LỌC NHIỄU TÍN HIỆU ĐIỆN TIM THỜI GIAN THỰC BẰNG VI ĐiỀU KHIỂN dsPIC

LỌC NHIỄU TÍN HIỆU ĐIỆN TIM THỜI
GIAN THỰC BẰNG VI ĐiỀU KHIỂN
dsPIC

Hà Nội 8.2008
1


Nội dung báo cáo
 1. Cơ bản về tín hiệu điện tim.
 2. Mô đun đo điện tim.
 3. Dạng của tín hiệu điện tim khi chưa qua xử
lý.
 4. Cấu trúc của bộ lọc số.
 5. Thiết kế bộ lọc số.
 6. Kết quả đạt được.
 7. Kết luận và phương hướng phát triển.

2


1. Tín hiệu điện tim
 Là đồ thị ghi lại dạng tín hiệu điện do tim phát ra trong
quá trình hoạt động.
 Được đặc trưng bởi các dạng sóng kí hiệu bằng các kí
tự: P, Q, R, S, T và U.
Dạng tín hiệu điện tim chuẩn.

3

1. Tín hiệu điện tim
 Phổ tần số của tín hiệu điện tim chuẩn là từ 0.05Hz
đến 100Hz.
 Tín hiệu điện tim thu được bị ảnh hưởng của rất nhiều
loại nhiễu:
 Nhiễu tần số cao
 Nhiễu nguồn điện lưới 50Hz
 Nhiễu tần số thấp

4


2. Xây dựng mạch phần cứng
sensor

Khối khuếch đại tín hiệu
Bộ lọc thông thấp fc=100Hz

G ~= 500

Khối kết nối RS232

Nguyên lý mạch đo điện tim
5


2. Xây dựng mạch phần cứng
Khối ổn định nguồn

Lọc thông thấp

Điện cực

Kết nối RS232

Khối khuếch đại

dsPIC30F3012

Mô đun đo điện tim
6


2.1 Vi điều khiển dsPIC30F3012
 Giá: 3.5 $
 Loại 16 bit
 ADC 12 bit
 Tốc độ xử lý tối đa 30Mhz
 Hỗ trợ cả tính toán xử lý số định dạng
floating point và Q15.
 [ -1,1 - 2-15 ]  [-32768, 32767]
 Tính toán nhanh hơn

7


3. Dạng tín hiệu điện tim khi chưa lọc

Tín hiệu điện tim khi chưa xử lý chịu ảnh hưởng của
rất nhiều loại nhiễu. Ta hầu như không thể xác định

được dạng sóng chính xác
8


3. Phổ của tín hiệu điện tim khi chưa lọc
dB

Nhiễu 50Hz

Nhiễu tần số thấp

Nhiễu tần số cao

9


3. Tín hiệu điện tim thu được tại bệnh
viện Bạch Mai

Tín hiệu điện tim thu từ máy NIHON
KOHDEN

Tín hiệu điện tim mẫu
10


4. Cấu trúc của các bộ lọc số

Bộ lọc thông thấp 80Hz

Bộ lọc triệt tần 50Hz

Bộ lọc thông cao 0.5Hz

11


5. Thiết kế bộ lọc số
Yêu cầu cho bài toán thời gian thực
Hệ số các bộ lọc ít
Độ chính xác chấp nhận được
 Bộ lọc FIR
Lựa chọn đáp ứng pha tuyến tính
 Ít bị ảnh hưởng bởi lượng tử
Cấu trúc đơn giản

12


5.1 Bộ lọc thông thấp và thông cao FIR

Bộ lọc 16 bit thông thấp FIR 85 Hz bậc
74 thiết kế theo phương pháp ParkMcCellan

Bộ lọc 16 bit thông cao FIR 0.5 Hz bậc
120 thiết kế theo phương pháp ParkMcCellan
13


5.2 Bộ lọc FIR triệt tần 50Hz

Không gian biến đổi Z

Đáp ứng tần số của bộ lọc triệt tần 50Hz

Bộ lọc triệt tần 50Hz được thiết kế đặc biệt trong miền biến đổi Z.
Với tần số lấy mẫu là 200Hz, hàm chuyền cần phải có 2 điểm
không nằm ở π/2 và 3π/2 và biến đổi Z ngược cho ta đáp ứng
xung của bộ lọc triệt tần 50Hz.
14


6. Tín hiệu điện tim khi qua cả ba bộ lọc
dB

Dạng tín hiệu điện tim ở lối ra hầu như còn giữ được nguyên
vẹn các dạng sóng đặc trưng của tín hiệu điện tim
15


6. Tín hiệu điện tim khi đi qua cả ba bộ lọc

Tín hiệu điện tâm đồ trong khoảng thời gian 4 giây

16


Một số thông số

Sóng P

Giây
0.06-0.11

Biên độ sóng R
Volt

Biên độ sóng T
Volt

1.21 – 1.56

0.32 – 0.65

P-R
Giây

QRS
Giây

S-T
Giây

0.06-0.1 0.03-0.1 0.10-0.15

Tỷ lệ R/T
1.86 – 2.89

T
Giây

T-U
Giây

0.12-0.21 0.080.12

U
Giây
0.060.12

17


Video

18


Kết luận

 Mô đun thiết kế đã hoạt động rất hiệu quả
 Thu được đầy đủ các dạng sóng của tín hiệu
ECG
 Hiệu quả lọc nhiễu cao hơn hẳn so với khi
sử dụng các bộ lọc tương tự
19


Hướng phát triển của đề tài
 tích hợp với các hệ thống đo thông số bệnh nhân
khác tạo thành một hệ thống chăm sóc bệnh nhân

hoàn chỉnh.
 Nghiên cứu phương pháp lọc khác xử lí tín hiệu
điện tim
 Tách tín hiệu nhịp thở từ tín hiệu điện tim thu
được
20


Xin cảm ơn!

21


Tín hiệu điện tâm đồ dùng bộ lọc tương tự

Lê Thanh Bằng K47
(KLTN 2006)
22