Nghiên cứu kỹ thuật thu nhận và xử lý tín hiệu điện tâm đồ

LỜI CẢM ƠN
Trƣớc hết, tác giả xin đƣợc chân thành gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong
trƣờng Đại học Bách khoa Hà nội nói chung và các thầy cô trong Viện Công nghệ
thông tin và truyền thông nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho tác giả những
kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt những năm học tập và rèn luyện.
Tác giả xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy TS. Cao Tuấn Dũng đã hết
lòng giúp đỡ, hƣớng dẫn và chỉ dạy tận tình trong quá trình tác giả thực hiện luận văn
tốt nghiệp.
Cuối cùng, tác giải xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã
quan tâm, động viên, đóng góp góp ý kiến và giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập,
nghiên cứu và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.

Hà Nội, ngày 08 tháng 12 năm 2012
Học viên thực hiện

Nguyễn Đăng Khoa

1


DANH MỤC THUẬT NGỮ

STT
1
2
3

Từ viết tắt
ECG
CMRR
ADC

Ý nghĩa
Electrocardioghram
Common-mode rejection ratio
Analog-to-digital converter

2


DANH MỤC HÌNH
ình 1 1: Vị tr c a tim trong cơ thể ngƣời ................................................................ 12
ình 1 2:

u tạo c a tim ngƣời ................................................................................ 13

ình 1 3: Vị tr c a các nút van ................................................................................. 14
ình 1 4: Một chu chuyển c a tim ............................................................................. 15
ình 1 5: Sự co bóp c a tim ....................................................................................... 16
ình 1 6: ình ảnh sóng điện tim do ugustus Waller quan sát năm 1887 ................ 17
ình 1 7: Tạo sóng t n hiệu điện tim (ECG) ............................................................... 17
ình 1 8: Điện trƣờng c a tim trên bề m t ngực ........................................................ 18
ình 1 9: Sự khử cực và tái cực ................................................................................. 20
ình 1 10: Sự hình thành sóng P ............................................................................... 22
ình 1 11: Sóng QRST ............................................................................................... 23
ình 1 12: Sự hình thành sóng Q. ............................................................................... 23
ình 1 13: Sự hình thành sóng R, S ........................................................................... 24
ình 1 14: Sự Hình thành sóng T ............................................................................... 25
ình 1 15: Phức bộ điện tâm đ ................................................................................. 26
ình 1 16: T n hiệu

thông thƣờng ..................................................................... 28

Hình 1.17: Nhiễu đƣờng ngu n 50Hz ......................................................................... 29
Hình 1.18: Nhiễu do sự dung cơ bắp........................................................................... 29
Hình 1.20: Nhiễu do sự thay đổi điện trở tiếp xúc làm dịch chuyển đƣờng nền ........... 30
ình 1 21: ệ thống đạo trình c a Waller................................................................... 32
ình 1 22: ệ thống đạo trình c a inthoven và tam giác inthoven ......................... 32
ình 1 23: Điện cực trung tâm

T Wilson ............................................................... 34

ình 1 24:
Mạch c a điểm trung tâm Wilson,
Vị tr c a điểm trung tâm Wilson
trong không gian ảnh T nó n m ở tâm c a tam giác inthoven ............................ 35
Hình 2.1: Điện cực ngực ............................................................................................. 37
3


Hình 2.2: Điện cực chi................................................................................................ 37
Hình 2.3: Cáp dẫn....................................................................................................... 39
Hình 2.4: Gi y in nhiệt dùng trong máy ghi điện tim .................................................. 39
ình 2 5: Máy điện tim 1 kênh EK10 ......................................................................... 41
ình 2 6: Máy Điện tim 3 kênh ECG1503b ................................................................ 41
ình 2 7: Máy điện tim ECG3100 .............................................................................. 42
ình 2 8: Điện tâm đ cơ bản ..................................................................................... 44
Hình 2.9: Tín hiệu điện tim có xu t hiện nhiễu điện ngu n tần số 50Hz...................... 44
Hình 2.10: Tín hiệu điện tim có xu t hiện nhiễu cơ từ cơ thể bệnh nhân ..................... 44
ình 2 11: Sơ đ mạch khuếch đại vi sai ................................................................... 45
Hình 2.12: Khuếch đại vi sai ba op-amp ..................................................................... 46

Hình 2.13: C u trúc bên ngoài AD620 ........................................................................ 47
Hình 2.14: C u trúc bên trong AD620 ........................................................................ 48
ình 2 15: D620 trong máy điện tim........................................................................ 48
ình 2 16:

u trúc vi mạch c a N 105 .................................................................. 49

Hình 2.17: Vai trò các thành phần trong khối 3 OP-AMP ........................................... 50
ình 2 18: ộ khuếch đại vi sai ................................................................................. 51
ình 2 19: Ý nghĩa bộ lọc........................................................................................... 52
Hình 2.20: Tín hiệu sinh học sau khi qua bộ lọc nhiễu ................................................ 53
Hình 2.21: Mạch “driven-right-leg” giảm nhiễu mode chung đến mức th p nh t ........ 54
Hình 2.22: Hình dạng tín hiệu lọc thông th p fc=150Hz b ng Butterworth ................. 56
ình 2 23: ộ lọc thông th p bậc một......................................................................... 56
ình 2 24: Mạch lọc thông th p dùng h i tiếp âm ..................................................... 57
ình 2 25: Mạch lọc thông th p bậc hai...................................................................... 57
ình 2 26: Mạch lọc thông th p 3 cực ....................................................................... 58
Hình 2.27: Bộ lọc thông th p (low-pass filter) ............................................................ 59
Hình 2.28: Hình dạng tín hiệu lọc thông cao fc=0.05Hz b ng Butterworth .................. 59

4


ình 2 29: a Mạch lọc thông cao bậc 1, b mạch lọc thông cao bậc 2 ........................ 60
ình 2 30: Mạch lọc thông cao bậc 3. ........................................................................ 60
Hình 2.31: Bộ lọc thông cao (high-pass filter) ............................................................ 60
ình 2 32: Sơ đ mạch lọc dải triệt ............................................................................ 62
Hình 2.33: Bộ lọc Notch ............................................................................................. 63
ình 3 1:

ình dạng và thông số c a tín hiệu điện tim thông thƣờng ......................... 66

ình 3 2: Sơ đ khối c a một thiết bị thu t n hiệu

cơ bản ................................... 67

ình 3 3: Sơ đ khối hệ thống. ................................................................................... 69
ình 3.4:

áp điện cực bệnh nhân ............................................................................. 70

ình 3 5: ộ khuếch đại vi sai. ................................................................................... 72
ình 3 6: Mạch Khuếch Đại ....................................................................................... 73
ình 3 7: Mạch DRL .................................................................................................. 75
Hình 3.8: Mạch lọc thông cao. .................................................................................... 76
Hình 3.9: Mạch lọc thông th p.................................................................................... 78
ình 3 10 : ình mô phỏng đáp ứng c a cả hai bộ lọc ................................................ 80
ình 3 11: Mạch lọc chắn dải. .................................................................................... 81
ình 3 12: Mạch nguyên lý khối ngu n ...................................................................... 82
ình 3 13 : Module nalog ...................................................................................... 83
ình 4 1: Mạch thu nhận tín hiệu điện tim .................................................................. 84
ình 4 2: Mạch xử lý ADC và giao tiếp máy tính ....................................................... 85
ình 4 3: Mạch ghép nối hệ thống phần cứng ............................................................. 85
ình 4 4: ệ thống cáp đo điện tim ............................................................................ 86
ình 4 5: T n hiệu điện tim khi chƣa khử nhiễu 50/60Hz............................................ 86
ình 4 6: T n hiệu điện tim đã khử nhiễu 50/60Hz ..................................................... 87
ình 4 7: T n hiệu điện tim đo trên 2 đạo trình ........................................................... 87
ình 4 8: hip RM 7 nhận và truyền tín hiệu điện tim về máy tính qua USB........... 88
ình 4 9: T n hiệu điện tim trên màn hình máy trạm .................................................. 89

5


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... 1
DANH MỤC THUẬT NGỮ ..................................................................................... 2
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................. 3
LỜ NÓ ĐẦU .......................................................................................................... 8
PHẦN MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 9
I.Lý do chọn đề tài .............................................................................................. 9
Mục đ ch và nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................ 10
PHẦN NỘI DUNG ................................................................................................. 12
ƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TIM, TÍN HIỆU Đ ỆN T M VÀ ĐẠO TRÌNH . 12
1.1. Vị trí, c u tạo, vai trò và hoạt động c a tim............................................ 12
1.1.1. Vị trí c a tim. ................................................................................... 12
1.1.2. C u tạo c a tim................................................................................. 13
1.1.3.Vai trò c a tim................................................................................... 13
1.1.4. Hoạt động c a tim. ........................................................................... 14
1.2. Sự hình thành tín hiệu điện tim (ECG). ................................................... 16
1.2.1. Sóng c a tín hiệu điện tim. ............................................................... 17
1 2 2 ơ sở c a tín hiệu điện tim. ............................................................... 18
1 2 3 ác giai đoạn c a tín hiệu điện tim. ................................................... 22
1.2.4. Nhiễu trong thu thập tín hiệu ECG .................................................. 28
1 3 Đạo trình điện tâm đ . ............................................................................ 30
131

ác đạo trình mẫu............................................................................. 31

1 3 2 Điện cực trung tâm Wilson. ............................................................. 33
ƢƠN 2: LÝ T UYẾT MẠ

Đ ỆN TỬ VÀ MÁY Đ ỆN TIM ................. 36

2 1 Sự thu t n hiệu ........................................................................................ 36
2.2. Thiết bị ghi sóng điện tim ....................................................................... 38
2.2.1. Bộ điện cực bệnh nhân ..................................................................... 38

6


2.2.2. Gi y ghi............................................................................................ 39
2 2 3 Máy ghi điện tim .............................................................................. 40
2.3. Một số loại máy điện tim ........................................................................ 41
2.4. Các tiêu chuẩn thiết bị ECG.................................................................... 42
2.5. Mạch khuếch đại vi sai. ......................................................................... 44
2.5.1. Khuếch đại vi sai tích hợp ................................................................ 47
2.5.2. Khuếch đại vi sai 3 OP-AMP ........................................................... 50
2.6. Mạch lọc tích cực. ................................................................................ 52
2 6 1 Mạch lọc thông th p ......................................................................... 55
2 6 2 Mạch lọc thông cao .......................................................................... 59
2.6 3 Mạch lọc dải triệt .............................................................................. 61
ƢƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG .............................................................. 64
3.1.Thiết kế sơ đ khối hệ thống. ................................................................... 69
3.2.Chọn điên cực.......................................................................................... 70
3.3.Thiết kế hệ thống thu nhận tín hiệu điện tim. ........................................... 70
3.3.1. OP-AMP 07 ..................................................................................... 70
3 3 2 Sơ đ nguyên lý và tính toán bộ khuếch đại ...................................... 71
3 3 3 Sơ đ nguyên lý và tính toán bộ lọc .................................................. 75
3 3 4 Sơ đ nguyên lý ngu n ..................................................................... 81
3 3 5 Sơ đ nguyên lý hệ thống thu nhận tín hiệu điện tim ........................ 82

ƢƠN 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM THIẾT BỊ PHẦN CỨNG ................. 84
4.1. Kết quả thực nghiệm thiết bị phân cứng. ................................................. 84
4.2. Thử nghiệm kết nối với phần mềm ứng dụng .......................................... 88
KẾT LUẬN VÀ ƢỚNG PHÁT TRIỂN ............................................................... 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 91

7


LỜI NÓ ĐẦU

Việc ứng dụng c a công nghệ thông tin trong việc phục vụ chăm sóc sức khỏe
là khuynh hƣớng toàn cầu trong thế kỷ 21 Nhờ có sự phát triển nhanh chóng c a
công nghệ thông tin, tin học y tế đã đạt đƣợc nhiều thành quả nhƣ việc ứng dụng
các hệ thông tin bệnh viện, các hệ trợ giúp làm quyết định lâm sàng, y học từ xa
telemedicine , thực tế ảo và xa lộ thông tin sức khỏe

do đó việc chăm sóc sức

khỏe cộng đ ng ngày càng đƣợc tốt hơn
Điện tâm đ là phƣơng tiện chẩn đoán cận lâm sàng không những hữu ch cho
bác sĩ chuyên khoa Tim mạch , mà cho cả bác sĩ thuộc các chuyên khoa khác gây
mê h i sức, nội khoa tổng quát … Sự ra đời c a phƣơng tiện chẩn đoán bệnh mới
nhƣ siêu âm tim, ảnh hƣởng cộng hƣởng từ cũng không bao giờ giảm đƣợc sự cần
thiết c a điện tâm đ với thầy thuốc và cả sinh viên y khoa

h nh vì lý do đó, đƣợc

sự cho phép c a giảng viên hƣớng dẫn, học viên quyết định thực hiện đề tài
“Nghiên cứu kỹ thuật thu nhận và xử lý tín hiệu điện tâm đồ” nh m xây dựng thử

nghiệm máy điện tâm đ gọn nhẹ, ch nh xác.
Học viên
Nguyễn Đăng Khoa

8


PHẦN MỞ ĐẦU
I.Lý do chọn đề tài
Trong thời đại công nghiệp hoá toàn cầu hiện nay, Việt Nam đang có những
bƣớc tiến quan trọng trong quá trình hội nhập với xu thế phát triển chung c a thế
giới trong t t cả các lĩnh vực: kinh tế, văn hoá, xã hội … và đ c biệt là sự ứng dụng
c a khoa học công nghệ trong đời sống c a con ngƣời chúng ta
Ngày nay khi mà cuộc sống đã ổn định thì nhu cầu chăm sóc sức kho cũng
nhƣ khám chữa bệnh c a ngƣời dân ngày càng cao,để đáp ứng đƣợc nhu cầu này
c a xã hội,Y học trong những thập kỷ qua đã có nhiều tiến bộ nhảy vọt Đóng góp
không nhỏ cho sự tiến bộ c a y học hiện đại là những máy móc hiện đại mà con
ngƣời tạo ra nh m phục vụ cho công tác khám chữa bệnh ch nh xác và hiệu quả
hơn

h ng hạn, trong y học để việc chuẩn đoán và điều trị những bệnh liên quan

đến tim mạch ch nh xác và hiệu quả hơn, ác y bác sỹ thƣờng dùng phƣơng pháp
chuẩn đoán lâm sàn thông qua máy đo điệm tâm đ
raph Máy điện tâm đ

- Electro Cardio

có chức năng thu thập và hiển thị ,lƣu trữ lại t n

hiệu điện tim phát ra từ cơ thể,dựa vào các t n hiệu này các y bác sỹ có thể chuẩn
đoán lâm sàn về tình hình hệ tim mạch c a bệnh nhân một cách tƣơng đối ch nh
xác Nhƣng v n đề ở đây là chi ph cho một máy
bệnh hiện đại và ch nh xác là không phải rẽ

cũng các thiết bị chuẩn đoán
iá c a một máy

loại thƣờng

cũng đã lên đến vài chục nghìn đô la Mỹ và phải đƣợc nhập từ nƣớc ngoài Chính vì
thế việc trang bị những máy móc hiện đại nhƣ thế này cho các t t cả bệnh viện bình
dân nh m nâng cao sức kho cộng đ ng gần nhƣ là một nhiệm vụ quá sức với
ngành y tế nƣớc ta trong điều kiện hiện nay
Nhận th y tầm quan trọng c a thiết bị

học viên quyết định thực hiện đề

tài “Nghiên cứu kỹ thuật thu nhận và xử lý tín hiệu điện tâm đồ”, nh m xây dựng
thử nghiệm máy điện tâm đ gọn nhẹ, ch nh xác Trong quá trình thực hiện đề tài

9


m c dù g p r t nhiều khó khăn nhƣng với sự hƣớng dẫn tận tình c a Thầy TS ao
Tu n Dũng , và sự giúp đỡ c a các thầy cô trong viện công nghệ thông tin, em đã
hoàn thành đề tài luận văn trong thời gian quy định.
Mục đ ch và nhiệm vụ nghiên cứu
1. Mục tiêu
Tìm hiểu đƣợc các kiến thức y sinh về ECG để từ đó thiết kế và thi

công mô hình thu nhận và xử lý tín hiệu điện tim.
2. Nhiệm vụ
-

Tìm hiểu các kiến thức y sinh cơ bản liên quan đến đề tài

-

Thi công, thiết kê mô hình máy điện tin cơ bản

-

huyển giao thiết kế để ghép nối với hệ thống phần mềm

3. Đối tƣợng nghiên cứu
-

C u tạo, hoạt động và vai trò c a tim, sự hình thành sóng tim, đạo
trình, tín hiệu điện tim.

-

Nghiên cứu thiết kế và thử nghiệm bộ lọc và khuếch đại t n hiệu
điện tim

-

Xây dựng driver,

P hỗ trợ phát triển các phần mềm đọc t n hiệu

điện tim từ thiết bị
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
ác phƣơng pháp nghiên cứu ch nh:
-

Phƣơng pháp phân t ch và tổng hợp lý thuyết.

-

Phƣơng pháp phân loại hệ thống hoá lý thuyết.

ai phƣơng pháp trên đƣợc sử dụng trong quá trình xử lý dữ liệu sau khi
thu thập Vì đề tài thuộc lĩnh vực khoa học kỹ thuật nên lý thuyết c a v n đề n ng
về t nh hàn lâm Do đó ngƣời nghiên cứu sẽ phải sử dụng các thao tác tƣ duy logic
nhƣ phân t ch, tổng hợp, phân loại, hệ thống lý thuyết; từ đó mới có thể tìm hiểu
bản ch t, c u trúc bên trong c a lý thuyết c a v n đề nghiên cứu. Bởi có nắm vững

10


đƣợc lý thuyết c a v n đề nghiên cứu, ngƣời nghiên cứu mới có khả năng vận dụng
chúng để giải quyết một cách sáng tạo những yêu cầu thực tế đề ra.
Phƣơng pháp thực nghiệm: Vì sản phẩm c a đề tài là mô hình máy điện tim
ECG nên sau khi viết xong đề tài, thi công cho sản phẩm, nó sẽ đƣợc kiểm nghiệm
trong thực tiễn.

11

PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TIM, TÍN HIỆU ĐIỆN
TIM VÀ ĐẠO TRÌNH

Nội dung c a chƣơng sẽ trình bày các khái niệm cơ bản c a tim và tín hiệu
điện tim, hiểu đƣợc c u tạo-vai trò-hoạt động c a tim, biết đƣợc cách thức l y đạo
trình, nắm bắt đƣợc những kiến thức về các mạch điện tử cơ bản, trình bày việc mô
phỏng b ng phần mềm labview, định nghĩa ECG, mục tiêu và ứng dụng c a ECG.
1.1. Vị trí, cấu tạo, vai trò và hoạt động của tim.
1.1.1. Vị trí của tim.
Tim c a chúng ta n m trong trung th t, giữa hai lá phổi trên cơ hoành và
sau xƣơng ức hơi lệch về bên trái Trục c a tim n m hƣớng chéo từ sau ra trƣớc, từ
phải sang trái và từ trên xuống dƣới.

H nh .1 Vị t

ủa ti

12

t ng

th ng

i


1.1.2. Cấu tạo của tim.

H nh 1.

Cấ tạ

ủa ti

ng

i

Tim là một khối cơ rỗng đ c biệt có 4 ngăn dày mỏng khác nhau
ngoài là một túi sợi gọi là bao tim

ao bên

ên trong toàn bộ đƣợc c u tạo b ng cơ tim có

vách ngăn thành hai nửa riêng biệt là tim trái và tim phải Mổi nữa lại đƣợc chia ra
thành hai bu ng là tâm nhĩ và tâm th t

iữa tâm nhĩ và tâm th t có van nhĩ th t

còn giữa tâm th t trái và động mạch ch cũng nhƣ giữa tâm th t phải và động
mạch phổi có van bán nguyệt

ác van bán nguyệt này đảm bảo cho máu di

chuyển theo một chiều từ tâm nhĩ xuống tâm th t và từ tâm th t vào động mạch
ch do đó mới đảm bảo đƣợc sự tuần hoàn c a máu [5]
1.1.3.Vai trò của tim.
ệ thống tim mạch làm nhiệm vụ vận chuyển máu giàu oxi

khắp cơ thể và lại vận chuyển máu nghèo oxi
máu mang các ch t dinh dƣỡng và kh oxi

từ tim đi

từ cơ thể chở về tim Trong đó
h p thụ đƣợc từ các cơ quan tiêu

hóa cũng nhƣ hô h p đi tới khắp các cơ quan trong cơ thể, đ ng thời qua đó bài
tiết ch t c n bã trong cơ thể ra ngoài .

13


1.1.4. Hoạt động của tim.
Trong tim có một c u trúc đ c biệt có khả năng tự phát xung gọi là hệ
thống nút hay còn gọi là hạch Trong đó chúng ta có hệ thống nút bao g m:

H nh 1.

 N t xo ng nh

Vị t

ủa

n t an

N N m ở tâm nhĩ chỗ tĩnh mạch ch trên đổ vào tâm

nhĩ phải Nút xoang nhĩ phát xung với tần số khoãng 120 lần phút và là
nút tạo nhịp cho toàn bộ tim
 N t nh th t

N N m ở bên phải c a vách liên nhĩ cạnh lỗ xoang tĩnh

mạch vành Nút tâm nhĩ th t phát xung với nhịp vào khoảng 50 - 60
lần phút


i : Đi từ nút tâm nhĩ th t tới vách liên th t thì chia ra làm 2 nhánh
phải và trái

hạy dƣới nội mạc tới 2 tâm th t, ở đó chúng phân nhánh

thành mạng purkinje chạy giữa các sợi cơ tim

ó is phát xung với nhịp

khoảng 30 - 40 lần phút
Khi có xung động truyền đến cơ tim, tim co giãn nhịp nhàng Tim hoạt
động co bóp theo một thứ tự nh t định
vòng đƣợc gọi là một chu chuyển c a tim

14

oạt động này đƣợc l p đi l p lại và mỗi


Một chu chuyển c a tim bao g m có 3 giai đoạn:

H nh 1.



Một h

h

n ủa ti

âm nh thu: Đầu tiên tâm nhĩ co bóp, áp su t trong tâm nhĩ tăng lên làm
cho van nhĩ th t mở nên máu sẽ lƣu thông từ tâm nhĩ xuống tâm th t và
làm cho áp su t tâm th t tăng lên Thời gian tâm nhĩ thu kéo dài 0 1s, sau
đó tâm nhĩ giãn su t thời gian còn lại c a chu k tim



âm th t thu: Khi tâm nhĩ giãn ra thì tâm th t bắt đầu co lại

iai đoạn

tâm th t thu kéo dài 0 3s trong đó bao g m có 2 thời k :
 Thời k áp su t kéo dài 0 05s: tâm th t co bóp nên áp su t trong tâm
th t tăng cao, cao hơn áp su t trong tâm nhĩ làm cho van nhĩ th t đóng
lại nhƣng chƣa cao hơn áp su t ở trong động mạch nên van bán
nguyệt chƣa mở làm cho áp su t c a tâm th t tăng lên nhanh
 Thời k đẩy máu kéo dài 0 25s: còn đƣợc gọi là thời k tâm th t co
đ ng trƣơng Lúc này áp su t trong tâm th t r t cao làm cho van bán
nguyệt mở ra và lúc này máu sẽ lƣu thông vào động mạch

 Tâm th t trƣơng: Tâm th t bắt đầu giãn trong khi tâm nhĩ đang giãn, khi
đó áp su t trong tâm th t th p hơn áp su t trong mạch, van bán nguyệt
đóng lại Áp su t tâm th t giảm nhanh và trở nên nhỏ hơn áp su t tâm
nhĩ, van nhĩ th t mở ra khi đó máu đƣợc hút mạnh từ tâm nhĩ xuống tâm

15


th t Đó là giai đoạn tâm th t trƣơng, toàn bộ quá trình kéo dài trong
0.4s.[5]
húng ta có sơ đ mô tả sự co bóp c a tim nhƣ hình dƣới đây:

H nh 1.

ủa ti

1.2. S hình thành tín hiệ điện tim (ECG).
Điện tâm đ

lectrocardioghram -

là đƣờng cong biểu diễn hoạt động

c a mô cơ tim, ngƣời đầu tiên thực hiện ghi t n hiệu

là

ugustus Waller

ritish

1856-1922 vào năm 1887 khi ông sử dụng điện kế mao dẫn để đo trong cách đo sử
dụng điện kế mao dẫn, ông đã dùng kỹ thuật chụp phim động trên m t th y tinh c a
ống mao dẫn, trong đó bên trong c a ống mao dẫn có chứa axit Sunphuric và th y
ngân Độ nhạy c a điện kế mao dẫn cỡ 1mV
húng ta có hình ảnh c a sóng điện tim đầu tiên đƣợc ugustus Waller quan sát
vào năm 1887 nhƣ hình 6 trong đó t n hiệu điện tim
ranh giới giữa 2 vùng đen và trắng

ghi trên hình e là đƣờng

ác đƣờng cong khác nhau là đỉnh điện tâm đ , nó

ghi lại sự vận động c a cơ tim ở đỉnh tim

16


H nh 1.6 H nh ảnh

ng điện ti

g t

Wa

an

tn

1.2.1. Sóng của tín hiệ điện tim.

H nh 1.

Tạ

ng t n hiệ điện ti

EC

Trong đó chúng ta có:
 P là sóng tạo ra do sự co bóp c a tâm nhĩ
 R là sóng đánh d u sự kết thúc c a co tâm nhĩ và bắt đầu c a tâm th t
co.
17


 T là sóng đánh d u sự kết thúc c a tâm th t co.
Trong đó biên độ sóng c a P, Q, S nhỏ nh t cỡ 0,2

0,5mV

 Sóng có biên độ lớn nh t là sóng R, có biên độ vào khoảng 1 1 5mV
 Thời gian t n tại c a sóng đó là:
 P – R: Từ 0 12s đến 0 2 s
 Q – T: Từ 0 35s đến 0 44s
 S – T: Từ 0 05s đến 0 15s
 QRS: 0.09s.
 Sóng R càng hẹp và cao thì khi đó cho chúng th y một trái tim
đó là trái tim khỏe mạnh.

1.2.2.C

ở của tín hiệ điện tim.

Một sợi cơ bao g m nhiều tế bào, khi hoạt động sợi cơ co lại và khi đó sự
xu t hiện điện thế động giữa những phần tử đã đƣợc khử cực và đang khử cực
Điện thế động này sẽ làm xu t hiện một điện trƣờng lan truyền dọc theo sợi cơ

H nh 1.

Điện t

ng ủa ti

t n ề

t ng

Sau đó khoảng 0 5s bắt đầu xu t hiện quá trình tái cực kèm theo sự xu t hiện
c a một điện trƣờng ngƣợc lại và chuyển động với tốc độ chậm hơn

h nh c u

trúc phức tạp này c a tim đã làm phát ra các t n hiệu điện thế khử cực và tái cực
Thực ch t là sự tổng hợp các t n hiệu điện c a các sợi cơ tim

18


M t khác chúng ta biết r ng bên trong và bên ngoài màng tế bào đều có các

ion dƣơng và ion âm, ch yếu là Na+, K+ và Cl-. Do sự chênh lệch n ng độ c a
các ion bên trong và bên ngoài màng tạo ra sự chuyển dời các ion qua màng gây
nên dòng điện sinh học. Cho nên các tế bào sống có tính ch t nhƣ một pin điện,
điện cực dƣơng + quay ra ngoài và cực âm (-) quay vào trong. Tính phân cực
c a màng và trạng thái điện bình thƣờng gọi là điện thế nghỉ (khoảng -90mV).
Khi có kích thích, màng tế bào thay đổi tính thẩm th u và có sự dịch chuyển ion.
Sự vận chuyển tích cực đó làm thay đổi trạng thái cân b ng ion và gây nên biến
đổi điện thế – đƣợc gọi là điện thế động.
Nhƣ vậy khi tế bào hoạt động sẽ đƣợc chia thành hai giai đoạn: bị kích thích
tạo nên hiện tƣợng khử cực và khi lập lại trạng thái cân b ng tạo nên hiện tƣợng
tái cực.

19


H nh 1.

hử

20

t i


Trƣờng hợp

: Trƣớc khi sự khử cực lan truyền tới điện cực dƣơng, nó tạo

ra một t n hiệu mang cực t nh dƣơng
Trƣờng hợp : Khi quá trình hoạt động lan truyền qua khỏi điện cực dƣơng

thì t n hiệu mang cực t nh âm tƣơng ứng
Trƣờng hợp

: Dễ dàng hiểu r ng, trƣớc khi sự tái cực lan truyền tới điện

cực dƣơng, t n hiệu mang cực t nh âm, m c dù vẫn biết r ng quá trình tái cực
không thực sự đƣợc lan truyền Ở biên giới giữa vùng hoạt động và vùng tái cực
có thể đƣợc xác định nhƣ một hàm c a thời gian Quá trình lan truyền trong
hƣớng này sẽ đƣợc mô tả sau đây
Trƣờng hợp D: Khi hƣớng lan truyền trƣớc quá trình tái cực đi ra khỏi điện
cực dƣơng thì lại tạo ra t n hiệu mang cực t nh dƣơng
hiệu trong trƣờng hợp

ực t nh dƣơng c a t n

có thể đƣợc xác định theo cách sau: Đầu tiên chúng ta

chú ý r ng điện áp truyền màng tế bào c a sóng truyền đi mang cực t nh âm do
vùng dẫn tại đó đang trong trạng thái nghỉ Điều kiện này đƣợc mô tả nhƣ trong
hình thể hiện b ng d u - Sau khi có m t sóng tới thì điện áp truyền màng tế bào
sẽ n m trong trạng thái ổn định, do đó nó mang cực t nh dƣơng đƣợc biểu thị
b ng d u + trong hình Nếu ứng dụng phƣơng trình để t nh toán với ngu n c a
lớp kép đƣợc kết hợp với sự điều chỉnh này và nếu điện áp truyền màng tế bào ở
dƣới mức nghỉ hay điều kiện cân b ng đƣợc ch p nhận là không đổi thì một
ngu n c a lớp kép chỉ xu t hiện tại m t sóng
Vậy v n đề quan trọng ở đây ch nh là sự định hƣớng c a lớp kép, đƣợc xác
định bởi đạo hàm khoảng không gian điện t ch âm Vm, là toàn bộ về ph a bên trái
tƣơng ứng với hƣớng c a sự lan truyền sóng Vì các lƣỡng cực hƣớng về điện
cực dƣơng nên t n hiệu mang cực t nh dƣơng
Phân cực âm c a t n hiệu trong trƣờng hợp

có thể đƣợc xác định theo cách

sau: Trong trƣờng hợp hƣớng c a quá trình tái cực cho phép chúng ta xác định

21


ch nh xác vùng nào có điện áp truyền màng tế bào Vm là âm t nh đó là vùng mà
quá trình tái cực đã kết thúc và màng tế bào đã trở về trạng thái nghỉ và dƣơng
t nh vùng mà quá trình tái cực chƣa diễn ra và màng tế bào vẫn ở trạng thái ổn
định

ác vùng này đƣợc xác định ở hình trên đƣợc đánh d u b ng các d u -) và

+ tƣơng ứng Trong v dụ đƣợc l tƣởng hóa cao này chúng ta thể hiện quá trình
tái cực xu t hiện ngay tại m t phân cách – và + m t sóng tái cực
1.2.3.C

giai đ ạn của tín hiệ điện tim.
Tim hoạt động đƣợc nhờ một xung động truyền qua hệ thống thần kinh tự

động c a tim Đầu tiên nút xoang c a tim phát xung động lan truyền ra cơ tâm nhĩ
làm cho cơ tâm nhĩ khử cực trƣớc, cơ tâm nhĩ bóp và đẩy máu xuống tâm th t
Sau đó nút nhĩ tâm th t tiếp cận xung động truyền qua bó is xuống tâm th t làm
cho tâm th t xảy ra sự khử cực, lúc này tâm th t đã đầy máu sẽ bóp mạnh để đẩy
máu ra ngoại biên

iện tƣợng tâm nhĩ và tâm th t khử cực lần lƣợt trƣớc sau nhƣ

thế ch nh là để duy trì quá trình huyết động bình thƣờng c a hệ thống tuần hoàn
Đ ng thời điều đó cũng tạo nên điện tâm đ

Trong quá trình chúng ta có điện tâm

đ bao g m 3 phần nhƣ sau:


hĩ đ

hi lại dòng điện hoạt động c a nhĩ, đi trƣớc Nhƣ phần trên chúng ta

đã giới thiệu thì xung động đi từ nút xoang ở nhĩ phải sẽ tỏa ra làm cực cơ
nhĩ nhƣ hình dƣới

H nh 1.

h nh th nh

22

ng .


ác đợt sóng với hƣớng chung là từ trên xuống dƣới và từ phải qua trái
làm với đƣờng ngang một góc 49 đây cũng ch nh là hƣớng c a vectơ khử cực
và đợt khử cực đƣợc ghi lại là sóng P Khi nhĩ tái cực còn phát sinh ra một
sóng âm nhỏ gọi là sóng T nhƣng ngay lúc này cũng xu t hiện sự khử cực th t
với điện thế mạnh hơn nhiều, nên trên điện tâm đ gần nhƣ không th y sóng
T.

ết


ả: Nhĩ đ chỉ thể hiện lên điện tâm đ b ng 1 sóng đơn độc là sóng P [5].
Thất đ :

hi lại dòng điện hoạt động c a th t, đi sau

H nh 1.

ng

T

 Khử cực: Việc khử cực bắt đầu từ phần giữa m t trái liên th t đi xuyên qua
m t phải vách này, tạo ra một vectơ khử cực đầu tiên hƣớng từ trái sang phải.
Máy ghi đƣợc sóng âm nhỏ gọn gọi là sóng Q.

H nh 1.12: S hình thành sóng Q.

23


Sau đó xung động truyền xuống và tiến hành khử cực đ ng thời cả hai tâm
th t theo hƣớng xuyên qua bề dày cơ tim Lúc này vectơ khử cực hƣớng nhiều về
bên trái hơn vì th t trái dầy hơn và vì tim n m nghiêng hƣớng trục giải phẫu về
bên trái Do đó vec tơ khử cực chung hƣớng từ phải qua trái tạo nên sóng dƣơng
cao hơn gọi là sóng R. Sau cùng khử nốt vùng cực đáy th t lại hƣớng từ trái sang
phải Máy ghi đƣợc sóng âm nhỏ gọi là sóng S.

H nh 1.

h nh th nh

ng

.

Tóm lại : khử cực th t g m ba làn sóng cao nhọn Q, R, S biến thiên phức tạp
gọi là phức bộ QRS.
 Tái cực: th t khử cực xong sẽ qua thời k tái cực chậm

iai đoạn này

đƣợc thể hiện trên điện tâm đ b ng một đoạn th ng đ ng điện gọi là
đoạn T – S Sau đó là thời k tái cực nhanh tạo nên sóng T.
24


H nh 1.14: S Hình thành sóng T

Tái cực nói chung có hƣớng đi xuyên qua cơ tim, từ lớp dƣới thƣợng tâm
mạc và lớp dƣới nội tâm mạc. Sở dĩ tái cực đi ngƣợc chiều với khử cực nhƣ vậy là
vì nó tiến hành đúng vào lúc tim bóp cƣờng độ mạnh nh t, làm cho lớp cơ tim
dƣới nội tâm mạc bị lớp ngoài nén vào quá mạnh nên tái cực muộn đi M t khác,
vectơ tái cực ngƣợc chiều với vectơ khử cực (chiều điện trƣờng ngƣợc lại Do đó
tuy tiến hành ngƣợc chiều với khử cực, nó vẫn có vectơ tái cực hƣớng từ trên
xuống dƣới và từ phải qua trái làm phát sinh làn sóng dƣơng th p gọi là sóng T.
Sóng T này không đối xứng và còn gọi là sóng chậm vì nó kéo dài 0.2s. Sau khi
sóng T kết thúc có thể th y một sóng chậm, nhỏ gọi là sóng U Đây là giai đoạn

muộn c a tái cực. [5]

25