1TÍN 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 năng trao đổi với môi trường. Nguyên sinh chất giữ chức năng
mang tả
i 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

(mesure ò pẻmeability)

Na
+

K
+

0
1

2

3

4
Time, ms

mV

ψ
k+
(-75mV)
ψ
Na+
(+55mV)
ψ
m
(-61mV)
0

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
K
F
RT
ln
E
Na
=
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+
+
e
i
Na
Na
Ln
F
RT5020 ÷=
⎥
⎦
⎤
⎢

⎡
+
+
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 ?
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 chuyể
n của các
ion (K
+
, Na
+
...) từ ngoài vào trong tế bào và từ trong ra ngoài khi tế bào cơ

3
tim hoạt động, lúc này tính thẩm thấu của màng tế bào đối với các loại ion

biến thiên tuần 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 tố
c 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 gi
ờ 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 điện 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.

Hình1.5: Tim vớ
i hệ thần kinh tự động của nó.

5
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 kh
ử 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

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).

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

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 cực theo 12 cách thu được 12 chuyển đạo thông
dụng gồm 3 chuyển đạo mẫ
u, 3 chuyển đạo đơn cực các chi và 6 chuyển đạo
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 cực đặt ở chân phải là
dây nối đất để chống ảnh hưởng tạp.

12

- Chuyển đạo II: Điện cực âm ở cổ tay phải, dương ở cổ tay trái, gọi đó là
chuyển đạo 2 viết tắt là D2.
- Chuyển đạo III: Điện cực âm ở tay trái, điện cực dương ở chân trái., gọi đó
là chuyển đạo 3, viết tắt là D3.
5. 2 Chuyển đạo đơn cực các chi :
Như trên đã thấy các chuyển đạo mẫu đều có hai đi
ện cực thăm dò để ghi
hiệu điện thế giữa hai điểm của điện trường tim. Nhưng khi muốn nghiên cứu
hiệu điện thế riêng biệt của một điểm thì ta phải biến một cực thành trung
tính. Muốn vậy người ta nối điện cực đó (điện cực âm) với một điện cực trung
tâm gọi là CT (đ
iện cực dương) thì đem đặt các vùng thăm dò.

V1: Khoảng liên sườn 4 bên phải, sát bờ xương ứu.
V2: Khoảng liên sườn 4 bên trái, sát bờ xương ứu.
V3: Điểm giữa đường thẳng nối V2 và V4.
V4: Giao điểm của đường dọc đi qua điểm giữa xương đòn trái với
đường đi qua mỏm tim (hay nếu không xác định được vị trí mỏ
m tim thì lấy
khoảng liên sườn 5 trái).
V5: Giao điểm của đường giao điểm của đường nách trước với
đường ngang đi qua V4.
V6: Giao điểm của đường nách giữa với đường V4, V5.
Như vậy, trục chuyển đạo của chúng sẽ là những đường thẳng hướng từ
tâm của tim đến tới điểm cực tương ứng, các trục đó nằm trên các đường
thẳng n
ằm ngang (horixontal plane) hay phần nằm ngang.

14 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 lặ
p lại khoảng từ
0.05-300Hz. Về hình dạng các sóng P, Q, R, S, T, U, V được trình bày ở mục
trên. Qúa trình tính toán, phân tích, kể cả trường hợp bệnh lí, trường hợp méo
tín hiệu, người ta xác định được 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 dưới để đảm bảo trung thực sóng P và T.

a) Thấp tim:
Dấu hiệu chủ yếu: PQ dài ra; ngoài ra còn có thể có QT dài ra, T dẹt, ST
chênh, P cao hay dẹt, QRS có móc và có các rối loại nhịp. Các dấu hiệu đó

16
có thể chuẩn đoán sớm các ca thấp tim mới phát, tiềm tàng hay không điển
hình, nhất là ở trẻ em. Hình13: PQ dài ra trong bệnh thấp tim.
b) Tăng gánh thất trái :
Thường gặp trong các bệnh: tăng huyết áp, hở hay hẹp động mạch chủ,
hẹp eo động mạch chủ, hở hai lá, ống động mạch, phồng động-tĩnh mạch,
thiếu năng vành. Với các triệu chứng như
:
- Biên độ R cao lên nhiều khi vượt quá 25mm.
- Sóng Q hơi sâu nhưng không rộng.
- Sóng S vắng mặt hoặc rất nhỏ.
- Nhánh nội điện muộn tới trên 0.045s.
17


ng 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.
Nhưng khi ghép trực tiếp, do không có thành phần cách ly mộ
t chiều nên khi
có sự thay đổi nào đó như 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 được
đưa 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 tượng trôi, hiện tượng trôi do nhiều nguyên nhân gây ra như
nhiệt độ nguồn bứ
c 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 việ
cvà thu tín hiệu mà không bị ảnh hưởng của sự thay
đổi bên ngoài như 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 được chính xác phục vụ
cho việc chuẩn đoán bệnh.

19
- Khả năng chống nhiễu tốt ,đặc biệt là nhiễu đồng pha.
- Có độ ổn định cao và lọc nhiễu tốt để phản ánh trung thực tín hiệu điện
tim.
- Có độ cách điện tốt để đẩm bảo an toàn điện cho cả người và máy.

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 10MΩ.
6) Hệ số khuyếch đại
Bảo đảm mức với Uv = 1mV cho Ura = 1V.
7) Dòng dò < 10 μA.

20
II. Thiết bị 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 củ
a 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
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 được nâng lên như báo động mất nguồn, dòng dò tăng, điệ
n cực
tiếp xúc xấu.Với kích thước 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 dưới,
tương 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 đi
ện tim ghép nối với máy điện 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.



Băng đĩa từ

RAM
ROM
điều
ể
Hình 2.1: Sơ đồ khối của thiết bị
ghi điện tim dùng vi xử lý (μP)

21

Vi xử lý và máy điện toán chỉ làm việc với 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 liệ
u. 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 đổi
này gọi là bộ chuyển đổi tương tự số (A/D). Khoảng thời gian lặp lại đó gọi là
chu kỳ lấy mẫu. Tần số lấy mẫu bằng nghịch đảo của chu kỳ lấy mẫu.
Ta đã bi
ết 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 được 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
thuộ
c vào mức số hoá (mức lượng tử). Với yêu cầu cao người ta có thể chia
23
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 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 loạ
n 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 đề này là bài toán về nhận dạng.

I. Giới thiệu phương pháp nhận dạng:

Phương pháp nhận dạng tín hiệu được sử dụng để xử lý các thông tin đa
chiề
u khi các thông tin này không thể biểu diễn được dưới dạng biểu thức
logic đơn giản hoặc không thể định nghĩa trước.
Có hai phương pháp nhận dạng tín hiệu :
1. Phương pháp nhận dạng thống kê: sử dụng lý thuyết quyết định.
2. Phương pháp nhận dạng cú pháp hay “ cấu trúc”: nghĩa là chia tín
hiệu thành nhiều phần dễ nhận dạng, các phần này liên quan với
nhau theo một nguyên tắc cấu trúc định tr

Khi các nguyên hàm của một dạng cho trước được xác định, quá trình
nhận dạng tín hiệu được tiến hành phân tích cú pháp của “ câu “ xem cú pháp
này có được viết đúng theo quy tắc đã được định nghĩa bằng ngữ pháp của
quá trình hay không.
2. Áp dụng phương pháp nhận dạng cú pháp vào tín hiệu điện tim :
Khi phân tích tín hiệu ECG, ta nhận thấy rằng đoạn thẳng T – P biểu
diễn đường cách điện giữa hai chu kỳ nhịp và cho chúng ta những thông tin
quan tr
ọng như 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 được chia thành 40 đoạn, cũng
có thể ít hoặc nhiều hơn. Nếu ít hơn thì khoảng cách của đoạn cong tín hiệu
được lấy để lấy để tuyến tính hoá lớn lên do đó độ chính xác x
ẽ nhỏ đi. Còn
nếu nhiều hơn thì ngược lại nhưng thời gian thực để xử lý tín hiệu dài ra có
thể sẽ ảnh hưởng đến việc lấy được đầy đủ một chu kỳ của tín hiệu. Trong
thực tế của sổ quan sát trên được chia thành 40 đoạn là hợp lý. Quá trình nhận
dạng tín hiệu điện tim sẽ được thực hiện trên các từ chia thành 40 ký tự. Ở
đ
ây, ta chọn trường hợp đơn giản nhất để làm ví dụ mô tả ý nghĩa của các chữ
cái như sau :
V
T
= (a, b, c)
Trong đó :
a – biểu diễn đoạn thẳng nằm ngang:
b – biểu diễn đoạn thẳng có góc dương:
c – biểu diễn đoạn thẳng có góc âm:
– A
1
X
i
= ε
i
, với i = 1, 2 …n là các sai số tại X
i
và :
S = ∑(y
i
– A
0
– A
1
x
i
)
2
là tổng các bình phương của các sai số.
Trong đó, x
i
, y
i
đã biết còn S phụ thuộc vào A
0
và A
1
.
Mục đích của phương pháp bình phương nhỏ nhất là xác định A