Thiết kế hệ thống thu thập, phân tích và xử lý tín hiệu điện tim di động photoplethysmography (PPG) dựa trên hệ điều hành android

Trong bài báo này, thiết kế hệ thống thu thập, phân tích, xử lý tín hiệu điện tim (Electrocardiography - ECG) và hệ thống theo dõi nhịp tim xách tay bằng phương pháp sử dụng kỹ thuật quang học nhận biết sự thay đổi thể tích máu được điều khiển bởi hoạt động bơm máu của tim (Photoplethysmography - PPG). Các thiết bị PC và Smartphone thu nhận tín hiệu, phân tích dữ liệu, phát hiện đỉnh R-R (ECG) và đỉnh của dạng sóng (PPG) để tính toán nhịp tim.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế hệ thống thu thập, phân tích và xử lý tín hiệu điện tim di động photoplethysmography (PPG) dựa trên hệ điều hành android 22 Journal of Transportation Science and Technology, Vol 18, Feb 2016 THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU THẬP, PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU ĐIỆN TIM DI ĐỘNG PHOTOPLETHYSMOGRAPHY (PPG) DỰA TRÊN HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID PORTABLE HEART RATE MONITORS PHOTOPLETHYSMOGRAPHY SYSTEM DESIGN BASED ON ANDROID OPERATING SYSTEM TS. Đặng Xuân Kiên 1, KS. Vũ Đức Hải 2 1 Viện Đào tạo Sau Đại học - Đại học Giao thông vận tải Tp. Hồ Chí Minh 2 Trung tâm Y tế Việt Nga Vietsovpetro Tóm tắt: Trong bài báo này, chúng tôi thiết kế hệ thống thu thập, phân tích, xử lý tín hiệu điện tim (Electrocardiography - ECG) và hệ thống theo dõi nhịp tim xách tay bằng phương pháp sử dụng kỹ thuật quang học nhận biết sự thay đổi thể tích máu được điều khiển bởi hoạt động bơm máu của tim (Photoplethysmography - PPG). Các thiết bị PC và Smartphone thu nhận tín hiệu, phân tích dữ liệu, phát hiện đỉnh R-R (ECG) và đỉnh của dạng sóng (PPG) để tính toán nhịp tim. Dữ liệu được lưu lại, sử dụng các mạng (3G, WiFi) truyền thông tin nhịp tim và định vị vị trí (GPS) của bệnh nhân, khi nhịp tim vượt quá ngưỡng cho phép hoặc bệnh nhân bị ngã đến số điện thoại đăng ký. Từ khóa: Theo dõi nhịp tim, hệ điều hành Android, thuật toán phát hiện đỉnh tín hiệu. Abstract: In this paper, we design a data collection system to analyze and process electrocardiograph (ECG) signals and a portable heart rate monitoring system using the optical techniques to recognize the fluctuation of blood volume caused by the heart’s pumping action (Photoplethysmography). PC and Smartphone devices can acquire the signals, analyze data and detect the peak of R-R (ECG) and the peak of the waveform (PPG) to calculate a heart rate. The data will be saved and then the information of the heart rate and position of patients will be transmitted to registered phone by using available networks (i.e., 3G, WiFi). Keywords: Heart rate monitors, Android Operating System, signal peak detect algorithm. Chữ viết tắt ECG, PPG được đo ở các vị trí thường là đầu PPG Photoplethysmography ngón tay hoặc dái tai mà không cần có các ECG Electrocardiography điện cực và gel. Đó là một trong những CVDs Cardiovascular diseases phương pháp không xâm lấn để đo số lượng HRV Heart Rate Variability thể tích máu bên trong các mạch máu [1]. CMRR Common-mode Rejection Ratio LED Light-emitting Diode Trong bài báo này, thiết kế và thi công IC Integrated Circuit hệ thống thu thập, xử lý tín hiệu điện tim LCD Liquid-crystal Display ECG, thiết bị di động theo dõi nhịp tim sử GLCD Graphical Liquid-crystal Display dụng PPG. Sử dụng giao tiếp không dây với COD Chip-on-glass module Bluetooth để truyền dữ liệu, theo dõi PC Personal Computer qua máy tính và PDA. Các phần tiếp theo sẽ SMS Short Message Services thực hiện tổng quan về hệ thống. Mục 3 giới GPS Global Positioning System thiệu về hệ thống con, khối chức năng và các PDA Personal Digital Assistant kết quả thử nghiệm cho việc thực hiện của SPI Serial Peripheral Interface ADC Analog Digital Convert chúng tôi. Kết luận và cải tiến đề nghị trong tương lai nằm trong mục 4. 1. Giới thiệu 2. Tổng quan hệ thống Thiết bị theo dõi điện tim (ECG) là thiết Tổng quan sơ đồ thiết kế theo dõi điện bị tiêu chuẩn để chẩn đoán CVDs, sự cần thiết tim PPG của chúng tôi được thể hiện trong mang tính quan trọng là phải phát triển nó hình 1, hệ thống được chia thành ba phần thành một thiết bị thu nhỏ để tự đánh giá và chính: theo dõi bệnh nhân CVDs. Mặt khác, có thể  Thiết bị theo dõi ECG bao gồm: các đánh giá tình trạng hoạt động của tim bằng điện cực, mạch khuếch đại, mạch lọc. cách đo sự biến đổi nhịp tim (HRV). Khác với  23 TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI, SỐ 18-02/2016  Thiết bị theo dõi PPG bao gồm: cảm Ánh sáng xuyên qua mô sinh học bị hấp biến quang học, mạch khuếch đại, mạch lọc thụ với khoảng cách khác nhau, bởi các sắc  Khối giao tiếp với con người bao tố da, xương, động mạch và tĩnh mạch [2]. gồm: Hệ thống các phần mềm và ứng dụng Những thay đổi trong dòng máu chảy xảy ra trên PC và điện thoại. chủ yếu ở các động mạch và tiểu động. Cảm biến quang học PPG phát hiện những thay đổi trong lưu lượng máu (tức là, thay đổi cường độ quang học) trong mao mạch, thông qua truyền và phản xạ qua các mô (hình 4 (a)). Tín hiệu PPG là sự chồng chất của hai xung, xung bơm và xung phản xạ như hình 4 Hì ...