- Tớn hiệu điện tim . - Quỏ trỡnh hỡnh thành tớn hiệu điện tim . - Ghi (thu nhận) tớn hiệu điện tim . - Đặc điểm của tớn hiệu điện tim . - Sơ đồ khối quỏ trỡnh xử lý tớn hiệu điện tim trong thiết bị theo dừi bệnh nhõn . - Sơ đồ khối phần xử lý và hiển thị tớn hiệu nhiệt độ của thiết bị theo dừi bệnh nhõn . - Sơ đồ khối quỏ trỡnh xử lý tớn hiệu thở trong thiết bị theo dừi bệnh nhõn . - Sơ đồ khối quỏ trỡnh xử lý tớn hiệu NIBP( huyết ỏp khụng xõm nhập) của thiết bị theo dừi bệnh nhõn. - Vớ dụ một đoạn chương trỡnh nguồn hiển thị tớn hiệu SpO2 trờn mỏy tớnh. - Dạng tớn hiệu điện tim chuẩn. - Quỏ trỡnh thu tớn hiệu điện tim thụng qua cỏc đạo trỡnh Eithoven. - Quỏ trỡnh thu tớn hiệu điện tim thụng qua cỏc đạo trỡnh trước tim Hỡnh 1.6. - Sơ đồ khối quỏ trỡnh xử lý tớn hiệu điện tim trong thiết bị theo dừi bệnh nhõn. - Sơ đồ khối phần xử lý và hiển thị tớn hiệu nhiệt độ Hỡnh 1.9. - Sơ đồ khối quỏ trỡnh xử lý tớn hiệu thở trong thiết bị theo dừi bệnh nhõn. - Sơ đồ khối quỏ trỡnh xử lý tớn hiệu NIBP của thiết bị theo dừi bệnh nhõn. - Tớn hiệu nhận được khi truyền ỏnh sỏng qua đầu ngún tay. - Thành phần tớn hiệu xung nhịp a.c thu được khi ỏnh sỏng truyền qua mỏu động mạch ở đầu ngún tay. - Lưu đồ thuật toỏn của chương trỡnh hiển thị tớn hiệu SpO2 trờn mỏy tớnh. - Minh họa một đoạn dữ liệu dưới dạng mó Hecxa của tớn hiệu SpO2 thu được từ cổng RS-232 của card thu nhận và xử lý dữ liệu đầu vào. - Là một thiết bị cú chức năng theo dừi sức khoẻ bệnh nhõn thụng qua việc thu nhận và xử lý liờn tục cỏc thụng số sống quan trọng của bệnh nhõn như: Tớn hiệu điện tim (ECG), nhịp tim (HR), nhịp thở (RESP), độ bóo hũa oxy (SpO2), huyết ỏp khụng can thiệp (NIBP), nhiệt độ cơ thể (TEMP) và phỏt ra cỏc bỏo động khi xảy cỏc điều kiện khụng an toàn. - Với mục tiờu nghiờn cứu và học hỏi những khoa học kỹ thuật và cụng nghệ mới về lĩnh vực này, em đó lựa chọn đề tài “Nghiờn cứu xử lý tớn hiệu 2trong thiết bị theo dừi bệnh nhõn”. - Để nghiờn cứu, tỡm hiểu về cỏc thụng số này cũng như quỏ trỡnh thu nhận, xử lý và hiển thị của tất cả cỏc tớn hiệu trờn đũi hỏi một khối lượng cụng việc rất lớn và nhiều thời gian. - Đề tài bao gồm cỏc nội dung sau: Chương I: Giới thiệu chung về thiết bị theo dừi bệnh nhõn Chương II: Tổng quan về độ bóo hũa oxy trong mỏu Chương III: Phương phỏp đo độ bóo hũa oxy dạng xung Chương IV: Xõy dựng chương trỡnh hiển thị tớn hiệu SpO2 trờn mỏy tớnh. - Tớn hiệu điện tim ECG trở thành một thụng số quan trọng trong việc đỏnh giỏ sức khoẻ của cỏc bệnh nhõn trong tỡnh trạng nguy hiểm. - Ban đầu, cỏc thiết bị theo dừi bệnh nhõn chỉ theo dừi được một vài thụng số sống như tớn hiệu điện tim (ECG), nhịp tim (HR), huyết ỏp hoặc nhiệt độ và việc xử lớ tớn hiệu cũn đơn giản. - Thiết bị theo dừi bệnh nhõn 4 thụng số : Tớn hiệu điện tim (ECG), nhịp tim (HR), đo huyết ỏp bằng phương phỏp khụng xõm nhập (NIBP) và nhiệt độ cơ thể (TEMP. - Thiết bị theo dừi bệnh nhõn 6 thụng số là : Tớn hiệu điện tim (ECG), nhịp tim (HR), nhiệt độ cơ thể (TEMP), độ bóo hoà ụ xy trong mỏu (SpO2), đo huyết ỏp bằng phương phỏp khụng xõm nhập (NIBP) và tớn hiệu thở (RESP). - 5 • Thiết bị theo dừi bệnh nhõn 8 thụng số là: Tớn hiệu ECG, nhịp tim, nhiệt độ, độ bóo hoà ụ xy trong mỏu, nhịp mạch, NIBP, đo huyết ỏp bằng phương phỏp xõm nhập (IBP) và tớn hiệu thở. - Hiển thị cỏc dạng súng và dạng số: Hầu như cỏc tớn hiệu sinh học của bệnh nhõn đều được hiển thị trờn màn hỡnh của thiết bị theo dừi dưới dạng súng và dạng số như: Tớn hiệu điện tim, tớn hiệu huyết ỏp, tớn hiệu thở, spO2. - Khối đầu đo (cảm biến hay điện cực): Dựng để thu nhận tớn hiệu sinh học từ cơ thể bệnh nhõn và chuyển đổi thành tớn hiệu điện ỏp cú biờn độ nhỏ. - Khối Vi xử lý: Thực hiện việc xử lý tớn hiệu dạng số, lọc, tớnh toỏn và đưa tớn hiệu lờn màn hỡnh hiển thị. - Màn hỡnh hiển thị: Hiển thị cỏc dạng tớn hiệu cũng như số liệu của cỏc thụng số sinh học đo từ cơ thể bệnh nhõn. - Mỏy in: Dựng để in số liệu và dạng tớn hiệu ra giấy để cỏc Bỏc sỹ lưu vào hồ sơ bệnh ỏn của bệnh nhõn. - Tớn hiệu điện tim. - Quỏ trỡnh hỡnh thành tớn hiệu điện tim. - Tổng thời gian cho một chu kỡ tớn hiệu điện tim là khoảng 800ms, tương ứng với khoảng 75 nhịp/phỳt. - Ghi (thu nhận) tớn hiệu điện tim. - Tớn hiệu điện tim được lấy trờn da bệnh nhõn thụng qua hệ thống điện cực và cỏp nối. - Quỏ trỡnh ghi tớn hiệu điện tim từ cơ thể người bệnh dựa trờn hệ thống cỏc đạo trỡnh như sau. - Đặc điểm của tớn hiệu điện tim Tớn hiệu điện tim là tớn hiệu sinh học lấy từ cơ thể người thụng qua cỏc điện cực, do vậy nú cú một số đặc điểm sau. - Biờn độ của tớn hiệu điện tim tương đối nhỏ, khoảng 1mV. - Tớn hiệu điện tim được lấy từ cơ thể người thụng qua cỏc điện cực LL, LA , RA và tớn hiệu đất thả nổi đưa ra là RL (hỡnh 1.6). - Cỏc tớn hiệu này được đưa qua mạch bảo vệ đầu vào (mạch bảo vệ chống sốc điện và mạch lọc nhiễu Hỡnh 1.5. - Quỏ trỡnh thu tớn hiệu điện tim thụng qua cỏc đạo trỡnh trước tim Xương đũn Đường giữa xương đũn Đường trục giữa 1650Hz. - Cỏc tớn hiệu này tiếp tục được đưa vào cỏc bộ khuếch đại thuật toỏn. - Tớn hiệu này được đưa qua bộ lọc thụng cao và thụng thấp để lọc lấy tớn hiệu cú dải tần của tớn hiệu điện tim. - Tớn hiệu ra của bộ ghộp kờnh được khuếch đại một lần nữa trước khi đưa vào bộ chuyển đổi tương tự - số và cuối cựng đưa đến bộ vi xử lý để xử lý dữ liệu rồi hiển thị. - Ta cú thể đưa tớn hiệu test từ một thiết bị tạo tớn hiệu điện tim chuẩn vào để kiểm tra thiết bị theo dừi bệnh nhõn. - Lỳc này chuyển mạch đạo trỡnh của bệnh nhõn tắt, lựa chọn cỏc đạo trỡnh khỏc ứng với tớn hiệu test đưa vào. - Nhịp tim được lấy từ quỏ trỡnh thu nhận và xử lý tớn hiệu điện tim ECG và đo bằng cỏch lấy trung bỡnh hay khoảng thời gian tức thời giữa hai đỉnh R liền nhau. - Do nhịp tim được lấy từ quỏ trỡnh thu nhận và xử lý tớn hiệu điện tim ECG nờn sơ đồ khối của quỏ trỡnh xử lý nhịp tim cũng là sơ đồ khối hỡnh 1.6. - Bộ vi xử lý sẽ thực hiện việc tớnh toỏn và hiển thị giỏ trị nhịp tim khi tớn hiệu điện tim đó được xử lý. - Sơ đồ khối phần xử lý và hiển thị tớn hiệu nhiệt độ của thiết bị theo dừi bệnh nhõn. - Sơ đồ khối phần xử lý và hiển thị tớn hiệu nhiệt độ 21quyển. - Để đo tớn hiệu thở (nhịp thở) người ta thường dựng một số phương phỏp như: Điện trở nhiệt được đặt ở trước mũi, phương phỏp trở khỏng phổi. - Một bộ khuyếch đại được sử dụng để nhận tớn hiệu từ mạch cầu, rồi tiếp tục được đưa đến bộ vi xử lý để thực hiện đếm số nhịp thở. - Cỏc tần số thấp sẽ được lọc bỏ trước khi tớn hiệu này đi vào bộ vi xử lý. - Cỏc điện cực được gắn lờn ngực bệnh nhõn để lấy tớn hiệu. - Tớn hiệu ra của bộ khuếch đại sẽ được lọc, xử lý và tớnh toỏn bởi bộ vi xử Dạng súng hụ hấp Khi thở ra Khi hớt vào Hỡnh 1.10. - Trờn màn hỡnh sẽ hiển thị dạng tớn hiệu thở và nhịp thở/phỳt, tất cả quỏ trỡnh này được thể hiện ở hỡnh 1.12. - Cỏc õm thanh này thu được nhờ cảm biến và được chuyển đổi thành cỏc tớn hiệu điện tương ứng. - Từ cỏc tớn hiệu điện thu được này, người ta sẽ xỏc định được ỏp suất tõm thu và tõm trương tương ứng. - Tớn hiệu điện ỏp này sẽ được khuếch đại và lọc trước khi được chuyển đổi sang tớn hiệu số thụng qua bộ chuyển đổi A/D. - Tuy nhiờn cỏc phộp đo này chỉ cung cấp cỏc thụng tin tức thời - Snapshot về tỡnh hỡnh của Bệnh nhõn ở thời điểm mà cỏc mẫu tớn hiệu về mỏu được đưa ra. - và dạng tớn hiệu của 36SpO2. - Với phộp đo oxy trong mỏu dạng xung, chỉ cú một phần tớn hiệu cú liờn quan trực tiếp tới lượng mỏu trong động mạch ở trong cơ thể người được sử dụng để tớnh toỏn độ bóo hũa oxy. - Điểm giao nhau Bước súng (nm) Sự hấp thụ Hồng ngoại Đỏ HbHbO2 49Khi ỏnh sỏng đỏ và ỏnh sỏng hồng ngoại được phỏt ra từ cỏc Diode đi qua đầu ngún tay thỡ tớn hiệu nhận được cú dạng như hỡnh 3.3. - Trong đú, A: là tớn hiệu xung nhịp a.c thu được khi ỏnh sỏng đỏ và ỏnh sỏng hồng ngoại truyền qua mỏu động mạch, tớn hiệu này thay đổi theo thời gian với nhịp đập của tim. - V: Là thành phần tớn hiệu một chiều d.c khi ỏnh sỏng đỏ và ỏnh sỏng hồng ngoại truyền qua tĩnh mạch. - T: Là thành phần tớn hiệu một chiều d.c khi ỏnh sỏng đỏ và ỏnh sỏng hồng ngoại truyền qua mụ và xương ở đầu ngún tay. - Tớn hiệu nhận được khi truyền ỏnh sỏng qua đầu ngún tay Ánh sỏng truyền qua Sự suy hao AVT Ánh sỏng chiếu tới Thời gian 50- Từ định nghĩa của nồng độ bóo hũa oxy trong mỏu SpO2 và nội dung định luật hấp thụ ỏnh sỏng Lambert Beer, chỳng ta thấy rằng cú thể dựng phương phỏp đo độ hấp thụ để tớnh được SpO2. - Do vậy, cú thể đưa ra được dạng súng của tớn hiệu SpO2 trờn cơ sở nhịp đập của tim (thành phần tớn hiệu xung nhịp a.c trong hỡnh 3.3). - Chỳ ý rằng thành phần d.c (đường ranh rới) đó được loại bỏ khỏi cỏc tớn hiệu này. - Thứ hai là, thành phần một chiều d.c của cỏc tớn hiệu ỏnh sỏng đỏ và ỏnh sỏng hồng ngoại cú thể được thiết lập ở giỏ trị 2V. - Như vậy, tớn hiệu ra của 58khối này hầu như là tớn hiệu một chiều để đưa vào khối tự động điều chỉnh hệ số khuếch đại. - Tớn hiệu ra của bộ thu nhận ỏnh sỏng (detector) là dũng điện, dũng điện này được đưa tới bộ chuyển đổi dũng - ỏp. - Khi tớn hiệu ỏnh sỏng ở dạng xung, chỳng ta cần sử dụng mạch giữ và lấy mẫu để thiết lập lại dạng súng ứng với mỗi một bước súng. - Bất kể tớn hiệu Vo. - Như vậy, khối này sẽ loại bỏ thành phần một chiều và tớn hiệu nhiễu cú tần số cao. - Tớn hiệu ra của bộ lọc thụng dải được đưa tới khối khếch đại trước khi đưa vào khối chuyển đổi A/D. - Tớn hiệu ra của bộ chuyển đổi A/D được phõn tớch và tớnh toỏn bởi bộ vi xử lý. - Rất nhiều nguồn nhiễu kiểu này đều rất khú lọc ra khỏi tớn hiệu thu được và tạo ra những lỗi khỏ nghiờm trọng trong thiết bị đo độ bóo hũa oxy trong mỏu. - 61 Tiền xử lý tớn hiệu thu được từ đầu đo Xử lý cỏc thành phần tớn hiệu ỏnh sỏng đỏ và hồng ngoại Tớnh toỏn chỉ số xung nhịp Xử lý dữ liệu ỏnh sỏng mụi trường xung quanh Tớnh toỏn hồi quy Tớnh toỏn hệ số tương quan Phõn tớch chất lượng dữ liệu Tớnh toỏn SpO2 Hỡnh 3.12. - Khối tiền xử lý tớn hiệu thu được từ đầu đo. - Khối này cú hai đầu ra, đầu ra thứ nhất là tớn hiệu ỏnh sỏng đỏ và ỏnh sỏng hồng ngoại. - Đầu ra thứ hai là tớn hiệu ỏnh sỏng đỏ, ỏnh sỏng hồng ngoại và ỏnh sỏng mụi trường. - Tớn hiệu sau khi đó tiền xử lý được đưa tới khối xử lý dữ liệu ỏnh sỏng mụi trường xung quanh, khối này bao gồm mạch loại trừ tớn hiệu ỏnh sỏng mụi trường khỏi tớn hiệu ỏnh sỏng đỏ. - Cú hai thành phần tớn hiệu ở khối này, một là tớn hiệu ỏnh sỏng đỏ và hồng ngoại đó xử lý và được đưa vào khối xử lý cỏc thành phần tớn hiệu ỏnh sỏng đỏ và hồng ngoại. - thứ hai là tớn hiệu ỏnh sỏng mụi trường, tớn hiệu này được đưa tới mạch phõn tớch ở trong khối. - Sau đú tớn hiệu này được chuyển tới khối phõn tớch chất lượng dữ liệu. - Khối xử lý cỏc thành phần tớn hiệu ỏnh sỏng đỏ và hồng ngoại. - Cỏc tớn hiệu ỏnh sỏng đỏ và hồng ngoại sau khi đó xử lý được đưa tới khối tớnh toỏn chỉ số xung nhịp, khối này sẽ tớnh chỉ số xung nhịp. - Cỏc tớn hiệu ỏnh sỏng đỏ và hồng ngoại sau khi đó xử lý cũng được đưa tới khối tớnh toỏn hồi quy tuyến tớnh. - Để truyền dữ liệu từ đầu ra của bộ vi xử lý tới màn hỡnh hiển thị của cỏc thiết bị đo tớn hiệu SpO2 cú thể thụng qua chuẩn ghộp nối RS-232. - Trong phần này, qua việc khảo sỏt một số thiết bị đo tớn hiệu SpO2, em xin trỡnh bày về dạng dữ liệu và giao thức truyền nối tiếp trong thiết bị đo tớn hiệu SpO2 thường hay được sử dụng trong thực tế. - Cỏc điểm lấy mẫu dạng xung tớn hiệu được truyền liờn tục với tốc độ 50 bytes/s. - Bằng cỏch kết nối thiết bị đo độ bóo hũa oxy trong mỏu SpO2 vào mỏy tớnh qua cổng ghộp nối RS-232 và dựng một chương trỡnh đọc dữ liệu từ cổng này ta thu được dữ liệu của tớn hiệu SpO2 dưới dạng mó Hecxa như trong bảng Định nghĩa về cỏc byte lệnhHỡnh 4.1. - Dựa vào những thụng tin cần hiển thị và dạng dữ liệu của tớn hiệu SpO2 (dữ liệu giả), lưu đồ thuật toỏn của chương trỡnh hiển thị tớn hiệu SpO2 trờn mỏy tớnh được thể hiện trong hỡnh 4.2. - Chương trỡnh nguồn để hiển thị tớn hiệu SpO2 trờn mỏy tớnh được viết bằng ngụn ngữ VB.Net
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt