.
Trong khot qu nghiên cu v phân tích tín hin tim
lon nhp (HRV - Heart Rate Variability) ca các nhà khoa hc trên toàn th gi
làm sáng t thêm v  sinh lý hc ca tim và các quan h mt thit ca tín hiu
n tim lon nhp vi các bnh lý khác nhau. Các nghiên c ch ra rng HRV
phn ánh ho   u khin bi h thng thn kinh thc vt (ANS-
Autonomic Nervous S 2]. HRV là mt trong các triu
chng ph bin nht ca bnh tim, vì vt nhiu các công trình nghiên cu
v vic phát hin, ch   m c phn cng và phn m phc v
trong công tác nghiên cu [3, 4] chu tr [5].
Tín hiu tim nói chung và tín hiu tim lon nhc phân tích bng
nhic phân chia thành 
Phân tích tín hiu tim lon nhp trong min th tính toán các thông
s n ca tín hip tim trung bình [6], phân b  RR(khong thi
gian ginh tín hin tim cao nht và liên tip ca n tim) và các
  yu da trên các thn v các
a tín hin tim.
Ưu điểm: n, cho kt qu nhanh.
Nhược điểm: Ch th hin các thông s n v s nhp, nhp trung bình,
không hiu qu khi thi gian theo dõi ln.
2

Phân tích tín hiu tim lon nhp trong min tn s cho phép phân tích ph tn s

ca tín hiu nên có nhiu la ch tn s [7, 8] hoc v
công sut, ph ca tín hiu. da trên hàm s 
h  ling ch yu ti cu trúc và ph
tín hin tim.
Ưu điểm: Có thêm nhiu kt qu tính toán khi phân tích  nhp RR trong
min tn s , phân tích các khong tn s, hiu qu khi phân tích
tín hin tim trong thi gian ngn.
Nhược điểm: Thi tính toán trong min thi gian,
các kt qu không phn ánh trc tip trng thái ca bnh nhân, mt s phép bii
còn phc tp và cn kt hp thêm nhi có kt lun chính xác.
Phân tích tín hiu tim lon nhp trong min phi tuyc
thc hin ph bin nht hic bii vng hp theo dõi tín hiu
n tim trong thi gian dài v lon nhp tim. 
c s d    th      
ShanEn [9, 10, 11, 12]. 
.
Ưu điểm: 
i các


Nhược điểm: 
 

c phát trin lu
i Peng C-K [13], t n nay có nhiu ng dng, nghiên cu
và phát trin da the xut ca Peng C-K. n nhn có
rt nhiu các nghiên cu khoa hc v tín hiu tim lon nhp trong min phi tuyn
[14, 15, 16, 17]. Các nghiên cu da trên quá trình phân tích tín hin
tim ca nhi vào nhng triu chng mc phi và p
ti tình trng sc kho ca bnh nhân [18, 19]. Thc t i có m

pháp phân tích x lý các tín hic bc
c th t có th chc sm nht các tín hiu lon nhp tim [20, 21].
3

2. Lý do chọn đề tài luận án
T nhng phân tích  trên cho thy quá trình thu nhn, phân tích, x lý tín
hin tim tc phát tric nht qu
quan trng. Tuy nhiên các nhà khoa hc vp tc nghiên cu ch
sm các triu chng bnh tt ca bnh nhân nh quá trình theo dõi tín hin tim
và các thông s sinh hc trong ththu nhn, phân tích,
x lý d liu tùy thum và tình trng ca bc thù ti các
 y t. Ti Vin khác, mcó
nhng h thng và thit b thu nhn, phân tích tín hin tim ca các hãng ni
ting trên th gimi dng li  m thu nhn, hin th và phân tích các
triu chn hình khi bu hin bnh tt rõ ràng.
Hn ch cPeng C-K  xut là ch có duy nht mt
cp giá tr kt qu   lon nhp tín hin tim trong sut
thi gian theo dõi. Khong thi gian theo dõi có th n 72 gi hoa s
khin cho ch s c ít hiu qu. Tác gi  xut thc hin lun án
này vi m  phát trin gii thut DFA thành gii thut toán P  
khuynh         Multi Detrended Fluctuation
Analysis khc phm c   -
xut vi kh ng lon nhp tim và thm xut
hin lon nhp tim. Bên cnh  tác gi  xut xây dng mô hình, quy trình x lý,
ng d lin tim lon nhp sau khi thu nhn và các yu t liên
quan ti kh ng dng vào thc tiu kin và yêu cu ca
Vi gic bit ln.
3. Đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu:
Trong quá trình nghiên cu, tác gi tp trung phát trin các thu tính

i vi tín hin tim thu nhc trong thi gian dài n 72 gi ca
s ng ln bnh nhân ti Vit Nam, M và trên th gii. D liu thng kê bao
gm c tín hii dng sóng, dng  nhp RR, dng tng hp lon
nhp tim và tiu s bnh nhân. Quá trình phân tích tín hi n tim chun hoá
chúng v dng véc t RR  thc hin phân tích x lý bng các gii thut và
 lý tín hiu s nha dng tín hiu và
loi bnh có trong tiu s.
4

Phƣơng pháp nghiên cứu:
c la ch thc hin lun án là tng hp ca các
ng kê, phân tích, xây dng gii thut phân tích bii tín hi
ng thc nghit qu. Tác gi thc hin nghiên c
pháp khoa hc ti B Môn Công Ngh n T và K Thut Y Sinh, Vin T
Vii Hc Bách Khoa Hà Ni t 
a tác gi.
Ti Vit Nam, d lin tim Holter c tác gi trc tip thu thp t ba bnh
vin chuyên ngành v tim ti Hà Ni trong khong thi gian t n
tháng 09/2012. Các bnh vi Vin Tim Mch, Bnh vin Bch Mai; Bnh
vin Tim Hà Ni và Bnh vi . Ti M, d liu t máy n tim
Holter và t h thng monitor trung tâm ti M c thu thp t bnh vin và
phòng nghiên cu ti bang Missouri, M trong khong thi gian t tháng 02/2013
n tháng 08/2013 khi tác gi tham gia thc hin các nghiên cu ti Bnh vin St.
và Phòng nghiên cu Washington University School of
Medicine Heart Rate Variability Laboratory. Quá trình thu nhn d lic thc
hin trên h thng theo dõi tín hiu bc x
lý theo quy trình tiêu chun ca M.
D lin tim theo tiêu chun ca Vin nghiên cu quc gia M v Máu, Tim,
Phi (NHLBI - National Heart, Lung, and Blood Institute) [27] c thu thp, x lý
     và trích xut theo tiêu chun ca h thng CAST (Cardiac

Arrhythmia Suppression Trial). H thng này trc thuc mt nghiên cu bu t
NHLBI tài tr d lic tác gi nghiên cu, phân tích
và s dng trong sut thi gian thc hi tài t n 12/2013.
4. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc và trên thế giới
Trong nƣớc:
Ti Vit nam, nghiên cu v c bit là nghiên cu v phân tích x lý
tín hiu tim mi ch dng li  vic thu nhn tín hing, hin th các
tín hiu này m thông qua các thit b c thit k ti mt s 
i Hc Bách Khoa Hà Ni Hc Quc Gia Hà Ni Hc Quc Gia H
Chí Minh và mt s  tài nghiên c bên ngoài ch trì. Các công
trình nghiên cc s dng trong thc t và hiu qu không cao cho mc
a bnh. V mt thc hành, quá trình nghiên cn tim và các bnh
5

n tim  dng li  mn và cn lâm sàng. V
n các nghiên cu dng li  m nhn xét lâm sàng và quan sát
biu hin bnh nhân thông qua lut s ln y hc nhi lý
tín hin hình mt s loi nghiên cu v 
  tài nghiên cu cp n c KHCN11-15(1999 - 2000): "Nghiên cu
chn lc mt s thành tu khoa hc công ngh ca th gii v 
ng dng thích hp vào Vit Nam (chu tr các bnh tim mch)".
  tài nghiên cu cp nc KC 10- 04(2001- 2004): "Nghiên cu ng
dng k thut tiên tin trong chu tr bnh tim mch".
  tài nghiên cu c  c KC10-29(2005-2007): "ng dng tin b
khoa hc công ngh trong chu tr mt s bnh tim
bng gp".
  tài nghiên cu c  c KC10-06(2007-2010): "Nghiên cu tình
trng tc li, tái hng mch vành sau can thip và các bi hn
ch".
  tài hp tác   d án hp tác phát tri i hc VLIR-HUT

AP04\PJ03\Nr06(2004) Wavelet theory  based high resolution signal
analysis, application to biomedical and communications.
Ngoài ra, Ti Vit s thit k và phân tích tín hin tim
n nhm c gng thu nhc tín hi tc các
thit b c tín hic và x lý tín hiu n tim ghi
c trên bnh nhân, phn ln các tín hic là các tín hiu biu th nhp tim
ng, các tín hiu này không phc v cho vic chnh, ch có mt
vài chu k biu th nhng kèm theo s i hình dng ca
n timn th thu nhn và x lý tín
hin tim tn rt nhiu b nh  ghi các tín hiu không phc v cho ch
b nh c  có th ghi li các chu k bnh lý

Tóm li,  Vit nam quá trình nghiên cu và phân tích tín hin tim loi nhp
vn còn rt hn ch ng ch gn lin vi các triu ch
gn lin vng nghiên cu sâu và c th v tín hin tim
lon nhp da trê tính toán khoa hc và x lý tín hiu s.
Trên thế giới:
Nghiên cu v c tin hành t lâu trên th gii, tuy các nhà khoa h
c nhiu kt qu quan trn còn rt nhiu v cn nghiên cu
6

k c bit là các v n chm các bnh v tim. Lch
s phát trin cn tim trên th gic ghi nhn bi bác s William
 chng nht v chng
ng my ai hiu v n nguyên nhân cùa loi bnh tim
mch này. Các nghiên cc công b [16, 17]  t
qu và mt thit gia trng thái và thông s ca tín hin tim
lon nhp so vi tình trng sc kho ca bnh nhân.
V lý thuyt, hin nay các nghiên cu v tín hin tim trên th gin
 cao, cho phép có th thu nhn chính xác d lin tim ca bnh nhân

trong thi gian dài và có th x lý theo thi gian thc thông qua h thng phn mm
và thit b tiên ti lý thuyt v lon nhu
khoa trên nhng tin b v thu nhn, phân tích và x lý tín hiu vi
khá nhic khác nhau  [41], lc
s [42], mng nhân to [43c [43, 44], mô hình ca Markov, thit k t
phi tuy  ng t      i thu  xut bi
Tompkins [43, i wavelet [30].
V mt thc hành, quá trình nghiên cu lâm sàng, chu tr c
tin hành t c nhiu thành tu c th thc
hing t u chnh ch  hong
ca tim. Bên ct b to nhc s dng tm thi hoc gn
trc ti b nh quá trình hong ca tim thông qua các
  n vào các th m thích hp  các bung tim. Nhiu trung tâm
nghiên cu v tim trên th gii vng xuyên thc hin các nghiên cu nhm
quy trình nh nhnh và can thip sm
vào bnh nhân v các triu chng ca tim.
5. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận án
Quá trình thu nhn, x lý, phân tích, chán tín hin tim trong khong
thi gian dài là mt trong nhng quy trình phc tp trên th gii và hin ti vn
i, phát trin. Tác gi n hành thc hin lun án ti
 bnh vin  Vi y t và trung tâm nghiên cu ti M,
ng thi chiu, so sánh vi d liu trong b  d liu CAST. Mc tiêu
và nhim v ca luc th hi
7

Mục tiêu:
M1) Tng hp d lin tim t nhiu ngun khác nhau ti Vit Nam,
M và trên th gii, t ng b  d lin tim lon nhp
vi  khác nhau, phc v quá trình phân tích và nghiên
cu.

M2) Ci thin gii thut phân tách phc hp QRS tín hi t
c phc hp QRS và xây dng  RR ca tín hiu tim lon
nhp.   thc hin các gii thut phân tích tín hin tim
lon nhp trong thi gian dài bng  lý tín
hiu.
M3) Ci thin gii thut phân tích tín hi n tim b  
DFA thành MDFA. Thc hin theo dõi, phát hin, và ch
sm các hing bng ca bnh nhân theo m lon nhp tim
và thm xy ra lon nhp tim trong sut thi gian theo dõi.
M4) Xây dng quy trình, thut toán và công c bii tín hin tim
lon nhp cho các bnh nhân ti Vit nam v dng d liRR 
th nghimc  lon nhp ca bnh nhân
vi kt lun c
Nhiệm vụ:
Trong quá trình thc hi tài, tác gi u kin làm vic v y t
ni ting  Vit Nam,  M p xúc vi b d lin tim CAST
theo tiêu chun ca NHLBI [27]. Các nhim v mà tác gi thc hi
N1) c trng v d lic t các
h thng ti Vi gin ch v thu
nhn, phân tích, x lý và chm các bn tim ti
các bnh vin chuyên khoa v tim.
N2) Thu nhn và tng hp d liu v tín hi n tim lon nhp t ba
ngun sau:
a. Thu nhn d liu v tín hin tim lon nhp  Vit Nam thông
qua thit b theo dõi Holter i vi các b
u tr ti Bnh vin Tim Hà Ni, Vin Tim Mch - Bnh Vin
Bch Mai và Bnh vi
b. Thu nhn d liu v tín hin tim lon nhp  M thông qua h
tht ti Bnh vin St.
8

      u Washington
University School of Medicine Heart Rate Variability Laboratory;
c. Thu nhn d liu v tín hin tim lon nhp theo chun CAST
ca Vin nghiên cu quc gia M v Máu, Tim, Phi;
d. Tng hp d li n tim lon nhp ti phòng nghiên cu
HRVLAB  dn tim hoc dR.
9

ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
Phân tích tín hiệu điện tim loạn nhịp theo hướng tự động thu
nhận tín hiệu điện tim của bệnh nhân theo các tiêu chí:
- Dữ liệu thu nhận theo thời gian dài từ 24h đến 72h
- Nguồn dữ liệu thu nhận được từ Việt Nam và Mỹ
- Trích xuất dữ liệu từ cơ sở dữ liệu chuẩn quốc tế
- Tổng hợp dữ liệu từ phòng nghiên cứu HRVLab tại Mỹ
THU NHẬN DỮ LIỆU
Dạng dữ liệu điện tim thông thường
Dạng dữ liệu số sóng điện tim
Dạng dữ liệu số véc tơ RR theo chuẩn quốc tế
PHÂN TÁCH PHỨC HỢP QRS
Phân tích dữ liệu điện tim thu nhận được nhằm xác định được
các đỉnh sóng P,Q,R,S,T,U.
Trích xuất ra các dữ liệu đỉnh sóng R
Trích lọc dữ liệu để tạo thành véc tơ RR
PHÂN TÍCH VÉC TƠ RR DƢỚI MIỀN PHI TUYẾN BẰNG
PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỬ KHUYNH HƢỚNG ĐỘNG
TÍN HIỆU ĐỘNG ĐA TRỊ (MDFA)
Thực hiện phân tích véc tơ RR bằng các phương pháp phi
tuyến. Đề xuất xây dựng và cải thiện phép biến đổi DFA thành

MDFA nhằm phân tích và đánh giá chi tiết hơn về tỉ lệ loạn nhịp
tim và thời điểm xảy ra loạn nhịp tim
ĐỀ XUẤT XÂY DỰNG QUY TRÌNH THU NHẬN VÀ PHÂN
TÍCH DỮ LIỆU ĐIỆN TIM TỰ ĐỘNG TẠI VIỆT NAM
Xây dựng quy trình thu nhận, biến đổi và phần mềm phân tích
tự động đối với tín hiệu điện tim trong thời gian dài nhằm có
được ma trận RR cũng như các kết quả phân tích, đánh giá.
Từ đó phục vụ các bác sĩ trong quá trình chẩn đoán bệnh tật.
HỆ THỐNG CHẨN ĐOÁN CÁC BỆNH VỀ TIM MẠCH
Thực hiện các kết quả phân tích và đánh giá so với các
phương pháp phát hiện bệnh tật và với các đặc trưng sinh lý
của bệnh nhân, từ đó phục vụ nhu cầu chẩn đoán bệnh tật của
bệnh nhân,đặc biệt là của các trẻ sơ sinh.
PHÂN TÍCH VÉC TƠ
RR BẰNG CÁC
PHƢƠNG PHÁP THỜI
GIAN VÀ TẦN SỐ
Thực hiện phân véc tơ
RR bằng các phương
pháp thời gian và tần số
nhằm có các kết quả cơ
bản để so sánh và đối
chiếu với các phương
pháp khác.
PHẦN THỰC
HIỆN CỦA
LUẬN ÁN
HƢỚNG PHÁT
TRIỂN

N3) Nghiên cu ln tim lon
nhp trên các bin thi gian, tn s và phi tuy     
m ca mi vi vic phân tích tín hin tim
10

lon nhc bit là tín hin tim lon nhp trong thi gian dài và chn
m các triu chng bnh cho bnh nhân. T  xut ci thin
gii thut phân tách phc hp QRS trong tín hi t 
c phc hp QRS và xây da tín hiu tim lon nhp.
Phân loi các giá tr các nh và gii hn trong khong
n 1500ms cho mi nhp.
N4) Ci thin gii thut phân tích tín hi n tim b  
DFA thành MDFA. Thc hin theo dõi, phát hi    n
tng bng ca bnh nhân trong thn 72 gi theo
m lon nhp tim và thm xy ra lon nh
chm các hing bng ca bnh nhân thông qua các
giá tr i vp RR.
N5) t qu i vi d liu t Vit nam, t M và
t  d liu chu t  xut v mô hình phân tích
x lý tín hin tim lon nhp ti Ving hoàn toàn t
ng các yêu cn chun hóa ca th gii và phù hp vc thù
theo dõi tín hiu trong thi vi bnh nhân Vit Nam.
6. Cấu trúc luận án
Luc trình bày gm phn m u, phn kt lun và kin ngh, tài liu
tham kho, phn ph lc và 5 i dung. Kin thc nn tc trình bày
trong Ct phn ca C. Các n xut và thc
hin trong C 2, C 3 ca lun án. Các kt qu c th hin trong
Ci Vic th hin trong C
M u: n m u, ni dung chính ca phn này trình bày nhng khái
nim tng quát nhn ni dung nghiên cu ca lun án, lý do ch

tài nghiên c    u, tình hình nghiên cu
c và th gii v c này, mc tiêu và nhim v ca lu
ca lun án, các kt qu mi d kic ca lun án.
 Trình bày tng quan v tín hin tim lon nhp và phc hp QRS
 RR. Tác gi tn thn v tín hin
tim d v h thng x lý thông tin s, trình bày các khái ni
bn tín hiu tim lon nhp, phân loi chúng và mô t a tín hiu tim
lon nhp. Quá trình thu nhn và tng hp d lin tim c thc hin  trong
C các gii thut phân tích phc hp QRS, tác gi trình bày gii
thut phân tách phc hn tim ca các tác gi Pan, Hamilton và Tompskin
và các nghiên cu g  tác gi  xut phát trin gii thut
phân tách phc hp QRS  CPhn tip theo tác gi 
11

pháp phân tích i vi tín hin tim và mt s 
ph bin trong min phi tuy  tác gi phát trin gii thun
tích bing tín hi  C
: Trình bày v quy trình thu nhn và tin x lý tín hin tim. Bao
gm các mô hình thu nhn tim trong thi gian dài n 72 gi. D lin
c thu nhn t m ti Vit Nam, M và d liu theo tiêu chun quc
t. Trong phn này tác gi tp trung gii thin tín hin
tim thông qua h thng ghi nhn t ng và xut d liu v dng s  c
trong máy tính. D liu thu nhc thông qua hê thng Holter, h thng theo dõi
tín hiu trung tâm và d liu mu theo chun quc t. T  tng hp và
chun hoá các tín hin tim này thành mt dng  RR duy nht. D liu
cc tng hp và chia s  m Pha 2 trên h thng
ng nhu cu nghiên cu ca tác gi và cng s ti Vit Nam.
: Tác gi tp trung trình bày v phát trin phân tách phc hp QRS và
phát trin gii thut MDFA. Tác gi trình bày nhng hn ch khi phân tích x lý d
lin tim thu nhn  Ci thuât gii thut phân tách

phc hn tim ca các tác gi Pan, Hamilton và Tompskin. T 
 xut phát trin module t ng phân tích và chun hoá các  RR, QQ, SS t
gii thut c  phân tích bii d
lin tim thành dng phc hp QRS và  RR, phc v cho các quá
 p theo. Bên c tp trung trình
bày v gii thuc ci tin t gii thut DFA do Peng C- xut
nhm phân tích tín hin tim theo các nhóm thi gian 20 phút hoc nhóm 1000
nhp/mu. Gii thuc s d tính toán các vn
trong m c t l phát hin tín hiu lon nhp tim và
thm xy ra lon nhp tim so va Peng C-K 
mt s ci tin bii DFA khác.
 Tác gi tp trung trình bày các kt qu i v
2400 mu d liu thu nhc trong C s dng gii thut phân
tách phc hc ci tin t gii thut ca Pan, Halmiton và Tompkins
i tin gm thc hin chun hóa d lic v dng
chun  RR. D liu t  c tác gi phân tích tính toán bng
gii thut MDFA ci tin nht và c th v m lon
nhp tim, thm hoc v trí xy ra lon nhp tim trong sut thi gian theo dõi dài
n 24 gi. Kt qu a tác gi ch c c
th m và t lon nhp tng phn và thm xy ra lon nhp cc b i vi
tt qu c biu din trc quan bng c bng s liu (chính