Nghiên cứu kỹ thuật thu nhận tín hiệu tim đồ trở kháng ngực ICG cho phép đo cung lượng tim

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC HÌNH VẼ

MỞ ĐẦU. MỞ ĐẦU

1.1. Lý do chọn đề tài

1.2. Mục tiêu của luận án

1.3. Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu của luận án

1.3.1. Đối tượng nghiên cứu

1.3.2. Phạm vi nghiên cứu

1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN

1.1. Tim và huyết động

1.1.1. Cấu trúc của tim và hoạt động bơm máu

1.1.2. Cung lượng tim và các thông số huyết động liên quan

1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới cung lượng tim

1.1.4. Vai trò cung lượng tim trong chẩn đoán và điều trị

1.1.5. Các phương pháp đo cung lượng tim

1.2. Phương pháp đo cung lượng tim bằng tim đồ trở kháng ngực

1.2.1. Giới thiệu chung

1.2.2. Trở kháng ngực và tim đồ trở kháng ngực

1.2.3. Tính toán cung lượng tim từ tín hiệu ICG

1.3. Kỹ thuật ghi đo tín hiệu ICG

1.3.1. Mô hình tổng quát

1.3.2. Phương pháp giải điều chế và xử lý tín hiệu

1.3.3. Các loại nhiễu điển hình

1.3.4. Một số vấn đề còn tồn tại và các nghiên cứu liên quan

1.3.4.1. Vấn đề độ chính xác và tính hiệu quả khi giải điều chế tín hiệu

1.3.4.2. Vấn đề chồng lấn vị trí đặt điện cực

1.3.4.3. Ảnh hưởng của hoạt động hô hấp

1.3.5. Kết luận chương 1

2. NÂNG CAO HIỆU QUẢ VÀ TÍNH ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG THU NHẬN TÍN HIỆU ICG

2.1. Đề xuất mô hình thu nhận tín hiệu ICG mới

2.1.1. Đề xuất ý tưởng số hóa đỉnh sóng mang

2.1.2. Mô tả chi tiết giải pháp và mô hình hệ thống

2.1.3. Thí nghiệm và kết quả

2.2. Đề xuất các vị trí đặt điện cực mới thu nhận tín hiệu ICG

2.2.1. Đề xuất vị trí đặt điện cực

2.2.2. Thí nghiệm và kết quả

2.3. Kết luận chương 2

3. NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG CỦA NHIỄU THỞ TRONG PHÉP ĐO TÍN HIỆU ICG

3.1. Xây dựng hệ thống thu nhận đồng thời tín hiệu TEB và ECG

3.1.1. Thiết kế hệ thống

3.1.2. Xây dựng các khối

3.2. Xây dựng bộ công cụ hỗ trợ xử lý tín hiệu ICG

3.2.1. Xây dựng công cụ phần mềm thiết kế và thực hiện lọc số

3.2.2. Xây dựng công cụ phần mềm phân tích và xử lý tín hiệu ICG

3.3. Quy trình xây dựng bộ dữ liệu nhiễu thở trong phép đo ICG

3.3.1. Xây dựng quy trình thu nhận dữ liệu

3.3.2. Lựa chọn tình nguyện viên

3.3.3. Thực hiện thu nhận dữ liệu

3.3.4. Xử lý và chuẩn hóa dữ liệu

3.3.5. Mô tả và lưu trữ dữ liệu

3.4. Thuật toán tách và xác định đặc trưng nhiễu thở

3.4.1. Tách nhiễu thở từ tín hiệu TEB

3.4.2. Xác định dải phổ và biên độ của nhiễu thở

3.5. Kết luận chương 3

4. PHÁT TRIỂN THUẬT TOÁN GIẢM NHIỄU THỞ TRONG PHÉP ĐO TÍN HIỆU ICG

4.1. Đề xuất và xây dựng thuật toán lọc nhiễu thở

4.2. Thiết kế mô hình và triển khai chi tiết thuật toán lọc nhiễu

4.3. Đề xuất phương pháp và quy trình đánh giá việc lọc nhiễu thở

4.3.1. Phương pháp đánh giá

4.3.2. Tiến hành đánh giá

4.4. Kết quả và bàn luận

4.5. Kết luận chương 4

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về tín hiệu tim đồ trở kháng ngực ICG

Tín hiệu tim đồ trở kháng ngực (ICG) là một phương pháp không xâm lấn được sử dụng để đo lường cung lượng tim (cung lượng tim). Phương pháp này dựa trên nguyên lý đo lường sự thay đổi trở kháng ngực do sự thay đổi thể tích máu trong các buồng tim trong suốt chu kỳ tim. Việc thu nhận tín hiệu ICG cho phép bác sĩ theo dõi các thông số huyết động quan trọng như thể tích nhát bóp và thời gian tống máu thất trái. Theo nghiên cứu, ICG có thể cung cấp thông tin chính xác về tình trạng tim mạch mà không cần can thiệp phẫu thuật, giúp giảm thiểu rủi ro cho bệnh nhân. Đặc biệt, ICG có thể được sử dụng trong các tình huống cấp cứu, nơi mà việc theo dõi liên tục là rất cần thiết.

1.1. Nguyên lý hoạt động của ICG

Nguyên lý hoạt động của ICG dựa trên việc đo lường sự thay đổi trở kháng ngực khi máu đi qua các mạch máu. Khi tim bơm máu, thể tích máu trong các buồng tim thay đổi, dẫn đến sự thay đổi trong trở kháng điện. Tín hiệu thu được từ các điện cực gắn trên ngực sẽ được xử lý để tính toán các thông số huyết động. Việc phân tích tín hiệu này cho phép xác định các chỉ số như cung lượng tim, thể tích nhát bóp và các thông số khác liên quan đến hoạt động của tim. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng ICG có thể cải thiện độ chính xác trong việc chẩn đoán và theo dõi các bệnh lý tim mạch.

II. Kỹ thuật thu nhận tín hiệu ICG

Kỹ thuật thu nhận tín hiệu ICG bao gồm việc sử dụng các điện cực gắn trên ngực để đo lường sự thay đổi trở kháng. Các điện cực này được đặt ở các vị trí chiến lược để tối ưu hóa việc thu nhận tín hiệu. Việc lựa chọn vị trí đặt điện cực có ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của phép đo. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc cải thiện vị trí đặt điện cực có thể giúp giảm thiểu nhiễu và tăng cường độ chính xác của tín hiệu ICG. Hệ thống thu nhận tín hiệu ICG cần được thiết kế để xử lý các loại nhiễu khác nhau, bao gồm nhiễu do hoạt động hô hấp và các yếu tố bên ngoài khác. Việc phát triển các thuật toán xử lý tín hiệu cũng rất quan trọng để đảm bảo rằng tín hiệu thu được là chính xác và đáng tin cậy.

2.1. Các loại điện cực và vị trí đặt

Việc lựa chọn loại điện cực và vị trí đặt điện cực là rất quan trọng trong việc thu nhận tín hiệu ICG. Các điện cực thường được sử dụng bao gồm điện cực dán và điện cực kim loại. Vị trí đặt điện cực cần được xác định dựa trên cấu trúc giải phẫu của từng bệnh nhân để đảm bảo rằng tín hiệu thu được là chính xác nhất. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc thay đổi vị trí đặt điện cực có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo. Do đó, việc đề xuất các vị trí đặt điện cực mới có thể giúp cải thiện hiệu quả của hệ thống thu nhận tín hiệu ICG.

III. Phân tích và xử lý tín hiệu ICG

Phân tích và xử lý tín hiệu ICG là một bước quan trọng trong việc xác định các thông số huyết động. Các thuật toán xử lý tín hiệu được sử dụng để tách biệt tín hiệu chính từ các loại nhiễu khác nhau. Việc áp dụng các phương pháp lọc số và phân tích tần số giúp cải thiện độ chính xác của phép đo. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng các kỹ thuật như biến đổi wavelet có thể giúp tách nhiễu hiệu quả hơn. Điều này không chỉ giúp cải thiện độ chính xác của tín hiệu mà còn giúp giảm thiểu thời gian xử lý, từ đó nâng cao khả năng ứng dụng của ICG trong thực tế.

3.1. Các phương pháp lọc tín hiệu

Các phương pháp lọc tín hiệu đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý tín hiệu ICG. Việc áp dụng các bộ lọc số như lọc FIR và IIR giúp loại bỏ nhiễu và cải thiện chất lượng tín hiệu. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc kết hợp nhiều phương pháp lọc có thể mang lại kết quả tốt hơn trong việc xử lý tín hiệu ICG. Các thuật toán lọc cần được tối ưu hóa để đảm bảo rằng tín hiệu thu được là chính xác và đáng tin cậy. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc ứng dụng ICG trong các tình huống lâm sàng.

IV. Ứng dụng của ICG trong y tế

ICG đã được chứng minh là một công cụ hữu ích trong việc theo dõi và chẩn đoán các bệnh lý tim mạch. Việc đo lường cung lượng tim liên tục giúp bác sĩ có cái nhìn tổng quan về tình trạng sức khỏe của bệnh nhân. Nghiên cứu cho thấy rằng ICG có thể được sử dụng trong nhiều tình huống khác nhau, từ cấp cứu đến theo dõi bệnh nhân trong quá trình điều trị. Điều này không chỉ giúp cải thiện chất lượng chăm sóc sức khỏe mà còn giảm thiểu chi phí điều trị. Việc phát triển các thiết bị ICG với độ chính xác cao và giá thành hợp lý sẽ mở ra nhiều cơ hội mới trong việc ứng dụng công nghệ này trong y tế.

4.1. Lợi ích của ICG trong chẩn đoán

ICG mang lại nhiều lợi ích trong việc chẩn đoán các bệnh lý tim mạch. Việc đo lường cung lượng tim một cách không xâm lấn giúp bác sĩ có thể theo dõi tình trạng sức khỏe của bệnh nhân mà không gây ra bất kỳ rủi ro nào. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng ICG có thể cung cấp thông tin chính xác về tình trạng tim mạch, từ đó giúp bác sĩ đưa ra các quyết định điều trị kịp thời. Điều này đặc biệt quan trọng trong các tình huống cấp cứu, nơi mà thời gian là yếu tố quyết định đến sự sống còn của bệnh nhân.

Luận án tiến sĩ về kỹ thuật thu nhận tín hiệu tim đồ trở kháng ngực ICG và ứng dụng trong đo cung lượng tim