1 PHẦN I: LÝ THUYẾT Chương I: TÍN HIỆU ĐIỆN TIM VÀ HỆ THỐNG CÁC CHUYỂN ĐẠO 1. Tế bào và dòng sinh học: - Dòng sinh học là dòng sinh ra do sự hoạt động của các tế bào sống. - Dòng sinh hoá là dòng gây nên bởi sự thay đổi nồng độ iôn trong và ngoài tế bào. Tế bào là đơn vị sống nhỏ nhất của sinh vật. Tế bào gồm nhân tế bào, màng tế bào, chất nguyên sinh. Nhân tế bào giữ chức năng sinh sản, màng tế bào giữ chức nă ng trao đổi với môi trường. Nguyên sinh chất giữ chức năng mang tải các chất dinh dưỡng và các chất đào thải. Màng tế bào có tính bán thẩm thấu do đó duy trì những nồng độ khác nhau của các vật trong và ngoài tế bào. Hình vẽ 1.1 Sức điện động của các điện cực của một dung dịch điện phân. E = E 0 + C nF RT ln Hình1.1 Khi hai tế bào nồng độ C 1 , C 2 khác nhau nối với nhau bằng một cầu điện hóa. E = E 0 + 2 1 ln C C nF RT Conductance (mesure ò pẻmeability) Na + K + 0 1 2 3 4 Time, ms mV ψ k+ (-75mV) ψ Na+ (+55mV) ψ m (-61mV) 0 1 2 3 4 Time, ms +60 +30 0 -30 -60 -90 2 ở 18 o C E = 0.058.log 2 1 C C Nếu hai môi trường là chất khác nhau Hình1.2 E = 22 11 ln fC fC nF RT 1 F :hệ số hoạt động của các chất C1; f2 hệ số hoạt động của các chất C2 Biến đổi E = 2 1 ln C C vu vu x nF RT + − u – hệ số hoạt động về điện áp dòng gây nên hai bên màng bán thấm của cation. v – hệ số hoạt động về điện áp dòng gây nên hai bên màng bán thấm của anion. Chất H + K + Na + NH 4 + 1/2Mn ++ U,v 32.7 6.7 4.5 6.7 4.5 Chất 1/2Ca ++ OH - Cl - HCO - 1/2SO 4 --- U,v 5.3 18 6.8 4.6 7.1 Đưa điện cực vào trong và ngoài tế bào xuất hiện điện sức điện động: E = E k + E Na + E E k = ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + + e i K K F RT ln E Na = ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + + e i Na Na Ln F RT 5020 ÷= ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ = ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − − + + e i e i Cl Cl K K 10 1 = ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + + e i Na Na Khi tế bào bắt đầu hoạt động (bị kích thích), điện thế mặt ngoài tế bào sẽ trở thành âm tính tương đối (bị khử mất cực dương) so với mặt trong: người ta gọi là hiện tượng khử cực (depolarisation). Sau đó, tế bào lập lại thế thăng bằng ion nghỉ, điện thế mặt ngoài trở lại dương tính tương đối (tái lập cực dươ ng) người ta gọi đó là hiện tượng tái cực (repolarisation). Hình vẽ 1.2 2. Các quá trình điện học của tim : Ngày nay khoa điện sinh lí học hiện đại đã cho ta biết rõ, dòng điện do tim phát ra vì đâu mà có ? 3 Đó là do sự biến đổi hiệu điện thế giữa mặt trong và mặt ngoài màng tế bào cơ tim. Sự biến đổi hiệu điện thế này bắt nguồn từ sự di chuyển của các ion (K + , Na + .) từ ngoài vào trong tế bào và từ trong ra ngoài khi tế bào cơ tim hoạt động, lúc này tính thẩm thấu của màng tế bào đối với các loại ion luôn luôn biến đổi. Hình 1.3 :Sự di chuyển của các ion Na + ,K + ,Ca ++ qua màng tế bào, hình thành đường cong điện thế hoạt động, nguồn gốc của dòng điện tim Khi tế bào bắt đầu hoạt động (bị kích thích), điện thế mặt ngoài màng tế bào sẽ trở thành âm tính tương đối (bị khử mất cực dương) so với mặt trong: người ta gọi đó là hiện tượng khử cực (despolarisation) (Hình1và2). Hình 1.4: Khử cực (b) và tái cực (c) trên một tế bào đơ n giản. Sau đó, tế bào dần dần lập lại thế thăng bằng ion lúc nghỉ, điện thế mặt ngoài trở lại dương tính tương đối (tái lập cực dương): người ta gọi đó là hiện tượng tái cực (repolaisation). 3. Khái niệm về điện tim đồ: 4 Điện tâm đồ là một đường cong ghi lại các biến thiên của các điện lực do tim phát ra trong hoạt động co bóp. Điện lực đó rất nhỏ, chỉ tính bằng milivôn nên rất khó ghi. Cho đến năm 1903, Einthoven mới lần đầu ghi được nó bằng một điện kế có đầy đủ mức nhạy cảm. Phương pháp ghi điện tim đồ cũng giống như cách ghi các đường cong biến thiên tu ần hoàn khác: người ta cho dòng điện tim tác động lên một bút ghi làm bút này dao động qua lại và vẽ lên một mặt giấy, nó được động cơ chuyển động đều với một tốc độ nào đó. Ngày nay, người ta đã sáng chế ra rất nhiều loại máy ghi điện tim nhạy cảm, tiện lợi. Các máy đó có bộ phận khuếch đại bằng đèn điện tử hay bán dẫn và ghi điện tim đồ trực tiếp lên giấy hay vẽ lên màn huỳnh quang. Ngoài ra, chúng còn có thể có một hay nhiều dòng, ghi đồng thời được nhiều chuyển đạo cùng một lúc, ghi điện tim đồ liên tục 24 giờ trên băng của một máy gắn nhỏ gắn vào người (Cardiocassette Type Holter). 4. Cơ chế hình thành tín hiệu điện tim : Tim là một khối cơ rỗng gồm 4 buồng dày mỏng không đều nhau, co bóp khác nhau. Cấu trúc phức tạp đó làm cho dòng điệ n hoạt động của tim (khử cực và tái cực) cũng biến thiên phức tạp hơn ở tế bào đơn giản như đã nói ở trên. 5 Hình1.5: Tim với hệ thần kinh tự động của nó. Quy ước mắc điện cực và định nghĩa sóng âm sóng dương. Tim hoạt động được là nhờ một xung động truyền qua hệ thống thần kinh tự động của tim. Đầu tiên, xung động đi từ nút xoang toả ra cơ nhĩ làm cho nhĩ khử cực trước; nhĩ bóp trước đẩy máu xuống thất. Sau đó nút nhĩ-thất Tawara tiếp nhận xung động truyền qua bó His xuống thất làm thất khử cực: lúc này thất đã đầy máu sẽ bóp mạnh đẩy máu ra ngoài biên. Hiện tượng nhĩ và thất khử cực lần lượt trước sau như thế chính là để duy trì quá trình huyết động bình thường của hệ thống tuần hoàn. Đồng thời điều đó cũng làm cho điện tim đồ bao gồm hai phần: một nhĩ đồ, ghi lại dòng điện của nhĩ, đi trước, và một thất đồ, ghi lại dòng điện của thất đi sau. Để thu được dòng điện tim, người ta đặt những điện cực của máy ghi điện tim lên cơ thể. Tuỳ theo chỗ đặt các điện cực, hình dáng điện tim đồ sẽ khác nhau. Nhưng trong mấy ví dụ dưới đây, để cho thống nhất và đơ n giản, quy ước (Hình1.5) đặt điện cực dương (B) ở bên trái quả tim và điện cực âm (A) ở bên phải quả tim. Như vậy (Hình1.5): - Khi tim ở trạng thái nghỉ (tâm trương) không có dòng điện nào qua máy và bút sẽ chỉ ghi lên giấy một đường thẳng ngang, ta gọi đó là đường đồng điện (isoelectric line). - Khi tim hoạt động (tâm thu) điện cực B thu được một điện thế dương tính tương đố i so với điện cực thì bút sẽ vẽ lên giấy một làn sóng dương, nghĩa là ở mé trên đường đồng điện. Trái lại, điện cực A dương tính tương đối thì bút sẽ vẽ lên một làn sóng âm, nghĩa là ở mé dưới đường đồng diện. 4.1 Nhĩ đồ (ghi dòng điện hoạt động của nhĩ): Như trên đã nói, xung động đi từ nút xoang (ở nhĩ phải) s ẽ toả ra làm khử cực cơ nhĩ như hình các đợt sóng với hướng chung là từ trên xuống dưới và từ phải sang trái (Hình1.6). Như vậy, véctơ khử cực nhĩ có hướng từ trên xuống dưới và từ phải sang trái, làm với đường ngang một góc 49 o (Hình1.6), đường thẳng nằm trùng với véctơ này gọi là trục điện nhĩ. 6 Lúc này, điện cực B sẽ là dương tương đối và ta có thể ghi được một sóng dương thấp, nhỏ, tầy đầu với thời gian khoảng 0.08s gọi là sóng P. Do đó, trục điện nhĩ gọi là sóng P kí hiệu là ÂP (P axis). Khi nhĩ tái cực nó phát ra một sóng âm nhỏ gọi là sóng Ta (auricular T). Nhưng ngay lúc này cũng xuất hiện khử cực thất với điện thế mạnh hơn nhiều. Nên trên điện tâm đồ gần như ta không thấy sóng T nữa. Kết quả nhĩ đồ chỉ thể hiện trên điện tâm đồ một sóng đơn độc là sóng P. Hình 1.6: Nhĩ đồ a) Quá trình khử cực ở nhĩ ; trục điện nhĩ; b) Nhĩ đồ bình thường: sóng P; c) Nhĩ đồ khi chuyển đạo thực quản, chuyển đạo trong buồng tim hay đặt điện c ực trực tiếp lên nhĩ (mổ tim, thực nghiệm) 7 4.2 Thất đồ (Ghi lại dòng điện của thất): a) Khử cực: Ngay khi nhĩ còn đang khử cực thì xung động đã bắt vào nút nhĩ-thất rồi truyền qua thân và hai nhánh bó His xuống khử cực thất. Việc khử cực bắt đầu từ phần giữa liên thất đi xuyên qua mặt phải vách này, tạo ra một véctơ khử cực đầu tiên hướng từ trái sang ph ải: điện cực A sẽ dương tính tương đối và máy ghi được một sóng âm nhỏ nhọn gọi là sóng Q (Hình1.7a). Sau đó xung động truyền xuống và tiến hành khử cực đồng thời cả 2 tâm thất theo hướng xuyên qua bề dày cơ tim. Lúc này, véctơ khử cực hướng nhiều về bên trái hơn vì thất trái dày hơn và tim nằm nghiêng về bên trái. Do đó, véctơ khử cực chung hướng từ phải qua trái và điện cực B l ại dương cao hơn, nhọn gọi là sóng R (Hình1.7b). Sau cùng khử cực nốt vùng cực đáy thất, lại hướng từ trái sang phải, máy ghi được sóng âm nhỏ gọi là sóng S (Hình1.7c). 8 Hình 1.7: Quá trình khử cực thất và sự hình thành phức bộ QRS. 9 Tóm lại, khử cực thất bao gồm 3 làn sóng cao nhọn Q, R, S biến thiên phức tạp nên được gọi là phức bộ QRS (QRS complex).Vì nó có sức điện động tương đối lớn lại biến thiên nhanh trong một thời gian ngắn, chỉ khoảng 0,07s nên còn gọi là phức bộ nhanh. Trong phức bộ này sóng chính lớn nhất là sóng R. Nếu đem tổng hợp 3 véctơ khử cực lại ta được véctơ khử cực trung bình h ướng từ trên xuống dưới, từ phải qua trái và làm với đường ngang một góc 58 o . Véctơ này gọi là trục điện trung bình của tim hay trục điện tim. b) Tái cực: Thất khử cực xong sẽ qua giai đoạn tái cực chậm, không thể hiện trên điện tâm đồ bằng một sóng nào hết mà chỉ là một đoạn thẳng đồng điện gọi là đoạn T_S. Sau đó là thời kì tái cực nhanh (sóng T). Tái cực có xu hướng đi xuyên qua cơ tim, từ lớp dưới thượ ng tâm mạc tới lớp dưới nội tâm mạc. Sở dĩ tái cực đi ngược chiều với khử cực là vì nó tiến hành đúng vào lúc tim co bóp với cường độ mạnh nhất, làm cho lớp cơ tim dưới nội tâm mạc bị lớp ngoài nén vào mạnh nên tái cực muộn đi. Do đó, tuy tiến hành ngược chiều với khử cực, nó vẫn có véctơ tái cực hướng từ trên xuống dướivà từ phải qua trái làm phát sinh làn sóng dương thấp, tầy đầu gọi là sóng T (Hình1.8). Hình1.8: Quá trình tái cực và sự hình thành sóng T 10 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 thấy một sóng chậm, nhỏ gọi là sóng U. Đây là giai đoạn muộn của tái cực. Tóm lại, thất đồ chia làm hai đoạn: - Giai đoạn khử cực gồm phức bộ QRS được gọi là pha đầu. - Giai đoạn tái cực gồm ST và T (cả U nữa) gọi là pha cuối. 4.3 Truyền đạt nhĩ thất : Như trên đã nói, khi sóng P kết thúc là hết nhĩ đồ, khi bắt đầu sóng Q là bắt đầu thất đồ. Nhưng nhìn vào điện tim đồ, ta thấy P và Q có một kho ảng ngắn đồng điện (gọi là khúc PQ) chứng tỏ ràng sau khi nhĩ khử cực xong rồi, xung đột vẫn chưa truyền đạt xuống tới thất. Nhung khúc PQ không thể đại diện cho thời gian truyền đạt từ nhĩ tới thất. Vì người ta biết rằng ngay khi nhĩ còn đang khử cực (nghĩa là còn đang ghi sóng P) thì xung động đã bắt vào nút nhĩ-thất và bắt đầu truyền đạt xu ống phía thất rồi. Do đó, để đạt một mức chính xác cao hơn (tuy rằng không hoàn toàn đúng), người ta thường đo khởi điểm sóng P đến khởi điểm sóng Q (hay khởi điểm sóng R (nếu không có Q) Tức khoảng PQ và gọi là thời gian truyền đạt nhị- thất, bình thường dài từ 0,12s đến 0,20s. Hình1.9: Sự tiếp diễn của các sóng, khoảng và thời kì tâm thu và tâm trương trên điện tim đồ Tóm lại,điện tim đồ bình thường của mỗi nhát bóp tim (chu chuyển tim) gồm sáu làn sóng nối tiếp nhau mà người ta dùng sáu chữ cái liên tiếp để đặt tên là: P,Q,R,S,T,U, trong đó người ta phân ra một nhĩ đồ: sóng P; một thất đồ: các sóng Q,R,S,T,U-với thời gian truyền đạt nhĩ-thất: khoảng PQ. [...]... Nhánh nội điện muộn quá 0.055s Hình1.15: Các triệu chứng của bệnh Bloc nhánh trái hoàn toàn 17 Chương II: GIỚI THIỆU MÁY ĐIỆN TIM ĐÃ ĐƯỢC NGHIÊN CỨU I Những vấn đề chung của máy điện tim 1.1 Đặc điểm của máy điện tim : Dòng điện hoạt động của tim là tín hiệu một chiều rất nhỏ biến thiên chậm nên rất dễ bị ảnh hưởng của các nguyên nhân tác động của bên ngoài như điện lưới công cộng, các thiết bị điện khác... ghi điện tim hiện đại : Cùng với sự phát triển của kỹ thuật điện tử, các thiết bị điện tử y tế nói chung và thiết bị ghi điện tim nói riêng ngày càng có thêm nhiều tính năng Việc xử dụng kỹ thuật vi xử lý và ghép nối thiết bị ghi điện tim với mạch điện toán đã nâng cao tính năng và chất lượng của thiết bị ở mức độ bình thường chúng có thể lưu trữ số liệu, so sánh cập nhật và in các số liệu về điện tim. .. các đại lượng số (đếm được) khác với khái niệm điện tim mà chúng ta đang xét ở trên là đại lượng liên tục (tương tự) Vì thế tín hiệu điện tim trước khi đưa vào vi xử lý hay máy điện toán phải chuyển đổi sang dạng số Thông tin này là dữ liệu về điện tim Cũng không thể lấy quá nhiều dữ liệu Cứ cách một khoảng thời gian nào đó người ta mới lấy tín hiệu điện tim đưa vào bộ chuyển đổi ra dạng số Bộ chuyển... thành điện trường của tim Nếu đặt 2 điện cực lên bất cứ điểm nào đó của điện trường này, ta thu được dòng điện thể hiện điện thế giữa hai điểm đó gọi là chuyển đạo hay đạo trình (Lead) Nó thể hiện trên máy ghi bằng một đường cong điện tâm đồ có hình dạng khác nhau tuỳ thuộc vị trí đặt điện cực Do đó cần thiết phải qui chuẩn vị trí đặt điện cực để đạt được hiệu quả cao nhất Hiện nay người ta đặt điện. .. từ.Thiết bị ghi như máy in kim, lazer, máy in nhiệt hay bút ghi nhiệt Trong trường hợp dùng màn hình x, y để hiển thị và bút ghi nhiệt để ghi thì phải có bộ chuyển đổi tương tự số (A/D) Việc thiết kế hệ điện tim dùng vi xử lý hay máy điện toán ngoài thiết kế phần cứng như mạch điện, còn phải thiết kế phần mềm để vi xử lý thực hiện các chức năng đề ra 21 Ghép nối thiết bị điện tim với máy điện toán đơn giản... nằm trên các đường thẳng nằm ngang (horixontal plane) hay phần nằm ngang 13 Hình1.12: Vị trí đặt điện cực của các chuyển đạo trước tim 6 Đặc điểm của tín hiệu điện tim: Về nguồn gốc tín hiệu điện tim đã trình bày ở trên, phần này sẽ trình bày các dặc trưng cơ bản của tín hiệu điện tim: - Tín hiệu điện tim là tín hiệu có dạng phức tạp với tần số lặp lại khoảng từ 0.05-300Hz Về hình dạng các sóng P,... là thiết kế chế tạo phần điện tim và ghép nối Phần ghép nối bao gồm mạch vào/ra, mạch chuyển đổi A/D, D/A (nếu cần) Phần mềm có thể được viết phần lớn bằng ngôn ngữ bậc cao, phần còn lại được viết bằng ngôn ngữ máy 22 ChươngIII: PHƯƠNG PHÁP NHẬN DẠNG HÌNH DÁNG TÍN HIỆU ĐIỆN TIM Sau khi phân tích đường cong điện tim đồ, tim ra các dấu hiệu bệnh lý, các bác sĩ chuyên khoa về tim mạch đã tập hợp chúng... chúng lại thành những hội chứng điện tim đồ, rồi dựa vào đó mà chuẩn đoán bệnh Có hai loại hội chứng được xét đến là: - Các hội chứng về hình dạng sóng: Các bệnh lý làm thay đổi hình dạng điện tim đồ chuẩn - Các hội chứng về rối loạn nhịp: Các bệnh lý làm thay đổi tần số điện tim đồ chuẩn Đề tài của luận văn mới chỉ xét tới các bệnh lý làm thay đổi hình dáng của điện tim đồ chuẩn và để giải quyết vấn... toán cũng có sơ đồ như vậy Trong máy điện toán cũng dùng vi xử lý μP là bộ vi xử lý thực hiện các lệnh toán học, logic và chuyển dữ liệu. RAM là bộ nhớ tạm thời, ROM là bộ nhớ chỉ đọc Đồng hồ CPU ROM (μP) ECG Lấy mẫu A/D và RAM I/O điều ể Hiển thị bàn phím, máy in I/O I/O Hình 2.1: Sơ đồ khối của thiết bị ghi điện tim dùng vi xử lý (μP) 20 Băng đĩa từ Vi xử lý và máy điện toán chỉ làm việc với các đại... trước tim Tại mỗi chuyển đạo ta được một dạng sóng điện tim đồ khác nhau 5.1 Chuyển đạo mẫu : Còn gọi là các chuyển đạo lưỡng cực các chi hay lưỡng cực ngoại biên.Vì cả hai điện cực của chúng đều là những điện cực thăm dò, được đặt như sau: - Chuyển đạo I: Điện cực âm ở cổ tay phải, điện cực dương ở cổ tay trái, gọi đó là chuyển đạo I, viết tắt là D1 (Hình 1.10) Hình1.10: Sơ đồ mắc các chuyển đạo mẫu Điện . thu được dòng điện tim, người ta đặt những điện cực của máy ghi điện tim lên cơ thể. Tuỳ theo chỗ đặt các điện cực, hình dáng điện tim đồ sẽ khác nhau ĐƯỢC NGHIÊN CỨU I. Những vấn đề chung của máy điện tim 1.1. Đặc điểm của máy điện tim : Dòng điện hoạt động của tim là tín hiệu một chiều rất nhỏ biến thiên