Phân tích và xử lý tín hiệu âm thu được từ ống nghe y học bằng công cụ wavelet
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.7 MB, 105 trang )
Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------
NGUYỄN CHÍ NHÂN
PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU ÂM THU ĐƯC TỪ
ỐNG NGHE Y HỌC BẰNG CÔNG CỤ WAVELET
Chuyên ngành: Kỹ thuật Laser
Mã số ngành : 2.07.07
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2006
2
___________________________________________________________________________
CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Huỳnh Quang Linh
....................................................................................................................
....................................................................................................................
....................................................................................................................
....................................................................................................................
....................................................................................................................
....................................................................................................................
.....................................................................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 1:....................................................................................
....................................................................................................................
....................................................................................................................
....................................................................................................................
....................................................................................................................
....................................................................................................................
....................................................................................................................
.....................................................................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 2:....................................................................................
....................................................................................................................
....................................................................................................................
....................................................................................................................
....................................................................................................................
....................................................................................................................
....................................................................................................................
.....................................................................................................................
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ
tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày..... tháng.... năm 2006
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHÂN
3
___________________________________________________________________________
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC
Tp. HCM, ngày.... tháng.... năm 2006.
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: NGUYỄN CHÍ NHÂN
Phái:
Nam...................................
Ngày, tháng, năm sinh: 13-10-1980
Nơi sinh: NINH THUAÄN ...................................
Chuyên ngành: Kỹ thuật Laser ......................................................... MSHV: 01204314 .............
I- TÊN ĐỀ TÀI:
PHÂN TÁCH VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU ÂM THU ĐƯC TỪ ỐNG NGHE Y HỌC
BẰNG CÔNG CỤ WAVELET
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Lý thuyết :
- Khảo sát hoạt động ống nghe y học và cách thu nhận bằng kỹ thuật số hoá âm
thanh tim phổi.
- Khảo sát lý thuyết cơ bản về công cụ Wavelet với các ứng dụng khử nhiễu, nén
và nhận dạng tín hiệu.
Thực hành :
- Thiết kế phần cứng thu nhận và số hoá tín hiệu âm tim phổi
- Xây dựng và thử nghiệm phần mềm xử lý tín hiệu thu được từ phần cứng
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực hiện LV ghi trong Quyết định giao đề
tài):
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ..................................................................................
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN :
TS Huỳnh Quang Linh
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Học hàm, học vị, họ tên và chữ ký)
CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH
TS Huỳnh Quang Linh
Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chun ngành thơng qua.
Ngày
tháng
năm 2006
TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH
TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHÂN
4
___________________________________________________________________________
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy cô đã tận
tình chỉ bảo, truyền đạt những kiến thức q báo trong hai năm học vừa qua.
Tiếp theo, tôi muốn gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Trần Minh Thái, PGS.TS
Cẩn Văn Bé, Ths. Phan Anh Huy và kỹ sư Hà Lê Huy đã cho tôi những lời khuyên
bổ ích để hoàn thiện luận văn này.
Đặc biệt, Xin chân thành cảm ơn TS. Huỳnh Quang Linh đã định hướng,
nhiệt tình hướng dẫn, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành
luận văn này.
Sau cùng, tôi xin gởi lời cảm ơn đến gia đình và các bạn học cùng khóa đã
chia sẽ, giúp đỡ những lúc tôi gặp khó khăn.
Tp.HCM, tháng 12 năm 2006
NGUYỄN CHÍ NHÂN
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHÂN
5
___________________________________________________________________________
TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN THẠC SĨ
Đã từ lâu ống nghe là một công cụ đắc lực hỗ trợ cho bác só trong việc chẩn
đoán. Tuy nhiên, trong quá trình sử dụng đòi hỏi bác só phải có nhiều kinh nghiệm,
tập trung từ đó đưa ra những phán đoán, ống nghe truyền thống tồn tại những nhược
điểm không thể tránh được có thể đưa đến chẩn đoán sai lầm như sự trộn lẫn âm
thanh giữa tim và phổi, nhiễu của môi trường xung quanh.
Chính vì vậy, việc tách biệt hai âm thanh tim và phổi sẽ đóng vai trò quan
trọng, giúp ích rất nhiều cho bác só trong chẩn đoán bệnh.
Luận văn này nhằm mục đích kết hợp ống nghe y học với một mạch điện tử
dùng để thu tín hiệu âm thanh tim và phổi, sau đó dùng công cụ wavelet để xử lý để
có được tín hiệu âm tim và phổi riêng biệt có độ trung thực cao nhất.
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHÂN
6
___________________________________________________________________________
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ................................................................................... 3
LỜI CẢM ƠN... .................................................................................................................... 4
MỤC LỤC ........ .................................................................................................................... 6
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG, MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ
CỦA ĐỀ TÀI
1. 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LUẬN VĂN ..................................................................... 9
1. 2 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI ............................................................ 11
CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN
2. 1 ÂM THANH TIM ....................................................................................................... 12
2. 1. 1. CẤU TẠO CỦA TIM ............................................................................................ 12
2. 1. 2 . CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA TIM............................................................. 13
2. 1. 3. ĐẶC ĐIỂM ÂM CỦA TIM................................................................................... 16
2. 2. ÂM THANH PHỔI .................................................................................................... 21
2. 2. 1. CẤU TẠO CỦA PHỔI ........................................................................................... 21
2. 2. 2. HOẠT ĐỘNG CỦA PHỔI .................................................................................... 22
2. 2. 3 CÁC ĐẶC ĐIỂM ÂM CỦA PHỔI ........................................................................ 24
CHƯƠNG 3: CÔNG CỤ XỬ LÝ TÍN HIỆU WAVELET
3. 1 NHỮNG HẠN CHẾ CỦA PHÂN TÍCH FOURIER ................................................ 29
3. 2 CÁC KHÁI NIỆM CHUNG...................................................................................... 30
3. 2. 1 PHÂN TÁCH WAVELET..................................................................................... 30
3. 2. 2 BIẾN ĐỔI WAVELET LIÊN TỤC VÀ RỜI RẠC ............................................. 31
3. 2. 3 PHÂN TÍCH CỤC BỘ VÀ TOÀN CỤC .............................................................. 32
3. 3 THUẬT TOÁN BIẾN ĐỔI WAVELET NHANH ................................................... 33
3. 3. 1 CÁC BỘ LỌC ĐƯC SỬ DỤNG ĐỂ TÍNH DWT VÀ IDWT .......................... 33
3. 3. 2 THUẬT TOÁN ........................................................................................................ 34
3. 4 GIỚI THIỆU CÁC HỌ WAVELET......................................................................... 36
3. 4. 1 CÁC WAVELET DAUBECHIES ......................................................................... 36
3. 4. 2. CÁC WAVELET SYMLET .................................................................................. 37
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHÂN
7
___________________________________________________________________________
3. 4. 3. CÁC WAVELET COIFLET ................................................................................. 38
3. 5 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA WAVELET................................................................. 39
3. 5. 1 KHỬ CÁC TÍN HIỆU ............................................................................................ 39
3. 5. 2 XỬ LÝ NHIỄU ........................................................................................................ 40
3. 5. 3 KHỬ NHIỄU ........................................................................................................... 42
3. 5. 4 NÉN DỮ LIỆU ........................................................................................................ 43
3. 6 WAVELET GÓI ......................................................................................................... 44
3. 6. 1 TỪ WAVELET ĐẾN WAVELET GÓI ............................................................... 45
3. 6. 2 GIỚI THIỆU CÁC WAVELET GÓI TRONG THỰC HÀNH........................... 46
3. 7 MỘT SỐ QUI ƯỚC TOÁN HỌC .............................................................................. 47
CHƯƠNG 4: CÁC LOẠI NHIỄU THƯỜNG GẶP
4. 1 CÁC LOẠI NHIỄU .................................................................................................... 49
4. 2 PHÂN BỐ XÁC SUẤT CỦA NHIỄU ....................................................................... 50
CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
5. 1 THIẾT BỊ DÙNG THU TÍN HIỆU ÂM TIM, PHỔI .............................................. 53
5. 1. 1 GIỚI THIỆU IC KHUẾCH ĐẠI, THUẬT TOÁN ............................................... 53
5. 1. 2 OP-AM TRONG CÁC BỘ LỌC TÍCH CỰC ...................................................... 56
5. 1. 3 ỨNG DỤNG OP-AM ĐỂ THIẾT KẾ PHẦN CỨNG KHUẾCH ĐẠI VÀ LỌC
LẤY TÍN HIỆU ÂM THANH TIM VÀ PHỔI TỪ MICRO ĐỂ XỬ LÝ....................... 57
5. 1. 4 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN TỬ VÀ MẠCH IN ............................................................. 58
5. 2 PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG ...................................................................................... 62
5. 2. 1 QUY TRÌNH THU TÍN HIỆU ÂM THANH TIM VÀ PHỔI ............................. 62
5. 2. 2 ĐỐI VỚI ÂM THANH PHỔI ................................................................................ 63
5. 2. 3 ĐỐI VỚI ÂM THANH TIM .................................................................................. 67
5. 3 TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM................................................................................. 67
5. 3. 1 YÊU CẦU NỘI DUNG LẬP TRÌNH.................................................................... 67
5. 3. 2 THU NHẬN TÍN HIỆU ÂM THANH TIM VÀ PHỔI…...................................... 68
5. 3. 3 CHƯƠNG TRÌNH XỬ LÝ TÍN HIỆU Â ................................................................. 69
5. 3. 4 THỰC NGHIỆM .................................................................................................... 80
5. 3. 4. 1 XỬ LÝ TÍN HIỆU ÂM THANH TIM THU TỪ ỐNG NGHE ĐIỆN TỬ ....... 80
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHÂN
8
___________________________________________________________________________
5. 3. 4. 2 SỬ DỤNG LỌC THÍCH NGHI ĐỂ LÀM GIẢM ÂM THANH TIM TRONG
ÂM THANH PHỔI ............................................................................................................. 89
5. 3. 4. 3 XỬ LÝ TÍN HIỆU ÂM THANH PHỔI BẰNG CHƯƠNG TRÌNH XỬ LÝ
TÍN HIỆU – KHỬ NHIỄU ................................................................................................ 96
5. 4 KẾT LUẬN ............................................................................................................... 101
5. 4. 1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯC ........................................................................................ 101
5. 2. 2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ............................................................... 102
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................ 103
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHÂN
9
___________________________________________________________________________
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG, MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
1. 1 Giới thiệu chung về luận văn
Ngày nay, sự phát triển và những thành tựu đạt của công nghệ thông tin đã
thúc đẩy sự phát triển của các ngành khoa học và những ứng dụng của nó rất rộng
rãi trong nhiều lónh vực khác nhau: quân sự, quản lý ngân hàng, giáo dục, y tế…. ta
không kể hết được những lợi ích của công nghệ thông tin mang lại cho nhân loại.
Trước kia, để chẩn đoán bệnh cho bệnh nhân, các y bác só sử dụng ống nghe
cộng với kinh nghiệm lâu năm định bệnh cho bệnh nhân nhưng cách làm đó phụ
thuộc nhiều vào tay nghề chủ quan của người điều trị, độ chính xác không cao,
không lưu trữ hoặc trao đổi được. Một hướng phát triển mới, sự kết hợp giữa điện tử
và tin học mở ra một khả năng chẩn đoán bệnh với độ chính xác khá cao hơn cụ thể
như chẩn đoán bệnh qua ảnh chụp, tín hiệu sinh học thu nhận và xử lý bằng kỹ thuật
số… giúp cho việc điều trị hiệu quả hơn, đồng thời rút ngắn thời gian điều trị.
Các thiết bị ống nghe điện tử đã được phát triển khá đa dạng trên thế giới và
đã có những sản phẩm thương mại hoá với nhiều mục đích khác nhau như giảm
tiếng ồn, phân biệt âm thanh tim phổi, tạo nối tiếp với máy tính, phục vụ chẩn đón
từ xa v.v… Ví dụ hình 1.1 là một dạng ống nghe điện tử cùng với giao diện phần
mềm thu âm thanh phổi bình thường của Masatsugu Sakurai:
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHÂN
10
___________________________________________________________________________
Hình 1. 1: Ống nghe điện tử và giao diện phần mềm kèm theo [5]
Các dạng thiết bị này ngày càng trở nên những công cụ hỗ trợ đắc lực cho
bác só chẩn đoán với nhiều chức năng; vừa nghe được âm thanh tim, phổi vừa xử lý,
hiển thị, lưu trữ âm thanh đã được nghiên cứu thông qua phần mềm kèm theo.
Những thành tựu này còn có thể hướng dẫn thực tập và giảng dạy cho các sinh viên
ngành y sinh với tính trực quan và hiệu quả thực tiễn rất lớn. Tuy nhiên, đối với
điều kiện Việt nam , việc phổ biến rộng rãi dạng thiết bị như trên không khả thi vì
giá thành của thiết bị này khá cao; mặt khác, nhu cầu đào tạo và nghiên cứu trong
lónh vực xử lý tín hiệu sinh học lại rất cấp thiết để sinh viên có thể cập nhật những
ứng dụng hiện đại. Với những lý do đó, luận văn được thực hiện nhằm giới thiệu
nguyên lý và mô hình sự kết hợp giữa ống nghe y học và phần mềm tin học xử lý
tín hiệu thu được từ ống nghe, gọi tắt là ống nghe điện tử (digital stethoscope),
tiến đến thiết kế thiết bị chế tạo trong nước cho bác só chẩn đoán và đồng thời có
thể cung cấp một công cụ hỗ trợ hiệu quả trong đào tạo và thực hành của sinh viên
ngành y sinh nói chung.
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHAÂN
11
___________________________________________________________________________
1. 2 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
Mục tiêu của đề tài là tạo thiết bị mô hình thử nghiệm thu nhận tín hiệu âm
thanh tim phổi bằng ống nghe y học thông thường vào máy tính và xây dựng quy
trình và chương trình xử lý bằng công cụ Wavelet nhằm khử nhiễu, loại bỏ tạp âm
và thu rõ âm thanh tim và phổi riêng biệt.
Để thực hiện mục tiêu trên đề tài đã đề ra những nhiệm vụ sau:
Về tổng quan:
- Khảo sát nguyên lý tạo âm thanh tim phổi và hoạt động ống nghe y học.
- Khảo sát lý thuyết cơ bản về công cụ Wavelet với các ứng dụng khử nhiễu,
nén và nhận dạng tín hiệu.
Về thực hành:
- Thiết kế phần cứng thu nhận và số hoá tín hiệu âm tim phổi: chọn bộ phận
thu âm kết nối với ống nghe y học thông thường, thiết kế mạch điện tử liên
kết với máy tính thông qua card âm thanh,
- Xây dựng quy trình và thử nghiệm phần mềm xử lý tín hiệu thu được từ
phần cứng, thực hiện nhận biết rõ tín hiệu tim và phổi riêng biệt.
Hình 1. 2ø ống nghe y học [6]
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHÂN
12
___________________________________________________________________________
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN
2. 1 Âm thanh tim
2. 1. 1. Cấu tạo của tim
Tim là một cơ quan gồm một khối cơ đặc biệt bao bọc lấy một khoang rỗng
có bốn buồng. Tim có tác dụng giống như một máy bơm vừa hút vừa đẩy máu. Cân
nặng trung bình ở người trưởng thành là 270 g ở nam và ở nữ là 260 g ở nữ. Thể tích
bằng nắm tay.
Hình thể bên trong của tim chia làm bốn buồng (Hình 2.1): tâm nhó trái
(atrium sinistrum), tâm nhó phải (atrium dextrum), tâm thất trái (ventriculus dexter),
tâm thất phải (venticulus sinister). Tâm nhó là nơi chứa máu từ cơ thể và phổi đổ về
tim và còn có chức năng bơm máu vào tâm thất mặc dù lực bơm của tâm nhó không
mạnh bằng tâm thất. Tâm thất có chức năng bơm máu đến phổi và khắp cơ thể.
Trong đó, tâm thất trái đẩy máu đi khắp cơ thể, tâm thất phải chỉ bơm máu tới phổi
để thực hiện vòng tuần hoàn phổi.
Thành tim cấu tạo bởi ba lớp: ngoại tâm mạc, cơ tim và nội tâm mạc. Ngoại
tâm mạc (pericardium) còn gọi là màng ngoài tim là một túi kín gồm hai bao; bao
sợi ngoài gọi là ngoại tâm mạc thanh mạc. Cơ tim (myocardium) tạo nên một lớp
dày, mỏng tùy chỗ; mỏng ở tâm nhó và rất dày ở tâm thất đặc biệt là tâm thất trái.
Đại bộ phận là các sợi cơ co bóp, ngoài ra còn một phần nho nhỏ là các sợi cơ kém
biệt hóa mang tính chất thần kinh gọi là hệ thống dẫn truyền của tim. Nội tâm mạc
(endocardium) hay màng trong tim là một màng rất mỏng phủ và dính chặt lên tất
cả mặt trong của buồng tim và liên tiếp với nội mạc của các mạch máu từ tim ra
hoặc vào. Khi viêm nội tâm mạc có thể gay các chứng hẹp hoặc hở các van tim
hoặc gay các cục huyết khối làm tắt động mạch.[1]
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHAÂN
13
___________________________________________________________________________
Hình 2.1: Cấu tạo của tim [2]
2. 1. 2 Cách thức hoạt động của tim
Trước khi đi vào tìm hiểu hoạt động của tim, chúng ta sơ lược vai trò của các
van. Các van đóng vai trò đảm bảo cho máu chảy theo một chiều nhất định. Khi tim
bị khuyết tật, máu có thể chảy theo chiều ngược lại qua các van này gọi là chứng hở
van. Tim có 4 van ; van hai lá ngăn cách tâm nhó trái và tâm thất trái, van ba lá ngăn
cách tâm nhó phải và tâm thất phải, van động mạch phổi ngăn cách tâm thất phải
với động mạch phổi, van động mạch chủ ngăn cách tâm thất với động mạch chủ.
Tiếng “lub-dub” của tim là do sự đóng góp của các van này gây ra.(Hình 2. 2)
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHÂN
14
___________________________________________________________________________
Hình 2. 2 Các van của tim [2]
Quá trình hoạt động của tim diễn ra như sau: Máu từ phổi trở lại tim theo các
tónh mạch phổi cùng với rất nhiều oxy được thay mới trong máu. Máu đi vào tâm
nhó trái, sau đó tâm nhó trái co lại và đẩy máu qua van hai lá và tâm thất trái. Sau
đó, tâm thất trái co lại và khi nó co như thế van hai lá đóng lại để cho máu chỉ có
thể đi ra qua van động mạch chủ mở rộng vào trong động mạch chủ. Lúc đó, máu đi
tiếp vào mô nơi nó trao oxy. Máu từ cơ thể trở về tim theo tónh mạch chủ lớn tónh
mạch chủ dưới và từ trên đầu máu trở về theo tónh mạch chủ trên. Nó đi vào tâm
nhó phải, tâm nhó phải co lại và máu đi qua van ba lá vào trong tâm thất phải. Tâm
thất phải co lại đẩy máu đi vào động mạch phổi, sau đó máu được thay oxy. Sau đó,
máu trở lại tim theo các động mạch phổi sẵn sàng bắt đầu lại chu kỳ mới (Hình 2. 3)
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHÂN
15
___________________________________________________________________________
Hình 2. 3 : Hoạt động bơm máu của tim [2]
Tim đập theo nhịp của tâm thất trái co bóp lại trước so với tâm thất phải
nhưng do chúng rất gần nhau đến mức ta không thể phân biệt được và khiến ta lầm
tưởng là một. Trung bình mỗi chu kỳ tim, tim đẩy đi được một lượng máu khoảng
70ml. Nếu lấy nhịp tim 72 lần/phút thì tim vận chuyển được 5l máu/phút,
7200l/ngày hay 2628000l mỗi năm.
Huyết áp chỉ độ lớn của lực tim khi tim hoạt động. Huyết áp tăng cao khi
tâm thất co và giảm khi tâm thất giãn.
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHAÂN
16
___________________________________________________________________________
2. 1. 3 Đặc điểm âm thanh của tim [7]
Âm thanh cơ bản của tim S1 và S2, âm S1 xãy ra trước S2 và có âm “lubdub”. Các âm này xuất hiện khi có sự đóng lại của các van.
Trong quá trình tâm trương (diastole), khi máu đổ vào tâm nhó phải và trái,
kết thúc quá trình này các tâm nhó bắt đầu co lại đẩy máu xuống tâm thất và làm
tăng áp suất trong tâm thất. Khi đó van hai lá và van ba lá đóng lại tạo ra âm S1.
Trong quá trình tâm thu (systole), các tâm thất co lại tạo ra áp suất lớn hơn
áp suất trong các động mạch chủ và động mạch phổi, làm các van này mở ra. Cuối
quá trình tâm thu, áp suất trong tâm thất giảm xuống và nhỏ hơn áp suất của động
mạch chủ và động mạch phổi khiến các van động mạch chủ và động mạch phổi
đóng lại tạo ra âm S2.
Hình 2. 4 : Đồ thi biểu diễn âm của tim bình thường
Đối với âm S2, van động mạch chủ (A2) đóng sớm hơn van đọng mạch phổi
(P2) một chút do đó âm thanh tim có dạng lub-dub; dub do A2 lớn hơn dub do P2
một chút. Ở âm S1 cũng có hiện tượng này do van hai lá đóng sớm hơn van ba lá;
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHÂN
17
___________________________________________________________________________
âm do van hai lá tạo ra lớn hơn âm do van ba lá tạo ra rất nhiều vì thế mà khó phân
biệt sự tách âm của S1.
Dựa trên các thông số tần số, cường độ, độ dài S1, S2, số lượng nhịp và chất
lượng của âm đối với trường hợp tim bình thường và không bình thường. Sau đó,
thông qua xử lý và so sánh bác só có thể chẩn đoán bệnh cho bệnh nhân.
Trước tiên, ta tìm hiểu các thông số đặc trưng cho tim bình thường. Khi nghe
âm của tim, bác só có thể phân biệt được âm S1, S2 dễ dàng vì quá trình tâm trương
(diastole) kéo dài gấp đôi quá trình tâm thu (systole), khoảng lặng giữa S2,S1 lâu
hơn giữa S1,S2. Tuy nhiên, khi tim đập nhanh quá trình tâm trương thu ngắn lại nên
khó phân biệt được S1, S2.
(Hình 2. 4) cho thấy phổ tần số của S1, S2 tập trung chủ yếu trong khoảng
200Hz, điều này đúng với âm bình thường và không bình thường. Đây là một cơ sở
quan trọng để thiết kế bộ lọc.
Hình 2. 5: Cho thấy sự tách âm của S2
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHÂN
18
___________________________________________________________________________
Hình 2. 5 Cho thấy sự tách âm của S2 khi tâm thất trái và tâm thất phải co lại
ở hai thời điểm khác nhau. Điều này là bình thường nhưng đôi khi cũng cho biết sự
bất thường khi một trong các tâm thất to hơn bên còn lại. Âm S1 cũng có sự tách âm
nhưng điều này không rõ lắm.
Ngay sau S2, van bán nguyệt đóng lại, van tâm nhó thất mở ra và bắt đầu quá
trính tâm trương. Chính quá trình tâm trương cũng có thể phân chia ra nhiều giai
đoạn. Đầu tiên là quá trình lấy máu nhanh khoảng 80% lượng máu ở tâm nhó sẽ đưa
vào tâm thất. Cuối giai đoạn này có nghóa là sau 140-160 msec sau S2, một âm S3
có thể được nghe thấy nếu như lượng máu đưa vào tâm thất một cách bất thường. Ta
có thế xem âm S3 là kết qủa của sự giãn nở ra thêm của tâm thất so với trạng thái
bình thường của nó. Âm S3 được nghe rõ nhất khi đặt ống nghe tại vị trí đỉnh. Sự
hiện diện của S3 có thể là bình thường đối với trẻ em nhưng lại là bệnh lý đối với
những người ở tuổi 40. Hình 2. 6 cho thấy âm S3.
Hình 2. 6: cho thấy âm S3 [7]
Có một âm thứ tư, hay đó là S4. Cuối quá trình tâm trương, tâm nhó co lại để
đẩy 20% lượng máu còn lại vào tâm thất. Nếu như tâm thất đã đầy và không tiếp
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHÂN
19
___________________________________________________________________________
nhận, như bệnh ventricular hypertrophy do chứng cao huyết áp lâu ngày, áp suất do
tâm nhó co lại tạo nên S4. Hình 2. 7 cho thấy âm S4.
Hình 2. 7 Cho thấy âm S4
Tiếng thổi (Murmurs) hay còn gọi là tiếng cò kè (rasping sounds), đây là
những tiếng động sinh ra do sự chảy hỗn loạn của máu trong tim hay trong mạch
máu; điều này xảy ra là do một van không đóng kín, vách ngăn động mạch bị hẹp,
khuyết tật. Tiếng thổi này vô hại, có thể thấy ở người bình thường và đặc biệt là
những người có hoạt động tuần hoàn tăng. Tiếng thổi liên tục được nghe thấy trong
suốt quá trình hoạt động của tim.
Chúng ta cần lưu ý rằng âm thanh của tim sẽ thu được khác nhau khi ta đặt
ống nghe ở những vùng khác nhau của tim. Một vài ví dụ điển hình sau đây cho ta
thấy điều đó.
Ví dụ : Âm thanh của tim thu được khi đặt ống nghe ở vùng động mạch chủ
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHÂN
20
___________________________________________________________________________
Hình 2. 8 S1 hơi bị tách ra và nhỏ hơn S2 [8]
Đặc điểm: Âm S1 hơi bị tách ra và nhỏ hơn S2, S2 là một duy nhất, không có
âm nào khác ở quá trình tâm thu hoặc tâm trương.
Ví dụ : Âm thanh của tim thu được khi đặt ống nghe ở vùng van hai lá
Hình 2. 9 S1 mở rộng hơn một chút so với bình thướng và lệch ít hơn S2 [8]
Ví dụ Âm thanh của tim khi đặt ống nghe ở vùng phổi
Đặc điểm: S1 được mở rộng hơn một chút so với bình thường và sai lệch ít
hơn S2. S2 được kéo theo sau bởi sự tách mở rộng, một vài sai lệch nào đó do S2
tách, Không còn âm nào khác trong quá trình tâm thu và tâm trương.
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHÂN
21
___________________________________________________________________________
Hình 2.10 Âm S1 được kéo theo sau bởi một tiếng thổi ngắn tiền tâm thu [8]
Đặc điểm: âm S1 được kéo theo sau bởi một tiếng thổi ngắn tiền tâm thu, có
dạng hình kim cương. S2 có dạng đơn giản nhất mặc dù trong một chu kỳ tim nào
đó có thể thấy sự tách âm của S2 nhưng không rõ rệt. Không còn âm nào khác trong
thời kỳ tâm trương.
2. 2 Âm thanh phổi
Trong phần này, chúng ta tìm hiểu cấu tạo, hoạt động và đặc điểm âm thanh
của phổi phát ra.
2. 2. 1 Cấu tạo của phổi
Hai lá phổi chiếm hầu hết ngực. Trong hai lá phổi, phổi phải rộng hơn phổi
trái vì tim chiếm nhiều chổ hơn ở phía trái của ngực. Mỗi lá phổi được chia thành
các thùy. Phổi phải có ba thùy, trên, giữa và dưới. Phổi trái có hai thùy, trên và
dưới. Các thùy riêng rẽ với nhau và được biểu thị bằng các rảnh trên bề mặt còn gọi
là khe.
Phổi tự hình thành một mạng lưới ống dày đặc nhỏ hơn. Lớn nhất trong các
ống này là hai phế quản , phế quản ở trên đầu phổi; chúng được chia ra từ khí quản
về bên trái và bên phải. Mỗi phế quản đi vào từng lá phổi tương ứng.
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHÂN
22
___________________________________________________________________________
Bên trong phổi, phế quản phân nhánh thành các phế quản cấp hai và cấp ba
và các phế quản này phân nhánh thêm nữa thành các ống nhỏ hơn được gọi là các
tiểu phế quản. Các tiểu phế quản tận cùng bằng các túi khí được gọi là các phế
nang.
Một hệ thống thứ hai được các động mạch phổi hình thành, hệ thống này đi
vào phổi dọc theo phế quản phải và trái. Chúng cũng phân nhánh thành các ống nhỏ
hơn hay các mạch máu, các mạch này chạy dọc theo các tiểu phế quản. Tại các phế
nang chúng hình thành các mao mạch nhỏ. (Hình 2. 11) [1]
Hình 2. 11: Cấu tạo của phổi [9]
2. 2. 2 Hoạt động của phổi
Nếu như phổi được lấy ra khỏi ngực chúng sẽ co lại giống như quả bóng xì
hơi. Chúng được giữ mở rộng nhờ áp lực bề mặt được tạo ra do chất dịch được sản
xuất bởi một lớp lót mỏng xung quang phổi và thành ngực, màng phế mạc (màng
phổi).
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHAÂN
23
___________________________________________________________________________
Khi chúng ta thở, các cơ sườn giãn ra từ từ. Nếu như ta nới lỏng hoàn toàn, phổi sẽ
bật trở lại nhanh chóng, trừ khi ta cố ý giữ cho phổi trống rỗng. Nếu không khí xen
giữa hai lá phổi và thành ngực, áp lực bề mặt bị phá vở và phổi xẹp xuống.
Có hai loại phế mạc ở phổi, phế mạc trong hay phế mạc tạng và phế mạc
ngoài hay phế mạc vạch. Phế mạc vách lót toàn bộ phía ngoài phổi, kể cả rãnh.
Phế mạc tạng lót trong bên trong ngực. Hai lớp này chỉ gặp nhau ở cuống phổi,
điểm mà phổi được nối liền với khí quản bằng phế quản của nó và với tim bằng các
mạch máu phổi. Ở các vùng khác chúng hoàn toàn tách biệt.
Ở những người khỏe mạnh lớp phế mạc tạng và vách luôn luôn chạm vào
nhau và chúng lướt qua nhau khi phổi chuyển động trong lúc thở. Dó nhiên, có một
khoảng cách nào đó giữa hai lớp. Ở những người khỏe mạnh khoảng cách này rất
bé: vừa đủ để chứa một lượng dịch nhỏ giúp bôi trơn hai lớp khi chúng lướt qua
nhau. Tuy nhiên, ở khía cạnh viêm phế mạc, khoảng cách có thể tràn ngập với số
lượng dịch lớn: trường hợp này gọi là tràn dịch màng phổi. Không giống như phổi,
phế mạc được trang bị cảm giác đau này là đặc điểm của bệnh viêm phế mạc. Bất
kỳ loại viêm nào cũng làm bề mặt của viêm phế mạc thô nhám và sự đau đớn tăng
lên khi phế mạc vách và tạng trượt lên nhau trong quá trình hô hấp.
Hình 2. 12 : Vị trí của phổi trong cơ thể [10]
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHÂN
24
___________________________________________________________________________
2. 2. 3 Các đặc điểm âm thanh của phổi [3]
Âm thanh phổi mà ta thu được có thể khác nhau vì nó còn tùy thuộc vào vị trí
thu và khác nhau có thể ngay cả những lần hô hấp. Bản thân phổi không thể tạo ra
âm thanh, âm thanh phổi có thể được tạo ra do sự rối loạn dòng không khí. Âm
thanh của phổi sinh ra từ những ống dẫn khí lớn. Âm thanh này được truyền qua da
sau khi đã được lọc bởi phổi và thành ngực đóng vai trò như bộ lọc thông thấp, âm
thanh phổi có dải tần tới 200Hz hoặc 250Hz. Nếu thu trực tiếp trên khí quản thì phổ
tần số có những âm thanh có tần số lên đến 1200Hz do không được lóc bởi phổi và
thành ngực. Tất cả những âm thanh của phổi phụ thuộc vào sự rối loạn của dòng
khí gây ra, quá trình hít vào kéo dài gấp hai lần quá quá trình thở ra nhưng âm
thanh khi thở ra rất nhỏ so với khi hít vào.
Âm thanh phổi có thành phần tần số nằm trong khoảng 60 đến 1200 Hz. Đây
là đặc điểm quan trọng cần quan tâm khi thiết kế bộ lọc. Tuy nhiên, để nghe những
âm thanh bất thường của phổi thì bộ lọc phải có giới hạn trên lớn hơn 1200Hz do đó
khi chế tạo bô lọc trong phần cứng thu âm thanh phổi ta lấy giới hạn dưới của tần
số là 60Hz và giới hạn trên là 2000Hz.
Hình 2. 13 : Âm thanh phổi bình thường và phổ tần số [11]
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHÂN
25
___________________________________________________________________________
Hình 2. 14 Phổ tần số âm phổi bình thường
Hình 2. 14 Cho thấy âm thanh phổi bình thường được ghi từ phía trên bên trái
ngực của một thiếu niên 15 tuổi . Đồ thị phía trên biểu diễn phổ tần số âm thanh.
Âm thanh hô hấp sẽ bất thường trong một điều kiện bệnh lý. Sau đây, ta khảo sát
một âm thanh bất thường của phổi thường được quan tâm đến [12]
• Tiếng tanh tách (Crackles)
Đây là âm thanh bất thường của phổi, gián đoạn, giống như các tiếng nổ nhỏ
tanh tách thường gặp ở những người mắc bệnh về tim. Những âm này kéo dài
khoảng 20ms và dải tần 100 đến 2000Hz. Crackles chia làm hai loại coarse crackles
và fine crackles. Các âm crackles do ống dẫn khí nhỏ gây ra ngắn âm trong và sắc,
còn do các ống lớn gây ra thì trầm hơn. Sự xuất hiện của âm crackles là một dấu
hiệu sớm về bệnh hô hấp. Vì sự đóng lại của các ống dẫn khí nhỏ trong phổi phụ
thuộc vào trọng lực nên âm crackles xuất hiện đầu tiên ở đáy phổi và khi bệnh phát
nặng thì âm xuất hiện ở các vùng cao hơn. Số lượng âm crackles trong một chu kỳ
hít thở cho thấy mức độ nặng nhẹ của bệnh.
___________________________________________________________________________
LUẬN VĂN CAO HỌC – ĐHBK TP. HCM 2006
HVCH:NGUYỄN CHÍ NHÂN
