Tổng quan về hệ thống theo dõi tín hiệu bệnh nhân

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN..............................................................Error! Bookmark not defined. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................... 2 DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................................. 3 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ............................................................................. 3 MỞ ĐẦU ............................................................................................................................ 5 MỞ ĐẦU ............................................................................................................................ 5 PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ ............................................................................................... 6 HỆ THỐNG THEO DÕI TÍN HIỆU BỆNH NHÂN.......................................................... 6 Chương I: Khảo Sát Hệ Thống Monitor đa thông số.............................................................. 6 I.1 Giới thiệu hệ thống monitor đa thông số ....................................................................... 6 I.2 Chức năng của monitor đa thông số .............................................................................. 8 I.2.1 Hiển thị tín hiệu điện tim........................................................................................ 8 I.2.2 Hiển thị tín hiệu SPO2............................................................................................ 9 I.2.3 Hiển thị tín hiệu huyết áp ..................................................................................... 10 I.3 Cơ sở lý thuyết của hệ thống monitor đa thông số ...................................................... 11 I.3.1 Phép đo nhịp tim(HR) .......................................................................................... 11 I.3.2 Phép đo nhịp mạch ............................................................................................... 15 I.3.3 Phép đo huyết áp .................................................................................................. 16 I.3.4 Phép đo nhiệt đô ................................................................................................... 24 I.3.5 Phép đo nhịp thở................................................................................................... 25 I.3.6 Phương pháp CO2 ................................................................................................ 27 I.3.7 Ghi tín hiệu điện tim ECG.................................................................................... 29 I.3.8 Độ bão hòa oxi trong máu SpO2 .......................................................................... 43 I.3.9 Đo cung lượng tim CO ......................................................................................... 45 Chương II: Khảo sát card thu thập và xử lý tín hiệu CSN 608............................................. 54 II.1 Giới thiệu về card CSN 608 ....................................................................................... 54 II.2 Các module của card CSN 608 .................................................................................. 57 II.2.1Module tín hiệu và dạng sóng điện tim................................................................ 57 II.2.2 Module tín hiệu và dạng sóng SPO2................................................................... 61 II.2.3 Module tín hiệu và dạng sóng RESP................................................................... 63 II.2.4 Module tín hiệu huyết áp..................................................................................... 68 II.3 Phân tích luồn dữ liệu trong card CSN 608 ............................................................... 75 II.3.1 Giao tiếp với card CSN 608 ................................................................................ 75 II.3.2 Cấu trúc và định dạng khung dữ liệu .................................................................. 76 Chương III: Khảo sát hệ thống PC nhúng ............................................................................ 81 III.1 Giới thiệu về hệ thống PC nhúng.............................................................................. 81 III.2 Các đặc điểm cơ bản của hệ thống PC nhúng........................................................... 81 III.3 Giới thiệu hệ điều hành Windows XPE rút gọn dùng cho PC nhúng....................... 82 PHẦN II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG .................................................................................. 86 Chương IV: Thu nhận và xử lý thông tin phần cứng........................................................... 86 IV.1 Đặc điểm cơ bản ....................................................................................................... 86 IV.2 Thu nhận thông tin từ hệ thống CSN608.................................................................. 86 Chương V: Xây dựng cấu trúc phần mềm ............................................................................ 90 V.1 Phần mềm thu nhận, hiển thị và lưu trữ thông tin bệnh nhân .................................... 90 V.2 Cấu trúc phần mềm và các module ............................................................................ 91 V.2.1 Cấu trúc phần mềm ............................................................................................. 91 V.2.2 Module xử lý tín hiệu và dạng sóng điện tim ..................................................... 92 V.2.3 Module xử lý tín hiệu và dạng sóng SPO2 ......................................................... 93 V.2.4 Module xử lý tín hiệu và dạng sóng RESP ......................................................... 94 V.2.5 Module xử lý tín hiệu nhiệt độ............................................................................ 95 V.2.6 Module xử lý tín hiệu huyết áp ........................................................................... 96 Chương VI: Phần mềm lập trình thu nhận, hiển thị và lưu trữ ............................................. 97 VI.1 Giao diện và chức năng phần mềm........................................................................... 97 VI.1.1 Các giao diện phần mềm ................................................................................... 97 VI.1.2 Các chức năng chính của phần mềm ................................................................. 98 KẾT LUẬN .................................................................................................................... 102 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ................................................................................... 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 103 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT BMS : Bedside Monitor System SPO2: ECG: Electrocardiogram TEMP: Temperature HR: Heart Rate XPE : XP embed PC: Personal Computer ECG: Electrocardiogram – điện tâm đồ RESP: Respiration – hô hấp SpO2: Saturation of Peripheral Oxygen - Nồng độ Oxi trong máu BP: Blood Pressure – huyết áp TEMP: Temperature – nhiệt độ NIBP: Non-Invasive Blood Pressure – huyết áp gián tiếp DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. 1 Sơ đồ mạch khối ECG/RESP ..................................................................................... 8 Bảng 1. 2 Sơ đồ nguyên lý của khối SpO2.................................................................................. 9 Bảng 1. 3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của khối IBP ................................................................. 10 Bảng 1. 4 Sơ đồ khối một máy Cardiotachometer dựa trên bộ lọc so sánh.............................. 15 Bảng 1. 5 Sự sắp xếp của các tầng............................................................................................ 40 Bảng 1. 6 Sơ đồ khối xử lý tín hiệu của Pulse Oximetor.......................................................... 44 Bảng 1. 7 Áp suất khí áp của nước ........................................................................................... 47 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1. 1 Sơ đồ khối thiết bị theo dõi bệnh nhân ....................................................................... 6 Hình 1. 2 Sơ đồ khối máy theo dõi bệnh nhân tại giường .......................................................... 7 Hình 1. 3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của khối NIBP............................................................... 10 Hình 1. 4 Mạch bơm Diot ......................................................................................................... 12 Hình 1. 5 Sơ đồ khối một máy theo dõi nhịp tim trung bình.................................................... 13 Hình 1. 6 Nguyên lý chuyển đổi tần số sang điện áp đẻ theo dõi nhịp tim tức thì ................... 14 Hình 1. 7 Ảnh cấy cảm biến trực tiếp vào động mạch.............................................................. 17 Hình 1. 8: Sơ đồ mạch điện dùng đo huyết áp tâm thu và tâm trương ..................................... 17 Hình 1. 9 Dạng sóng tín hiệu thu được đo theo phương pháp Korotkoff và dao động kế........ 19 Hình 1. 10 Phương pháp đo huyết áp gián tiếp theo Rheographic ........................................... 21 Hình 1. 11 Các khối chính trong thiết bị đo huyết áp siêu âm.................................................. 23 Hình 1. 12 Sơ đồ khối chi tiết đo nhiệt độ hiển thị số trực tiếp................................................ 25 Hình 1. 13 Nguyên lý phương pháp đo trở kháng phổi ............................................................ 26 Hình 1. 14 Nồng độ CO2 khi hít vào và thở ra ......................................................................... 28 Hình 1. 15 Sơ đồ khối của quá trình phân tích khí CO2 trong hơi thở ..................................... 29 Hình 1. 16 Các đạo trình chuẩn ................................................................................................ 30 Hình 1. 17 Các đạo trình chi đơn cực ....................................................................................... 30 Hình 1. 18 Các đạo trình trước ngực ........................................................................................ 31 Hình 1. 19 Điện tim 12 kênh ghi .............................................................................................. 31 Hình 1. 20 Điện tim 6 kênh ghi ................................................................................................ 32 Hình 1. 21Điện tim 3 kênh ghi ................................................................................................. 32 Hình 1. 22 Điện tim 3 kênh ghi + 1 nhịp tim chuẩn ................................................................. 32 Hình 1. 23 Sơ đồ khối của việc thu nhận và xử lý tín hiệu ECG.............................................. 33 Hình 1. 24 Tín hiệu điện tim đặc trưng..................................................................................... 37 Hình 1. 25 Nhiễu do hoạt động mạnh ( kiểm tra dây đất, điều kiện điện cực) ......................... 38 Hình 1. 26 Mạch khuếch đại vi sai gồm 3 bộ khuếch đại thuật toán........................................ 38 Hình 1. 27 Mạch điều khiển chân phải để tối thiểu hóa nhiễu mode chung............................ 39 Hình 1. 28 Ví dụ về sự giảm nhiễu trong thiết kế một hê thống đa tầng................................ 40 Hình 1. 29 Sơ đồ mạch bên trong của INA 118........................................................................ 41 Hình 1. 30 Ví dụ đơn giản về mạch lọc thông cao Sallen-Key 2 cực....................................... 42 Hình 1. 31 Đáp ứng tần số của bộ khuếch đại điện tim............................................................ 42 Hình 1. 32 Mô phỏng kết quả kiểm tra ..................................................................................... 43 Hình 1. 33 Hình sự hấp thụ ánh sáng hồng ngoại của máu tĩnh mạch, mô, xương và da......... 45 Hình 1. 34 Sự đo Oxi trong ống với một dung kế (phải).......................................................... 46 Hình 1. 35 Phương pháp pha loãng nhiệt (a), và đường cong đặc trưng (b) ............................ 51 Hình 1. 36Đường cong pha loãng bị che khuất bởi sự quay vòng (a), ..................................... 53 Hình 2. 1 Cấu trúc phần cứng ECG .......................................................................................... 57 Hình 2. 2 Cấu trúc phần cứng SPO2......................................................................................... 61 Hình 2. 3 Cấu trúc phần cứng ................................................................................................... 63 Hình 2. 4 Cấu trúc phần cứng ................................................................................................... 68 Hình 4. 1 Sơ đồ khối của modul ghép nối dữ liệu .................................................................... 87 Hình 4. 2 Chương trình tạo kết nối ảo cổng COM ................................................................... 88 Hình 4. 3 Chương trình thu và hiển thi dữ liệu lấy từ cổng COM............................................ 88 Hình 6. 1 Chức năng chương trình ........................................................................................... 98 Hình 6. 2 Chức năng cài đặt...................................................................................................... 99 Hình 6. 3 Điều chỉnh các thông số ECG................................................................................... 99 Hình 6. 4 Điều chỉnh các thông số RESP ............................................................................... 100 Hình 6. 5 Lựa chọn các tham số cảnh báo .............................................................................. 100 Hình 6. 6 Lưu trữ dữ liệu và thông số bệnh nhân ................................................................... 100 Hình 6. 7 Hiển thị các thông số huyết áp................................................................................ 101 Hình 6. 8 Hiển thị nhịp tim..................................................................................................... 101 Hình 6. 9 Hiển thị thông số SPO2 .......................................................................................... 101 Hình 6. 10 Hiển thị các thông số nhịp hô hấp......................................................................... 101 MỞ ĐẦU Ngày nay, tại Việt nam, việc thăm khám, theo dõi và điều trị bệnh đã và đang trở nên là nhu cầu thiết yếu của người dân, đặc biệt là ở các thành phố lớn. Hơn nữa, hầu hết trong các gia đình này đều sử dụng máy tính cá nhân là phương tiện làm việc, học tập, nghiên cứu. Xuất phát từ những điều này, em đã thực hiện nghiên cứu thiết kế và bước đầu chế tạo ra thiết bị theo dõi sức khỏe. Đó là sự kết hợp giữa phần cứng thu nhận, xử lý các thông số sinh học và phần mềm điều khiển và hiển thị trên máy tính cá nhân. Các thông số sinh học chứa những thông tin về bệnh lý bao gồm: Điện tim ECG, nhịp tim HR, nhịp thở RESP, nhịp mạch PR, nồng độ ôxy bão hòa SpO2, huyết áp không thiệp NIBP, nhiệt độ cơ thể TEMP. Thiết bị đã được thiết kế khá ổn định, hoạt động tin cậy, độ chính xác và đảm bảo an toàn, phần mềm điều khiển đơn giản, hiển thị kết quả đo rõ rang bằng giao diện tiếng việt. PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THEO DÕI TÍN HIỆU BỆNH NHÂN Chương I: Khảo Sát Hệ Thống Monitor đa thông số I.1 Giới thiệu hệ thống monitor đa thông số Các thiết bị theo dõi tại giường có các cấu hình khác nhau phụ thuộc vào các nhà sản xuất. Chúng được thiết kế để theo dõi các thông số khác nhau nhưng đặc tính chung giữa tất cả các máy đó là khả năng theo dõi liên tục và cung cáp sự hiển thị rõ nét đường sóng ECG và nhịp tim. Một số thiết bị còn bao gồm khả năng theo dõi áp suất, nhiệt độ, nhịp thở, nồng độ oxi bão hòa SpO2, … Hình 1. 1 Sơ đồ khối thiết bị theo dõi bệnh nhân Sự xuất hiện của các máy vi tính đã đánh dấu sự mở đầu của một hướng phát triển cơ bản mới trong các hệ thống theo dõi bệnh nhân. Những hệ thống như vậy có một khối CPU chính có khả năng tổng hợp, ghi nhận bản chất của nguồn tín hiệu và xử lý chúng một cách thích hợp. Phần cứng chịu trách nhiệm cho việc phân tích tín hiệu sinh lý, hiển thị thông tin và tương tác với người sử dụng trên thực tế là một tập hợp các khối phần sụn được thực hiện dưới chương trình vi tính. Phần sụn đem lại cho hệ thống tính chất của nó các công tắc, nút, núm xoay,và đồng hồ đo được thay thế bằng màn hình sờ ( cảm ứng). Hình 3.1 minh họa sơ đồ khối của chung của một Bedside monitor. Trong đó: ECG: Electrocardiogram – điện tâm đồ RESP: Respiration – hô hấp SpO2: Nồng độ Oxi trong máu BP: Blood Pressure – huyết áp TEMP: Temperature – nhiệt độ NIBP: Non-Invasive Blood Pressure – huyết áp gián tiếp Khối dầu vào gồm có ba khối chính là khối ECG/RESP, khối SpO2/BP/TEMP, khối NIBP. Hình 1. 2 Sơ đồ khối máy theo dõi bệnh nhân tại giường I.2 Chức năng của monitor đa thông số I.2.1 Hiển thị tín hiệu điện tim Thực hiện đo một kênh tín hiệu ECG và đường sóng hô hấp( RESP) hình(3.2). Các mạch trở kháng cao và các bộ hãm khí bảo vệ các bộ khuếch đại đầu vào khỏi sốc tim và các tín hiệu nhiễu tần sô cao từ các điện cực gắn trên người bệnh nhân. Các mạch đầu vào của khối này được cách ly với các mạch còn lại bằng các bộ nối quang và máy biến thế. Khối này nhận một kênh tín hiệu ECG từ các đạo trình 3 điện cực hoặc 5 điện cực. Phụ thuộc vào cài đặt phần mềm mà bộ chọn đạo trình ở khối này chọn đạo trình phù hợp từ 3 đến 5 điện cực đặt trên người bệnh nhân. Mạch xử lý đường sóng hô hấp có khả năng đo trở kháng của các tín hiệu đầu vào. Sự thay đổi trở kháng của các tín hiệu đầu vào gây ra sự thay đổi điện áp của tín hiệu đầu ra và dựa vào sự thay đổi điện áp này máy tính ra số nhịp thở của bệnh nhân. Bảng 1. 1 Sơ đồ mạch khối ECG/RESP I.2.2 Hiển thị tín hiệu SPO2 Khối này được dùng để đo một kênh đường sóng huyết áp, một kênh đường sóng nhiệt độ và giá trị của SpO2. Các mạch đầu vào trên bảng này được cách ly khỏi các mạch còn lại bằng các bộ nối quang và máy biến thế. Thường ở trên khối này có một công tắc ngầm dùng để cài đặt các thông số cần đo trong khối. Trong mạch xử lý nhiệt độ, tín hiệu đầu vào từ các thermistor được lọc qua bộ lọc thông thấp để loại bỏ nhiễu tần sô cao. Bộ ghép kênh sau đó sử dụng đồng thời điện áp tham chiếu 270C, điện áp định cỡ cho 370C và tín hiệu nhiệt độ cơ thể từ các thermistor. Trong mạch xử lý huyết áp(hình 3.4) bộ kích thích điều khiển hoạt động của đầu đo huyết áp. Những tín hiệu đầu vào từ transducer được khuếch đại và sau đó được lọc qua bộ lọc thông thấp. Mạch xử lý SpO2 (hình 3.3) bao gồm 3 mạch nhỏ: mạch điều khiển LED, mạch phát điện ID đầu đo, và mạch xử lý tín hiệu đầu vào. Mạch điều khiển LED điều khiển hoạt động của LED ở trong đầu đo. Mạch phát hiện ID đầu đo tìm dạng và sự hiện diện của đầu đo. Trong mạch xử lý tín hiệu đầu vào, tín hiệu đầu vào từ photodiode được khuếch đại và được lọc qua bộ lọc thông thấp. Trong quá trình này, một phần tín hiệu khi không dò được ánh sáng đượcgiữ lại như đường gốc của tín hiệu. Bảng 1. 2 Sơ đồ nguyên lý của khối SpO2 Bảng 1. 3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của khối IBP I.2.3 Hiển thị tín hiệu huyết áp Sau khi tín hiệu nhận từ đầu đo huyết áp, khối này khuếch đại các tín hiệu đầu vào rồi sau đó cho qua các bộ lọc và đau vào bộ ghép kênh. Các tín hiệu từ bộ ghép kênh sau đó được đưa vào bảng mạch mẹ để xử lý tiếp. Trong khối này có một bộ điều khiển van an toàn để kiểm tra trạng thái của van an toàn. Van an toàn được thiết kế sao cho nó tự động làm giảm bớt áp suất của Cuff khi áp suất này vượt quá 300mmHg. Van này giúp bảo vệ bệnh nhân trong trường hợp mạch an toàn không dừng tăng áp suất của cuff khi áp suất đã đạt đến 300mmHg Hình 1. 3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của khối NIBP I.3 Cơ sở lý thuyết của hệ thống monitor đa thông số I.3.1 Phép đo nhịp tim(HR) Nhịp tim được xác định là số lần tim đập trong một phút. Việc theo dõi nhịp tim là để xác định xem là tim đập nhanh hay chậm. nhịp tim lấy được từ sự khuếch đại xung ECG và đo bằng cách lấy trung bình hay khoảng thời gian tức thì giữa 2 đỉnh R liền nhau. Dải đo từ 0-300 nhịp/phút. Các điện cực ECG ngực hay chi được sử dụng là các cảm biến. Đo nhịp tim gồm có phép đo trung bình, phép đo tức thì Phép đo trung bình: Dựa trên cơ sở chuyển đổi mỗi đỉnh sóng R của ECG thành một xung có biên độ và thời gian cố định và sau đó xác định dòng trung bình từ những xung đó. Chúng kết hợp mạch được thiết kế một cách đặc biệt để chuyển đổi tần số sang điện áp để hiển thị nhịp tim trung bình theo đơn vị nhịp/ phút. Mạch trung bình thông thường được sử dụng để chuyển đổi tần số sang điện áp để hiển thị hịp tim trung bình là mạch “bơm điot” minh họa trong hình 3.7. Nếu một tụ C được nạp đầy bằng một xung có biên độ điện áp V, thì điện tích được giữ trong nó với một xung là: q = CV Nếu có N xung trong một khoảng thời gian t, sao cho mỗi xung nạp một lượng điện tích q lên tụ, sau đó tổng điện tích là: Q = Nq = NCV Do đó dòng trung bình trong chu kì t là CVf t NCV t Qitb === Phương trình cho thấy dòng trung bình tỷ lệ thuận với số xung trong một đơn vị thời gian. Vì vậy, một đồng hồ đo dòng có thể được định cỡ để đưa ra kết quả đọc trực tiếp nhịp tim trung bình theo nhịp/phút. Hình 1. 4 Mạch bơm Diot Khi một xung dương có biên độ V được đưa vào đầu vào của mạch, tụ C1 sẽ được nạp đến C1V thông qua diot D1, diot này sẽ dẫn và tạo ra một điện trở không đáng kể. Do đó, sự nạp tụ sẽ do hằng số thời gian R1C1 khống chế, và hằng số này nhỏ hơn rất nhiều chiều rộng của xung đầu vào. Khi xung đầu vào chuyển thành 0, cathode của D2 là âm V vôn so với anode, do đó điot D2 phân cực thuận và bắt đầu dẫn điện. Tụ C1 sau đó phóng điện qua diot D2, đồng hồ đo và các điện trở R1, R2. Tụ C2 được sử dụng để trung bình hóa dòng qua đồng hồ đo và do đó nó phải lớn hơn nhiều so với tụ C1. Mạch được sắp xếp sao cho tụ C1 phóng điện hoàn toàn trước khi xung tiếp theo xuất hiện tại đầu vào. Một xung khác có độ lớn V lại một lần nữa nạp một điện tích q, sau đó lại được bơm qua đồng hồ đo khi xung đầu vào quay lại bằng 0. Nếu dòng trung bình itb chạy qua một điện trở R2 ( điện trở đồng hồ đo chỉ thị), thì điện áp của tụ là: e = C.V.f.R2 Mối liên hệ này là đúng hcỉ khi e có một tỉ lệ nhở so với V. Tính tuyến tính 0.1% có thể đạt được bằng cách sử dụng V = 150V và e = 1V. Nhưng cách này không thực tế đối với hầu hết các mạch. Do đó một số dạng biến đổi được thực hiện để có được một điện áp đầu ra có mối quan hệ tuyến tính với tần số. Sơ đồ khối của một dụng cụ đo nhịp tim trung bình đọc trực tiếp được mô tả trong hình 3.8. Xung ECG nhận được từ các điện cực được khuếch đại tại một bộ tiền khuếch đại tới mức có thể vận hành mạch kích hoạt Schmidt. Bộ kích hoạt Schmidt chuyển đổi mỗi sóng R thành một xung hình chữ nhật, sau đó được lầy vi phân trong một bộ vi phân RC để mạng lại các xung đỉnh nhọn cho việc kích hoạt Monostable Multivibrator. Đầu ra của bộ Multivibrator này bao gồm các xung đồng dạng có cùng một biên độ và thời gian đi tới bộ tích phân ( mạch bơm diot), mạch này tạo ra một dòng tỉ lệ thuận với tần số đầu vào. Hình 1. 5 Sơ đồ khối một máy theo dõi nhịp tim trung bình Burbage mô tả một dụng cụ đo nhịp tim trung bình sử dụng bộ lọc thông thập đa phản hồi với một bộ khuếch đại thuật toán như một phần tử hoạt động để đạt được sự tích phân mong muốn và chuyển đổi một dãy các xung thành một điện áp tương ứng. Phép đo tức thì: Nhịp tim tức thì giúp cho viếc phát hiện ra sự rối loạn nhịp và cho phép theo dõi kịp thời các trường hợp tim mạch khẩn cấp khi chúng mới chớm xuất hiện. Hình 3.9 cho thấy nguyên lý của một dạng dụng cụ đo nhịp tim tức thì. Nó cung cấp đầu ra ổn định giữa các xung, biểu diễn tần số tức thì giữa hai xung trước. Điện áp đầu ra giữa R2 và R3 tỉ lệ với tần số xung của R1 và R2 tức là tỉ lệ với 1/T1. Đầu ra giữa R3 và R4 tỉ lệ với 1/T2, nếu nhịp tim trở nên thấp hơn ( với T4>T3) và xung không xuất hiện tại thời điểm thời gian bằng T3 sau R4, đầu ra bắt đầu giảm và hiệu chỉnh thành giá trị mới. Kỹ thuật này có ưu điểm là thiết kế đơn giản nhưng nó không cho ra đầu ra tuyến tính cho một dải tần số rộng. Một kỹ thuật khác được dùng rộng rãi cho việc đo nhịp tim tức thì bao gồm 2 tụ, một được sử dụng như tụ đo thời gian và tụ kia được sử dụng như một tụ bộ nhớ. Hoạt động phụ thuộc vào việc nạp tụ đo theo chu kì thời gian giữa hai quãng thời gian cuối, trong khi đó “tụ bộ nhớ” hiển thị giá trị được lưu trữ tương ứngvới quãng thời gian giữa hai quãng thời gian cuối. Ở đây đầu ra không tuyến tính. Cisek (1972) đưa ra một thiết kế cho một Cardiotachometer xung – xung tuyến tính sử dụng kĩ thuật này. Trong mạch của ông mạch đo thời gian được nạp theo hàm hypecbol giã hai xung liên tục tạo ra giá trị điện áp cuối, có quan hệ tuyến tính với tần số xung tức thời. Hình 1. 6 Nguyên lý chuyển đổi tần số sang điện áp đẻ theo dõi nhịp tim tức thì Hình trên là sơ đồ khối của một Cardiotachometer. ECG được lấy mẫu trong mỗi bước 2ms. Sự chuyển tiếp nhanh của các thành phần biên độ cao được làm suy yếu đi băng một bộ hạn chế tỉ lệ xoay, bộ này làm giảm biên độ nhiễu do máy tạo nhịp tim gây ra và làm giảm khả năng tính những nhiễu này thành các nhịp đập của tim. Hai mẫu 2ms gần nhau được lấy trung bình và kết quả là một chuỗi mẫu 4ms được tạo ra. Để loại bỏ những thành phần tần số cao không cần thiết của tín hiệu, người ta dùng một bộ lọc Butterworth xung phản hồi không giới hạn tần số 30Hz. Bộ lọc này cho ra các mẫu 8ms trong quá trình hoạt động. Bất kì một sóng DC nào cuối cùng cũng phải qua một bộ lọc so sánh QRS, bộ dò nhịp đập nhận biết các tổ hợp QRS trong các giá trị của đường điện tim đang được ghi. Nếu giá trị này vượt quá giá trị ngưỡng thì một nhịp tim được đếm. Ngưỡng này được hiệu chỉnh tự động phụ thuộc vào giá trị của biên độ sóng QRS và khoảng thời gian giữa các tổ hợp QRS. Tiếp theo mỗi nhịp đập là chu kì ức chế 200ms được đưa vào, trong qua trình dó không có nhịp tim nào được nhận ra. Điều này làm giảm khả năng sóng T được tính nhầm. Chu kì ức chế cũng được duy trì biến đổi như một phương trình nghích đảo giới hạn nhịp tim trên với các giới hạn nhịp tim cao thấp hơn thi chu kì ức chế dài hơn. Bảng 1. 4 Sơ đồ khối một máy Cardiotachometer dựa trên bộ lọc so sánh I.3.2 Phép đo nhịp mạch Nhịp mạch được xác định là số lần máu được đẩy vào trong động mạch. Theo dõi thông số nhịp mạch là để biết xem tim có đẩy được máu đi lên động mạch hay không. Để đo nhịp mạch người ta sử dụng một transducer điện quang thích hợp để đặt lên ngón tay hay dái tai. Tín hiệu từ tế bào quang học được khuếch đại và được lọc và khoảng thời gian được đo giữa hai xung liên tục. Dải đo từ 0-250bpm. Theo dõi xung ngoại vi có ích hơn và độc lập hơn so với việc tính nhịp tim từ đường điện tim trong trường hợp tắc tim bởi vì nó có thể ngay lập tức chỉ ra sự ngừng lưu thông máu trong các chi. Thêm vào đó các Transducer điện quang rất dễ dùng so với ba điện cực điện tim. Biên độ của tín hiệu thu được bằng phương pháp này cũng đủ lớn để so sánh với tín hiệu điện tim và do đó nó cho ra tỉ lệ tín hiệu – nhiễu tốt hơn. Tuy nhiên, kĩ thuật này chịu ảnh hưởng khá lớn của các tác nhân nhiễu do chuyển động. I.3.3 Phép đo huyết áp Huyết áp là một thông số phổ biến và hiệu quả nhất trong y tế để thực hành sinh lý. Thực hiện xác định giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của áp suất máu trong mỗi chu kì nhịp tim, bổ xung thêm thông tin về các thông số sinh lý, hỗ trợ cho việc chẩn đoán để đánh giá điều kiện củ mạch máu và một vài khía cạnh về hoạt động của tim. Có nhiều phương phương pháp đo huyết áp khác nhau, nhưng phân ra làm 2 loại: đo huyết áp theo phương pháp trực tiếp và đo huyết áp theo phương pháp gián tiếp. Các giá trị áp suất trong hệ thống chức năng được chỉ ra: - Hệ thống động mạch 30 – 300mmHg - Hệ thống tĩnh mạch 5 – 15mmHg - Hệ thống phổi 6 – 25mmHg Đo huyết áp theo phương pháp trực tiếp IBP: Là phương pháp đo chính xác nhất vì cảm biến được cấy trực tiếp vào động mạch của cơ thể (như trong hình 3.11). Phương pháp này chỉ áp dụng khi cần độ chính xác cao đáp ứng cho yêu cầu theo dõi liên tục của hệ thống monitor. Phương pháp này cho phép đo huyết áp trong các vùng sâu mà phương pháp đo gián tiếp không đo được. Trong phương pháp đo trực tiếp người ta sử dụng các loại ống thông có gắn cảm biến để đưa vào trong động mạch hoặc tĩnh mạch đế vùng quan tâm. Có hai loại ống thông được sử dụng, một loại có cảm biến được gắn ở đầu ống và thực hiện chuyển đổi áp lực của máu thành tín hiệu điện. Một loại khác là ống chứa đầy chất lỏng, áp lực máu sẽ được truyền đến đầu dò thông qua chất lỏng trong ống. Sau đó đầu dò sẽ chuyển đổi sang các tín hiệu điện tương ứng. Các tín hiệu điện này sau đó được khuếch đại và hiển thị hoặc là ghi lai để xem xét. Trong phương pháp đo này trước khi đưa các ống thông vào trong mạch máu phải được tiệt trùng trước. Hình 1. 7 Ảnh cấy cảm biến trực tiếp vào động mạch Hình trên mô tả sơ đồ mạch điện thông dụng cho việc xử lý tín hiệu điện thu được từ các đầu dò. Đầu dò được kích thích với điện áp DC 5V, các tín hiệu điện tương ứng với áp suất của động mạch được đưa tới bộ khuếch đại. các bộ khuếch đại này tương tự như các bộ khuếch đại trong các máy ghi điện tim. Việc kích thích cho các đầu dò được lấy từ bộ khuếch đại điều khiển cầu Wien qua bộ biến đổi cách ly. Hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại được điều chỉnh theo độ nhạy của đầu dò. Sau khi qua bộ lọc RF, tín hiệu được đưa qua bộ giải điều chế để lọc bỏ sóng mang để thu được tín hiệu cần thiết. Hình 1. 8: Sơ đồ mạch điện dùng đo huyết áp tâm thu và tâm trương Trong khi đo ở tâm thu, mạch đo áp suất tâm thu hoạt động. Khi các xung mạch xuất hiện ở A, diot D3 và tụ C3 điều khiển tín hiệu vào để đưa ra giá trị của tâm thu. Thời gian phóng nạp của R3C3 được lựa chọn theo một bộ phát nhỏ được hiển thị trên đồng hồ M1. Giá trị áp suất tâm trương được hiển thị một cách gián tiếp. Một mạch chốt bao gồm tụ C1 và diot D1 được sử dụng để cân bằng giá trị điện áp đỉnh đỉnh của xung mạch. Giá trị điện áp này được xác định trên R1, diot D2 và tụ C2 điều khiển giá trị tín hiệu xung mạch. Giá trị áp suất tâm trương được hiển thị trên đồng hồ M2 để chỉ ra sự khác nhau giữa đỉnh áp suất tâm thu và áp suất của xung mạch. Việc đo áp suất tĩnh mạch chính CVP (central Venous Pressure) được thực hiện với kĩ thuật ống dẫn đặc biệt. Các đầu dò với độ nhạy cao được đưa vào trong tĩnh mạch để đo áp suất máu. Tuy nhiên các đầu dò không thể gắn trực tiếp lên đầu của ống và không thể thay đổi vị trí của ống trong khi đo. Việc đo áp suất tĩnh mạch chính thường được đo từ một ống dẫn định vị cao cấp, các ống dẫn này thường dài từ 25 – 30cm. Đo huyết áp theo phương pháp gián tiếp NIBP: Kĩ thuật này dùng để xác định áp suất của máu tại tâm thu và tâm trương bằng cách cuốn quanh cánh tay để lấy áp lực của động mạch. Phương pháp này được thực hiện bằng cách cuốn quanh cánh tay một túi chịu áp lực, sau đó dùng bóng hơi để bơm hơi vào túi đến một giá trị nhất đinh. Cho giảm dần áp suất trong túi một cách đều đặn, tới khi nào có máu chảy trong động mạch thì đó là giá trị áp suất tâm thu, tiếp tục giảm dần áp suất trong túi đến khi máu chảy bình thường thì giá trị đó là áp suất tâm trương. Nhưng vấn đề xác định ngưỡng của hai áp suất trên là rất khó, mà theo cách trên là rất thủ công thực hiện bằng tay, kết quả phụ thuộc nhiều vào khả năng của y tá. Nên từ đó đã tìm ra các phương pháp đo hoàn toàn tự động có thể thực hiện trên máy: • Tự động đo huyết áp sử dụng phương pháp KorotKoff: Phương pháp này thực hiện giống như khi làm bằng tay nhưng có thêm cảm biến âm được đặt vào túi khí để thu các âm thanh Korokoff. Các âm thanh này qua chất áp điện sẽ được chuyển đổi thành các tín hiệu điện tương ứng. Sau đó các tín hiệu này được khuếch đại và truyền đi qua các bộ lọc thông dải để loại bỏ nhiễu. Từ các tín hiệu thu được người ta xác định được áp suất tâm thu và tâm trương tương ứng. Quá trình diễn ra trong khoảng thời gian từ 2-5s. Hình 1. 9 Dạng sóng tín hiệu thu được đo theo phương pháp Korotkoff và dao động kế. • Tự động đo huyết áp sử dụng phương pháp dịch pha: Dựa vào sự xuất hiện mạch tại thời điểm tâm thu và biến mất tại thời điểm tâm trương. Xác định tức thì các giá trị áp suất tâm trương và tâm thu. Để thực hiện được điều đó, người ta sắp xếp trên túi khí gồm 3 túi con hoặc là 3 ngăng con được bơm cao hơn áp suất suất tâm thu khoảng 30 mmHg. Một trong các tui đó được gọi là túi tâm thu, hai túi còn lại được gọi là túi tâm trương. Gía trị áp suất tâm thu được xác định bằng cách cảm nhận mạch máu đầu tiên đi qua các túi tâm trương. Còn giá trị áp suất tâm trương được xác định bằng cách phát hiện ra khi tín hiệu từ các túi tâm trương không còn bị dịch pha so với nhau nữa. • Tự động đo huyết áp sử dụng phương pháp Rheographic: Dựa vào sự thay đổi trở kháng tại 2 điểm dưới sức ép của túi khí để xác định áp suất tâm trương thay cho việc dựa vào sự dịch pha mạch máu ở phương pháp trên. Hình trên mô tả cách đặt điện cực để đo huyết áp trong phương pháp này. Ba điện cực gắn trên túi khí được đặt áp sát vào da trên cánh tay của bệnh nhân. Việc tiếp xúc tốt sẽ làm giảm trở kháng tiếp xúc giữa điện cực và da. Điệc cực B hoạt động như là một điện cực chính được đặt ở giữa túi khí, các điện cực A và C được gắn ở hai bên điện cực B. Một nguồn xoay chiều tần số cao cơ 100KHz được đưa vào cực A và C, khi thực hiện đo trở kháng giữa điện cực bất kì dưới áp lực của túi khí thì nó sẽ đưa ra giá trị tương ứng của các nhịp đập trong mạch. Do đó các xung mạch có thể được nhận biết và đưa đi khuếch đại. Khi túi khí được bơm lên tới khoảng giá trị của áp suất tâm thu thì không có một xung mạch nào được nhân biết bởi điện cực A. Xung mạch sẽ xuất hiện khi áp suất của túi khí giảm xuống dưới mức áp suất tâm thu. Sự xuất hiện cảu xung thứ nhất sẽ tạo ra một tín hiệu điện để đánh dấu giá trị của áp suất tâm thu trên áp kế. Khi áp suấttúi khí giảm và nằm trong khoảng giữa áp suất tâm thu và áp suất tâm trương thì các tín hiệu này sẽ không được điện cực A và C nhận biết, do dòng máu bị ngăn cản bởi túi khí làm cho các xung xuất hiện tại A trễ hơn sơ với xung xuất hiện tại C. Khi áp suất túi khí giảm xuống giá trị áp suất tâm trương thì dòng máu không còn bị cản trở và các tín hiệu này sẽ biến mất. Một tín hiệu chính xuất hiện và áp suất của tâm trương được hiển thị trên áp kế. Hình 1. 10 Phương pháp đo huyết áp gián tiếp theo Rheographic • Tự động đo huyết áp theo phương pháp dao động kế: Dựa trên phương pháp dao động kế hoặc là không thâm nhập tự động xác định huyết áp của động mạch. Thiết bị này cũng thực hiện theo lối truyền thống là dùng túi khí bơm căng và cho giảm dần áp lực. Khi cho áp lực của túi khí giảm đi thì áp suất của động mạch được xác định tai thời điẻm áp lực của túi khí là thấp nhất, tại đó biên độ của dao động kế là lớn nhất. Túi khí được tăng áp lực bởi một ống có chốt và áp suất được theo dõi bằng một ống khác có gắn cảm biến áp lực đặt trong đó. Hoạt động của thiết bị được điều khiển bởi vi xử lý họ 4040. Việc phát hiện áp lực động mạch được dựa vào hai dao động ký. Thiết bị này có thể đạt được hệ số tương quan là 0.98 trong viêc xác định áp suất của động mạch. • Tự động đo huyết áp sử dụng phương pháp hiệu ứng siêu âm Doppler: Các Monitor tự động đo huyết áp cũng được thiết kế dựa vào siêu âm và sự vận động của thành mạch. Các bộ logic điều khiển được tổ hợp trong thiết bị thực hiện phân tích các tín hiệu thu được từ sự vận động của thành mạch để xác định áp suất tâm thu và tâm trương và cho hiển thị giá trị tương ứng. Hiệu ứng dích tần Doppler được xác định như sau: c tvf λ 2=Δ Trong đó: ∆f: tần số Doppler (Hz) vt: tốc độ truyền âm( m/s) λc: bước sóng (m) Đối với thiết bị đo huyết áp thì động mạch ở cánh tay được sử dụng vì ở đó sóng siêu âm sẽ phản xạ tốt. Sự vận động của mạch sẽ tạo ra dịch chuyển tần số Doppler, c c c f v=λ Trong đó: λc: bước sóng của siêu âm trong môi trường (m); vc: vận tốc sóng truyền âm trong môi trường (m/s cỡ 1480m/s); fc: tần số của sóng siêu âm trong môi trường ( 2MHz). Từ đó ta có: mc 3 6 10.74.010.2 1480 −==λ Và tần số Doppler là: )(10.7.2 10.74.0 2 3 3 Hzv vf tt − − ==Λ Do đo ta thấy tần số Doppler ∆f phụ thuộc vào vận tốc của sóng siêu âm trong môi trường. Để xác định tần số Doppler phải xác định theo sự vận động của thành mạch. Sự vận động của thành mạch được xác định vào cỡ 5.10-3 m và lặp lại trong khoảng thời gian ∆t = 0.1s. Từ tốc độ của thành mạch được xác định là: sm t dvt /10.501.0 10.5 33 −− ==Λ Λ= Thay vào biểu thức tính tần số Doppler ta được: ∆f = 2.7x10-3vt x 50 x 10-3 =135Hz Các thiết bị sử dụng nguyên lý dịch tần siêu âm Doppler để đo huyết áp đều dựa vào việc xác định tần số dịch chuyển của các sóng phản hồi lại từ sự vận động của thành mạch. Mặt khác các thiết bị đo huyết áp loại này phải lọc bỏ đi các tần số cao và các tần thấp từ các tín hiệu phản hồi lại khi gặp sự vận động của thành mạch. Sơ đồ khối của các thiết bị loại này được mô tả trong hình 3.15. gồm 4 khối chính. Tại cùng một thời điểm các tín hiệu điều khiển từ hệ thống con được phát tới khối RF và hệ thống Audio con với tần số sóng mang là 2Mhz. Tại đó chúng được đưa tới các đầu dò trong túi khí, các đầu dò thực hiện chuyển đổi năng lượng của sóng RF sang dạng năng lượng của sóng siêu âm và cho đi qua tay của bệnh nhân. Áp suất trong túi khí được kiểm tra bởi hệ thống điều khiển con và khí áp suất đạt đến khoảng định trước thì quá trình bơm được dừng lại. Tại thời điểm này, các mạch audio trong khối RF và khối audio hệ thống con sẽ được điều khiển bởi các tín hiệu điều khiển hệ thống con và các tín hiệu audionày sẽ đưa các tần số Doppler đến khối điều khiển logic. Các tín hiệu điều khiển từ hệ thống con được đưa tới khối hệ thống khí để điều khiển bơm khí cho túi khí theo một tốc độ định trước. Hình 1. 11 Các khối chính trong thiết bị đo huyết áp siêu âm Tại áp suất tâm thu, động mạch đang bị nén sẽ mở ra và màu bắt đầu chảy. Sự vân động của động mạch đã làm xuất hiện tần số Doppler khi sóng siêu âm phản hồi lại. Tín hiệu được chuyển đổi sang dạng tần số audio và được nhận biết là điểm áp suất tâm thu bởi hệ thống điều khiển logic. Sau khi có 4 tín hiệu được nhận biết đầy đủ từ các thanh ghi thì lúc đó mới khẳng định là điểm áp suất tâm thu. Một cách kiểm tra khác là dựa vào các tín hiệu audio để xác định bề rộng và tần số của các xung phản hồi từ các động mạch. Các xung có bề rộng lớn hơn 125ms va tần số lớn hơn 250ms sẽ bị loại bỏ ra bởi hệ thống điều khiển logic. Việc thiết lập giới hạn trên (240bit/s) theo nhịp timcủa bệnh nhân sẽ được thiết bị tự động thực hiện. Tương tự như vậy cho giới hạn dưới là 24bit/s. Tại áp suất tâm trương, áp suất của túi khí sẽ cân bằng hoặc xấp xỉ ở ngưỡng áp suất của động mạch. Khi đó hệ thống audio con sẽ không nhận được các tần số Doppler nữa và việc đọc áp suất tâm trương được tiến hành. Khi đó áp suất của túi khí sẽ cân bằng với áp suất của khí quyển và được giữ nguyên cho đến khi thực hiện một phép đo mới. I.3.4 Phép đo nhiệt đô Các cảm biến được sử dụng thông dụng trọng các thiết bị đo nhiệt độ đó là các điện trở nhiệt. Sự thay đổi giá trị điện trở theo nhiệt độ được xác định bằng mạch cầu và được hiển thị bằng một nhiệt kế. Dải đo nhiệt độ cho cơ thể người thường từ 30 – 420C. Trong trường hợp hiển thị số thì các mạch điện thường xử lý trong monitor được biểu diễn trên hình 3.16. Ban đầu chuyển mạch S1, S2 được đặt như trong hình 3.16, trong trường hợp nàym điện áp trên Rref ( ở 00C) được đưa vào đầu không đảo của bộ khuếch đại A1. Tín hiệu từ A1 được đưa tới cả hai đầu đảo va không đảo của bộ khuếch đại A2. Tuy nhiên trong thời gian này tụ C ở đầu đảo của bộ khuếch đại A2 sẽ được nạp tới giá trị Vref 0C. Tại thời điểm mà vị trí các chuyển mạch được đảo lại và đầu vào cảu bộ khuếch đại A1 được lấy từ điện trở nhiệt. Đồng thời đầu vào đảo từ A1 đến A2 được nối mạch. Khi đó một điện thế dương lớn hơnVref 0C xuất hiện tai đầu vào không đảo của bộ khuếch đại A2. Sự khác nhau giữa đầu vào đảo và đầu vào không đảo của bộ khuếch đại A2 làm cho đầu ra của nó bị âm. Trong thời gian này, tụ C phóng điện qua R2 cho đến khi điện áp trên tụ C cân bằng với điện áp trên RT. Khi hai đầu vào của bộ khuếch đại A2 trở nên cân bằng thì đầu ra của nó lại trở lại giá trị dương. Trên thực tế thì các mạch FET được sử dụng cho các chuyển mạch S1, S2, Các xung tần số cao sẽ được đếm trong khoảng thời gian mà nhiệt độ được xác định. Trong các hệ thống theo dõi bệnh nhân có hai kênh đo nhiệt độ thường được sử dụng. Cũng giống như việc ghi đo điện tim, ở đây các mạch ra cũng phải được cách ly qua cặp biến đổi quang điện. Hình 1. 12 Sơ đồ khối chi tiết đo nhiệt độ hiển thị số trực tiếp I.3.5 Phép đo nhịp thở Các đầu dò thường được sử dụng trong việc đo nhịp thở bao gồm các điện trở nhiệt được đặt ở trước mũi, các vi mạch hoặc là các đầu dò không cố định được đặt quanh ngực bệnh nhân. Trở kháng của các điện cực và tín hiệu được lấy từ việc xác định CO2. Tín hiệu nhịp thở được lấy từ bất kì một đầu dò nào được đem khuếch đại và trong khoảng thời gian này sẽ thực hiện đo giữa hai xung kế tiếp nhau. Dải đo thường 0 – 50nhịp/phút. Gồm có 2 phương pháp điện trở nhiệt và trở kháng phổi Phương pháp điện trở nhiệt: Dùng điện trở nhiệt như các đầu dò. Đặt điện trở nhiệt gần ống quản để đo sự thay đổi của nhiệt độ khí thở trong khi hít vào hoặc thở ra. Điện trở nhiệt được đặt trên cánh tay của bệnh nhân là một mạch cầu Wheastone dể đưa ra sự thay đổi của nhiệt độ trên. Một bộ khuếch đại được sử dụng để nhận tín hiệu từ mạch cầu, từ tín hiệu này sẽ thực hiện đếm số nhịp thở /phút. Các tần số thấo sẽ được lọc bỏ trước khi tín hiệu được đem đi xử lý. Nếu như nhiệt độ không khí thở ra là trong khoảng nhiệt độ phòng thì sẽ rất thuận tiện cho việc sử dụng một điện trở nhiệt để phân biệt sự khác nhau giữa hai nhiệt độ khi hít vào và thở ra, từ đó sẽ tạo ra tín hiệu điện tốt hơn. Còn nếu nhiệt độ không khí khi thở ra là cao hơn thì điện trở nhiệt có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng. Đôi khi cần phải đo cho các bệnh nhân bị bất tỉnh khi đó họ không điều khiển được quá trình thở của mình nữa lúc này cần có sự trợ giúp của máy. Phương pháp trở kháng phổi: Đây là một kĩ thuật dùng để xác định nhịp thở một cách gián tiếp. Trong phương pháp này người ta sử dụg các điện cực đặt lên ngực bệnh nhân( tốt nhất là các điện cực bề mặt), dựa vào trở kháng phổi để xác định quan hệ giữa độ sâu nhịp thở và sự thay đổi trở kháng của ngực. Trong kĩ thuật này yêu cầu cần có các dụng cụ : mặt nạ, ống dẫn, lưu lượng kế, hoặc phế dung kế. Trong phương pháp này thì các điện cực bề mặt được sử dụng là thích hợp nhất. Các điện cực được gắn lên ngực bệnh nhân để nhận biết ra tín hiệu điều chế. Tín hiệu được điều chế bằng cách thay đổi trở kháng của cơ thể cùng với chu kì thở. Các điện cực tự gián tiếp xúc với da được hỗ trợ bởi một lớp kem chuyên dụng. Các điện cực khi tiếp xúc với da sẽ tạo ra một trở kháng cỡ 150 - 200Ω. Sự thay đổi trở kháng trong mỗi chu kì thở sẽ dao động trong khoảng 1% điện trở gốc trên. Hình 1. 13 Nguyên lý phương pháp đo trở kháng phổi Hình trên là sơ đồ nguyên lý phương pháp đo trở kháng phổi hai điện cực. Việc dùng 2 điện cực để cảm nhận trở kháng thì chỉ phù hợp với bệnh nhân nằm. Vì nếu như có bất cứ sự dịch chuyển nào của đối tượng thì sẽ làm thay đổi trở kháng tiếp xúc của điện cực. Để giảm sự thay đổi thì ta sử dụng 4 điện cực. Khi đó tín hiệu phát ra từ bộ dao động kí được đưa tới hai điện cực, dòng điện từ bộ dao động kí sẽ không đi qua trở kháng tiếp xúc của điện cực đo. Các sơ đồ này thường được dùng cho các monitor mà đối tượng đo là trẻ em. I.3.6 Phương pháp CO2 Xác định nồng độ CO2 trong khí thở ra là một cách khác để xác định nhịp thở. Hình 3.18 minh họa nồng đồ CO2 hít vào và thở ra. Việc xác định dựa vào các tia hồng ngoại được hấp thụ từ các khí. Các bộ lọc cần thiết được sử dụng để tập trung các khí đặc biệt như: CO2, CO, N2O trong thành phần khí thở ra, các khí hiếm và khí đa nguyên tử sẽ không hấp thụ tia hồng ngoại. Khi cho các tia hồng ngoại đi qua khí thở ra có chưa một hàm lượng CO2 thị một phần năng lượng của tia hồng ngoại được hấp thụ bởi khí này. Các bộ cảm nhận sẽ nhận biết được sự suy giảm năng lượng của tia và thực hiện chuyển đổi thành tín hiệu điện. Tín hiệu này sẽ được sử dụng để tính nhịp thở trung bình. Trong các phương pháp phân tích hấp thụ hồng ngoại, có 2 phương pháp đo CO2 là sidestream và mainstream. • Phương pháp đo CO2 – sidestream Phương pháp này hít thở liên tục để lấy mẫu khí và phân tích hàm lượng CO2 của mẫu đó. Sự thiết lập không đúng tốc độ thở, khí dò ra hệ thống mẫu, sự ngưng tụ hơi nước lý do tình trạng bao phủ và tất cả các bụi nguyên tử là các nguồn gây lỗi. Các đồ dùng đựng các chất pha chế có nước được thiết kế để ngăn chặn sự đi vào của các chất lỏng thành ra sự đo đạc như các chất lỏng có độ hấp thụ hồng ngoại cao. Sau khi các khí được phân tích, các khí thải có thể lấy lại để gây mê trước khi hydroxit natri với hydroxit canxi trong hộp nhỏ. • Phương pháp đo CO2 – mainstream Phương pháp này sẽ phân tích toàn bộ khí thở tại một thời điểm gây mê. Cuvett đo được đặt càng gần thì có thể đặt trong ống quản. Dụng cụ phân tích sử dụng hấp thụ hồng ngoại để phát hiện CO2. Ống được đốt nóng tới 400C để ngăn chặn sự ngưng tụ của hơi nước có mặt trong các khí. Hạt vật chất như nước nhầy hoặc nước miếng từ ống thông sẽ gây ra sai lệch do sự hấp thụ hồng ngoại nếu chúng đi vào trong ống cuvette. Tuy nhiên, đáp ứng thời gian của dụng cụ phân tích nhanh hơn phương pháp CO2- sidestream, phương pháp khối phổ kế hoặc các dụng cụ phân tích Raman. Tất cả các phương pháp đo CO2 được chuẩn định kì để ngăn chặn sự sai lệch của thiết bị. Hình 1. 14 Nồng độ CO2 khi hít vào và thở ra Hình dưới đưa ra sơ đồ khối trong việc phân tích khí CO2 trong hơi thở ra. Hai chùm tia có cường độ tương đương nhau tạo ra các tia hồng ngoại từ các sợi đốt được gắn trên một nửa của mỗi bình ngưng. Bộ dò gồm có 2 phần giống hệt nhau được cách biệt bởi một lớp kim loại mỏng. Các đầu dò được làm đầy bởi các mẫu CO2 tinh khiết. Do sự tập trung của khí CO2 trong tế bào phân tích nên chùm tia trên bề mặt thử nghiệm của đầu dò sẽ yếu hơn là mặt xem xét. Do đó khí ở bề mặt xem xét sẽ được đốt nóng hơn ở bề mặt phân tích. Màng ngăn ở đây là một tấm của tụ điện. Các chùm tia hồng ngoại được chặn ở tần số 25Hz và tín hiệu xoay chiều xuất hiện ở đầu dò sẽ được khuếch đại phù hợp để đưa ra nhịp thở tương ứng. Hình 1. 15 Sơ đồ khối của quá trình phân tích khí CO2 trong hơi thở I.3.7 Ghi tín hiệu điện tim ECG Ghi tín hiệu điện tim Điện tim ECG là các hoạt động điện của tim được tạo ra bởi quá trình co bóp của cơ tim. Việc theo dõi điện tim ECG nhằm kiểm tra một số chức năng của tim là rất quan trọng trong việc theo dõi tình trạng của bệnh nhân trong suốt quá trình gây mê bệnh nhân trong phòng mổ. Việc theo dõi ECG được sử dụng để tính nhịp tim, phân tích chứng tạo nhịp, phát hiện chức năng tạo nhịp và chứng thiếu máu. Tín hiệu điện tim được lấy trên da bệnh nhân thông qua hệ thống điện cực ECG và cáp nối. Số điện cực có thể là 3,5 hay 12 điện cực tuỳ theo loại máy. Càng nhiều điện cực thì thông tin đo được càng chính xác. Tuy nhiên hầu hết các Bedside thường sử dụng cáp điện tim tiêu chuẩn 3 hoặc 5 điện cực.Vị trí đặt điện cực trên người bệnh nhân tuỳ thuộc vào số điện cực của cáp điện tim. Với hệ thống 3 điện cực ( 3 đạo trình ) các điện cực này sẽ được gắn ở R/RA( right arm), L/LA ( left arm), F/LL( left leg) của bệnh nhân. Đối với cáp điện tim 5 điện cực thì thêm các vị trí C/V(chest) và N/RL(right leg). Số lượng đạo trình phụ thuộc vào số điện cực. Các điện cực ECG gắn trên da bệnh nhân để thu nhận các tín hiệu điện ECG và được nối với một mạch đầu vào của monitor bằng các dây dẫn/ cáp. Các tín hiệu ECG thu được sẽ được khuếch đại và xử lý bởi modul hoặc khối đo ECG và sau đó dữ liệu được chuyển tới BSM và hiển thị dạng sóng ECG trên màn hình. Hình 1. 16 Các đạo trình chuẩn Hình 1. 17 Các đạo trình chi đơn cực Hình 1. 18 Các đạo trình trước ngực Nếu sử dụng cáp điện tim 12 điện cực ta sẽ đo được dạng sóng của 12 đạo trình trên. Nếu sử dụng cáp 3 hoặc 5 điện cực có dạng sóng của 3 đạo trình hoặc 6 đạo trình. Hình 1. 19 Điện tim 12 kênh ghi Hình 1. 20 Điện tim 6 kênh ghi Hình 1. 21Điện tim 3 kênh ghi Hình 1. 22 Điện tim 3 kênh ghi + 1 nhịp tim chuẩn Các điện cực ECG gắn trên da bệnh nhân để thu nhận các tín hiệu điện ECG và được kết nối với một mạch đầu vào của monitor bằng các dây dẫn/ cáp. Mạch đầu vào bao gồm mạch cách ly và mạch bảo vệ. Mạch cách ly có chức năng cách ly bệnh nhân khỏi các dòng điện nguy hiểm có thể phát ra trong quá trình thu tín hiệu ECG và mạch bảo vệ để tránh monitor không bị phá hỏng bởi các điện áp cao có thể xuất hiện trong quá trình khử rung tim bệnh nhân. Bộ khuếch đại ECG gồm bộ tiền khuếch đại và bộ khuếch đại điều khiển. Các tín hiệu ECG thu được ban đầu có biên độ rất nhỏ sẽ được khuếch đại vi sai có hệ số khuếch đại rất lớn. Bộ khuếch đại này có trở kháng đầu vào lớn và tỉ số Mode chung CMRR cao. Bộ khuếch đại điều khiển sẽ khuếch đại các tín hiệu ECG tới một biên độ đủ lớn và truyền tín hiệu ECG này tới bộ chuyển đổi AD và khối xử lý trung tâm, sơ đồ khối được mô tả như hình dưới Hình 1. 23 Sơ đồ khối của việc thu nhận và xử lý tín hiệu ECG Nhiễu điện tim Các loại nhiễu 1- Nhiễu từ các nguồn bên ngoài cơ thể bệnh nhân • Các nguồn tĩnh điện - Bệnh nhân hoạt động như một mặt phẳng của tụ điện - Khi một vật thể được nạp điện được mang lại gần một vật không nạp điện thì vật không mang điện có điện áp cân bằng và đối ngược tăng lên - Ví dụ, nếu một cơ thể không tiếp đất đặt gần một dây cab hoặc nguồn sáng mà được kết nối với mạng lưới, thì điện tích bề mặt của điện áp cân bằng và đối ngược tăng lên mặc dù không có dòng chạy giữa 2 cơ thể. - Khi điện thế mạng lưới có tần số 50Hz, thì điện áp cảm ứng cũng bao gồm tần số này - Các nguồn nạp tĩnh điện khác bao gồm bàn mổ, những bệnh nhân khác, các thiết bị điện tử • Kích thích điện từ - Nhiễu xảy ra ở gần các dây mang dòng điện xoay chiều - Hậu quả của nhiễu tần số 50Hz - Do sự phát sinh của từ trường bởi dòng điện chạy thì tất cả các vật dẫn mang dòng điện lưới được bao quanh bởi trường điện từ - Nhiễu tần số 50Hz là một sự sai lệnh về điện thế liên quan tới mặt đất mà được hiểu là bất kì vật nào gần với dây mang dòng xoay chiều, vật đó mang điện áp không phải của đất hoặc của đường dây mà là điện áp ở một vài nơi giữa chúng. Khi dòng điện tiện ích dao động thì điện áp của vật thể cũng dao động. - Tác động được giảm tối thiểu bởi thực tế là trường điện từ phát ra bởi dây được tích điện tăng lên tới mức lớn hơn mà bị loại bỏ bởi đường dây cáp trung hoà gần với dây cáp được tích điện nhưng đi theo hướng ngược lại. Tuy nhiên, nếu hiện tượng dò dòng điện xuất hiện, thì 2 dòng không còn cân bằng và tự triệt tiêu lẫn nhau nữa do đó tạo ra một suất điện động Tác động bị tăng lên nếu các dây nối được cuốn; các dây dẫn chính nối các điện cực bệnh nhân với những bộ khuếch đại nhạy sẽ thường xuyên bị nhiễu. • Nhiễu tần số radio(>100hz) - có thể vào thông qua: + Hệ thống phân phối chính hỗn hợp với dòng có tần số 50Hz, các nguồn bao gồm phép điện nhiệt, các moto điện + Sự truyền sóng radio nhờ cực điện nhiệt bị kích hoạt trong không khí như một anten phát radio trong khi đạo trình ECG bệnh nhân hoạt động như một dây anten thu. • Giải pháp - Bộ phân tích vi sai - Tỉ số nén mode chung CMRR cao - Các mạch bảo bệ bệnh nhân có phủ đồng hoặc nhôm - RL ECG “Floating” - Bao quanh mỗi điện cực có tấm chắn phủ đồng tối thiểu hóa sự cảm ứng tĩnh điện. - Giữ các điện cực càng ngắn càng tốt - Giảm bớt ảnh hướng của trường điện từ bằng cách đảm bảo tất cả các đạo trình bệnh nhân có chiều dài như nhau, gần sát nhau thậm chí xoắn vào nhau cho đến khi gần sát cực điện do đó đảm bảo được rằng tín hiệu cảm ứng được xác định và bởi vậy chịu được tỉ số CMRR. - Loại bỏ nguồn bức xạ điện trường không mong muốn 2- Nhiễu từ bệnh nhân • Điện cơ học (EMG) - Sự chồng chéo tần số giữa EEG và ECG - Tín hiệu có thể lớn hơn rất nhiều ( tăng mV) so với EEG hoặc ECG - Các hoạt động của cơ ( đặc biệt là run rẩy) có thể dẫn tới nhiễu - Nhiễu cơ • Giải pháp - Giảm thiểu sự cử động của bệnh nhân tức là nghỉ ngơi - Giảm thiểu sự run cơ - Tránh vùng cơ để đặt điện cực, sử dụng các vùng thịt nhô lên 3- Nhiễu do sự tiếp xúc giữa điện cực và bệnh nhân • Các điện cực ghi không hoạt động như một vật dẫn thụ động - Việc sắp đặt một kim loại gần với một dung dịch chất điện phân như nhìn thấy trên bề mặt da tạo ra một nửa vùng điện hóa do đó phát sinh ra một lực điện từ. - Nếu bộ khuếch đại vi sai được nối với một cặp điện cực như vậy thì điện thế đầu ra của chúng được so sánh là: + Nếu các tế bào giống hệt nhau, các đầu ra sẽ loại bỏ điểm 0 + Nếu các tế bào không giống nhau, sự sai lệch điện thế giữa 2 tế bào sẽ bị khuếch đại 1) ngoài ra, dòng điện nhỏ tạo ra do điện thế bù có thể dẫn tới phân cực 2) các điện cực bị phân cực sẽ gây nhiễu bất kì một tín hiệu nào - Sự dịch chuyển cơ học của các điện cực ghi gây ra các thay đổi điện thế + do sự thay đổi kích thước vật lý của các điện cực da do đó thay đổi điện thế tế bào và trở kháng giữa điện cực và da. • Giải pháp - Làm sạch da, loại bỏ lông, cho ruợu cồn để đảm bảo sự dính chặt của điện cực - Sử dụng điện cực Ag/AgCl mà không phân cực Giải pháp khắc phục nhiễu tín hiệu tần số 50Hz Phương pháp loại bỏ nhiễu tần số 50Hz Sử dụng bộ khuếch đại thuật toán để khuếch đại tín hiệu ECG. Bộ khuếch đại này cho đầu vào khác nhau có thể khuếch đại tín hiệu ECG nhỏ ( <4mV), loại bỏ thành phần một chiều, nhiễu tần số cao và tần số 50Hz. Hình 1. 24 Tín hiệu điện tim đặc trưng Tín hiệu điện tim là tín hiệu điện được tạo bởi nhịp tim mà có thể được sử dụng làm công cụ chuẩn đoán các chức năng của tim. Có dải đo 0.5 – 4 mV và dải tần số 0.0.1 – 250Hz. Tín hiệu ECG đặc trưng cơ bản là PQRS và T Có rất nhiều nhân tố được đưa vào trong thiết kế bộ khuếch đại ECG, như nhiễu tần số, nhiễu tập trung, nhiễu do các thiết bị điện và các nguồn khác. Quan trọng nhất là nhiễu tần số 50Hz, do sử dụng bộ lọc thông dải có thể dễ dàng loại bỏ cả nhiễu một chiều và nhiễu tần số cao. a) Nhiễu tần số 50Hz; b) nhiễu điện cơ trong tín hiệu ECG Nhiễu do cơ thể dịch chuyển, điện cực hô hấp bị tuột Hình 1. 25 Nhiễu do hoạt động mạnh ( kiểm tra dây đất, điều kiện điện cực) Để loại bỏ các nhiễu được kể trên, có thể sử dụng các bộ khuếch đại vi sai như trong hình 3.32. Đầu ra của mạch này: ).)(21( 21 1 2 3 4 vv R R R Rvv refout −+=− Nếu đầu vào có điện áp chung (v1 = v2) thì vout = 0. Nếu v1 ≠ v2 thì điện áp khác nhau (v1-v2) đưa ra một hệ số khác. Do nhiễu chủ yếu là điện áp mode chung, bộ khuếch đại vi sai có thể loại bỏ chúng. Mạch khuếch đại 3 bộ khuếch đại thuật toán thường được gọi là bộ khuếch đại đo. Nó có trở kháng đầu vào cao, tỉ số mode chung CMRR cao, và hệ số khuếch đại có thể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh R1. Mạch này thường để đo điện thế sinh học bởi vì nó loại bỏ phần lớn điện áp mode chung 50Hz tồn tại trong cơ thể. Hình 1. 26 Mạch khuếch đại vi sai gồm 3 bộ khuếch đại thuật toán Trong nhiều hệ thống điện tim đồ, bệnh nhân đang sử dụng hệ thống điều khiển chân phải. Bệnh nhân không được nối đất tất cả. Thay vào đó, điện cực chân phải được nối với đầu ra phụ của khuếch đại thuật toán. Điện áp mode chung trên bệnh nhân được hiểu bởi 2 điện trở trung bình Ra, được đảo, khuếch đại và hồi tiếp về chân phải. Do hồi tiếp âm nên điện áp mode chung ở mức thấp. Nó cũng có thể cung cấp điện an toàn bởi vì khuếch đại thuật toán phụ sẽ làm bão hòa khi điện áp cao khác thường xuất hiện giữa bệnh nhân và đất. Hình 1. 27 Mạch điều khiển chân phải để tối thiểu hóa nhiễu mode chung Để đạt các yêu cầu của bộ khuếch đại ECG như được nói trên, cần thiết kế một mạch tầng bao gồm một bộ khuếch đại vi sai ( bộ khuếch đại đo), một bộ lọc thông thấp, một bộ lọc thông cao và một tầng khuếch đại. Tùy theo yêu cầu của các tầng này là dựa trên sự suy giảm nhiễu. Ví dụ, trong chuỗi tầng sau nhiễu đầu ra là: ((n1*A1+n2)*+n3)*A3 = A1A2A3*n1+A2A3*n2+A3*n3 Vì vậy sự sắp xếp tốt nhất của ba tầng là : A1>A2>A3 Hình 1. 28 Ví dụ về sự giảm nhiễu trong thiết kế một hê thống đa tầng Hình trên là sự sắp xếp của các tầng theo thiết kế mà cơ bản các tầng có hệ số khuếch đại cao gần nhau trên đường tín hiệu. Tuy nhiên, tầng bộ lọc thông cao được thay thế trực tiếp sau bộ khuếch đại vi sai để cắt thành phần một chiều ở đầu ra của nó. Mặt khác, thành phần một chiều này sẽ được khuếch đại bởi tầng khuếch đại và có thể tập trung sau các bộ khuếch đại thuật toán. Bảng 1. 5 Sự sắp xếp của các tầng Tầng khuếch đại vi sai Loại bỏ chế độ nhiễu ở chế độ mode chung trong khi khuếch đại tín hiệu vi sai cần được quan tâm. Nhiễu thấp tới mức nào ở đầu ra phụ thuộc vào sự loại bỏ nhiễu ở chế độ mode chung của bộ khuếch đại vi sai lớn tới mức ấy. Burr – Brown sử dụng INA 118 như một bộ khuếch đại đo. Hệ số khuếch đại được xác định bởi điện trở Rg. Hình 1. 29 Sơ đồ mạch bên trong của INA 118 Bộ lọc Sallen – Key Các bộ lọc thông thấp và thông cao Sallen – Key Butterworth 4 cực thông qua theo thiết kế. Bộ lọc 4 cực được tạo từ 2 bộ lọc 2 cực được nối tầng. Hệ số khuếch đại của các bộ lọc 2 cực được xác định lần lượt là 1.152 và 2.235 theo Dr. Hambley. Lý do để thiết kế một hệ số khuếch đại tổng khoảng 2.5 là đạt được hệ số phẩm chất Q thấp ( Q= 1/(3 –K)), mà các bộ lọc thường được thiết kế nhất. Tần số cắt của bộ lọc Salley-Key là 21212 1 CCRR fc π= . và với bệnh nhân thường chọn R1=R2=R; C1=C2=C để đơn giản hóa thiết kế ( như trong hình 1.30). Hình 1. 30 Ví dụ đơn giản về mạch lọc thông cao Sallen-Key 2 cực Các giá trị tụ và điện trở trong mạch được chọn bởi một chương trình máy tính từ thiết bị Texas để yêu cầu đáp ứng tần số tốt hơn và điều khiển hệ số phẩm chất Q linh động hơn. Sự suy giảm nhiễu tần số 50Hz Để giảm nhiễu tần số 50Hz, bộ pin được sử dụng như nguồn cấp và các tụ lọc được cắm ngang qua đường chắn tại mỗi IC. Các tụ này được nối kín có thể để điện áp V+ và V- của mỗi chíp mà hiệu quả lọc của chúng là lớn nhất. Các kết quá kiểm tra tần số Trong hình dưới là đáp ứng tần số thực nghiệm của mạch mẫu. Chú ý rằng kết quả thực nghiệm trong khoảng tần số cao được mô phỏng tốt, nhưng đáp ứng tần số ở mức thấp kết quả mô phỏng không chính xác. Hình 1. 31 Đáp ứng tần số của bộ khuếch đại điện tim Quá trình kiểm tra mô phỏng tín hiệu ECG Từng bước để tối thiểu hóa nhiễu tần số 50Hz bao gồm xoắn hai đầu vào của ECG để giảm nhiễu từ trường và kết nối đất trong mạch ECG để dẫn tốt hơn, giảm diện tích của nó. Cuối cùng kiểm tra mô phỏng tín hiệu ECG thấy rằng tần số 50Hz rất nhỏ. Hình 1. 32 Mô phỏng kết quả kiểm tra Kết luận Một bộ khuếch đại điện tim được thiết kế và thực hiện trong phần này. Hệ số khuếch đại có thể điều chỉnh được và đủ để khuếch đại các tín hiệu ECG nhỏ. Các bộ lọc thông cao và thông thấp Sallen-Key 4 cực loại bỏ hầu hết thành phần 1 chiều và nhiễu tần số cao của tín hiệu điện tim đầu vào. Nhiễu tần số 50Hz được tối thiểu hóa bằng cách sử dụng pin và tụ lọc. Sự xoắn dây đầu vào và tăng diện tích tiếp đất cũng có lợi. I.3.8 Độ bão hòa oxi trong máu SpO2 Hemoglobin là một loại protein và là thành phàn chính của các tế bào hồng cầu, nó vận chuyển oxi từ phổi nơi nồng độ hay áp lực oxi SpO2 rất cao, tới các mô nơi mà nồng độ oxi thấp. Độ bão hòa oxi SpO2 trong máu được định nghĩa là tỉ số giữa lượng oxi tới hạn với tỏng khả năng có thể chứa oxi của máu động mạch, tức là tỉ số giữa oxi hêmoglobin với tổng số hemoglobin trong máu động mạch theo công thức: [ ] [ ] [ ]HHbHbO HbOSpO += 2 2*100(%)2 [O2Hb]: nồng độ oxi hemoglobin [HHb]: nồng độ deoxigenhemoglobin( không mang oxi) Độ bão hòa ôxi được tính để xác định hiệu quả cảu việc điều trị , chẩn đoán, đồng thời cũng cần cho theo dõi tình trạng và sự phát triển của một số lọai bệnh. Để đo độ bão hòa ôxi người ta sử dụng pulse oximetor, cảm biến của thiết bị này gồm nguồn sáng kép, phôtodetector. Bảng 1. 6 Sơ đồ khối xử lý tín hiệu của Pulse Oximetor Nguyên lý đo SpO2 Ánh sáng đỏ và tia hồng ngoại được phát ra liên tục từ nguồn sáng kép đi xuyên qua mô. Xương, mô, sắc tố da và máu động mạch sẽ hấp thụ một lượng ánh sáng cố định theo thời gian. Còn động mạch thường sẽ đập và hấp thụ các lượng ánh sáng khác nhau trong các quá trình tâm thu và tâm trương do dung lượng màu sẽ tăng và giảm trong các quá trình này. Tỉ số ánh sáng được hấp thụ tại thời điểm tâm thu và tâm trương sẽ được chuyển đổi sang việc đo nồng độ bão hòa oxi. Các mô có cấu trúc mỏng thường được chọn để đo: ngón tay, ngón chân và tai. Phần ánh sáng đi qua mô sẽ được thu nhận bởi phôtôdetector và được chuyển đổi thành tín hiệu điện, cường độ ánh sáng thu được càng lớn thì tín hiệu điện càng mạnh. Photodetector gửi các tín hiệu điện chứa thông tin về cường độ ánh sáng này tới oximetor, oximetor sử dụng các thông tin này để tính toán phần trăm tương đối của HbO2 và HHb, độ bão hòa oxi SpO2 và nhịp mạch thông qua bộ vi xử lý tín hiệu. Hình 1. 33 Hình sự hấp thụ ánh sáng hồng ngoại của máu tĩnh mạch, mô, xương và da Tuy nhiên ánh sáng khi xuyên qua vị trí đo không chỉ bị hấp thụ bởi máu động mạch mà còn bởi máu tĩnh mạch và các mô khác. Do đó, các thông tin mà oximeter thu được bao gồm thông tin từ máu động mạch và các tổ chức khác ngoài máu động mạch được đo. I.3.9 Đo cung lượng tim CO Cung lượng tim là lượng máu tim bơm vào động mạch trong một phút. Cung lượng tim phụ thuộc vào thể tích tâm thu và nhịp tim. Giá trị bình thường của cung lượng tim 4.5 – 6lit/phút, còn khi vận động nhiều thì có thể lên đến 20 lit/phút. Theo dõi cung lượng tim để biết được lượng máu qua tim tăng hay giảm. Có 3 phương pháp xác định cung lượng tim phưong pháp Fick, phương pháp pha loãng chất mầu, phương pháp pha loãng nhiệt. Trong đó phương pháp pha loãng nhiệt là phổ biến nhất • Phương pháp Fick: Đây là phương pháp đo độ chênh lệch hàm lượng oxi giữa động mạch và tĩnh mạch. Phương pháp này dùng Oxi như chất chỉ thị và tăng hàm lượng oxi trong máu tĩnh mạch do nó đi qua phổi dọc theo ống thông ôxi thở, do đó hàm lượng cần để xác định cung lượng tim là CO = nồng độ O2 trong ống thông/A – VO2 khác. Ống thông oxi ( mL/phút) được đo bằng một thiết bị đo dung tích phổi được điền đầy oxi chứa một thiết bị hút CO2. A – VO2 khác được xác định từ hàm lượng oxi(mL/100mL máu) từ bất kì một mẫu máu động mạch nào và hàm lượng oxi (ml/100ml) của máu động mạch phổi. Hàm lượng oxi trong máu thường rất khó để đo. Tuy nhiên, các máy phân tích khí trong máu mà đo nồng độ pH, nồng độ O2, nồng độ CO2, tỉ lệ thể tích huyết cầu và hemoglobin cung cấp giá trị cho hàm lượng O2 bằng cách tính toán sử dụng đường cong phân tích oxi. Có một kĩ thuật chuyên môn nhỏ bao gồm cách xác định ống thông oxi bởi vì oxi bị hấp thụ ở nhiệt độ cơ thể nhưng đo được ở nhiệt độ phòng trong thiết bị đo dung tích phổi. Vì vậy, thể tích của oxi bị hấp thụ trong một phút được nhân với hệ số F. Hình 1. 34 Sự đo Oxi trong ống với một dung kế (phải) và phương pháp sử dụng tính toán đo thể tích Hình trên là phế dung đồ biểu diễn sự liên quan thể tích trên một đường dốc cơ bản thể hiện mức độ ngừng thở(REL). Độ dốc nhận biết ống thông oxi ở nhiệt độ phòng. Trong vấn đề này, sự hấp thụ oxi không chính xác là 400mL/phút ở 260C trong thiết bị đo dung tích phổi. Với một khí áp với áp suất 750mHg, hệ số chuyển đổi để đúng với thể tích , nhiệt độ cơ thể 370C và làm bão hòa hơi nước là : 47273 37273 2 − − + += b b s P OPHPx T F Trong đó Ti là nhiệt độ dung kế, Pb là áp suất khí áp, và PH2O ở Ts được lấy từ bảng hơi nước (bảng…). Bảng 1. 7 Áp suất khí áp của nước Một ví dụ tính toán đơn giản cho hệ số chính xác F được đưa ra trong hình mà tính ra giá trị của F là 1.069. Tuy nhiên, dễ dàng để sử dụng bảng 3.1 chứa hệ số chính xác. Ví dụ, cho một dung kế nhiệt độ 260C và áp suất khí áp 750mHg, F = 1.0691. Chú ý rằng hệ số dúng F trong trường hợp này chỉ đúng 6.9%. Lỗi đụng độ có thể ít hơn lỗi sử dụng trong tất cả các lần đo khác. Một ví dụ được lựa chọn trong đó A – VO2 khác là 20 – 15 mL/100mL, máu và nồng độ O2 trong ống thống là 400 x 1.069; do đó cung lượng tim là: phútmLxCO /8552 100/)1520( 069.1400 =−= Phương pháp này chỉ có tính chất nghiên cứu trong lý thuyết rất khó áp dụng trong thực tế. • Phương pháp pha loãng chất mầu Phương pháp pha loãng chất màu( thuốc nhuộm) là một dạng của phương pháp pha loãng chất chỉ thị. Dùng dung dịch xanh Methylene hoặc xanh Indocianine sau khi trộn hoàn toàn trong tuần hoàn phổi sẽ vào máu động mạch. Mẫu máu động mạch được đo liên tục nồng độ chất mầu bằng việc phân tích quang phổ khi máu qua nguồn sáng hồng ngoại. Chất màu dùng cho phép đo lưu lượng phải hòa tan trong nước, không độc, vô trùng và cho phép xác dịnh nồng độ trong màu hay huyết tương ( cung lượng tim). Để ghi lại đường cong pha loãng có thể dùng quang mật độ kế loại ống thủy tinh hay loại earpiece hoặc ống sợi quang. Quang mật độ kế ống thủy tinh là một dụng cụ đo nồng độ thuốc nhuộm trong mạch máu một cách liên tục thông qua một ống trong mạch. Khi nồng độ thuốc nhuộm đủ nhỏ và phân tán đều trong máu, thì theo luật Lamber – Beer ta có quan hệ giữa mật độ quang I và nồng độ chất màu (thuốc nhuộm) : II I Icd logloglog 00 −=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=ε Trong đó: ε: hệ số hấp thụ d: độ dày của lớp máu c: khối lượng chất chỉ thị I0: mật độ quang khi c = 0 Tuy mật độ quang là hàm phi tuyến đối với nồng độ thuốc nhuộm nhưng vẫn đạt được đầu ra tuyến tính theo đặc tính loga của ống nhân quang khi dòng anot không đổi. Độ nhạy của quang mật độ kế có thể hiệu chuẩn bằng cách đưa máu chứa thuốc nhuộm với nồng độ xác định vào ống thủy tinh. Mức độ hiệu chuẩn có thể bị thay đổi bởi các giá trị hematocrit. Tuy vậy, nếu dùng quang mật độ kế lưỡng sắc sử dụng 2 bước sóng trong đó một bước sóng thì nhạy với thuốc nhuộm còn bước sóng còn lại thì không nhưng cả hai đều nhạy với hematocrit thì có thể bù được sự thay đổi đó. Ống sợi quang cũng có thể sử dụng để ghi đường cong pha loãng chất màu trong cơ thể. Tại đầu ống, máu được chiếu sáng bởi một chùm tia sáng truyền qua bó sợi quang và phần ánh sáng tán xạ ngược được dẫ tới bộ tách sóng quang nhờ một bó sợi quang khác. Tuy khác với quang mật độ kế loại ống thủy tinh và loại cài tai mà ánh sáng đi qua một lớp có chiều dày xác định nhưng nó vẫn đạt được đường cong hiệu chuẩn tương tự giữa nồng độ thuốc nhuộm trong máu và sự thay đổi cường độ ánh sáng tán xạ. So sánh với quang mật độ kế trong phép đo về tim thì kết quả thu được có hệ số tương quan vào khoảng 0.9. Một ưu điểm của ống sợi quang là nó có phép ghi lại đường cong pha loãng trong các mạch máu lớn mà không bị méo giống như ở quang mật độ kế lọai ống thủy tinh ( do phân bố vận tốc trong ống thủy tính) . Có thể chế tạo ống sợi quang đủ nhỏ đẻ sử dụng ở trẻ sơ sinh. Tuy nhiên phương pháp này cũng ít khi sử dụng. • Phương pháp pha loãng nhiệt Phương pháp này sử dụng một chất chỉ thị khộng độc chuyển hóa là NaCl 0.9% hoặc Dextrose 5% được làm lạnh trong nước (D5W) có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của máu và được tiêm vào nhĩ phải. Trong phương pháp này thường dùng chất lỏng lạnh làm chất chỉ thị do chất lỏng lạnh ít gây tổn hại cho máu và mô hơn so với chất lỏng nóng. Hình 3.43 minh họa phương pháp và đường cong pha loãng nhiệt đặc trưng. Phương pháp pha loãng nhiệt dựa trên nhiệt độ thay đổi đo được trong Cl và phương trình sau bao gồm điều kiện xác định rõ nhiệt độ (C) và khối lượng (S) của chất chỉ thị (i) và máu (b). Ở đầu Cathete tiêm dung dịch này có gắn một cảm biến nhiệt độ để xác định được nhiệt độ của dung dịch tiêm. Sự thay đổi nhiệt độ của máu do tiêm dịch lạnh này được đo ở động mạch phổi nhở một bộ cảm biến nhiệt thứ 2. Hai tín hiệu này được chuyển đổi thành tín hiệu điện và được tích phân theo thời gian để cho một giá trị cung lượng tim tương đương với cung lượng tim hệ thống. Có biểu thức : F CS CS A TTV CO bb iiib ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ −= 60)( Trong đó: V: thể tích chất chỉ thị được tiêm (mL) Tb: nhiệt độ trung bình của máu động mạch phổi (0C) 60: hệ số nhân khi chuyển đổi mL/s sang mL/phút A: vùng dưới đường cong pha loãng ( s.0C), ∫∞ Δ= 0 dtTA b , ∆Tb: độ thay đổi nhiệt độ máu của cơ thể C: nhiệt độ chính xác của chất chỉ thị (i) và máu (b) ( SiCi/SbCb = 1.08 cho Dextrose 5% và máu thể tích hồng cầu đặc 40%) F: hệ số đúng cho nhiệt độ truyền qua ống tiêm ( cho ống có đường kính 7F, F = 0.825) Hệ số cung lượng tim là: A TTVCO ib 46.53)( −= Trong đó CO: cung lượng tim (mL/ phut) 53.46 = 60*1.08*0.825 Để minh họa một đường cong pha loãng nhiệt, cung lượng tim được tính toán bằng cách sử dụng đường cong pha loãng như trong hình 3.43(B). V = 5mL của Dextrose 5% trong nước Tb = 370C, Ti = 00C, A = 1.590Cs phútmLCO /6220 59.1 46.53)037(5 =−= Hình 1. 35 Phương pháp pha loãng nhiệt (a), và đường cong đặc trưng (b) Mặc dù phương pháp pha loãng nhiệt là một phương pháp chuẩn trong y học lâm sàng, nó có một vài khuyết điểm bởi vì nhiệt độ giảm nhanh qua thành ống, khi tiêm 5mL chất chỉ thị cần phài có giá trị phù hợp với cung lượng tim. Nếu cung lượng tim thấp, tức là, đường cong pha loãng rất rộng, nó khó có một giá trị chính xác với cung lượng tim. Có một sự thay đổi do cảm ứng thở gây ra trong nhiệt độ máu PA mà làm xáo trộn đường cong pha loãng khi nó có biên độ thấp. Mặc dù ở nhiệt độ phòng D5W có thể được sử dụng, D5W được làm lạnh cung cấp một đường cong pha loãng tốt hơn và giá trị cung lượng tim đáng tin cậy hơn. Hơn nữa, rõ ràng nếu nhiệt độ của chất chỉ thị bằng nhiệt độ của máu thì sẽ không có đường pha loãng. Tuy nhiên phương pháp này vẫn có một vài ưu điểm: chất chỉ thị không có hại nên có thể thực hiện lặp lại các phép đo, đường cong pha loãng được ghi lại dễ dàng như một điện trở nhiệt đặt trong mạch máu và thành phần quay vòng là đủ nhỏ để tích phân của đường cong pha loãng là chính xác. Giả thiết cơ bản của phương pháp pha loãng chất chỉ thị là chất chỉ thị không được thoát khỏi hệ thống mạch máu giữa vị trí truyền vào và vị trí đo bởi vì nhiệt có thể truyền qua thành mạch máu. Ảnh hưởng này không đáng kể trong các mạch máu lớn vì tỉ số giữa diện tích bề mặt trên thể tích trong một đơn vị chiều dài là nhỏ. Vì thế phương pháp pha loãng nhiệt vẫn thích hợp cho các phép đo ở các mạch máu lớn. Sự quay vòng chất chỉ thị Một đường cong pha loãng lý tưởng như trong hình 3.44 bao gồm đường dốc đứng và một đường suy giảm theo luật hàm số mũ trong chất chỉ thị. Các thuật toán mà đo diện tích đường cong pha loãng là không khó với một đường cong. Tuy nhiên, khi cung lượng tim thấp, đặc trưng của đường cong pha loãng là biên độ thấp và rất rộng. Thường thì bờ dốc của đường cong bị che khuất bởi sự quay vòng của chất chỉ thị hoặc bởi các nhiễu biên độ thấp. Hình dưới là một đường cong pha loãng mà bờ dốc bị che khuất bởi sự quay vòng của chất chỉ thị. Rõ ràng là rất khó để xác định điểm cuối thực tế của đường cong, mà thường được chỉ thị theo thời gian khi nồng độ chất chỉ thị rơi vào tỉ lệ phần trăm lớn ( ví dụ 1%) của biên độ lớn nhất (Cmax). Bởi vì bờ dốc mô tả gần đúng đường cong suy giảm theo luật hàm số mũ ( e-kt), sự điều chỉnh bờ dốc để luật hàm mũ cho phép khôi phục đường cong mà không có lỗi của sự quay vòng bằng cách cung cấp chủ yếu để nhận biết điểm cuối cho cái được gọi là first pass của chất chỉ thị. Trong hình 3.44 (b) là biên độ của bờ dốc đường cong, trong hình (a) mô tả đồ thị bán loga và phần tuân theo hàm số mũ mô tả là một đường thẳng. Khi sự quay vòng xuất hiện, các điểm dữ liệu trệch so với đường thẳng và do đó có thể không cần để ý đến và phần đường thẳng có thể bị ngoại suy theo tỉ lệ phần trăm của nồng độ lớn nhất bằng 1% Cmax. Sự mô tả các điểm dữ liệu trên phần bị ngoại suy được biểu diễn lại bằng đồ thị như trong hình (a) để chỉ rõ đường cong pha loãng không bị nhiễu bởi sự quay vòng. Hình 1. 36Đường cong pha loãng bị che khuất bởi sự quay vòng (a), và đồ thị bán thuật toán loga của bờ dốc (b). Chương II: Khảo sát card thu thập và xử lý tín hiệu CSN 608 II.1 Giới thiệu về card CSN 608 • Modul CSN608 có những tham số và các chỉ tiêu như những thiết bị theo dõi có cùng chức năng. • Các các tín hiệu theo dõi được thu nhận bởi những modul con riêng biệt. Các modul này sử dụng các phương pháp thu nhận phổ biến của các tín hiệu đó. • Việc giao tiếp với các thiết bị khác qua cổng nối tiếp theo chuẩn RS232 và chuyền dữ liệu theo một khung thông tin có cấu trúc cho phép modul có khả năng linh hoạt khi kết nối. Có thể kết nối với máy tính hay một main điều khiển màn hình LCD. • Công nghệ sử dụng trong việc thiết kế modul CSN608 là các công nghệ phổ biến hiện nay. Nó đảm bảo độ tin cậy, ổn định, mẫu mã, kích thước, công suất, giá thành… Các tính năng chính của board CSN 608 • Có thể dùng để đo các tham số theo dõi, dùng cho cả người lớn, trẻ em và trẻ sơ sinh. • Truyền thông nối tiếp hai chiều. • Đo ECG, nhịp tim, nhịp hô hấp, nhiệt độ cơ thể. • Chống nhiễu cao áp – 50KV. • Cấu hình các đạo trình chuẩn. • Cách ly DC – DC 4KV (cách ly quang) • Hai kênh đo nhiệt độ cơ thể T1, T2. • Hoạt động với một nguồn đơn 5 – 6V, công suất thấp. • Kết nối với máy tính theo chuẩn giao tiếp RS232. Tiêu chuẩn an toàn ECG: Theo tiêu chuẩn CF SPO2, NIBP Theo tiêu chuẩn BF Bảo vệ sốc điện áp 5KV Nguồn Điện áp cung cấp 5V < 400mA (chưa đo NIBP) Dòng tiêu thụ < 900mA (đo NIBP) Điều kiện hoạt động Nhiệt độ hoạt động 5 – 40 độ C Nhiệt độ bảo quản -20 ± 70 độ C Độ ẩm 0 – 85% Kích thước 96 x 90 x 18mm Kênh đo ECG Các đạo trình I, II, III, AVR, AVL, AVF, Vx Điểm đặt điện cực thả nổi Chân phải Trở kháng đầu vào >5MOhm (tại 10Hz) Tỉ số nén mode chung > 80 dB Điện áp lệch của điện cực Lớn nhất ±0,3V Giới hạn khôi phục < 5 giây sau sốc điện áp 5KV Tần số đáp ứng Chế độ phẫu thuật: 0.5 – 25Hz Chế độ theo dõi: 0.5 – 75Hz Chế độ chẩn đoán: 0.05 – 100Hz Nhịp tim Rải đo 15 – 300bpm Độ chính xác 100bmp ±2% Độ phân giải 1bpm NIBP Kỹ thuật Đo dao động Dải đo Người lớn: • Tâm thu: 30 ~ 255 mmHg • Trung bình: 20 ~ 235 mmHg • Tâm trương: 15 ~ 220 mmHg Trẻ sơ sinh: • Tâm thu: 30 ~ 135 mmHg • Trung bình: 20 ~ 125 mmHg • Tâm trương: 15 ~ 110 mmHg Độ phân giải 1 mmHg Độ chính xác phép đo Giá trị lỗi trung bình lớn nhất ±5 mmHg Độ chính xác áp xuất vòng bít ±3mmHg Giới hạn quá áp phần mềm Người lớn: trong khoảng 290 mmHg Trẻ sơ sinh: trong khoảng 145 mmHg Quá áp suất phần cứng Người lớn: 300 ±10 mmHg Trẻ sơ sinh: 150 ±4 mmHg Thời gian đo Người lớn: không quá 120 giây Trẻ sơ sinh: không quá 90 giây SpO2 Dải đo: %bão hòa Nhịp xung: 0 – 99% 30 – 235BPM Độ chính xác ±2 @ 70 – 100% SpO2 nhỏ hơn 70% không xác định được Hô hấp Kỹ thuật Đo thay đổi trở kháng (RA – LL) Rải đo 0 – 100 rpm Độ phân giải 1 rpm Độ chính xác ± 2 rpm (0 – 60 rpm) Nhiệt độ Số kênh 2 Dải đo 20.0 đến 45.0 độ C Độ phân giải ± 0.1 độ C Đầu đo Loại YSI 400 II.2 Các module của card CSN 608 II.2.1Module tín hiệu và dạng sóng điện tim Hình 2. 1 Cấu trúc phần cứng ECG Chuẩn kết nối Môdul này truyền thông với các môdul khác thông qua chuẩn truyền thông RS232. Với tốc độ truyền là 9600 baud, 8 bit, 1 stop bit, no parity. Mỗi một giây môdul này truyên ra 50 gói dữ liệu. Giao thức truyền nhận a. Giao thức truyền Định dạng dữ liệu (Tổng cộng 12 Byte) Đầu gói Dự trữ Định nghĩa Được định nghĩa bởi STATUS1 0X55 0XAA STATUS0 STATUS1 DATA Giá trị sóng ECG Dự trữ Sóng nhịp thở Kiểm tra lỗi ECGW3 ECGW2 ECGW1 ECGW0 SATW RESPW SUM 0X55, 0XAA bắt đầu gói, SUM kiểm tra lỗi, SUM = (STATUS0 + STATUS1 + DATA + ECGW3 + ECGW2 + ECGW1 + ECGW0 + SATW + RESPW) /256 STATUS0: dữ trữ STATUS1: Được định nghĩa như dưới bảng sau, Byte nay đinh nghĩa ccho giá trị của byte DATA BI7T = 1 Nhịp flag ECG BIT6 Dự trữ BIT5 = 0 STATUS1 BIT4 = 1 Nếu giá trị DATA lớn hơn 255. Nếu BIT4 = 0 thì DATA = DATA + 0 BIT4 = 1 thì DATA = DATA + 30 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 Giá trị của DATA có nghĩa là 0 0 0 0 Giá trị ECG 0 0 1 1 Nhịp tim (0-255) 0 1 1 0 ST 1 1 0 0 Nhịp hô hấp (0-99) 1 1 0 1 T1 1 1 1 0 Sóng hô hấp 1 1 1 1 T2 DATA ECGS Trạng thái của ECG: BIT7 = 1 cực tắt, BIT7 = 0 Cực bìmh thường BIT6 BIT5 lựa chọn chế độ 00: chế độ chuẩn đoán (dải thông = 0.05 -100Hz) 01: chế độ theo dõi (dải thông = 0.5 - 75Hz) 10: chế độ phẫu thuật (dải thông = 0.5 - 25Hz) ST Giá trị ST Ví dụ: –80 là –0.8mV, 80 là 0.8mV T1 Giá trị nhiệt độ kênh 1 (0-255) Giá trị sẽ được chia 10 và cộng 20 Ví dụ: 235, thì t =235 (235/10) + 20 = 43.5 T2 Giá trị nhiệt độ kênh 2 (0-255) như kênh 1 ECGW3, ECGW2, ECGW1, ECGW0 4 byte giá trị mẫu của sóng ECG. ECGW3 là mẫu cuối cùng. RESPW Byte giá trị của sóng hô hấp. b. Giao thức nhận Định dạng dữ liệu (tổng cộng có 6 byte) Đầu gói Định nghĩa lệnh Tham số 1 Tham số 2 Kiểm tra lỗi 0X55 0XAA CMD P1 P2 SUM 0X55, 0XAA là đầu gói. SUM kiểm tra lỗi, SUM = (CMD+P1+P2)/256 . CMD: Giao thức nhận của modul này có cấu trúc cũng giống như giao thức truyền với các định nghĩa. Vì vậy các tham số thiết lập của mỗi by như dưới đây. CMD Byte Lệnh ECG 0X08 Lệnh nhịp thở 0X09 P1: CMD P1 Byte 0X08 BIT2 BIT1 BIT0: Thiết lập đạo trình 000: I ,001:II, 010:III,011 avR, 100: avL, 101: avF, 110: V, 111: CAL (1mV, 1Hz hiệu chỉnh) BIT4 BIT3: Thiết lập hệ khuếch đại 00: x0.5; 01: x1, 10: x2 BIT6 BIT5: thiết lập chế độ 00: chế độ chẩn đoán (dải thông = 0.05 -100Hz) 01: chế độ theo dõi (dải thông = 0.5 -75Hz) 10: chế độ phẫu thuật (dải thông = 0.5 -25Hz) 0X09 BIT1 BIT0: thiết lập độ khuếch đại 00: x0.5; 01: x1, 10: x2 11:x4 Các dữ liệu mẫu a. Dữ liệu vào 2F 07 1B 5A 00 81 2E 07 1B 5A 81 2D 07 1B 5A 81 2C 07 1B 5A 81 2B 07 1B 5A 81 2A 06 1B 5A 81 2A 06 1B 5A 81 29 06 1B 5A 81 29 06 1B 5A 81 28 06 1B 5A 81 27 06 1B 5A 81 25 06 1B 5A 81 24 05 1B 5A 81 23 05 1B 5A 81 21 05 1B 5A 81 20 05 1B 5A 81 1E 04 1B 5A 81 1D 04 1B 5A 81 1C 04 1B 5A 81 1A 04 1B 5A 81 19 04 1B 5A 81 18 03 1B 5A 81 17 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A 81 14 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A 81 17 03 1B 5A 81 1A 04 1B 5A 81 1C 04 1B 5A 81 21 05 1B 5A 81 25 05 1B 5A 81 28 06 1B 5A 81 2A 06 1B 5A 81 2B 06 1B 5A 81 2B 06 1B 5A 81 2A 06 1B 5A C1 29 06 1B 5A 81 28 06 1B 5A 81 27 06 1B 5A 81 27 06 1B 5A 81 27 06 1B 5A 81 28 06 1B 5A 81 29 06 1B 5A 81 29 06 1B 5A 83 2A 06 1B 5A 83 2A 06 1B 5A 83 2A 06 1B 5A 83 29 06 1B 5A 83 28 06 1B 5A 83 26 06 1B 5A 83 24 05 1B 5A 83 21 05 1B 5A 5A 81 18 03 1B 5A 81 17 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A b. Dữ liệu ra 5A 81 18 03 1B 5A 81 17 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A 81 14 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A 81 17 03 1B 5A 81 1A 04 1B 5A 81 1C 04 1B 5A 81 21 05 1B 5A 81 25 05 1B 5A 81 28 06 1B 5A 81 2A 06 1B 5A 81 2B 06 1B 5A 81 2B 06 1B 5A 81 2A 06 1B 5A C1 29 06 1B 5A 81 28 06 1B 5A 81 27 06 1B 5A 81 27 06 1B 5A 81 27 06 1B 5A 81 28 06 1B 5A 81 29 06 1B 5A 81 29 06 1B 5A 83 2A 06 1B 5A 83 2A 06 1B 5A 83 2A 06 1B 5A 83 29 06 1B 5A 83 28 06 1B 5A 83 26 06 1B 5A 83 24 05 1B 5A 83 21 05 1B 5A 5A 81 18 03 1B 5A 81 17 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A 81 14 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A 81 17 03 1B 5A 81 1A 04 1B 5A 81 1C 04 1B 5A 81 21 05 1B 5A 81 25 05 1B 5A 81 28 06 1B 5A II.2.2 Module tín hiệu và dạng sóng SPO2 Hình 2. 2 Cấu trúc phần cứng SPO2 Môdul này có chức năng thu nhân các tín hiệu liên quan tới độ bão hòa oxi trong máu nó bao gồm các tham số: phần trăm SPO2, nhịp mạch tính theo chu kỳ tăng giảm nồng độ bão hòa oxi trong máu… Chuẩn kết nối Môdul này truyền dữ liêu ra bên ngoài thông qua chuẩn truyền thông nối tiếp UART. Tốc độ truyền được thiết lập 4800baud, đinh dạng byte 8bit, 1 bit stop, và bít chẵn lẻ. Định dạng khung dữ liệu truyền ra Modul tự động truyền tín hiệu lên với 60 gói tin/ giây. Mỗi gói tin chưa 5 byte dữ liệu. Trong đó Byte đầu tiên có giá trị lớn hơn 0x80. Byte Bit in Byte Chú thích 0…3 Độ lớn của tín hiệu nằm trong dải từ 0…8 4 1 thời gian xác định quá dài, 0 = OK 5 1 SPO2 giảm, 0 = Ok 6 1 Tín hiệu xung nhịp 1 7 Bít xác định đồng bộ khung (1 = đầu khung) 0…6 Giá trị biểu đồ bão hòa oxi, trong khoảng 0…100. 2 7 Bít xác định đồng bộ khung (0 = byte tiếp sau) 0…3 Đồ thị thanh thời gian thực (chỉ thị xung nhip) 4 1 lỗi đầu dò, 0 = OK 5 1 đang xác định nhịp 6 Bít trong sô cao nhất của Xung nhịp 3 7 Bít xác định đồng bộ khung (0 = byte tiếp sau) 4 0…6 + bít thứ 6 của byte thứ 3 : 256 giá trị Xung Nhip (Xung nhịp giá trị trong dải: 30…254bpm) 7 Bít xác định đồng bộ khung (0 = byte tiếp sau) 0…6 SPO2% 5 Bít xác định đồng bộ khung (0 = byte tiếp sau) Các dữ liệu mẫu Dữ liệu ra: 82 27 06 1B 5A 82 26 06 1B 5A 82 25 06 1B 5A 82 26 06 1B 5A 82 28 06 1B 5A 82 2B 07 1B 5A 82 30 07 1B 5A 82 34 08 1B 5A 82 39 09 1B 5A 82 3C 09 1B 5A 82 3E 0A 1B 5A 82 3F 0A 1B 5A 82 3F 0A 1B 5A 82 3E 09 1B 5A C2 3C 09 1B 5A 82 3A 09 1B 5A 82 37 08 1B 5A 82 35 08 1B 5A 82 33 08 1B 5A 82 32 08 1B 5A 82 32 08 1B 5A 82 31 07 1B 5A 82 30 07 1B 5A 82 2F 07 1B 5A 82 2E 07 1B 5A 82 2C 07 1B 5A 82 2A 06 1B 5A 82 27 06 1B 5A 82 25 05 1B 5A 82 22 05 1B 5A 82 1F 05 1B 5A 82 1C 04 1B 5A 82 19 04 1B 5A 82 17 03 1B 5A 82 13 03 1B 5A 82 11 02 1B 5A 82 0F 02 1B 5A 82 0D 02 1B 5A 82 0B 01 1B 5A 82 0A 01 1B 5A 82 0B 01 1B 5A 82 0D 02 1B 5A 82 11 02 1B 5A 82 17 03 1B 5A 82 1E 04 1B 5A 82 23 05 1B 5A 82 29 06 1B 5A 81 2C 07 1B 5A 81 2F 07 1B 5A 81 30 07 1B 5A 81 30 07 1B 5A 81 30 07 1B 5A 81 2F 07 1B 5A 00 81 2E 07 1B 5A 81 2D 07 1B 5A 81 2C 07 1B 5A 81 2B 07 1B 5A 81 2A 06 1B 5A 81 2A 06 1B 5A 81 29 06 1B 5A 81 29 06 1B 5A 81 28 06 1B 5A 81 27 06 1B 5A 81 25 06 1B 5A 81 24 05 1B 5A 81 23 05 1B 5A 81 21 05 1B 5A 81 20 05 1B 5A 81 1E 04 1B 5A 81 1D 04 1B 5A 81 1C 04 1B 5A 81 1A 04 1B 5A 81 19 04 1B 5A 81 18 03 1B 5A 81 17 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A 81 14 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A 81 17 03 1B 5A 81 1A 04 1B 5A 81 1C 04 1B 5A 81 21 05 1B 5A 81 25 05 1B 5A 81 28 06 1B 5A 81 2A 06 1B 5A 81 2B 06 1B 5A 81 2B 06 1B 5A 81 2A 06 1B 5A C1 29 06 1B 5A 81 28 06 1B 5A 81 27 06 1B 5A 81 27 06 1B 5A 81 27 06 1B 5A 81 28 06 1B 5A 81 29 06 1B 5A 81 29 06 1B 5A 83 2A 06 1B 5A 83 2A 06 1B 5A 83 2A 06 1B 5A 83 29 06 1B 5A 83 28 06 1B 5A 83 26 06 1B 5A 83 24 05 1B 5A 83 21 05 1B 5A II.2.3 Module tín hiệu và dạng sóng RESP Hình 2. 3 Cấu trúc phần cứng Chuẩn kết nối Môdul này truyền thông với các môdul khác thông qua chuẩn truyền thông RS232. Với tốc độ truyền là 9600 baud, 8 bit, 1 stop bit, no parity. Mỗi một giây môdul này truyên ra 50 gói dữ liệu. Giao thức truyền nhận a. Giao thức truyền Định dạng dữ liệu (Tổng cộng 12 Byte) Đầu gói Dự trữ Định nghĩa Được định nghĩa bởi STATUS1 0X55 0XAA STATUS0 STATUS1 DATA Giá trị sóng ECG Dự trữ Sóng nhịp thở Kiểm tra lỗi ECGW3 ECGW2 ECGW1 ECGW0 SATW RESPW SUM 0X55, 0XAA bắt đầu gói, SUM kiểm tra lỗi, SUM = (STATUS0 + STATUS1 + DATA + ECGW3 + ECGW2 + ECGW1 + ECGW0 + SATW + RESPW) /256 STATUS0: dữ trữ STATUS1: Được định nghĩa như dưới bảng sau, Byte nay đinh nghĩa ccho giá trị của byte DATA BI7T = 1 Nhịp flag ECG BIT6 Dự trữ STATUS1 BIT5 = 0 BIT4 = 1 Nếu giá trị DATA lớn hơn 255. Nếu BIT4 = 0 thì DATA = DATA + 0 BIT4 = 1 thì DATA = DATA + 30 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 Giá trị của DATA có nghĩa là 0 0 0 0 Giá trị ECG 0 0 1 1 Nhịp tim (0-255) 0 1 1 0 ST 1 1 0 0 Nhịp hô hấp (0-99) 1 1 0 1 T1 1 1 1 0 Sóng hô hấp 1 1 1 1 T2 DATA ECGS Trạng thái của ECG: BIT7 = 1 cực tắt, BIT7 = 0 Cực bìmh thường BIT6 BIT5 lựa chọn chế độ 00: chế độ chuẩn đoán (dải thông = 0.05 -100Hz) 01: chế độ theo dõi (dải thông = 0.5 - 75Hz) 10: chế độ phẫu thuật (dải thông = 0.5 - 25Hz) ST Giá trị ST Ví dụ: –80 là –0.8mV, 80 là 0.8mV T1 Giá trị nhiệt độ kênh 1 (0-255) Giá trị sẽ được chia 10 và cộng 20 Ví dụ: 235, thì t =235 (235/10) + 20 = 43.5 T2 Giá trị nhiệt độ kênh 2 (0-255) như kênh 1 ECGW3, ECGW2, ECGW1, ECGW0 4 byte giá trị mẫu của sóng ECG. ECGW3 là mẫu cuối cùng. RESPW Byte giá trị của sóng hô hấp. b. Giao thức nhận Định dạng dữ liệu (tổng cộng có 6 byte) Đầu gói Định nghĩa lệnh Tham số 1 Tham số 2 Kiểm tra lỗi 0X55 0XAA CMD P1 P2 SUM 0X55, 0XAA là đầu gói. SUM kiểm tra lỗi, SUM = (CMD+P1+P2)/256 . CMD: Giao thức nhận của modul này có cấu trúc cũng giống như giao thức truyền với các định nghĩa. Vì vậy các tham số thiết lập của mỗi by như dưới đây. CMD Byte Lệnh ECG 0X08 Lệnh nhịp thở 0X09 P1: CMD P1 Byte 0X08 BIT2 BIT1 BIT0: Thiết lập đạo trình 000: I ,001:II, 010:III,011 avR, 100: avL, 101: avF, 110: V, 111: CAL (1mV, 1Hz hiệu chỉnh) BIT4 BIT3: Thiết lập hệ khuếch đại 00: x0.5; 01: x1, 10: x2 BIT6 BIT5: thiết lập chế độ 00: chế độ chẩn đoán (dải thông = 0.05 -100Hz) 01: chế độ theo dõi (dải thông = 0.5 -75Hz) 10: chế độ phẫu thuật (dải thông = 0.5 -25Hz) 0X09 BIT1 BIT0: thiết lập độ khuếch đại 00: x0.5; 01: x1, 10: x2 11:x4 Các dữ liệu mẫu a. Dữ liệu vào 2F 07 1B 5A 00 81 2E 07 1B 5A 81 2D 07 1B 5A 81 2C 07 1B 5A 81 2B 07 1B 5A 81 2A 06 1B 5A 81 2A 06 1B 5A 81 29 06 1B 5A 81 29 06 1B 5A 81 28 06 1B 5A 81 27 06 1B 5A 81 25 06 1B 5A 81 24 05 1B 5A 81 23 05 1B 5A 81 21 05 1B 5A 81 20 05 1B 5A 81 1E 04 1B 5A 81 1D 04 1B 5A 81 1C 04 1B 5A 81 1A 04 1B 5A 81 19 04 1B 5A 81 18 03 1B 5A 81 17 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A 81 14 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A 81 17 03 1B 5A 81 1A 04 1B 5A 81 1C 04 1B 5A 81 21 05 1B 5A 81 25 05 1B 5A 81 28 06 1B 5A 81 2A 06 1B 5A 81 2B 06 1B 5A 81 2B 06 1B 5A 81 2A 06 1B 5A C1 29 06 1B 5A 81 28 06 1B 5A 81 27 06 1B 5A 81 27 06 1B 5A 81 27 06 1B 5A 81 28 06 1B 5A 81 29 06 1B 5A 81 29 06 1B 5A 83 2A 06 1B 5A 83 2A 06 1B 5A 83 2A 06 1B 5A 83 29 06 1B 5A 83 28 06 1B 5A 83 26 06 1B 5A 83 24 05 1B 5A 83 21 05 1B 5A 5A 81 18 03 1B 5A 81 17 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A b. Dữ liệu ra 5A 81 18 03 1B 5A 81 17 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A 81 14 03 1B 5A 81 15 03 1B 5A 81 17 03 1B 5A 81 1A 04 1B 5A 81 1C 04 1B 5A 81 21 05 1B 5A 81 25 05 1B 5A 81 28 06 1B 5A 81 2A 06 1B 5A 81 2B 06 1B 5A 81 2B 06 1B 5A 81 2A 06 1B 5A C1 29 06 1B 5A 81 28 06 1B 5A 81 27 06 1B 5A 81 27 06 1B 5A 81 27 06 1B 5A 81 28 06 1B 5A 81 29 06 1B 5A 81 29 06 1B 5A 83 2A 06 1B 5A 83 2A 06 1B 5A 83 2A 06 1B 5A 83 29 06 1B 5A 83 28 06 1B 5A 83 26 06 1B 5A 83 24 05 1B 5A 83 21 05 1B 5A 5A 81 18 03 1B 5A 81 II.2.4 Module tín hiệu huyết áp RS232 Data NIBP/ lệnh cấu hình Vòng bít Môdul - NIBP Hình 2. 4 Cấu trúc phần cứng Môdul này thu nhận các dữ liệu liện quan đến huyết áp máu như: Huyết áp tức thời, nhịp mạch tính thông qua sự biến thiên huyết áp, huyết áp tâm trương, huyết áp tâm thu, huyết áp trung bình của động mạch… Chuẩn kết nối Môdul này truyền thông với các môdul khác thông qua chuẩn truyền thông RS232. Với tốc độ truyền là 4800 baud, 8 bit, 1 stop bit, no parity. Mỗi một giây môdul này truyên ra 60 khung dữ liệu. Giao thức truyền nhận a. Giao thức truyền xuống Định dạng 1 byte dữ liệu: Start bit + 8 data bit + 1 stop bit no parity Định dạng khung: ab;;cd Chú thích: • : mã ASCII , byte đầu khung có giá trị là 0x02 • “ab” Mã lệnh được chuyến sang mã ASCII • “cd” mã kiểm tra lỗi được chuyển ra mã ASCII , không bao gồm mã dầu khung 02. Mã lỗi được tính theo công thức dưới: Sum = (a(hex) + b(hex) + ;(hex) + ;(hex))%256 • : Mã ASCII , byte kết thúc khung có giá trị bằng 0x03 Command code: Mã lệnh Mã lỗi Chức năng của lệnh 01 D7 Bắt đầu chế độ đo bình thường 03 D9 Kết thúc quá trình đo tự động chuyển về chế độ đo bình thường 04 DA Cấu hình đo tự động chu kỳ 1 lần/phút 05 DB Cấu hình đo tự động chu kỳ 2 lần/phút 06 DC Cấu hình đo tự động chu kỳ 3 lần/phút 07 DD Cấu hình đo tự động chu kỳ 4 lần/phút 08 DE Cấu hình đo tự động chu kỳ 5 lần/phút 09 DF Cấu hình đo tự động chu kỳ 10 lần/phút 10 D7 Cấu hình đo tự động chu kỳ 15 lần/phút 11 D8 Cấu hình đo tự động chu kỳ 30 lần/phút 12 D9 Cấu hình đo tự động chu kỳ 60 lần/phút 13 DA Cấu hình đo tự động chu kỳ 90 lần/phút 14 DB Bắt đầu chế độ điều chỉnh (trở về đo áp suất vòng bít) 15 DC Bắt đầu kiểm tra Watchdog (Hệ thông sẽ khởi động lại khi kiểm tra OK) 16 DD Khởi động lại hệ thống và kết thúc tự kiểm tra 17 DE Bắt đàu kiểm tra dò 18 DF Trả về trạng thái hệ thống 19 E0 Ở chế độ đo dùng cho trẻ sơ sinh, thiết lập áp suất cực đại là 100 mmHg 20 D8 Ở chế độ đo dùng cho trẻ sơ sinh, thiết lập áp suất cực đại là 120mmHg 21 D9 Ở chế độ đo dùng cho người lớn, thiết lập áp suất cực đại là 140mmHg 22 DA Ở chế độ đo dùng cho người lớn, thiết lập áp suất cực đại là 160mmHg 23 DB Ở chế độ đo dùng cho người lớn, thiết lập áp suất cực đại là 180mmHg 24 DC Ở chế độ đo dùng cho người lớn, thiết lập áp suất cực đại là 150mmHg 25 DD Ở chế độ đo dùng cho trẻ sơ sinh, thiết lập áp suất cực đại 70mmHg 27 DF Bắt đàu đo liện tục 5 phút 28 E0 Ở chế độ đo dùng cho người lớn, thiết lập áp suất cực đại 80mmHg 29 E1 Ở chế độ đo dùng cho người lớn, thiết lập áp suất cực đại 100mmHg 30 D9 Ở chế độ đo dùng cho người lớn, thiết lập áp suất cực đại 120mmHg 31 DA Ở chế độ đo dùng cho người lớn, thiết lập áp suất cực đại 140mmHg 32 DB Ở chế độ đo dùng cho người lớn, thiết lập áp suất cực đại to 160mmHg 33 DC Ở chế độ đo dùng cho người lớn, thiết lập áp suất cực đại to 180mmHg 34 DD Ở chế độ đo dùng cho người lớn, thiết lập áp suất cực đại 200mmHg 35 DE Ở chế độ đo dùng cho người lớn, thiết lập áp suất cực đại 220mmHg 36 DF Ở chế độ đo dùng cho người lớn, thiết lập áp suất cực đại 240mmHg 37 E0 Ở chế độ đo dùng cho trẻ sơ sinh, thiết lập áp suất cực đại 60mmHg 38 E1 Ở chế độ đo dùng cho trẻ sơ sinh, thiết lập áp suất cực đại 80mmHg 39 E2 Ở chế độ đo dùng cho trẻ sơ sinh, thiết lập áp suất cực đại 100mmHg 40 DA Ở chế độ đo dùng cho trẻ sơ sinh, thiết lập áp suất cực đại 120mmHg Chú ý: Khi làm việc trong kiểu điều chỉnh bạn cần phải sử dụng lệnh kết thúc để kết thúc đo. Lệnh 1920222328~ 40 chỉ có tác dụng trong cùng đo kiểu. Khi đóng nguồn điện hay khởi động lại, cấu hình mặc định đo thường (bằng tay) chế độ người lớn, áp suất cực đại là 150 mmHg Lệnh kết thúc “X” Bất kỳ khi náo gửi lệnh “X” hệ thống sẽ kết thúc hoạt động hiện thời (trừ việc khởi động lại bơm và mơ bơm). Khi mođul nhận được một gói lệnh lỗi, Bao gồm định dạng khung lỗi tổng, lỗi lệnh, lối trễ 0.1s giữa 2 byte dữ liệu nhận modul sẽ xử lý các lỗi này như một lệnh kết thúc. b. Giao thức nhận Dữ liệu đo áp suất vòng bit Khi đo ở chế độ điều chỉnh tự kiểm tra dò và kiểm Watchdog, modul gửi gới dữ liệu đo áp suất vòng bít, mỗi giây modul gửi 5 gói. Định dạng: abcCdSe Chú thich: • (02): giá trị khởi đầu khung • “abc” Giá trị áp xuất hiện thời. (“0x31 0x38 0x34 Ù 184mmHg) • “d” thông tin lỗi vòng bít, Modul bắt đầu tự kiểm tra trong chỉ trong chế độ đo o “0”: Vòng bít bình thường. o “1”: Xác dịnh được chế độ trẻ so sinh khi làm việc ở chế độ người lớn. • “e” cho biết loại hoạt động của hệ thống, bao gồm: o “3”: đang đo o “4”: Trong chế độ điều chỉnh o “5”: Đang kiểm tra Watchdog o “7”: Đang kiểm tra dò • (03) Là giá trị kết thúc khung • (13) Giá trị ASCII Dấu hiệu của việc đo kết thúc Sau khi gửi xong dữ liệu đo áp xuất vòng bít Modul sẽ tự động gửi một gói dữ liệu ra. Định dạng: 999 Dữ liệu trạng thái hệ thống. Khi bất nguồn hay khởi động lại hệ thống Modul sẽ tự động gửi một gói dữ liệu ra. Modul cũng gửi một gói dữ liệu ra khi nhận được một lệnh yêu cầu trả về thông tin hệ thống. Định dạng: Sa;Ab;Ccd;Mef;Pghijklmno;Rpqr;Tstuv;;wx Chú thích: • (02): Giá trị bắt đầu gói • “a” Trạng thái hiện thời của hệ thống theo mã ASCII o “0”: Tự kiểm tra xong o “1”: Hệ thống bình thường, bộ đếm hệ thống không sử dụng o “2”: Hệ thống lỗi, bộ đếm hệ thống không sử dụng o “6”: Hệ thống bình thường bộ đếm hệ thống đã sử dụng o “b” bao về đối tượng đo o “0”: đo người lớn o “1”: đo trẻ em o “cd” Cho biết loại chế độ đo, bao gồm: o “00”: làm việc ở chế độ đo bằng tay o “01”~ “90”: Làm việc ở chế độ đo tự động với thời gian lặp lai tương ứng o “99”: làm việc ở chế độ đo liên tục • “ef” Nếu tự kiểm tra thành công, nó sẽ tương ứn với phiên bản phần mền của các loại thông tin lỗi, bao gồm: o “00”: Không lỗi o “02”: Kiểm tra lỗi có thể lỗi của cảm biết, lỗi bộ chuyển đổi A/D o “03”: không lỗi o “06”: vòng bít quá chặt o “07”: dò khí o “08”: Lối áp suất khí, van không mở bình thường o “09”: Tín hiệu quá yếu, có thể nhịp đo quá yếu, vòng bít quá chặt o “10”: vượt qúa dải đo o “11”: không đo o “12”: Áp xuất vuợt quá giá trị người đo; người lớn :290mmHg, trẻ em:145mmHg o “13”: Tín hiệu bão hòa o “14”: dò khi kiểm tra dò, xác đinh hệ thống dò o “15”: Hệ thống lỗi khi bật nguồn o “19”: Hết thời gian đo, người lớn 200mmHg là 120s thay vì 90s. 90 là chế độ trẻ em • “ghi”: mã ASCII của áp xuất tâm thu (mmHg) • “jkl”: mã ASCII của áp xuất tâm trương (mmHg) • “mno”: mã ASCII của áp xuất trung bình (mmHg) • “pqr”: mã ASCII của nhịp mạch (lần/phút) Nó là “---” khi đo áp xuất tâm, trương tâm thu, áp xuất trung binh, và nhịp mạch bị lỗi. • “stuv”: Khoảng thời gian đo tiếp theo. Nó bằng “----” khi đo ở chế độ bằng tay. • “wx”: Mã ASCII kiểm tra. • ETX> (03): Kết thúc gói • CR> (13) Giá trị ASCII vào Các dữ liệu mẫu a. Dữ liệu vào Start (Adult - 140; Manual) 02 30 33 3B 3B 44 39 03 02 32 31 3B 3B 44 39 03 02 32 31 3B 3B 44 39 03 02 30 31 3B 3B 44 37 03 Start (Adult - 150; Manual) 02 30 33 3B 3B 44 39 03 02 32 31 3B 3B 44 39 03 02 32 34 3B 3B 44 43 03 02 30 31 3B 3B 44 37 03 Start (Adult - 160; Manual) 02 30 33 3B 3B 44 39 03 02 32 31 3B 3B 44 39 03 02 32 32 3B 3B 44 41 03 02 30 31 3B 3B 44 37 03 Start (Adult - 180; Manual) 02 30 33 3B 3B 44 39 03 02 32 31 3B 3B 44 39 03 02 32 33 3B 3B 44 42 03 02 30 31 3B 3B 44 37 03 Start (Adult - 180; Auto -1min) 02 30 34 3B 3B 44 41 03 02 32 31 3B 3B 44 39 03 02 32 33 3B 3B 44 42 03 02 30 31 3B 3B 44 37 03 Start (Adult - 180; Auto -2min) 02 30 35 3B 3B 44 42 03 02 32 31 3B 3B 44 39 03 02 32 33 3B 3B 44 42 03 02 30 31 3B 3B 44 37 03 Start (Adult - 180; Auto -5min) 02 30 38 3B 3B 44 45 03 02 32 31 3B 3B 44 39 03 02 32 33 3B 3B 44 42 03 02 30 31 3B 3B 44 37 03 Start (Adult - 180; Auto -10min) 02 30 39 3B 3B 44 46 03 02 32 31 3B 3B 44 39 03 02 32 33 3B 3B 44 42 03 02 30 31 3B 3B 44 37 03 b. Dữ liệu ra 02 31 32 36 43 30 53 33 03 0D 02 31 33 33 43 30 53 33 03 0D 02 31 34 30 43 30 53 33 03 0D 02 31 34 38 43 30 53 33 03 0D 02 31 35 34 43 30 53 33 03 0D 02 31 36 31 43 30 53 33 03 0D 02 31 36 37 43 30 53 33 03 0D 02 31 36 36 43 30 53 33 03 0D 02 31 36 34 43 30 53 33 03 0D 02 31 35 38 43 30 53 33 03 0D 02 31 34 30 43 30 53 33 03 0D 02 31 34 31 43 30 53 33 03 0D 02 31 34 32 43 30 53 33 03 0D 02 31 34 32 43 30 53 33 03 0D 02 31 34 32 43 30 53 33 03 0D 02 31 34 32 43 30 53 33 03 0D 02 31 34 32 43 30 53 33 03 0D 02 31 34 31 43 30 53 33 03 0D 02 31 34 31 43 30 53 33 03 0D 02 31 34 31 43 30 53 33 03 0D 02 31 34 31 43 30 53 33 03 0D 02 31 34 30 43 30 53 33 03 0D 02 31 34 30 43 30 53 33 03 0D 02 31 34 30 43 30 53 33 03 0D 02 31 34 30 43 30 53 33 03 0D 02 31 34 30 43 30 53 33 03 0D 02 31 32 32 43 30 53 33 03 0D 02 31 32 34 43 30 53 33 03 0D 02 31 32 35 43 30 53 33 03 0D 02 31 32 35 43 30 53 33 03 0D 02 31 31 31 43 30 53 33 03 0D 02 31 31 34 43 30 53 33 03 0D 02 31 31 34 43 30 53 33 03 0D 02 31 31 35 43 30 53 33 03 0D 02 31 30 34 43 30 53 33 03 0D 02 31 30 31 43 30 53 33 03 0D 02 31 30 32 43 30 53 33 03 0D 02 31 30 33 43 30 53 33 03 0D 02 31 30 34 43 30 53 33 03 0D 02 31 30 34 43 30 53 33 03 0D 02 31 30 34 43 30 53 33 03 0D 02 31 30 34 43 30 53 33 03 0D 02 31 30 35 43 30 53 33 03 0D 02 31 30 35 43 30 53 33 03 0D 02 31 30 34 43 30 53 33 03 0D 02 31 30 34 43 30 53 33 03 0D 02 31 30 35 43 30 53 33 03 0D 02 30 38 38 43 30 53 33 03 0D 02 30 39 31 43 30 53 33 03 0D 02 30 39 32 43 30 53 33 03 0D 02 30 39 34 43 30 53 33 03 0D 02 30 39 34 43 30 53 33 03 0D 02 30 39 34 43 30 53 33 03 0D 02 30 39 34 43 30 53 33 03 0D 02 30 39 34 43 30 53 33 03 0D 02 30 39 33 43 30 53 33 03 0D 02 30 38 33 II.3 Phân tích luồn dữ liệu trong card CSN 608 II.3.1 Giao tiếp với card CSN 608 Giao thức truyền nối tiếp sử dụng chuẩn truyền RS232. Các tham số được thiết lập là 9600 bauds, 8 data bits, 1 stop bit, no parity. Dữ liệu được truyền theo các gói tin, mỗi giây truyền 50 gói tin. Giao thức nhân nối tiếp cũng sử dụng chuẩn RS232. II.3.2 Cấu trúc và định dạng khung dữ liệu Định dạng dữ liệu Đầu gói Dự trữ Định nghĩa Được định nghĩa bởi STATUS1 0x55 0xAA STATUS0 STATUS1 DATA Giá trị ECG dạng sóng tại 1 điểm Dự trữ Sóng hô hấp Kiểm tra lỗi ECGW3 ECGW2 ECGW1 ECGW0 SATW RESPW SUM Tổng cộng có 12 byte 0x55,0xAA Các byte báo hiệu đầu gói. SUM Byte kiểm tra lỗi. SUM = (STATUS0 + STATUS1 + DATA + ECGW3 + ECGW2 + ECGW1 + ECGW0 + SATW + RESPW) /256 STATUS0 Dự trữ chưa sử dụng. STATUS1 Loạt xung thể hiện chỉ thị và định nghĩa. Trước byte DATA tiếp theo, byte STATUS1 được giử như là một định nghĩa. Kết quả là các giá trị tương ứng có thể bị lọc bỏ ra khỏi luồng dữ liệu. Các định nghĩa khác nhau được thể hiện các giá trị dữ liệu tương ứng. BIT7 = 1 ECG beep flag BIT6 = X Dự trữ BIT5 = 0 STATUS1 BIT4 = 1 Dữ liệu tiếp sau sẽ được cộng thêm 255, nếu BIT4 = 0 và DATA = 30 thì giá trị thật sẽ là 30, nếu BIT4 = 1 và DATA = 30 thì giá trị thật sẽ là 30 +255. BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 DATA chứa dữ liệu tham số 0 0 0 0 ECGS 0 0 0 1 STAS 0 0 1 0 NIBPS 0 0 1 1 Nhịp tim (0 – 255) 0 1 0 0 Nhịp xung (0 – 254) của SpO2 0 1 0 1 Nhịp xung (0 – 254) của NIBP 0 1 1 0 ST 0 1 1 1 % SpO2 (0 – 99%) 1 0 0 0 Cuff Pressure Value/2 (mmHg) CUFF 1 0 0 1 Tâm thu (0 ~ 255 mmHg) SYS 1 0 1 0 Tâm trương (0 ~ 255 mmHg) DIS 1 0 1 1 Động mạch chính (0 ~ 255 mmHg) MEAN 1 1 0 0 Nhịp hô hấp (0 – 99) 1 1 0 1 T1 1 1 1 0 Khuếch đại sóng nhịp hô hấp 1 1 1 1 T2 DATA ECGS Trạng thái của ECG: BIT7 = 1 tuột cực, BIT7 = 0 bình thường BIT6, BIT5 chọn chế độ: 00: chế độ chẩn đoán – dải tần 0.05 – 100Hz. 01: chế độ theo dõi – dải tần 0.5 – 75Hz. 10: chế độ phẫu thuật – dải tần 0.5 – 25Hz. STAS Trạng thái của SpO2: BIT7 = 1 tuột đầu dò, BIT7 = 0 bình thường BIT6 dự trữ, BIT5 = 1 drop in SpO2 BIT4 = 1 quá trình tim kiếm quá lâu BIT3~BIT0 Đồ thị thời