Đề tài Tín hiệu điện tim và hệ thống các chuyển đạo

1 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 năng 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 = E0 + CnF RT ln Hình1.1 Khi hai tế bào nồng độ C1, C2 khác nhau nối với nhau bằng một cầu điện hóa. E = E0 + 2 1ln C C nF RT ở 18oC E = 0.058.log 2 1 C C Nếu hai môi trường là chất khác nhau Hình1.2 Co nd uc tan ce (m es ur e ò pẻ m ea bil ity ) Na+ K+ 0 1 2 3 4 Time, ms m V ψk+ (-75mV) ψNa+ (+55mV) ψm (-61mV) 0 1 2 3 4 Time, ms +60 +30 0 -30 -60 -90 2 E = 22 11ln fC fC nF RT 1F :hệ số hoạt động của các chất C1; f2 hệ số hoạt động của các chất C2 Biến đổi E = 2 1ln C C vu vux 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+ NH4+ 1/2Mn++ U,v 32.7 6.7 4.5 6.7 4.5 Chất 1/2Ca++ OH- Cl- HCO- 1/2SO4--- 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 = Ek + ENa + E Ek = ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ + + e i K K F RT ln ENa = ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ + + 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 dương) 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 chuyển 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 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 đơn 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: 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 4 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 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 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 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 với 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 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 đơn 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 đối 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) sẽ 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 49o (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 cực 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 phải: 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 lại 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 hướng từ trên xuống dưới, từ phải qua trái và làm với đường ngang một góc 58o. 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 thượng 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 khoảng 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 xuống 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. 11 Với tần số tim bình thường (khoảng 75 nhịp/min), thì sau sóng T (hoặc sóng U);tim sẽ nghỉ đập khoảng 0,28s thể hiện bằng một khoảng thẳng đồng diện (hình1.9) rồi lại tiếp sang lần bóp sau với một loạt sóng P,Q,R,S,T,U khác và cứ như thế tiếp diễn. Thời gian nghỉ trên gọi là thời kỳ tâm trương toàn thể của tim. 5. Hệ thống các chuyển đạo: Cơ thể con người là một môi trường dẫn điện, vì thế dòng điện do tim phát ra được truyền đi khắp cơ thể, biến cơ thể 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 cực theo 12 cách thu được 12 chuyển đạo thông dụng gồm 3 chuyển đạo mẫu, 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 điện 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 (điện cực dương) thì đem đặt các vùng thăm dò. Khi điện cực thăm dò đặt ở chi thì gọi là chuyển đạo đơn cực chi, thường hay đặt điện cực thăm dò ở 3 vi trí sau: - Cổ tay phải: Ta được chuyển đạo VR (Voltage right) thu được điện áp ở mé bên phải và đáy tim. Trục chuyển đạo là đường thẳng nối tâm điểm (O) ra vai phải (R). Hình1.11: Cách dấu cực trung tâm CT và mắc một chuyển đạo đơn cực chi (ở đây là VR) 13 - Cổ tay trái: ta được chuyển đạo VL (voltage left) nó nghgiên cứu điện thế về phía thất trái. Trục chuyển đạo ở đây là đường thẳng OL. - Cổ chân trái: ta được chuyển đạo VF (voltage food) đây là chuyển đạo độc nhất có thể nhìn thấy được thành sau dưới đáy tim. Trục chuyển đạo là đường thẳng OF. Sau này, cải tiến thành chuyển đạo cực chi tăng thêm (kí hiệu AVL, AVR, AVF). Tất cả 6 chuyển đạo I, II, III, AVR, AVL, AVF được gọi là chuyển đạo ngoại biên vì đều có chuyển đạo thăm dò đặt tại các chi. Để xem xét một cách đầy đủ về các tín hiệu của tim ta phải ghi thêm các chuyển đạo trước tim. 5.3 Chuyển đạo trước tim: Thường ghi đồng loạt cho bệnh nhân 6 chuyển đạo trước tim thông dụng nhất kí hiệu là V1-V6: đó là các chuyển đạo đơn cực có một điện cực trung tính nối vào cực trung tâm (CT) và một điện cực thăm dò đặt lần lượt trên 6 điểm ở vùng trước tim. 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 mỏm 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 nằm 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 lặp 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. - 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 được trong các chuyển đạo mẫu là nhỏ nhất (do điện trường 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 trước tim V1,V2,V2,V4,V5,V6. - Chuyển đạo mẫu I ,II, III. - Chuyển đạo ngoại biên tăng cường aVR, aVL, aVF. Hình1.12: Điện tâm đồ bình thường và các con số chủ yếu 7. Các tín hiệu bệnh tim và một số ví dụ về dạng tín hiệu không bình thường : 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 Hình1.14: Các triệu chứng của bệnh tăng gánh thất trái. d) Blốc nhánh trái : Do một bệnh tim thực thể có dày thất trái: bệnh mạch vành, tăng huyết áp, hẹp hay hở động mạch chủ, bệnh cơ tim…Vì tiên lượng của nó không tốt. Với các triệu chứng như: - Triệu chứng quan trọng nhất không thể thiếu được là QRS tiêu biểu, giãn rộng (>= 0.12s). - Sóng R giãn rộng có móc ở đỉnh. Sóng Q và sóng S biến mất. - Nhánh nội điện muộn quá 0.055s. Hình1.15: Các triệu chứng của bệnh Bloc nhánh trái hoàn toàn. 18 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 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 như 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 được qua mạch khuyếch đại lên cùng với tín hiệu điện tim. Các tín hiệu nhiễu này như 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. Nhưng khi ghép trực tiếp, do không có thành phần cách ly một 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 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 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. 1.2 Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy : 1) Dải thông tần của máy ghi được giới hạn trên và giới hạn dưới, giới hạn dưới đảm bảo cho đường ghi cơ bản (vì loại được các tần số quá thấp). Chỉ tiêu kỹ thuật này cũng có thể biểu diễn bằng hằng số thời gian của mạch ghép tầng. Hằng số thời gian càng lớn thì độ méo tín hiệu càng giảm trong khu vực tần số thấp. Hạn chế trên là giảm độ méo tín hiệu ở khu vực tần số cao. Đôi khi để tránh can nhiễu do nguồn điện gây ra người ta bố trí các bộ lọc phụ cắt các tần số 40/50/60Hz. Để đảm bảo trung thực, các bộ khuyếch đại tín hiệu điện tim cho qua tín hiệu có tần số 0.05- 100Hz. Giới hạn dưới của dải tần tương ứng với hằng số thời gian của mạch ghép RC. Nếu hằng số thời gian càng lớn càng tốt (xét về độ trung thực của tín hiệu) song nếu quá lớn thì thời gian phục hồi của bộ khuyếch đại sẽ quá lâu và nó sẽ rơi vào trạng thái bão hoà. 2) Hệ số méo phi tuyến : Độ méo cho phép là 5%. Tham số này thể hiện độ chính xác của thiết bị trong quá trình khuyếch đại tín hiệu đối với tần số khác nhau. 3) Độ nhậy : Được xác định trên giấy ghi tín hiệu điện tim bằng chỉ số mm/mV. Là khả năng làm lệch đường ghi tính ra mm theo điện áp vào là 1 mV. Thường các máy điện tim có một số độ nhậy nhất định và có thể chuyển từ độ nhậy này sang độ nhậy khác(5mm/mV, 10mm/mV...). 4) Hệ số khử nhiễu đồng pha (CMMR): Hệ số khử nhiễu đồng pha lớn hơn 60(CMMR > 60dB) 5) Trở kháng vào : - Để tái tạo trung thực tín hiệu thì trở kháng vào bộ khuyếch đại lớn hơn rất 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 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 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, điện 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 điện 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. CPU (μP) Đồng hồ Lấy mẫu A/D và ECG I/O Hiển thị bàn phím, máy in. I/O I/O 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 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 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 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 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 thuộc vào mức số hoá (mức lượng tử). Với yêu cầu cao người 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. Mười chữ số có thể b