Ứng dụng bộ lọc thích nghi phi tuyến để lọc nhiễu tín hiệu điện tim

Ứng dụng bộ lọc thích nghi phi tuyến để lọc nhiễu tín hiệu điện tim Ứng dụng bộ lọc thích nghi phi tuyến để lọc nhiễu tín hiệu điện tim Ứng dụng bộ lọc thích nghi phi tuyến để lọc nhiễu tín hiệu điện tim luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Trường đại học bách khoa hà nội

Luận văn thạc sĩ khoa học

Ngành: Kĩ thuật điện tử

ứng Dụng bộ lọc thích nghi Phi tuyến để

lọc nhiễu tín hiệu điện tim

Đỗ Đình Hưng

Hà NộI 2006

Mục lục

Trang

Lời cam đoan 1

Lời cảm ơn 2

MỤC LỤC 3

LỜI MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG 1 TÍN HIỆU ĐIỆN TIM 7

1.1 Nguồn tín hiệu điện tim 7

1.1.1 Cơ chế hoạt động của tim 7

1.1.2 Khái niệm điện tâm đồ 9

1.1.2.1 Nhĩ đồ 13

1.1.2.2 Thất đồ 14

1.1.2.3 Truyền đạt nhĩ thất 17

1.2 Hệ thống các chuyển đạo của tim 19

1.2.1 Khái niệm điện trường và các chuyển đạo của tim 19

1.2.2 Các chuyển đạo mẫu 20

1.2.3 Các chuyển đạo phụ 21

1.2.4 Các chuyển đạo trước ngực 22

1.2.5 Các chuyển đạo khác 23

1.3 Đặc điểm của tín hiệu điện tim 24

1.3.1 Đặc điểm 24

1.3.2 Phương pháp thu thập 27

1.4 Các loại nhiễu ảnh hưởng đến tín hiệu điện tim 30

1.4.1 Nhiễu cơ 31

1.4.2 Nhiễu điện từ 32

1.4.3 Nhiễu môi trường 34

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP LOẠI BỎ NHIỄU ĐIỆN TỪ

50 HZ TRONG ĐIỆN TÂM ĐỒ 36

2.1 Lọc nhiễu điện từ 50 Hz bằng phần cứng 39

2.2 Lọc nhiễu điện từ 50 Hz bằng phần mềm 40

2.2.1 Sử dụng bộ lọc Notch để lọc nhiễu 50 Hz 41

2.2.2 Sử dụng bộ lọc thích nghi 43

2.2.2.1 Bộ lọc số thích nghi 43

2.2.2.2 Lý do lựa chọn bộ lọc số thích nghi 44

2.2.2.3 Tính toán thiết kế bộ lọc thích nghi phi tuyến để lọc nhiễu 50 Hz cho tín hiệu điện tim 45

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 51

3.1 Thực nghiệm với bộ lọc Notch 50 Hz 51

3.2 Thực nghiệm với bộ lọc thích nghi không tuyến tính 59

3.3 So sánh và đánh giá kết quả 68

KẾT LUẬN 71

Đánh giá chung 71

Hướng phát triển 72

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 80

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

Chương 1

T ín hiệu điện tim

1.1 Nguồn tín hiệu điện tim (ECG)

1.1.1 Cơ chế hoạt động của tim

Tim là một cơ rỗng, gồm có bốn buồng dày mỏng không đều nhau, co bóp khác nhau Nó hoạt động được là nhờ một xung động truyền qua hệ thống thần kinh tự trị của tim Tim gồm có bốn ngăn: tâm nhĩ phải, tâm nhĩ trái, tâm thất phải và tâm thất trái Tim được hình thành với tâm thất phải nằm ở phía trước, tâm nhĩ trái nằm ở phía sau tim, phần còn lại là tâm thất trái và tâm nhĩ phải Vách của tâm thất trái và vách ngăn giữa hai phần tâm thất dày hơn vách của tâm thất phải Do thất trái bơm máu vào hệ thống lưu thông của cơ thể, ở đó

áp suất là rất lớn so với sự lưu thông của phổi, là nơi tạo nên dòng chảy mạnh ra

từ tâm nhĩ phải

Hình 1.1: Cấu trúc của tim với các huyết mạch

Các sợi cơ tim được định hướng là các đường xoáy ốc và được chia thành bốn nhóm, trong đó hai nhóm cơ có các sợi cơ xoắn bao quanh phía ngoài hai tâm thất, ở phía dưới là nhóm cơ thứ ba cũng xoắn quanh hai tâm thất, dưới cùng

là nhóm cơ thứ tư và nhóm này chỉ quấn quanh tâm thất trái

Hình 1.2: Hướng các bó của cơ tim

Hiện tượng các tế bào cơ tim được phân bố theo hướng tiếp tuyến nhiều hơn

là theo hướng xuyên tâm, đã làm trở kháng của bó cơ nhỏ hơn theo chiều của sợi

cơ, điều đó rất quan trọng đối với việc đo và ghi tín hiệu điện tim ECG

Tim có bốn van:

- Van ba lá nằm giữa tâm nhĩ phải và tâm thất phải

- Van hai lá nằm giữa tâm nhĩ trái và tâm thất trái

- Van giữa tim và hệ tuần hoàn phổi (van phổi), nằm giữa tâm thất phải và động mạch nối với phổi

- Van giữa tim và động mạch chủ (van động mạch chủ), nằm ở đầu ra của tâm thất (có chức năng điều tiết lưu lượng máu trong động mạch chủ) Máu trở lại khoang tâm nhĩ phải từ hệ tuần hoàn, và từ đó chảy qua van ba lá tới tâm thất phải, tiếp theo máu được đẩy ra qua van và đi tới các lá phổi Sau đó,

máu đã được oxy hoá ở phổi và trở lại khoang tâm nhĩ trái, rồi qua van hai lá tới tâm thất trái Cuối cùng, máu được bơm qua van tới động mạch chủ và đi vào hệ thống tuần hoàn

1.1.2 Khái niệm điện tâm đồ

Điện tâm đồ (ĐTĐ) là một đường cong ghi lại các biến thiên của các điện lực do tim phát ra trong hoạt động co bóp Điện lực đó rất nhỏ, chỉ tính bằng mV nên rất khó ghi Cho đến năm 1903, Einthoven mới lần đầu ghi được tín hiệu điện tim bằng một điện kế có đầy đủ mức nhạy cảm Sự xuất hiện của tín hiệu điện tim là do sự biến đổi hiệu thế giữa mặt trong và mặt ngoài màng tế bào cơ tim Sự biến đổi hiệu thế này bắt đầu từ sự di chuyển của các ion K+ , Na+ từ ngoài vào trong tế bào và từ trong tế bào ra ngoài khi tế bào cơ tim hoạt động, lúc này tính thẩm thấu của màng tế bào đối với các loại ion luôn biến đổi Khi tế bào bắt đầu hoạt động, điện thế mặt ngoài màng tế bào sẽ trở thành âm tính tương đối (bị khử mất cực dương) so với mặt trong: gọi là hiện tượng khử cực Sau đó tế bào dần dần lập lại thế thăng bằng ion lúc nghỉ, điện thế mặt ngoài trở thành dương tính tương đối (tái lập cực dương) gọi đó là hiện tượng tái cực

Cơ thể con người là một môi trường dẫn điện vì vậy dòng điện do tim con người phát ra được dẫn truyền đi khắp cơ thể, ra tới da biến cơ thể con người thành một điện trường của tim Nếu ta đạt điện cực lên bất cứ hai điểm nào có điện thế khác nhau của điện trường đó, ta sẽ thu được một dòng điện được thể hiện bởi hiệu điện thế giữa hai điểm đó và được gọi là một chuyển đạo hay một đạo trình Nó thể hiện ra trên máy ghi bằng một đường cong điện tim đồ có hình dạng nào đó tùy theo vị trí đặt các điện cực Đường thẳng nối hai vị trí đặt điện cực trên cơ thể gọi là trục chuyển đạo Điện cực là những mảnh kim khí tráng

bạc hoặc thiếc rộng từ 2 đến 4 cm , loại nhỏ thường được đặt trước tim, loại lớn được dán tại các chi của bệnh nhân

Dòng điện tim có điện thế rất nhỏ nên trong khi ghi điện tâm đồ rất dễ bị bị ảnh hưởng bởi các dòng điện phức tạp như: dòng điện công nghiệp, dòng điện phát sinh từ các cơ và da bệnh nhân

Quá trình: Đầu tiên, xung động được phát ra từ nốt xoang (SA node), toả ra cơ nhĩ làm cho tâm nhĩ khử cực trước: cơ của tâm nhĩ bóp trước và đẩy máu xuống tâm thất

Hình 1.3: Sự hình thành sóng P và đỉnh phức bộ QRS

Sau đó, nút nhĩ thất Tawara (A-V node) tiếp nhận xung động và truyền qua

bó cơ His làm bó cơ His bị khử cực trước: quá trình khử cực xảy ra trên hai thành vách ngăn Hình chiếu véc tơ tổng của quá trình điện này thể hiện là đỉnh trước của phức bộ QRS Biên độ của véc tơ này sẽ giảm trong quá trình xung

động xuống thất, xung động xuống thất làm cho các tế bào ở đáy tim khử cực và khử cực bó cơ vách thất, cho đến khi quá trình khử cực thất hoàn thành

Hình 1.4: Quá trình hình thành phức bộ QRS và sóng T

Tiếp đó, ở thất sẽ diễn ra quá trình tái cực Khi quá trình khử cực hoàn thành thì cũng là lúc tâm thất đã đầy máu, cơ của tâm thất sẽ bóp mạnh và đẩy máu ra ngoại biên (đi vào hệ thống tuần hoàn) Khi đó tim sẽ ở trạng thái nghỉ - trạng thái tâm trương

Hiện tượng tâm nhĩ và tâm thất khử cực lần lượt trước sau như vậy chính là

để duy trì quá trình huyết động bình thường của hệ thống tuần hoàn ở cơ thể con người

Điện tâm đồ bao gồm hai phần:

- Nhĩ đồ: ghi lại dòng điện hoạt động của tâm nhĩ (trước)

- Thất đồ: ghi lại dòng điện hoạt động của tâm thất (sau)

Hình 1.5: Mắc điện cực quy ước ở tim

Để thu được tín hiệu của dòng điện tim, người ta đặt các điện cực của máy ghi điện tim lên cơ thể Tuỳ theo từng điểm đặt điện cực mà hình dáng tín hiệu ECG thu được sẽ khác nhau Để đơn giản cho việc giới thiệu thì ta quy ước: đặt điện cực dương (B) ở bên trái quả tim và điện cực âm (A) ở bên phải quả tim Khi đó tín hiệu điện tim thu được như sau:

Hình 1.6: Sóng âm, dương và đường đồng điện của tín hiệu điện tim

Từ hình vẽ 1.6, ta có thể nhận thấy ở mỗi trạng thái khác nhau, (trạng thái nghỉ và trạng thái hoạt động), thì tim lại thu được các tín hiệu ECG khác nhau:

- Khi tim ở trạng thái nghỉ (tâm trương): không có dòng điện tim nào, và tín hiệu ECG thu được chỉ là một đường thẳng nằm ngang, gọi là đường đồng điện

- Khi tim hoạt động (tâm thu): nếu điện cực B thu được một điện thế dương tính tương đối so với điện cực A, thì tín hiệu ECG thu được sẽ là một làn sóng dương nằm ở phía trên của đường đồng điện Ngược lại, nếu điện cực A dương tính hơn so với điện cực B thì tín hiệu ECG thu được sẽ là một làn sóng âm nằm ở phía dưới của đường đồng điện

1.1.2.1 Nhĩ đồ

Xung động đi từ nút xoang (SA node) toả ra làm khử cực cơ nhĩ như các đợt sóng có hướng chung từ trên xuống dưới và từ phải sang trái Như vậy, véc tơ khử cực nhĩ là véc tơ biểu diễn dòng điện khử cực của tâm nhĩ, có hướng từ trên xuống dưới và từ phải sang trái, hợp với đường ngang một góc +490 (hình 1.7),

gọi là trục điện nhĩ Lúc này, điện cực B sẽ dương tính tương đối so với cực A,

sóng điện tim thu được là một làn sóng dương thấp, nhỏ, đầu tròn, với thời gian khoảng 0.08s, gọi là sóng P (hình 1.8) Do đó, trục điện của tâm nhĩ còn được gọi là trục sóng P, kí hiệu là ÂP ( P axis)

Hình 1.7: Quá trình khử cực ở nhĩ và trục điện nhĩ

Khi tâm nhĩ tái cực, nó phát ra một dòng điện và máy đo sẽ ghi lại một âm sóng nhỏ, gọi là sóng Ta (auricular T), nhưng lúc đó cũng đồng thời xuất hiện sự khử cực của tâm thất (sóng QRS) với điện thế mạnh hơn nhiều nên trên điện tim

đồ thông thường thì không thể nhìn được sóng Ta Như vậy thì nhĩ đồ là sóng điện thể hiện sự hoạt động của tâm nhĩ và chỉ biểu diễn trên điện tim đồ là một sóng đơn độc: sóng P

Hình 1.8: Sóng P

1.1.2.2 Thất đồ

a Quá trình khử cực ở tâm thất

Hình 1.9: Quá trình khử cực tâm thất và sự hình thành phức bộ QRS

Khử cực ở tâm thất bao gồm ba làn sóng có đặc điểm cao, nhọn: Q, R, S và

có sự biến thiên rất phức tạp, nên được gọi là phức bộ QRS (QRS complex) Vì

nó có sức điện động tương đối lớn và có tốc độ biến thiên tương đối nhanh trong một thời gian ngắn (chỉ khoảng 0.07s), nên còn được gọi là phức bộ nhanh Trong phức bộ nhanh QRS thì sóng lớn nhất chính là sóng R Tổng hợp ba véc

tơ khử cực thất Q, R, S, ta sẽ được một véc tơ khử cực trung bình có hướng từ trên xuống dưới và từ phải sang trái, hợp với đường ngang một góc khoảng 580, véc tơ này còn được gọi là trục điện trung bình của tim (gọi tắt là trục điện tim): trục QRS (QRS axis), kí hiệu là AQRS

b Quá trình tái cực của tâm thất

Quá trình khử cực ở tâm thất kết thúc, cũng là thời điểm thất bắt đầu chuyển sang quá trình tái cực chậm, nó không thể hiện trên sóng điện tim ECG bằng một làn sóng nào, mà chỉ là một đoạn thẳng đồng điện, được gọi là đoạn ST Tiếp theo là quá trình tái cực nhanh của tâm thất, được thể hiện trên điện tim đồ là làn sóng T

Tái cực nói chung có hướng xuyên qua cơ tim, từ lớp dưới thượng tâm mạc đi vào lớp dưới nội tâm mạc

Hình 1.10: Quá trình tái cực tâm thất và sự hình thành sóng T

Quá trình tái cực có chiều ngược với khử cực là do quá trình tái cực diễn ra đúng vào lúc tim bóp với cường độ mạnh nhất, làm cho lớp cơ tim dưới nội tâm mạc bị lớp cơ ngoài nén quá mạnh nên tái cực muộn đi Mặt khác, trái với khử cực, quá trình tái cực được tiến hành từ vùng điện dương tới vùng điện âm Do

đó, tuy nó tiến hành ngược chiều với khử cực thì nó vẫn có véc tơ tái cực hướng

từ trên xuống dưới và từ phải sang trái tạo nên một làn sóng dương thấp, đầu tròn: sóng T Véc tơ tái cực của thất là trục sóng T (T axis), kí hiệu là AT Nó thường nằm ở bên trái AQRS khoảng 200, tức là hợp với đường ngang một góc

380 Ta thấy, nó gần như cùng hướng với AQRS, do đó mà sóng T và hướng chính của phức bộ QRS đều dương Như vậy, trục sóng T và phức bộ có cùng hướng và chiều Ngay sau khi sóng T kết thúc, có thể còn thấy một sóng chậm nhỏ, đó là sóng U Sóng U là một giai đoạn muộn của quá trình tái cực:

Hình 1.11: Sóng U thường lớn nhất ở V2

Ta có thể chia thất đồ làm hai giai đoạn:

- Giai đoạn khử cực: bao gồm phức bộ QRS và còn được gọi là pha đầu

- Giai đoạn tái cực: bao gồm đoạn ST, sóng T và sóng U, còn được gọi là pha cuối

Toàn bộ thời gian của thất đồ: kể từ đầu sóng Q đến hết sóng T, được gọi là thời gian QT Nó thể hiện thời kì tâm thu điện học của tâm thất, bình thường dài khoảng 0.36s

1.1.2.3 Truyền đạt Nhĩ – Thất

Như đã phân tích ở trên, khi sóng P kết thúc là hết nhĩ đồ, đồng thời cũng là thời điểm sóng Q tức là thời điểm bắt đầu của thất đồ Nhưng khi nhìn vào điện

tim đồ thì ta thấy giữa sóng P và sóng Q có một đoạn ngắn đồng điện (gọi là đoạn PQ), điều đó chứng tỏ rằng khi nhĩ khử cực xong xung động vẫn chưa được truyền tới tâm thất Nhưng khúc PQ không thể làm đại diện cho thời gian truyền đạt từ nhĩ tới thất, vì thực tế, ngay khi nhĩ còn đang khử cực (khi đang ghi sóng P) thì xung động đã vào nút nhĩ thất (A – V) và bắt đầu truyền đạt xuống phía thất

Do đó, để đạt độ chính xác cao hơn thì người ta thường đo từ thời điểm khởi đầu sóng P đến thời điểm khởi điểm của sóng Q (hay khởi điểm của sóng R trong trường hợp không có sóng Q), thời gian đó được gọi là khoảng PQ, bình thường cỡ khoảng 0.12 đến 0.20s

Tóm lại, điện tim đồ bình thường của mỗi nhát bóp của tim (còn gọi là chu chuyển của tim) gồm 6 làn sóng nối tiếp nhau, mà ta dùng 6 chữ cái liên tiếp để đặt tên là: P, Q, R, S, T, U Trong đó nhĩ đồ là sóng P, thất đồ bao gồm các sóng

Q, R, S, T, U, và khoảng PQ là khoảng thời gian truyền đạt nhĩ – thất Với tần số tim đập bình thường, khoảng 70÷75nhịp/phút thì sau sóng T (hoặc U), tim sẽ nghỉ đập khoảng 0.28s thể hiện bằng một khoảng thẳng đồng điện (hình 1.12), đến nhát bóp tiếp theo với một loạt các sóng P, Q, R, S, T, U khác và cứ như thế tiếp diễn mãi Thời gian nghỉ của tim gọi là thời kì tâm trương toàn thể của tim

Hình 1.12: Sự liên tục của các sóng, khoảng - thời kì tâm thu và trương trên ECG

Hình 1.13: Tín hiệu điện tim ECG

1.2 Hệ thống các chuyển đạo của tim

Cơ thể con người là một môi trường dẫn điện, vì thế dòng điện do tim phát ra được truyền dẫn đi khắp cơ thể, ra tới bề mặt da, và biến cơ thể thành một điện trường của tim Nếu ta đặt hai điện cực lên bất cứ hai điểm nào đó có điện thế khác nhau của điện trường đó, thì sẽ thu được một dòng điện thể hiện hiệu điện thế giữa hai điểm đó và gọi là một chuyển đạo hay một đạo trình của tín hiệu dòng điện tim Nó thể hiện trên máy điện tim đồ là một đường cong có hình dạng khác nhau tuỳ thuộc vào các điểm đặt điện cực khác nhau Đường nối hai điểm đặt điện cực trên cơ thể được gọi là trục chuyển đạo

Thường thì khi nghiên cứu bệnh lý về tim của một bệnh nhân, người ta chỉ cần chú ý tới 12 chuyển đạo thông dụng bao gồm: 3 chuyển đạo mẫu, 3 chuyển đạo đơn cực (3 chuyển đạo phụ) và 6 chuyển đạo trước tim Ở mỗi chuyển đạo thì tín hiệu thu được lại có hình dạng khác nhau tương đương với các hình ảnh quan sát được ở 12 góc độ khác nhau về tín hiệu ECG

Chuyển đạo mẫu là các chuyển đạo đo theo phương pháp tam giác Einthoven, các chuyển đạo mẫu còn được gọi là chuyển đạo lưỡng cực các chi hay chuyển đạo lưỡng cực ngoại biên Năm 1908, nhà sinh lý học Einthoven đã đưa ra hệ thống đo ECG quan trọng, ông đề xuất ý tưởng đo 3 chuyển đạo mẫu theo cấu trúc tam giác Einthoven như sau:

Hình 1.14: Các chuyển đạo chi theo tam giác Einthoven

Khi đo các chuyển đạo ngoại biên, các điện điện cực được gắn ở cổ tay, việc gắn điện cực như vậy chỉ có mục đích để giữ chặt điện cực Thực chất, nó phản ánh điện thế giữa vai phải và vai trái (trong điện trường tim) là những chỗ khó gắn điện cực, còn hai cánh tay chỉ đóng vai trò là hai dây dẫn Chuyển đạo mẫu gồm có 3 chuyển đạo:

- Chuyển đạo I: đo được bằng cách mắc điện cực âm ở cổ tay phải và điện cực dương ở cổ tay trái, được viết tắt là DI (hoặc D1)

- Chuyển đạo II: đo được bằng cách mắc điện cực âm ở cổ tay phải và điện cực dương ở cổ chân trái, viết tắt là DII (hoặc D2)

- Chuyển đạo III: Điện cực âm đặt ở cổ tay trái và điện cực dương đặt ở cổ chân trái, viết tắt là DIII (hoăch D3)

Các chuyển đạo mẫu có cách mắc điện cực như sau:

Hình 1.15: Tam giác Einthoven

1.2 3 Các chuyển đạo phụ

Các chuyển đạo phụ được kí hiệu là: aVR, aVL và aVF; các chuyển đạo phụ được xác định bằng cách đo áp giữa các điện cực ngoại biên (được mắc ở các chi) và điện cực trung tâm (Wilson central terminal) Điện cực trung tâm, được

mắc theo phương pháp Wilson, có điện thế bằng 0, do nó là tâm của một mạng điện trở hình sao mắc vào ba đỉnh của tam giác Einthoven

Tất cả 6 chuyển đạo DI, DII, DIII, aVR, aVL và aVF được gọi chung là các chuyển đạo ngoại biên vì đều có điện cực thăm dò đặt ở các chi Các chuyển đạo này cho phép theo dõi các rối loạn của dòng điện tim thể hiện bốn phía xung quanh quả tim trên mặt phẳng chắn Nhưng đối với các rối loạn của dòng điện tim chỉ thể hiện rõ trên mặt phẳng trước tim, thì các chuyển đạo ngoại biên không thể thể hiện được điều đó Vì thế, trong điện tim đồ thì khi quan sát các tín hiệu điện tim ngoại biên không thể hiện được hết các diễn biến của tim, và không thể chỉ sử dụng các chuyển đạo ngoại biên để chuẩn đoán các bệnh về tim mạch Do đó, người ta phải ghi thêm các chuyển đạo trước tim

Giống như các chuyển đạo phụ ở trên, các chuyển đạo trước tim (V1÷ V6) là các chuyển đạo đơn cực, có điện cực âm được nối với điện cực trung tâm, điện cực thăm dò được đặt lần lượt trên vùng thượng vị :

Hình 1.16: Vị trí đặt các điện cực thăm dò của 6 chuyển đạo trước tim

Vị trí đặt các điện cực thăm dò của 6 chuyển đạo trước ngực cụ thể như sau:

- V1: Khoảng liên sườn IV bên phải, sát bờ xương ức

- V2: Khoảng liên sườn IV bên trái, sát bờ xương ức

- V3: Điểm giữa đường thẳng nối V2 với V4

- V4: Giao điểm của đường dọc qua điểm giữa xương đòn trái với đường ngang đi qua mỏm tim (hay nằm ở khoảng liên sườn V bên trái)

- V5: Giao điểm của đường trước nách với đường ngang đi qua V4.

- V6: Giao điểm của đường giữa nách trái với đường ngang đi qua V4 và

V5

Các chuyển đạo trước tim V1÷ V6 mô tả rõ nét hướng của các véc tơ khử cực trên mặt phẳng nằm ngang và trục chuyển đạo của chúng là những đường thẳng hướng từ điểm tâm của tim tới các vị trí của điện cực tương ứng

1.2 5 Các chuyển đạo khác

Ngoài 6 chuyển đạo ngoại biên và 6 chuyển đạo trước tim đã nêu ở trên là 12 chuyển đạo thông dụng, thường chỉ cần 12 chuyển đạo này là đủ đáp ứng yêu cầu để chuẩn đoán lâm sàng các bệnh về tim Nhưng trong một số trường hợp khó chuẩn đoán, người ta phải đưa các điện cực thăm dò tới nhiều vùng khác xung quanh tim, tạo ra nhiều chuyển đạo khác:

- V7, V8, V9: Điện cực được đặt ở mé trái và sau lồng ngực dùng để thăm

dò tâm thất trái

- V3R, V4R, V5R, V6R: Điện cực được đặt ở mé trái lồng ngực, dùng để nghiên cứu thất phải hay tim sang phải

- Chuyển đạo thực quản (kí hiệu VOE): Điện cực được nuốt vào thực quản

và ghi điện tim ở nhiều vị trí cao thấp khác nhau; các chuyển đạo này

dùng để phát hiện sóng P ở các bệnh nhân mà sóng P không nhìn thấy được ở các chuyển đạo thông dụng, hoặc để chuẩn đoán hiện tượng nhồi máu cơ tim thành sau

- Chuyển đạo trong buồng tim: Điện cực được ghép vào đầu một ống thông

dò tim và đưa qua mạch máu vào trong tất cả các buồng nhĩ, thất; chuyển đạo này cũng dùng để phát hiện sóng P và ngoài ra còn để chuẩn đoán nhiều bệnh khác

- Điện đồ bó cơ His: Điện cực tim được đặt sát vùng thân bó cơ His (chỗ vách liên thất trên, tiếp nối giữa nhĩ và thất phải) Điện đồ bó cơ His chủ yếu để xác định vị trí nghẽn nhĩ – thất và chuẩn đoán nhịp đập nhanh

1.3 Đặc điểm của tín hiệu điện tim và phương pháp thu thập

1.3.1 Đặc điểm

Tín hiệu điện tim là một tín hiệu điện áp rất nhỏ khoảng 100µV÷10mV, tần số: 0,05÷100 Hz

Hình 1.17: Tín hiệu điện tim

Tín hiệu điện tim là tín hiệu điện sinh học bao gồm : sóng P, khoảng PQ, phức bộ QRS, đoạn sóng ST, sóng T, sóng U và khoảng QT Về hình dạng mỗi sóng hay khoảng đó, người ta đều đồng thời phân tích ở tất cả các chuyển đạo (thường là 12 chuyển đạo thông dụng) và chọn lọc ra những dấu hiệu và yếu tố tiêu biểu để tổng hợp thành các hội chứng và đưa ra các kết luận chuẩn đoán điện tim đồ

- Sóng P : Bình thường sóng P ở các chuyển đạo D1, D2, aVF, V3 , V4 ,V5

,V6 bao giờ cũng dương; ở các chuyển đạo D3, aVL, V1 , V2 đa số là dương nhưng cũng có thể âm nhẹ; còn ở chuyển đạo aVR thì bao giờ cũng

âm Biên độ sóng P thường tiêu biểu ở D2 (nghĩa là sóng P thường lớn nhất) Sóng P tiêu biểu thường có biên độ trung bình là 1,2 mm, tối đa là 2mm, tối thiểu là 0,5 mm Thời gian tức là bề rộng sóng P thường cũng tiêu biểu (lớn nhất) ở D2 P tiêu biểu có bề rộng sóng trung bình là 0.08 s, tối đa là 0.11s, tối thiểu 0.05 s

cách đo từ khởi điểm của P cho tới khởi điểm của Q (hay tới khởi điểm của R nếu không có Q) Thông thường ta lấy PQ tiêu biểu ở D2

sóng dương thì sóng đó gọi là sóng R Nếu có hai sóng dương thì sóng đó gọi là R’ và cứ như thế có các sóng R’’, R’’’ Nếu trước sóng R có một sóng âm thì sóng này gọi là sóng Q Nếu sau sóng R có môt sóng âm thì sóng này gọi là sóng S Sóng âm đứng sau R’ gọi là sóng S’, cũng như thế với R’’ và R’’’,

- Đoạn ST : đoạn ST không bao gồm một làn sóng nào mà chỉ là một đoạn

thẳng đi từ điểm tận cùng của QRS tới khởi điểm của sóng T Hình dạng của ST có thể là : ST thẳng đuỗn hoặc ST uốn cong xuống hay cong lên

- Sóng QT : khoảng QT thể hiện thời kì tâm thu điện học của thất và được

đo từ khởi điểm sóng Q (hay sóng R nếu không có sóng Q) tới điểm cuối sóng T Người ta thường lấy QT tiêu biểu ở V2 hay V4 nhưng nếu có gì khó khăn thì lấy ở D2

- Sóng U : là một sóng nhỏ mà người ta chưa biết rõ lắm Thường chỉ có mặt ở một số chuyển đạo, nhất là V2 rồi đến V3 và bao giờ cũng tách rời hẳn T, đứng sau nó 0.01 s đến 0.04 s Bao giờ cũng dương với biên độ rất thấp Ở V2 là chuyển đạo có U cao nhất thì biên độ U trung bình là 1 mm

và tối đa là 2 mm Biên độ này còn tùy thuộc vào biên độ sóng T đi liền trước nó

- Sóng T : khi T dương người ta hay tả biên độ của nó bằng các từ ngữ: T cao, T bình thường, T thấp, T dẹt, T đồng điện và người ta cũng hay tính biên độ tương đối của T so với R cùng chuyển đạo đó Khi T âm người ta

tả biên độ của nó bằng các từ T âm nhẹ, T âm sâu và cũng tính biên độ tuyệt đối của nó ra mm Bình thường sóng T rộng và đậm nét, hai sườn không đối xứng với sườn xuống dốc đứng hơn còn với sườn lên thoai thoải với đoạn ST

Tín hiệu điện tim chứa trong nó nhiều thông tin liên quan đến tình trạng sức

khỏe của bệnh nhân Nhờ có điện tâm đồ, các bác sĩ có thể quan sát các chuyển đạo của tim, qua đó chuẩn đoán được chính xác được các bệnh có liên quan đến tim Có 12 chuyển đạo thường được các bác sĩ quan sát để chuẩn đoán bệnh, trong đó có 3 chuyển đạo không thể thiếu được đó là chuyển đạo mẫu D1, D2 và

D3 Trong 3 chuyển đạo mẫu này thì chuyển đạo D2 là chuyển đạo có biên độ các sóng lớn nhất, dễ quan sát và nhận dạng do đó trong khuôn khổ luận văn sẽ tập trung nghiên cứu dạng tín hiệu chuyển đạo này

1.3 2 Phương pháp thu thập

Tín hiệu ECG là một dạng tín hiệu điện sinh học mà các tín hiệu được tạo

ra bởi hiện tượng dòng điện sinh học là tương đối nhỏ và do đó đòi hỏi các bộ khuếch đại tinh vi và phức tạp để dễ dàng đo các tín hiệu đó Mục đích chủ yếu

của bộ khuếch đại là khuếch đại tín hiệu từ các điện cực hoặc các sensor, để tín

hiệu có giá trị lớn hơn giá trị của tín hiệu nhiễu giúp cho việc đo tín hiệu trở nên

dễ dàng hơn (Mục đích chính là: khuếch đại tín hiệu và ngăn chặn tín hiệu nhiễu)

Cơ sở để thiết kế mạch đo tín hiệu điện tim là sử dụng bộ khuếch đại tín hiệu đo lường, và các thành phần của bộ khuếch đại có đầy đủ các đặc điểm để đáp ứng được yêu cầu khuếch đại tín hiệu, đặc biệt là có thể loại bỏ được nhiễu Tín hiệu điện tim là một tín hiệu điện áp rất nhỏ khoảng 100µV÷10mV Vì thế trong quá trình đo và thu thập tín hiệu điện tim trước hết ta phải khuếch đại

nó Bên cạnh đó, tín hiệu điện tim còn rất dễ bị ảnh hưởng của các nguồn nhiễu bên ngoài (nguồn cung cấp 220V rms, 50Hz), cũng như chịu ảnh hưởng rất lớn của chính bản thân các điện cực và bộ khuếch đại Do đó, mạch đo tín hiệu ECG ngoài nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu còn phải thực hiện việc hạn chế tối đa ảnh hưởng của nhiễu

* Yêu cầu đối với bộ khuếch đại tín hiệu ECG :

- Hệ thống khuếch đại có trở kháng vào lớn

- Dòng lệch định thiên nhỏ

- Hệ số giảm nhiễu đồng pha CMRR lớn

- Không gây mất mát và không gây suy giảm tín hiệu

- Điện áp offset của hệ thống nhỏ

- Có tần số làm việc giới hạn trong khoảng 0.2Hz÷85Hz để duy trì sự ổn định cho hệ thống

Như vậy các đặc điểm: tạp âm, băng thông, dòng vào lệch và công suất tiêu thụ đều có thể dễ dàng điều chỉnh được nhờ việc chọn các bộ Opm thích hợp cho

hệ thống khuếch đại Thành phần cơ bản của mạch khuếch đại là bộ khuếch đại

đo lường

Do tính chất của tín hiệu điện tim có biên độ rất nhỏ, và chịu ảnh hưởng rất lớn từ các nguồn nhiễu trong quá trình đo, vì thế mạch đo và khuếch đại tín hiệu ECG phải có độ chính xác cao, ít chịu ảnh hưởng của nhiễu Mặt khác, như đã phân tích ở trên để giảm được nhiễu đồng pha thì thành phần chính của mạch khuếch đại là bộ khuếch đại đo lường Do IC AD620 có các đặc tính đáp ứng được yêu cầu của mạch đo tín hiệu điện tim: CMRR = 110dB, điện áp offset max

120µV, dòng vào lệch thấp 1nA (max), điện áp nhiễu thấp 0.28 μV (0.1 Hz ÷10 kHz)

Hình dưới đây là sơ đồ mạch đo tín hiệu ECG sử dụng AD620 (Analog Devices):

Hình 1.18 : Mạch đo tín hiệu ECG một kênh (AD620 datasheet)

Để kiểm tra và đánh giá kết quả thiết kế của mạch đo một chuyển đạo, tín hiệu đầu ra ở mạch đo được đưa qua card thu thập số liệu DAQ (hãng Texas Instruments) và sử dụng phần mềm Labview 7.0 hiển thị tín hiệu điện tim

Tín hiệu thu được ở đầu ra mạch đo đã hiển thị tương đối rõ dạng tín hiệu điện tim, nhưng vẫn còn bị ảnh hưởng lớn của nhiễu, nhiễu làm cho tín hiệu không hiển thị hết được các sóng nhỏ của điện tim đồ

Tín hiệu điện tim (chuyển đạo D2) ở đầu ra mạch khuếch đại như sau:

D II

Hình 1.19: Tín hiệu ở đầu ra mạch đo phần cứng

Có thể giải thích nguyên nhân gây ra nhiễu lớn ở tín hiệu đầu ra của mạch đo: tín hiệu qua mạch đo cũng chịu ảnh hưởng của các tín hiệu nhiễu như ở đầu vào, do đó tín hiệu đo được lại tiếp tục chịu ảnh hưởng của nhiễu nguồn (220Vrms, 50Hz) Mà ở đầu ra thì tác động của nhiễu là rất xấu do không được lọc, vì vậy tín hiệu đo được vẫn có nhiễu rất lớn

Để có thể tìm giải pháp lọc nhiễu cho tín hiệu có hiệu quả, ta phải đi tìm hiểu xem có những loại nhiễu nào ảnh hưởng tới tín hiệu trong quá trình thu thập tín hiệu Từ đó sẽ đánh giá mức độ ảnh hưởng của từng loại nhiễu và đưa ra được phương án lọc thích hợp

1.4 Các loại nhiễu ảnh hưởng đến tín hiệu điện tim.

Như đã phân tích ở trên, tín hiệu điện tim thu được sau khi khuếch đại vẫn

còn chứa các loại nhiễu khác nhau Các nhiễu này sẽ gây khó khăn cho các bác sĩ trong việc chuẩn đoán chính xác được bệnh cho bệnh nhân thông qua việc đọc điện tâm đồ Do đó tín hiệu điện tim thu được sau mạch tiền khuếch đại phải được lọc nhiễu Để có thể giải quyết được vấn đề lọc nhiễu một cách có hiệu quả thì trước tiên chúng ta phải xác định xem những nhân tố nào đã gây ra nhiễu cho tín hiệu điện tim

Tín hiệu điện tim (ECG) bị ảnh hưởng của rất nhiều loại nhiễu khác nhau Người ta đã phân loại thành 3 loại nhiễu chính đó là:

1 Nhiễu cơ

2 Nhiễu điện từ

Để có thể tìm giải pháp lọc có hiệu quả nhất, chúng ta cần đi tìm hiểu xem mỗi loại nhiễu đã gây ra những tác động như thế nào đối với tín hiệu điện tim

1.4 1 Nhiễu cơ

Nhiễu cơ là những loại nhiễu phát sinh do sự co rút của cơ bắp hoặc sự di chuyển, vận động của bệnh nhân trong quá trình thu thập tín hiệu điện tim

bị căng thẳng hoặc do ngồi lâu ở 1 trạng thái, nên có thể có một vài động tác cử động hoặc di chuyển nhỏ, điều này gây ra sự thay đổi trở kháng của bề mặt da và điện cực Tín hiệu lúc này sẽ bị nhảy vọt lên xuống khác thường, người ta gọi đó là hiện tượng trôi đường đồng điện (Baseline Drift) Hiện tượng này được giải thích như sau: trên đầu vào của mạch khuếch đại ECG có một mạch phân áp, điện áp cung cấp cho mạch này phụ thuộc vào trở kháng đầu vào của mạch Khi trở kháng thay đổi sẽ dẫn đến điện áp vào mạch khuếch đại cũng biến đổi theo Điều dẫn đến sự nhảy vọt của tín hiệu trên điện tâm đồ Tuy không làm cho dạng của tín hiệu điện tim thực bị biến đổi, nhưng nó cũng gây khó

khăn cho bác sĩ khi xem và chuẩn đoán bệnh

Hình 1.20 : Nhiễu ECG do cử động

• Nhiễu do sự co rút của cơ bắp : Nhiễu này là do sự mỏi của cơ bắp so

phải giữ nguyên ở một trạng thái quá lâu dẫn tới hiện co rút cơ bắp Hiện tượng này hoàn toàn có thể khắc phục được bằng cách trước khi tiến hành đo, bác sĩ sẽ cho bệnh nhân nghỉ ngơi Khi bệnh nhân trở lại trạng thái bình thường thì bắt đầu tiến hành đo Nhiễu gây ra chỉ ở mức milivolt nên không ảnh hưởng tới các sóng chính của tín hiệu điện tim Tuy nhiên các sóng nhỏ trên đường đồng điện lại chỉ ở mức microvolt

nên nhiễu này cũng gây khó khăn cho các bác sĩ khi quan sát

có biên độ khá lớn thậm chí có thể che lấp toàn bộ tín hiệu điện tim khiến cho chúng ta không thể đọc được thông tin Vì vậy, đây là loại nhiễu chúng ta cần quan tâm nhất khi lựa chọn các phương pháp lọc nhiễu

Hình 3.1 : Tín hiệu điện tim thực ( MIT-BIH)

Hình 3.2 : Tín hiệu điện tim khi bị ảnh hưởng bởi nhiễu 50 Hz

Hình 3.2 ở trên cho chúng ta thấy được nhiễu 50 Hz do điện lưới đã che khuất dạng của của các đỉnh sóng nhỏ P, Q, S, T Như vậy nhiễu này đã có ảnh

hưởng rất lớn tới tín hiệu điện tim và việc loại bỏ nó là hoàn toàn cần thiết

1.4.3 Nhiễu môi trường

Nhiễu môi trường là nhiễu do các ảnh hưởng khách quan của môi trường tác động vào làm cho dạng của tín hiệu điện tim không còn chính xác Những tác động môi trường có thể là sự biến đổi nhiệt độ hoặc độ ẩm không khí gây ra sự sai lệch giá trị của các linh kiện điện tử như: điện trở, tụ điện , tranzito và IC khuếch đại thuật toán,

Ngoài ra còn có loại nhiễu do tiếp xúc điện cực dán Nhiễu này gây ra do sự tiếp xúc không đồng đều của điện cực dán với da của bệnh nhân Điều này gây ảnh hưởng đến việc kết nối giữa mạch đo và cơ thể, gây nên hiện tượng chập chờn trên điện tâm đồ Hiện tượng này là do bệnh nhân vì một lý do nào đó đã di chuyển các chi trong quá trình đo Điều này là một hiện tượng khách quan và hoàn toàn có thể khắc phục được, nếu bố trí cho bệnh nhân có một tư thế thích hợp và thoải mái trong quá trình đo tín hiệu điện tim Mặt khác, loại nhiễu này cũng không gây ra ảnh hưởng lớn tới tín hiệu ECG nên chúng ta có thể bỏ qua

Tóm lại, tín hiệu điện tim sau khi được khuếch đại vẫn còn tồn tại một số loại nhiễu gây ảnh hưởng tới quá trình chuẩn đoán bệnh của bác sĩ Tuy rằng loại nhiễu nào cũng gây ra những ảnh hưởng không tốt nhất định nào đó tới tín hiệu điện tim, nhưng chúng ta thấy rằng nhiễu do tần số 50 Hz của điện từ là có ảnh hưởng lớn nhất Nó có thể che lấp toàn bộ dạng của tín hiệu ECG và khiến cho chúng ta không thể nhận ra được dạng của tín hiệu điện tim Vì vậy, mục đích chính của luận văn này là muốn đưa ra một phương pháp lọc loại nhiễu này sao

cho có hiệu quả nhất để nhằm thu được dạng tín hiệu điện tim chấp nhận được và

có thể được đưa vào ứng dụng trong thực tế

Để thực hiện việc loại bỏ nhiễu, trong luận văn trước chúng ta quy ước là: sử dụng mạch đo một chuyển đạo D2, vì chuyển đạo D2 có dạng đặc thù đặc trưng cho tín hiệu điện tim và thu được cũng khá dễ dàng do có biên độ tín hiệu khá lớn (đã kiểm tra qua thực nghiệm)

Một mô hình của mạch thu thập tín hiệu điện tim một kênh có được thể hiện như sau:

Hình 2.1: Sơ đồ thu thập tín hiệu điện tim

Ta có thể phân tích một mô hình thu thập tín hiệu điện tim thành hai phần:

Mạch dùng đo một chuyển đạo D2 đã được thiết kế, và đưa vào sử dụng trong thực tế tại Trung tâm MICA – Đại học Bách khoa Hà nội

Single channel electrocardiograph

- Phần xử lý tín hiệu : do tín hiệu ra sau mạch thu thập vẫn còn tồn tại các

loại nhiễu do đó tín hiệu cần phải được lọc Người ta thường sử dụng phần mềm

để tạo ra các bộ lọc số:

+ Bộ lọc thông thấp: thường có băng thông 100 Hz dùng để loại bỏ các

thành phần hài bậc cao của nhiễu 50 Hz

+ Bộ lọc thông cao: dùng để loại bỏ những loại nhiễu tần số thấp, ảnh hưởng

tới các đỉnh sóng nhỏ của tín hiệu điện tim có tần số nhỏ hơn 0.05 Hz

+ Bộ lọc Notch 50 Hz: dùng để loại bỏ nhiễu điện từ 50 Hz đây là loại nhiễu

gây ảnh hưởng lớn nhất tới dạng của tín hiệu điện tim

Hình 2.2: Mạch đo điện tim thử nghiệm 1 chuyển đạo D2

Schematic using AD620

- Tín hiệu đầu ra được thu thập thông qua card thu thập số liệu DAQ và hiển thị trên máy tính bằng phần mềm Labview Version 7.0 Phần mềm Laview còn có chức năng lọc số trước khi thu thập và hiển thị tín hiệu

D II

Hình 2.3: Chuyển đạo D2 thu bằng phần mềm Labview

Trong thực tế có 2 phương pháp để loại bỏ nhiễu 50 Hz đó là sử dụng phần cứng hoặc phần mềm

2.1 Lọc nhiễu điện từ 50 Hz bằng phần cứng

Thực tế đã cho thấy việc sử dụng phần cứng để loại bỏ nhiễu điện từ là rất khó khăn Để loại bỏ ảnh hưởng của nhiễu 50 Hz chúng ta phải sử dụng lồng Faraday để cách ly khu vực thu thập tín hiệu điện tim với bên ngoài, sử dụng dây dẫn ECG có vỏ bọc kim, Việc làm này là rất tốn kém, phức tạp và gây nhiều bất tiện Thêm nữa, nếu chúng ta xây dựng những bộ lọc tương tự từ các phần tử linh kiện như điện trở, tụ điện, tranzitor, cuộn cảm, thì như ta đã biết các linh kiện điện tử thường không có độ chính xác cao, và luôn bị thay đổi giá trị cũng như đặc tính nếu có sự tác động của môi trường bên ngoài như: độ ẩm không khí, nhiệt độ môi trường, Do vậy, tín hiệu điện tim sau khi lọc sẽ không có độ

ổn định và thường gây ra sai số, nhiễu điện từ cũng không được lọc triệt để Điều

đó dẫn tới việc chuẩn đoán bệnh của bác sĩ cũng không đạt được hiệu quả cao

Vì vậy trong thực tế, người ta sẽ không sử dụng mạch phần cứng để lọc nhiễu điện từ trong tín hiệu điện tim Thay vào đó người ta sẽ sử dụng các bộ lọc số

2.2 Lọc nhiễu điện từ 50 Hz bằng phần mềm

Như chúng ta đã biết các bộ lọc số hiện nay đã phát huy được rất nhiều ưu điểm vượt trội so với bộ lọc tương tự Chúng đã dần thay thế hoàn toàn các bộ lọc tương tự trong các sản phẩm thực tế

Vì sao vậy? Đó là vì bộ lọc số được xây dựng bằng phần mềm, do đó nó không bị ảnh hưởng bởi những nhân tố môi trường khách quan bên ngoài Mặt khác, bộ lọc số được xây dựng dựa trên những thuật toán xử lí tín hiệu hiện đại nên chúng mang lại những kết quả rất khả quan cùng với độ chính xác rất cao

Do những ưu điểm vượt trội như vậy, trong thực tế người ta sẽ sử dụng các bộ lọc số để lọc nhiễu 50 Hz cho tín hiệu điện tim

Theo lý thuyết, để lọc nhiễu điện từ 50 Hz có lẫn ở trong tín hiệu điện tim thì người ta sẽ phải tìm cách loại bỏ được nhiễu có tần số 50 Hz ra khỏi tín hiệu gốc Cách làm đơn giản nhất đó là chúng ta sẽ sử dụng bộ lọc số Notch (hay còn gọi

là bộ lọc hình chữ V)

Luận văn sẽ trình bày hai phương pháp để lọc nhiễu 50 Hz:

• Sử dụng bộ lọc Notch cố định

• Sử dụng bộ lọc thích nghi phi tuyến

Sau đó sẽ đưa ra hai kết quả lọc của hai phương pháp đó và so sánh độ sai số của tín hiệu sau lọc để đánh giá được chất lượng của từng bộ lọc

2.2.1 Xây dựng bộ lọc Notch để lọc nhiễu 50 Hz cho tín hiệu điện tim

Bộ lọc Notch là bộ lọc chặn dải tần số hẹp Nó cho phép chúng ta loại bỏ được dải tần hẹp bằng cách chọn tần số của bộ lọc trùng với tần số cần lọc

Vậy để loại bỏ nhiễu 50 Hz trong tín hiệu điện tim, chúng ta sẽ sử dụng bộ lọc Notch 50 Hz, có đặc tuyến như sau:

Hình 2.4 : Đặc tuyến lọc của bộ lọc Notch

Như vậy tần số cắt của bộ lọc Notch cần chọn là w =50 Hz

nên bộ lọc Notch 50 Hz sẽ có hàm truyền đạt như sau:

2 1

) 50 2 cos(

2 1

) 50 2 cos(

2 1

z z T

π π

trong đó : T là chu kì lấy mẫu tín hiệu

r là bán kính đường tròn đơn vị trong miền Z

Khi thiết kế chạy mô phỏng trên môi trường Matlab, ta có thể sử dụng bộ lọc

số bậc 2 iirnotch để loại ra tần số fo= 50 Hz từ tín hiệu đầu vào Giả sử ta chọn tần số lấy mẫu là : Fs = 3000 Hz, thì các tham số của bộ lọc sẽ được lựa chọn thích hợp như sau:

w0 = fo/(Fs/2) : tần số quy đổi của bộ lọc Notch

(qui ước : 0< w 0<1)

Sau đó ta chọn độ rộng của dải chặn :

∆= bw = w / Q0

trong đó : Q là hệ số phẩm chất bộ lọc (thường lấy Q=35)

Có thể mô tả cách sử dụng hàm lọc iirNotch 50 Hz như sau :

Phần mô phỏng lọc tín hiệu điện tim bằng bộ lọc Notch 50 Hz sẽ được xây dựng trong môi trường lập trình Matlab

2.2.2 Sử dụng bộ lọc thích nghi

2.2.2.1 B ộ lọc số thích nghi

Cấu trúc bộ lọc Tín hiệu vào

Thuật toán Thích nghi

Ước lượng tính tóan

Tín hiệu ra

Hình 2.5: Mô hình cơ bản của bộ lọc thích nghi

thông qua thuật toán thích nghi Cấu trúc lọc là tuyến tính nếu tín hiệu ra

là hàm tuyến tính của tín hiệu vào, ngược lại nó sẽ là hàm phi tuyến Cấu trúc của bộ lọc được người thiết kế lựa chọn và các tham số của bộ lọc sẽ được hiệu chỉnh bởi khối Thuật toán thích nghi

cầu (nếu có) được xử lý theo một tiêu chuẩn định sẵn để đánh giá chất lượng của nó cho phù hợp với yêu cầu của từng ứng dụng cụ thể Việc lựa chọn tiêu chuẩn phải đảm bảo hài hòa giữa thực tế ứng dụng và các thuật toán thực thi nó Hiện nay các bộ lọc thích nghi thường sử dụng tiêu chuẩn sai lệch trung bình bình phương (MSE :Mean Square Error )