Hiện nay để chuẩn đoán bệnh cho các bệnh nhân mắc bệnh tim mạch th-
ờng sử dụng hệ thống ghi điện tử các giản đồ tín hiệu điện tim (ECG). Đặc
biệt là phơng pháp Holter đang đợc sử dụng rộng rãi, ghi liên tục (khoảng 24
tiếng ) tín hiệu ECG đo từ các điện cực gắn trên khoang ngực của bệnh nhân
nối với một máy đo xách tay. Ban đầu các tín hiệu ECG đợc ghi trên băng từ,
sau đó đợc cải tiến ghi vào các bộ nhớ RAM.
Khi đọc và xử lý tín hiệu ECG ghi đợc trên bệnh nhân, ngời ta thấy rằng
phần lớn các tín hiệu ghi đợc là các tín hiệu biểu thị nhịp tim bình thờng, các
tín hiệu này không phục vụ cho việc chuẩn đoán bệnh, chỉ có một vài chu kỳ
biểu thị nhịp tim không bình thờng kèm theo sự thay đổi hình dạng của ECG.
Nh vậy dùng phơng pháp Holter tốn rất nhiều bộ nhớ để ghi các tín hiệu
không phục vụ cho chuẩn đoán bệnh trong khi đó bộ nhớ của máy ghi không
đủ để có thể ghi lại các chu kỳ bệnh lý dài hơn.
Để tiết kiệm phần lớn bộ nhớ của một máy ghi điện tim xách tay nhỏ
tôi đã thiết kế cài đặt mạch xử lý tín hiệu trong thời gian thực ghi liên tục và
xử lý tức thời các tín hiệu thu đợc nhằm giữ lại các tín hiệu có biểu hiện dạng
không bình thờng của bệnh nhân. Còn các tín hiệu dạng bình thờng chiếm một
phần lớn bộ nhớ của máy ghi sẽ bị loại bỏ.
Trong khuôn khổ nghiên cứu, tôi đã sử dụng Card xử lý số tín hiệu
DSP56002EVM của hãng Motorola và dùng phơng pháp nhận dạng để phân
loại tín hiệu điện tim.
Sau khoảng thời gian làm luận văn, tôi đã hoàn thành nhiệm vụ đợc
giao. Tiến hành thử nghiệm thu đợc kết quả tốt. Tuy nhiên vì thời gian có
hạn chắc chắn không tránh khỏi còn nhiều thiếu sót, kính mong các thầy
cô góp ý để thiết bị đợc hoàn thiện hơn.
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Kĩ
Thuận Đo và Tin Học Công Nghiệp-Khoa Điện và các bạn đồng nghiệp
trong và ngoài trờng, đặc biệt là giáo viên hớng dẫn Tiến sĩ Phạm Ngọc
Yến đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành bản
luận văn này.

khác nhau nối với nhau bằng một cầu điện hóa.

E = E
0
+
2
1
ln
C
C
nF
RT
ở 18
o
C E = 0.058.log
2
1
C
C
2
Conductance
(mesure ò pẻmeability)
Na
+
K
+
0
1 2 3 4
Time, ms
mV

: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
++

K
F
RT
ln
E
Na
=






+
+
e
i
Na
Na
Ln
F
RT
5020 ữ=






=

i
Na
Na
Khi tế bào bắt đầu hoạt động (bị kích thích), điện thế mặt ngoài tế bào sẽ
trở thành âm tính tơng đối (bị khử mất cực dơng) so với mặt trong: ngời ta gọi
là hiện tợng khử cực (depolarisation). Sau đó, tế bào lập lại thế thăng bằng ion
nghỉ, điện thế mặt ngoài trở lại dơng tính tơng đối (tái lập cực dơng) ngời ta
gọi đó là hiện tợng tái cực (repolarisation).
Hình vẽ 1.2
!"#
Ngày nay khoa điện sinh lí học hiện đại đã cho ta biết rõ, dòng điện do
tim phát ra vì đâu mà có ?
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
3
hoạt động, lúc này tính thẩm thấu của màng tế bào đối với các loại ion luôn
luôn biến đổi.
$ :Sự di chuyển của các ion Na
+
,K
+
,Ca
++
qua màng tế bào, hình thành đờng cong điện thế hoạt động,
nguồn gốc của dòng điện tim

Tim hoạt động đợc 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 trớc; nhĩ bóp trớc 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 tợng nhĩ và thất
khử cực lần lợt trớc sau nh thế chính là để duy trì quá trình huyết động bình
thờng 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 trớc, và một thất
đồ, ghi lại dòng điện của thất đi sau.
Để thu đợc dòng điện tim, ngời 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.
Nhng trong mấy ví dụ dới đây, để cho thống nhất và đơn giản, quy ớc
(Hình1.5) đặt điện cực dơng (B) ở bên trái quả tim và điện cực âm (A) ở bên
phải quả tim.
Nh vậy (Hình1.5):
- Khi tim ở trạng thái nghỉ (tâm trơng) không có dòng điện nào qua máy và
bút sẽ chỉ ghi lên giấy một đờng thẳng ngang, ta gọi đó là đờng đồng điện
(isoelectric line).
- Khi tim hoạt động (tâm thu) điện cực B thu đợc một điện thế dơng tính t-
ơng đối so với điện cực thì bút sẽ vẽ lên giấy một làn sóng dơng, nghĩa là ở mé
trên đờng đồng điện.
Trái lại, điện cực A dơng tính tơng đối thì bút sẽ vẽ lên một làn sóng âm,
nghĩa là ở mé dới đờng đồng diện.
%+,(- ./!",0
Nh trên đã nói, xung động đi từ nút xoang (ở nhĩ phải) sẽ toả ra làm khử cực
cơ nhĩ nh hình các đợt sóng với hớng chung là từ trên xuống dới và từ phải
sang trái (Hình1.6). Nh vậy, véctơ khử cực nhĩ có hớng từ trên xuống dới và từ
phải sang trái, làm với đờng ngang một góc 49
o
(Hình1.6), đờng thẳng nằm

7Qu¸ tr×nh khö cùc thÊt vµ sù h×nh thµnh phøc bé QRS.
9
Tóm lại, khử cực thất bao gồm 3 làn sóng cao nhọn Q, R, S biến thiên phức
tạp nên đợc gọi là phức bộ QRS (QRS complex).Vì nó có sức điện động tơng
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 đợc véctơ khử cực trung bình hớng
từ trên xuống dới, từ phải qua trái và làm với đờng ngang một góc 58
o
. Véctơ
này gọi là trục điện trung bình của tim hay trục điện tim.
06
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 hớng đi xuyên qua cơ tim, từ lớp dới thợng tâm mạc tới lớp d-
ới nội tâm mạc. Sở dĩ tái cực đi ngợc chiều với khử cực là vì nó tiến hành đúng
vào lúc tim co bóp với cờng độ mạnh nhất, làm cho lớp cơ tim dới nội tâm
mạc bị lớp ngoài nén vào mạnh nên tái cực muộn đi. Do đó, tuy tiến hành ng-
ợc chiều với khử cực, nó vẫn có véctơ tái cực hớng từ trên xuống dớivà từ phải
qua trái làm phát sinh làn sóng dơng thấp, tầy đầu gọi là sóng T (Hình1.8).

8Quá trình tái cực và sự hình thành 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 thấy một sóng chậm, nhỏ gọi là sóng U.
Đây là giai đoạn muộn của tái cực.
10
Tóm lại, thất đồ chia làm hai đoạn:
- Giai đoạn khử cực gồm phức bộ QRS đợc gọi là pha đầu.
- Giai đoạn tái cực gồm ST và T (cả U nữa) gọi là pha cuối.

cực để đạt đợc hiệu quả cao nhất.
Hiện nay ngời ta đặt điện cực theo 12 cách thu đợc 12 chuyển đạo thông
dụng gồm 3 chuyển đạo mẫu, 3 chuyển đạo đơn cực các chi và 6 chuyển đạo
trớc tim. Tại mỗi chuyển đạo ta đợc một dạng sóng điện tim đồ khác nhau.
*9<.#=
Còn gọi là các chuyển đạo lỡng cực các chi hay lỡng cực ngoại biên.Vì cả
hai điện cực của chúng đều là những điện cực thăm dò, đợc đặt nh sau:
- Chuyển đạo I: Điện cực âm ở cổ tay phải, điện cực dơng ở cổ tay trái, gọi
đó là chuyển đạo I, viết tắt là D1 (Hình 1.10).
>Sơ đồ mắc các chuyển đạo mẫu. Điện cực đặt ở chân phải là
dây nối đất để chống ảnh hởng tạp.
- Chuyển đạo II: Điện cực âm ở cổ tay phải, dơng ở cổ tay trái, gọi đó là
chuyển đạo 2 viết tắt là D2.
12
- Chuyển đạo III: Điện cực âm ở tay trái, điện cực dơng ở chân trái., gọi đó
là chuyển đạo 3, viết tắt là D3.
*9<.6
Nh trên đã thấy các chuyển đạo mẫu đều có hai điện cực thăm dò để ghi
hiệu điện thế giữa hai điểm của điện trờng tim. Nhng khi muốn nghiên cứu
hiệu điện thế riêng biệt của một điểm thì ta phải biến một cực thành trung
tính. Muốn vậy ngời ta nối điện cực đó (điện cực âm) với một điện cực trung
tâm gọi là CT (điện cực dơng) thì đem đặt các vùng thăm dò.
Khi điện cực thăm dò đặt ở chi thì gọi là chuyển đạo đơn cực chi, thờng hay
đặt điện cực thăm dò ở 3 vi trí sau:
- Cổ tay phải: Ta đợc chuyển đạo VR (Voltage right) thu đợc điện áp ở mé
bên phải và đáy tim. Trục chuyển đạo là đờng thẳng nối tâm điểm (O) ra vai
phải (R).
Cách dấu cực trung tâm CT và mắc một chuyển
đạo đơn cực chi (ở đây là VR)
- Cổ tay trái: ta đợc chuyển đạo VL (voltage left) nó nghgiên cứu điện thế

Về nguồn gốc tín hiệu điện tim đã trình bày ở trên, phần này sẽ trình bày
các dặc trng 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, Q, R, S, T, U, V đợc trình bày ở mục
trên. Qúa trình tính toán, phân tích, kể cả trờng hợp bệnh lí, trờng hợp méo tín
hiệu, ngời ta xác định đợc dải tần tiêu chuẩn bảo đảm thể hiện trung thực tín
hiệu điện tim là từ 0.05-100Hz. Giới hạn trên để đảm bảo phức bộ QRS không
bị méo. Giới hạn dới để đảm bảo trung thực sóng P và T.
- ở các máy điện tim hiện đại nghiên cứu trong phòng thí nghiệm tiêu chuẩn
này cao hơn từ 0.01-2000Hz.
Xét về dải rộng của tín hiệu thì biên độ các sóng P, Q, R, S, T, U rất khác
nhau. Biên độ các sóng ghi đợc trong các chuyển đạo mẫu là nhỏ nhất (do
điện trờng tim ở các chi là yếu nhất). Biên độ các chuyển đạo ở lồng ngực là
lớn nhất.
15
Biên độ các sóng P, Q, S nhỏ nhất cỡ 0.2 - 0.5mV.
Biên độ lớn nhất là sóng R cỡ 1.5 - 2mV.
Quãng thời gian tồn tại của sóng :
P R: 0.12s đến 0.2s
Q T : 0.35s đến 0.44s
S T : 0.05s đến0.15s
QRS : 0.05s đến 0,09s
P: 0,05s đến 0,11s
PQ: 0,11s đến 0,2s
Toàn bộ các sóng điện tim gồm :
- Chuyển đạo trớc tim V1,V2,V2,V4,V5,V6.
- Chuyển đạo mẫu I ,II, III.
- Chuyển đạo ngoại biên tăng cờng aVR, aVL, aVF.
Điện tâm đồ bình thờng và các con số chủ yếu
7) ##/;)B'.) CDE

+J2'!"#9 #
@A<#!"#9 #
Dòng điện hoạt động của tim là tín hiệu một chiều rất nhỏ biến thiên chậm
nên rất dễ bị ảnh hởng của các nguyên nhân tác động của bên ngoài nh điện l-
ới công cộng, các thiết bị điện khác đặt bên cạnh hoặc các nguồn cảm ứng bên
ngoài Mặt khác nó cũng dễ bị tác động của các dòng điện phát sinh từ các cơ
quan khác nh cơ và da bệnh nhân. Nếu việc gắn điện cực lên bệnh nhân không
tiếp xúc tốt thì tín hiệu cũng dễ bị sai lệch.
Khi có các nguồn nhiễu ở bên ngoài tác động lên các điện cực và sẽ đợc
qua mạch khuyếch đại lên cùng với tín hiệu điện tim. Các tín hiệu nhiễu này
nh là các tín hiệu đồng pha, vì vậy máy điện tim cần có khả năng chống nhiễu
tốt, đặc biệt là nhiễu đồng pha.
Vì tín hiệu điện tim là tín hiệu một chiều biến thiên chậm, nên việc ghép
giữa nguồn tín hiệu đầu vào và mạch khuyếch đại, giữa các tầng khuyếch đại
sẽ không thể ghép điện dung và ghép điện cảm mà phải dùng ghép trực tiếp.
Nhng khi ghép trực tiếp, do không có thành phần cách ly một chiều nên khi có
sự thay đổi nào đó nh thay đổi về chế độ một chiều, sự thay đổi của nhiệt độ
sẽ làm cho tham số của linh kiện thay đổi sự thay đổi này cũng sẽ đợc đa
đến đầu ra của máy.
Sự thay đổi một cách ngẫu nhiên của tín hiệu khi tín hiệu vào không thay
đổi gọi là hiện tợng trôi, hiện tợng trôi do nhiều nguyên nhân gây ra nh nhiệt
độ nguồn bức xạ bên ngoài tác động vào các linh kiện
Từ các đặc điểm trên máy điện tim phải có các khả năng sau:
- Vì tín hiệu nhỏ nên máy phải có hệ số khuyếch đại lớn.
- Trở kháng vào lớn để việc phối hợp trở kháng giữa đầu vào mạch khuyếch
đại với nguồn tín hiệu để lấy ra điện áp đủ lớn cấp cho bộ khuyếch đại làm
việcvà thu tín hiệu mà không bị ảnh hởng của sự thay đổi bên ngoài nh do
các bệnh nhân khác nhau, do tiếp xúc của các điện cực.
- Độ méo của các thiết bị phải nhỏ, để tín hiệu thu đợc chính xác phục vụ
cho việc chuẩn đoán bệnh.

nhiều so với trở kháng nguồn tín hiệu.
- Với các chuyển đạo mẫu I, II, III thì trở kháng vào của bộ khuyếch đại
phải đạt tới 10M.
6) Hệ số khuyếch đại
Bảo đảm mức với Uv = 1mV cho Ura = 1V.
7) Dòng dò < 10 àA.
20
N # .
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 lợng của thiết bị. ở mức độ bình thờng
chúng có thể lu trữ số liệu, so sánh cập nhật và in các số liệu về điện tim cùng
tên tuổi bệnh nhân một cách tự động. ở mức độ cao hơn nữa là chuẩn đoán
bệnh (kết hợp với các khám nghiệm khác). Đồng thời tính an toàn của thiết bị
cũng đợc nâng lên nh báo động mất nguồn, dòng dò tăng, điện cực tiếp xúc
xấu.Với kích thớc gọn nhẹ, giá thành ngày càng hạ, chắc chắn chúng sẽ thâm
nhập ngày càng sâu hơn vào các bệnh viện và phòng khám bệnh, không chỉ ở
các bệnh viện, trung tâm y tế lớn mà còn ở các tuyến dới, tơng lai có thể đến
tận các tuyến cơ sở.
Hình 2.1 trình bày sơ đồ khối của một thiết bị ghi điện tim sở dụng vi xử
lý. Thiết bị ghi điện tim ghép nối với máy điện toán cũng có sơ đồ nh vậy.
Trong máy điện toán cũng dùng vi xử lý.
àP 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.
21
CPU
(àP)
@((
Lấy mẫu

Ta đã biết rằng phức bộ của sóng điện tim bao gồm sóng P, Q, R, S, T.
Khoảng cách QRS là hẹp nhất khoảng 0.06 0.12 giây, nếu chu kỳ lấy mẫu
là 0.005 giây thì trong khoảng QRS lấy đợc từ 12 đến 24 mẫu đủ để phản ánh
nhóm sóng này.
Phần trên ta đã trình bày phổ của điện tim là từ 0.05 đến 100 hz, do đó tần
số lấy mẫu tối thiểu là 200 hz. Độ chính xác của dữ liệu điện tim còn phụ
thuộc vào mức số hoá (mức lợng tử). Với yêu cầu cao ngời ta có thể chia
thành 1000 mức từ 0 đến 999 và để biểu diễn có thể dùng 3 chữ số thập phân.
Vi xử lý hay máy điện toán chỉ dùng hai trạng thái có điện (1) hay không có
điện (0) trong các phần tử. Cách biểu diễn này là biểu diễn nhị phân. Mời chữ
số có thể biểu diễn từ 0 đến 1023. Tuy nhiên trong một số thiết bị ngời ta chỉ
cần đến 8 bit để biểu diễn tín hiệu điện tim (0 255).
Khoảng thời gian giữa hai lần lấy mẫu là 5ms, trong khi vi xử lý thực hiện
một lệnh cở às. Điều đó cho thấy giữa hai lần lấy mẫu vi xử lý có thể thực
hiện đợc vài nghìn lệnh, số lệnh này đủ để vi xử lý thực hiện một số lệnh nh lu
trữ, hiển thị, quản lý, phím bấm, báo động, nhận dạng, lọc số. Nhng cha đủ để
phân tích phổ kể cả phân tích phổ nhanh FFT.
Thiết bị hiển thị ở đây có thể là màn hình chấm điểm (Bit map) hay màn
hình x,y (Vector), là các LED. Thiết bị lu trữ nh băng đĩa từ.Thiết bị ghi nh
máy in kim, lazer, máy in nhiệt hay bút ghi nhiệt. Trong trờng hợp dùng màn
hình x, y để hiển thị và bút ghi nhiệt để ghi thì phải có bộ chuyển đổi tơng tự
số (A/D).
Việc thiết kế hệ điện tim dùng vi xử lý hay máy điện toán ngoài thiết kế
phần cứng nh mạch điện,còn phải thiết kế phần mềm để vi xử lý thực hiện các
chức năng đề ra.
22
Ghép nối thiết bị điện tim với máy điện toán đơn giản hơn xây dựng từ vi
xử lý. Công việc phần cứng 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 đợc viết phần lớn bằng ngôn ngữ bậc cao, phần còn lại đợc viết

G = (V
T
, V
N
, P, S)
24
Trong đó :
V
T
là từ vựng hoặc biểu diễn câu của ngôn ngữ, th ờng đợc biểu
diễn bằng các chữ cái thờng (từ: a z)
V
N
là từ vựng hay chữ cái không tận cùng, thờng đợc biểu diễn
bằng chữ cái in hoa.
P - là tập hợp các quy tắc cấu tạo cho phép xây dựng đầy đủ một
câu từ các chữ cái.
S - là định lý của ngữ pháp hay kí hiệu cấu tạo liên quan tới V
N
.
Khi các nguyên hàm của một dạng cho trớc đợc xác định, quá trình nhận
dạng tín hiệu đợc tiến hành phân tích cú pháp của câu xem cú pháp này có
đợc viết đúng theo quy tắc đã đợc định nghĩa bằng ngữ pháp của quá trình hay
không.
GBGGGL.YGG) #
Khi phân tích tín hiệu ECG, ta nhận thấy rằng đoạn thẳng T P biểu
diễn đờng cách điện giữa hai chu kỳ nhịp và cho chúng ta những thông tin
quan trọng nh đoạn PQRST. Vì vậy, ta chọn của sổ phân tích tín hiệu bao
trùm tất cả chu kỳ nhịp của tín hiệu ECG, nghĩa là giữa hai đỉnh R-R.
Cửa sổ quan sát của một chu kỳ điện tim đợc chia thành 40 đoạn, cũng có