ĐHBK Tp HCM–Khoa ĐĐT–BMĐT MH: Điện tử y sinh – AY1516-S2 GVPT: Hồ Trung Mỹ Ôn tập KTGHK – Đáp án các câu LT 1 Hãy ghi tên quốc gia đầu tiên thực hiện những việc sau: aTrích máu, chi gi
Trang 1ĐHBK Tp HCM–Khoa ĐĐT–BMĐT
MH: Điện tử y sinh – AY1516-S2
GVPT: Hồ Trung Mỹ
Ôn tập KTGHK – Đáp án các câu LT 1) Hãy ghi tên quốc gia đầu tiên thực hiện những việc sau: (a)Trích máu, chi giả; (b) Giải phẩu thẩm mỹ cho
mũi, hở hàm ếch; (c) Châm cứu, bấm huyệt; (d) Trị bệnh bằng thảo dược; (e) Hệ thống thoát nước thải
BG
Hạng mục công việc Quốc gia
(b) Giải phẩu thẩm mỹ cho mũi, hở hàm ếch Ấn độ cổ đại
(c) Châm cứu, bấm huyệt Trung quốc cổ đại
(d) Trị bệnh bằng thảo dược; Trung quốc cổ đại
(e) Hệ thống thoát nước thải La mã
2) Các lý thuyết/chuyên đề sau do (những) ai khởi xướng:
a) Lý thuyết cân bằng của bộ tứ
b) Khử trùng trước khi ăn, săn sóc vết thương, …
c) Minh họa mô xẻ cơ thể người qua tranh vẽ
d) Truyền đạt quan sát mổ xẻ cơ thể người qua văn bản (không có tranh minh họa)
BG
Lý thuyết/chuyên đề Người khởi xướng
a) Lý thuyết cân bằng của bộ tứ Hippocrates
b) Khử trùng trước khi ăn, săn sóc vết thương, … Pasteur
c) Minh họa mô xẻ cơ thể người qua tranh vẽ Leonardo da Vinci
d) Truyền đạt quan sát mổ xẻ cơ thể người qua văn
3) Những vấn đề trong mô hình y học khi chuyển dời sang kỹ thuật y sinh là gì?
BG
Y học Kỹ thuật y sinh
Tập trung vào các tổn thương Tập trung vào chất lượng [đời] sống
Tập trung vào bệnh viện Tập trung vào đời sống hàng ngày
4) Hãy vẽ sơ đồ được đơn giản hóa của hệ thống đo y sinh Giải thích chức năng của các thành phần trong đó
BG
Cảm biến (sensor) chuyển đổi đại lượng vật lý sang dạng năng lượng đo đuôc
Khối đo điện tử gồm có các phần làm cho tín hiệu thích hợp với phần sau như lọc, khuếch đại
Khối xử lý tín hiệu thực hiện phép biến đổi hoặc giải thuật trên tín hiệu
Khối xuất: hiển thị, lưu trữ và truyền dữ liệu nếu cần
Trang 2 Khối hồi tiếp: tạo hệ thống có hồi tiếp
Bộ chấp hành (Actuator ): chuyển đổi năng lương điện sang năng lượng kích thích đại lượng
đo (hay đối tượng đo)
5) Hãy giải thích các khái niệm sau: measurand (đại lượng đo); invasive (xâm lấn hay xâm nhập); indirect
operational mode (chế độ hoạt động gián tiếp); sampling mode (chế độ lấy mẫu); generating mode (chế độ sinh); zero drift (sự trôi zero); các phép đo thời gian thực
BG
Measurand (đại lượng đo): đại lượng, tính chất hoặc điều kiện mà hệ thống đo
Invasive (xâm lấn): cần xâm lấn (hoặc xâm nhập) cơ thể sống
indirect operational mode (chế độ hoạt động gián tiếp): đo 1 đại lượng có thể truy cập được và có liên hệ với đại lượng đo mong muốn (người ta đã biết trước quan hệ giữa chúng)
Sampling mode (chế độ lấy mẫu): dùng cho các đại lượng đo thay đổi chậm mà được cảm biến không thường xuyên
Generating mode (chế độ sinh): thiết bị đo thu thập năng lượng cần để làm việc từ môi trường hoặc bệnh nhân
Zero drift (sự trôi zero): sự dịch (hay trôi) trong giá trị đo được khi ngõ vào là không
Các phép đo thời gian thực: số liệu đo được xem như thể hiện giá trị tức thời của đối tượng đo 6) Kể tên các nguồn vào của thiết bị đo y sinh thường và ý nghĩa của nó?
BG
Đầu vào mong muốn: đại lượng đo mà thiết bị đo được thiết kế để cô lập nó
Đầu vào gây rối (hay quấy rẩy): đại lượng mà vô tình ảnh hưởng đến các thiết bị đo là hậu quả của nguyên tắc được sử dụng để thu thập và xử lý các đầu vào mong muốn
Đầu vào sửa đổi: đại lượng không mong muốn mà gián tiếp ảnh hưởng đến đầu ra bằng cách thay đổi hiệu năng của chính thiết bị đo
7) Phân loại các thiết bị đo y sinh theo các nhóm nào? (chỉ kể tên nhóm)
BG
Đại lượng được cảm nhận
Nguyên tắc dẫn truyền
Hệ thống cơ quan [của cơ thể]
Đặc biệt cho lâm sàng
8) Transducer (bộ biến năng) là gì? Sensor (cảm biến) là gì? Actuator (bộ chấp hành) là gì?
BG
Transducer (bộ biến năng) là dụng cụ (hay thiết bị) chuyển đổi dạng năng lượng cơ bản (như cơ, nhiệt, điện từ, quang, ) thành tín hiệu tương ứng có dạng năng lượng khác Bộ biến năng có dạng cảm biến hoặc bộ chấp hành
Sensor (cảm biến) là dụng cụ (hay thiết bị) phát hiện hoặc đo [một] tín hiệu hoặc kích thích, thu thập thông tin từ các "thế giới thực"
Actuator (bộ chấp hành) là là dụng cụ (hay thiết bị) sinh [một] tín hiệu hoặc kích thích
9) Mô tả nguyên tắc hoạt động của cảm biến đo biến dạng, cảm biến đo độ dời dùng điện cảm?
ĐS
Điện cảm L = n 2 Gμ với n = số vòng dây, G = hệ số dạng hình học của cuộn dây, và μ = hệ số từ thẩm hiệu dụng của môi trường
Khi ta thay đổi bất kỳ 1 trong 3 thông số trên, có thể được sử dụng để đo dịch chuyển của lõi từ Cảm biến ó các dạng: cuộn tự cảm, cuộn dây ghép hỗ cảm và máy biến thế vi sai
10) Kể tên các loại vật liệu cơ bản để làm cảm biến đo biến dạng Loại nảo tốt hơn? Hệ số biến dạng là gì?
BG
Các loại vật liệu cơ bản để làm cảm biến đo biến dạng: kim loại/hợp kim và bán dẫn
Chọn loại vật liệu nào?
Xét độ nhạy thì bán dẫn tốt hơn
Xét quan hệ tuyến tính và it bị ảnh hưởng của nhiệt độ hơn thì người ta chọn kim loại/hợp kim
11) Kể tên các cảm biến đo nhiệt độ và nguyên tắc đo của chúng
Trang 3BG
Cặp nhiệt điện: sức điện động (EMF) của 2 kim loại tiếp xúc nhau thay đổi theo nhiệt độ
Bộ phát hiện nhiệt điện trở (RTD): điện trở kim loại thay đổi theo nhiệt độ, có TCR dương
Nhiệt điện trở: điện trở của bán dẫn thay đổi theo nhiệt độ, có TCR âm
Cảm biến nhiệt độ bức xạ: năng lượng photon kết hợp với phổ nhiệt trong dải hồng ngoại
Cảm biến nhiệt độ IC: bandgap (khe năng lượng) của Si là hàm của nhiệt độ
12) Mô tả 4 loại cảm biến nhiệt chính
BG
Cặp nhiệt điện: sức điện động (EMF) của 2 kim loại tiếp xúc nhau thay đổi theo nhiệt độ
Bộ phát hiện nhiệt điện trở (RTD): điện trở kim loại thay đổi theo nhiệt độ, có TCR dương
Nhiệt điện trở: điện trở của bán dẫn thay đổi theo nhiệt độ, có TCR âm
Cảm biến nhiệt độ bức xạ: năng lượng photon kết hợp với phổ nhiệt trong dải hồng ngoại
13) Tại sao đo nhiệt bức xạ thường được dùng trong đo nhiệt độ y sinh?
BG
Bởi vì các lý do sau: không cần tiếp xúc để đặt nhiệt độ của cảm biến; thời gian đáp ứng nhanh
có độ chính xác tốt; và độc lập của kỹ thuật sử dụng hoặc hoạt động của bệnh nhân
14) So sánh hệ thống điện sinh học và hệ thống điện nhân tạo
BG
Hệ thống điện nhân tạo Các hạt dẫn điện là các điện tử
trong vật dẫn điện
Dòng điện chạy trong vật dẫn điện (có bọc cách điện)
Hệ thống điện sinh học Các hạt dẫn điện là các iom
trong chất điện giải
Dòng điện bên trong và bên ngoài các màng tế bào (có cách điện 1 phần
15) Hãy cho biết tên viết tắt và công dụng của ECG, EEG, ERM, EMG, ENG, EKG, và ERG?
BG.
ECG hay EKG = Điện tâm đồ : giám sát các điện thế được sinh ra trong tim
EEG = Điện não đồ: giám sát các điện thế được sinh ra trong não
EMG = Điện cơ đồ: giám sát các điện thế được sinh ra trong cơ
ENG = Điện thần kinh đồ: giám sát hoạt động điện của các tế bào thần kinh trong hệ thần kinh EEG là 1 kiểu cụ thể cũa ENG
ERG hay ERM = Điện võng mạc đồ: giám sát năng lượng quang (quang năng) trên bề mặt cũa võng mạc (retina) hoặc trên giác mạc (cornea)
16) Màng tế bào được tạo thành từ gì? Nó dày khoảng bao nhiêu? Các ion nào đóng vai trò chính trong việc
thiết lập môi trường điện của tế bào dễ bị kích thích?
BG.
Màng tế bào được tạo thành từ phức hợp lipid và protein (được gọi là phức hợp lipoprotein) và
nó rất mỏng (7–15 nm)
Các ion K + , Na + , và Cl - đóng vai trò chính trong việc thiết lập môi trường điện của tế bào dễ bị kích thích
17) Làm thế nào các ion có thể được vận chuyển qua màng tế bào?
BG
Các ion có thể được vận chuyển qua màng tế bào bằng các kênh protein:
Các kênh thụ động: Màng cho thẩm thấu có chọn lọc với một số ion
Kênh tích cực: Bơm sodium-potassium (Na-K)
18) Tại sao màng tế bào ở trạng thái nghỉ được xem như “bị phân cực hóa”? Trạng thái nào liên quan đến sự
tăng điện thế màng tế bào trong điện thế tác động? Trạng thái nào liên quan đến sự giảm điện thế màng tế bào sau điện thế tác động?
BG.
Màng tế bào ở trạng thái nghỉ được xem như “bị phân cực hóa” vì khi đó tế bào đã tích tụ điện tích “phân cực” màng tế bào và thiết lập điện thế nghỉ
Trang 4 Trạng thái “khử phân cực” (depolarization) liên quan đến sự tăng điện thế màng tế bào trong điện thế tác động
Trạng thái “tái phân cực” (repolarization) liên quan đến sự giảm điện thế màng tế bào trong điện thế tác động
19) Điện thế cân bằng là gì? Phương trình Nernst và GHK?
ĐS.
Điện thế màng [tế bào] là tính chất của tất cà tế bào và phản ánh sự sai biệt điện tích ở cả 2 bên màng tế bào Điện thế cân bằng là điện thế (nghỉ) xuyên màng tế bào cân bằng (khi dòng qua màng tế bào là không)
Phương trình Nernst: Giả sử các ion K+ quyết định trong trạng thái nghỉ (nghĩa là P K >>P Na) Khi
đó ta có điện thế cân bằng với K+ (E K ) ở 37oC (thân nhiệt) là:
với n là hóa trị của K, [K]i là nồng độ nội bào của K + , [K]o là nồng độ ngoại bào của K + , (tính theo mole/litre), R là hằng số khí vạn năng, T là nhiệt độ Kelvin và F là hằng số Faraday
Chú ý:
n của K + là +1, và n của Cl – là –1
RT/F = kT/q (với k là hằng số Boltzmann
Tổng quát cũng áp dụng riêng cho từng loại ion
Phương trình GHK: Công thức chính xác hơn của điện thế cân bằng với giả thiết có điện trường không đổi qua màng tế bào:
với P M là hệ số thẩm thấu của màng tế bào đối với ion M
20) Mô tả sự khác biệt giữa “giai đoạn trơ tuyệt đối” và “giai đoạn trơ tương đối” của điện thế tác động?
BG.
Trong “giai đoạn trơ tuyệt đối”, điện thế tác động đang có không bị ảnh hưởng bởi bất kỳ kích thích mới nào
Trong “giai đoạn trơ tương đối”, điện thế tác động mới được sinh ra khi kích thích mới đủ mạnh Tần số cực đại là 1000 Hz và tiêu biểu là 30 Hz
21) Những điện thế tác động trong tim được khởi đầu từ đâu? Những điện thế tác động của phần nào trong tim
tạo nên đỉnh chính trong tín hiệu ECG?
BG.
Những điện thế tác động trong tim được khởi đầu từ nút xoang nhĩ SA (do nút SA khởi đầu nhịp tim)
Những điện thế tác động trong các tâm thất hoặc các cơ tâm thất tạo ra xung mạnh nhất được nhìn thấy trong ECG
22) Cung phản xạ là gì? Liệt kê tên của các thành phần của cung phản xạ
BG.
Cung phản xạ là tổ chức vận hành của hệ thần kinh cột sống
Các thành phần của cung phản xạ là:
o Cơ quan cảm giác (giác quan)
o Thần kinh giác quan
o Hệ thần kinh trung tâm
o Thần kinh vận động
o Cơ quan phản ứng (cơ)
23) Các đạo trình chuẩn của ECG có được từ phép chiếu vector tim có biên độ M vào các vectơ định nghĩa
tam giác Einthoven Hãy vẽ tam giác này và tính các vector đạo trình I, II, và III
BG.
Trang 5Tam giác Einthoven Các đạo trình cơ bản
Đạo trình I: VI = LA – RA
Đạo trình II: VII = LL – RA
Đạo trình III: VIII = LL – LA
24) Mô tả các điện cực dùng để ghi nhận các tín hiệu điện sinh học từ não? Liệt kê các sóng não và tần số của
chúng?
BG.
Các điện cực dùng để ghi nhận các tín hiệu điện sinh học từ não:
o Chụp trên đầu: nón điện cực tiếp xúc với da đầu, cách xa não
o Gắn vào vỏ não: được gắn trên bề mặt vỏ não
o Điện cực sâu: các điện cực kim mãnh (có cách điên đặt vào mô thần kinh của não
Các sóng não và tần số của chúng:
o Sóng alpha: 8 – 13 Hz
o Sóng beta: 14 – 30 Hz
o Sóng theta; 4 – 7 Hz
o Sóng delta: < 3.5 Hz