LỌC NHIỄU TÍN HIỆU ĐIỆN TIM THỜI GIAN THỰC BẰNG VI ĐiỀU KHIỂN dsPIC Hà Nội 8.2008

Nội dung báo cáo 1. Cơ bản về tín hiệu điện tim. 2. Mô đun đo điện tim. 3. Dạng của tín hiệu điện tim khi chưa qua xử lý. 4. Cấu trúc của bộ lọc số. 5. Thiết kế bộ lọc số. 6. Kết quả đạt được. 7. Kết luận và phương hướng phát triển.

1. Tín hiệu điện tim Là đồ thị ghi lại dạng tín hiệu điện do tim phát ra trong quá trình hoạt động. Được đặc trưng bởi các dạng sóng kí hiệu bằng các kí tự: P, Q, R, S, T và U. Dạng tín hiệu điện tim chuẩn.

1. Tín hiệu điện tim Phổ tần số của tín hiệu điện tim chuẩn là từ 0.05Hz đến 100Hz. Tín hiệu điện tim thu được bị ảnh hưởng của rất nhiều loại nhiễu: Nhiễu tần số cao Nhiễu nguồn điện lưới 50Hz Nhiễu tần số thấp

Khối khuếch đại tín hiệu 2. Xây dựng mạch phần cứng sensor Khối khuếch đại tín hiệu Bộ lọc thông thấp fc=100Hz G ~= 500 Khối kết nối RS232 Nguyên lý mạch đo điện tim

2. Xây dựng mạch phần cứng Mô đun đo điện tim Khối ổn định nguồn Điện cực Kết nối RS232 Lọc thông thấp Khối khuếch đại dsPIC30F3012 Mô đun đo điện tim

2.1 Vi điều khiển dsPIC30F3012 Giá: 3.5 $ Loại 16 bit ADC 12 bit Tốc độ xử lý tối đa 30Mhz Hỗ trợ cả tính toán xử lý số định dạng floating point và Q15. [ -1,1 - 2-15 ]  [-32768, 32767] Tính toán nhanh hơn

3. Dạng tín hiệu điện tim khi chưa lọc Tín hiệu điện tim khi chưa xử lý chịu ảnh hưởng của rất nhiều loại nhiễu. Ta hầu như không thể xác định được dạng sóng chính xác

3. Phổ của tín hiệu điện tim khi chưa lọc dB Nhiễu 50Hz Nhiễu tần số cao Nhiễu tần số thấp

3. Tín hiệu điện tim thu được tại bệnh viện Bạch Mai Tín hiệu điện tim thu từ máy NIHON KOHDEN Tín hiệu điện tim mẫu

4. Cấu trúc của các bộ lọc số Bộ lọc thông thấp 80Hz Bộ lọc triệt tần 50Hz Bộ lọc thông cao 0.5Hz

5. Thiết kế bộ lọc số Yêu cầu cho bài toán thời gian thực Hệ số các bộ lọc ít Độ chính xác chấp nhận được Bộ lọc FIR Lựa chọn đáp ứng pha tuyến tính Ít bị ảnh hưởng bởi lượng tử Cấu trúc đơn giản

5.1 Bộ lọc thông thấp và thông cao FIR Bộ lọc 16 bit thông thấp FIR 85 Hz bậc 74 thiết kế theo phương pháp Park-McCellan Bộ lọc 16 bit thông cao FIR 0.5 Hz bậc 120 thiết kế theo phương pháp Park- McCellan

Đáp ứng tần số của bộ lọc triệt tần 50Hz 5.2 Bộ lọc FIR triệt tần 50Hz Không gian biến đổi Z Đáp ứng tần số của bộ lọc triệt tần 50Hz Bộ lọc triệt tần 50Hz được thiết kế đặc biệt trong miền biến đổi Z. Với tần số lấy mẫu là 200Hz, hàm chuyền cần phải có 2 điểm không nằm ở π/2 và 3π/2 và biến đổi Z ngược cho ta đáp ứng xung của bộ lọc triệt tần 50Hz.

6. Tín hiệu điện tim khi qua cả ba bộ lọc dB Dạng tín hiệu điện tim ở lối ra hầu như còn giữ được nguyên vẹn các dạng sóng đặc trưng của tín hiệu điện tim

6. Tín hiệu điện tim khi đi qua cả ba bộ lọc Tín hiệu điện tâm đồ trong khoảng thời gian 4 giây

Một số thông số Biên độ sóng R Volt Biên độ sóng T Tỷ lệ R/T 1.21 – 1.56 0.32 – 0.65 1.86 – 2.89 Sóng P Giây P-R QRS S-T T T-U U 0.06-0.11 0.06-0.1 0.03-0.1 0.10-0.15 0.12-0.21 0.08-0.12 0.06-0.12

Video

Kết luận Mô đun thiết kế đã hoạt động rất hiệu quả Thu được đầy đủ các dạng sóng của tín hiệu ECG Hiệu quả lọc nhiễu cao hơn hẳn so với khi sử dụng các bộ lọc tương tự

Hướng phát triển của đề tài tích hợp với các hệ thống đo thông số bệnh nhân khác tạo thành một hệ thống chăm sóc bệnh nhân hoàn chỉnh. Nghiên cứu phương pháp lọc khác xử lí tín hiệu điện tim Tách tín hiệu nhịp thở từ tín hiệu điện tim thu được

Xin cảm ơn!

Tín hiệu điện tâm đồ dùng bộ lọc tương tự Lê Thanh Bằng K47 (KLTN 2006)