chẩn đoán bệnh cơ tim phì đại bằng áp dụng kỹ thuật phân tích tín hiệu lên dữ liệu điện tâm đồ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:45

Thêm vào BST

Báo xấu

21
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài "Chẩn đoán bệnh cơ tim phì đại bằng áp dụng kỹ thuật phân tích tín hiệu lên dữ liệu điện tâm đồ" là nghiên cứu biểu diễn được dữ liệu ECG; xây dựng được mô hình dự đoán bệnh cơ tim phì đại.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: chẩn đoán bệnh cơ tim phì đại bằng áp dụng kỹ thuật phân tích tín hiệu lên dữ liệu điện tâm đồ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC ĐÀO DUY THIỆU CHẨN ĐOÁN BỆNH CƠ TIM PHÌ ĐẠI BẰNG ÁP DỤNG KỸ THUẬT PHÂN TÍCH TÍN HIỆU LÊN DỮ LIỆU ĐIỆN TÂM ĐỒ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC Hà Nội - 2022
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC Người thực hiện: ĐÀO DUY THIỆU CHẨN ĐOÁN BỆNH CƠ TIM PHÌ ĐẠI BẰNG ÁP DỤNG KỸ THUẬT PHÂN TÍCH TÍN HIỆU LÊN DỮ LIỆU ĐIỆN TÂM ĐỒ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC Khóa: QH.2017.Y Người hướng dẫn 1: ThS. BS. LÊ ĐÌNH KHIẾT Người hướng dẫn 2: ThS. BS. NGUYỄN THÁI HÀ DƯƠNG Hà Nội - 2022
LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới hai người thầy đã hướng dẫn em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp: ThS. Lê Đình Khiết và ThS. Nguyễn Thái Hà Dương. Hai thầy đã tận tình hướng dẫn về cả kiến thức và phương pháp luận, đồng thời luôn sát sao, động viên em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Em cũng xin bày tỏ lòng kính trọng và cảm ơn ThS. Trần Tiến Đạt. Thầy đã luôn nhiệt tình chỉ bảo, hướng dẫn, lắng nghe, giúp đỡ em giải quyết từ những vấn đề nhỏ nhất và góp rất nhiều công sức trong nghiên cứu này của em. Các thầy không chỉ truyền đạt lại kiến thức mà còn truyền cho em niềm đam mê, lòng nhiệt huyết với nghề và luôn sẵn sàng giúp đỡ mỗi khi em gặp khó khăn. Em xin gửi lời cảm ơn tới nhà trường, gia đình và bạn bè, những người đã luôn ở bên, động viên và khích lệ giúp em vượt qua những gia đoạn khó khăn trong suốt 5 năm đại học cũng như quá trình thực hiện khóa luận này. Trong quá trình hoàn thành khóa luận, do kiến thức còn hạn hẹp và nhiều thiếu sót nên không tránh khỏi những lỗi cần bổ sung. Em kính mong nhận được sự góp ý của các thầy cô, anh chị để khóa luận của mình được hoàn thiện hơn nữa. Hà Nội, ngày 06 tháng 06 năm 2022 Sinh viên Đào Duy Thiệu
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa AI Artificial Intelligence (Trí tuệ nhân tạo) AV Atrioventricular (Nút nhĩ thất) CD Cardiovascular Disease (Rối loạn nhịp tim) CVD Cardiovascular Disease (Bệnh tim mạch) DT Decision Tree (cây quyết định) ECG Electrocardiogram (Điện tâm đồ) FFT Fast Fourier Transform (Biến đổi nhanh Fourier) FN False Negative (Âm tính giả) FP False Positive (Dương tính giả) HYP Hypertrophic Cardiomyopathy (Phì đại cơ tim) ML Machine Learning (Máy học) MI Myocardial Infarction (Nhồi máu cơ tim) NV Naive Bayes (Bộ phân loại Naive Bayes) NORM Normal (Bình Thường) TP True Positive (Dương tính thực) TN True Negative (Âm tính thực) SA Sinoatrial Node (Nút xoang) STTC ST/T Change (Thay đổi ST/T) SVM Support Vector Machine (Máy vector hỗ trợ)
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Giải phẫu của tim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Hình 1.2 Hình ảnh nút xoang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Hình 1.3 Cách mắc điện tâm đồ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Hình 1.4 Electrocardiogram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Hình 2.1 Đồ thị hàm số Sigmoid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Hình 3.1 Biểu diễn điện tâm đồ chuyển đạo DI của 1 bệnh nhân . . . . . . 24 Hình 3.2 Miền tần số của tín hiệu điện tim sau FFT . . . . . . . . . . . . . 25 Hình 3.3 Thuật toán xác định đỉnh R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Hình 3.4 Biểu diễn khoảng R-R sau chuẩn hóa tại chuyển đạo DI của 20 bệnh nhân mắc bệnh phì đại cơ tim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Hình 3.5 Biểu diễn khoảng R-R sau chuẩn hóa tại chuyển đạo DI của 20 người bình thường . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Hình 3.6 Biểu diễn khoảng R-R sau chuẩn hóa tại chuyển đạo V2 của 20 người mắc bệnh phì đại cơ tim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Hình 3.7 Biểu diễn khoảng R-R sau chuẩn hóa tại chuyển đạo V2 của 20 người bình thường . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Hình 3.8 Ma trận nhiễu của mô hình phân tích chuyển đạo DI . . . . . . . . 30 Hình 3.9 Ma trận nhiễu của mô hình phân tích chuyển đạo V2 . . . . . . . 31
DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Ma trận lỗi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Mục lục MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1. Giải phẫu, cấu tạo và sinh lý hệ tim mạch . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1.1. Giải phẫu của tim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1.2. Hệ thống dẫn truyền tim . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.1.3. Điện thế hoạt động của tim . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.1.4. Chu kỳ hoạt động của tim . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.1.5. Nguyên lý điện tâm đồ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2. Bệnh phì đại tim mạch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.3. Trí tuệ nhân tạo và ứng dụng trong y học . . . . . . . . . . . . . . 12 1.4. Các nghiên cứu liên quan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.5. Ý nghĩa của nghiên cứu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1. Đối tượng nghiên cứu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.2. Nội dung nghiên cứu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3. Phương pháp nghiên cứu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3.1. Tiền xử lý dữ liệu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3.2. Mô hình logistic regression . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.3.3. Phương pháp đánh giá . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 24
3.1. Xác định khoảng R-R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.2. Kết hợp và chuẩn hóa các khoảng R-R . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.3. Kết quả chẩn đoán của mô hình . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.4. Đánh giá quá trình xử lý dữ liệu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.5. Đánh giá kết quả phân loại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 KẾT LUẬN 34 1. Kết qủa biểu diễn điện tâm đồ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2. Kết quả xây dựng mô hình dự đoán . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3. Ưu, nhược điểm và triển vọng của nghiên cứu . . . . . . . . . . . . 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO
MỞ ĐẦU Bệnh tim mạch hiện đang là gánh nặng bệnh tật của thế giới khi chiếm gần một nửa số bệnh không lây nhiễm và là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu trên toàn cầu, chiếm 17,3 triệu ca tử vong mỗi năm, con số dự kiến sẽ tăng lên 23,6 triệu vào năm 2030 [1]. Báo cáo của WHO cũng cho biết tỷ lệ bệnh tim mạch đang ngày càng tăng cao ở các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam. Bên cạnh đó, chi phí cho khám và chữa bệnh tim mạch cũng là gánh nặng kinh tế với hàng trăm tỷ mỗi năm. Việt Nam hiện có khoảng 25% dân số mắc bệnh tim mạch và 46% mắc tăng huyết áp. Hơn nữa, các bệnh tim mạch là nguyên nhân chính gây tử vong ở các nước công nghiệp hóa, chiếm 31% tổng số ca tử vong trên toàn thế giới. Do đó, xác định các dấu hiệu để chẩn đoán sớm và điều trị kịp thời là điều quan trọng. Các tín hiệu điện tâm đồ Electrocardiogram (ECG) được biết đến là một trong các công cụ lâm sàng để đánh giá chức năng tim với ưu điểm là không xâm lấn và ít tốn kém. Trong thực hành lâm sàng, tín hiệu điện tâm đồ thường được giải thích bởi một nhà điện sinh lý học, người đòi hỏi trình độ chuyên môn cao. Giải thích điện tâm đồ phụ thuộc nhiều vào diễn giải của mỗi cá nhân, dẫn đến việc đưa ra quyết định thiếu đi tính khách quan. Thuật ngữ Trí tuệ nhân tạo Artificial Intelligence (AI) được John McCarthy đặt ra vào năm 1956 trong một hội nghị được tổ chức về chủ đề này. Tuy nhiên, khả năng máy móc có thể mô phỏng hành vi và suy nghĩ thực sự của con người đã được đưa ra trước đó bởi Alan Turing, người đã phát triển bài kiểm tra Turing để phân biệt con người với máy móc. Kể từ đó, sức mạnh tính toán đã phát triển đến mức có thể tính toán ngay lập tức và đánh giá dữ liệu mới theo dữ liệu đã được đánh giá trước đó. Ngày nay, AI được tích hợp vào cuộc sống hàng ngày của chúng ta dưới nhiều hình thức, chẳng hạn như trợ lý cá nhân (Siri, Alexa, trợ lý Google, v.v.), vận tải hàng loạt tự động, hàng không và chơi game trên máy tính. Gần đây, AI cũng đã bắt đầu được tích hợp vào y học để cải thiện việc chăm sóc bệnh nhân bằng cách tăng tốc các quy trình và đạt được độ chính xác cao hơn, mở ra con đường cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe tổng thể tốt hơn. Hình ảnh, slide bệnh lý và bệnh án điện tử của bệnh nhân đang được đánh giá bằng máy học, hỗ trợ quá trình chẩn đoán, điều trị bệnh nhân và nâng cao năng lực của bác sĩ. 1
Kỷ nguyên chăm sóc sức khỏe bằng công nghệ sẽ hướng tới định lượng và phân tích hiệu quả tín hiệu điện tâm đồ để hỗ trợ bác sĩ đánh giá nguy cơ của bệnh nhân. Những năm qua, sự gia tăng lớn của hồ sơ sức khỏe điện tử chứa các bộ sưu tập được số hóa cùng với Machine Learning (ML) đã tạo ra nhiều cơ hội mới cho ngành y tế. Sự phát triển và áp dụng các công nghệ ML được áp dụng để tối đa hóa thông tin được trích xuất từ bộ tín hiệu ECG một cách toàn diện. Các thuật toán học sâu có thể được áp dụng cho bộ dữ liệu lớn về điện tâm đồ, có khả năng xác định nhịp tim bất thường và rối loạn chức năng cơ học, đồng thời có thể hỗ trợ các quyết định chăm sóc sức khỏe. Cho đến ngày nay, ECG vẫn nằm trong số các phương tiện dễ tiếp cận nhất, hiệu quả về chi phí và không xâm lấn để đánh giá hoạt động và chức năng của tim. Nhờ những ưu điểm trên, việc ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong việc xử lý tín hiệu điện tâm đồ đang có những tiềm năng lớn trong y học, tuy nhiên việc quản lý và phân loại dữ liệu đang còn nhiều vấn đề. Do đó chúng tôi thực hiện nghiên cứu: "Chẩn đoán bệnh lý tim mạch dựa trên điện tâm đồ sử dụng kỹ thuật AI" nhằm mục tiêu sau đây: • Biểu diễn được dữ liệu ECG. • Xây dựng được mô hình dự đoán bệnh cơ tim phì đại. 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Giải phẫu, cấu tạo và sinh lý hệ tim mạch 1.1.1. Giải phẫu của tim Tim là một cơ quan chứa bốn ngăn nằm ngay bên trái đường giữa của khoang ngực. Hai buồng trên (tâm nhĩ) được phân chia bởi một cấu trúc gọi là vách ngăn nội tâm mạc. Hai phần thấp hơn các khoang (tâm thất) được phân chia bởi một cấu trúc tương tự được gọi là vách ngăn liên thất. Giữa mỗi tâm nhĩ và tâm thất, các van cho phép máu chảy theo một hướng, ngăn chặn dòng chảy ngược [2]. Ngoài các cơ nhú riêng biệt, bề mặt bên trong của tim được đặc trưng bởi nhiều hình vân hay các gờ cơ. Cung cấp máu cho tim là động mạch liên thất trước, động mạch mũ và động mạch vành phải [3]. Trong tâm thất trái và vách liên thất bao gồm một lớp dưới màng tim, một lớp đồng tâm ở giữa và một lớp dưới cơ tim. Phần còn lại của tim được cấu tạo chủ yếu bởi lớp dưới màng tim và lớp dưới cơ tim. Cơ tim cũng chứa cấu trúc quan trọng như mô nút dễ bị kích thích và hệ thống dẫn điện [4]. Hướng chảy của máu được xác định bởi sự hiện diện của các van tim. Các van tim là những lá mỏng, mềm dẽo, là tổ chức liên kết được bao quanh bởi nội tâm mạc. Van nhĩ - thất: ngăn giữa nhĩ và thất, bên trái có van hai lá, bên phải có van ba lá. Nó giúp máu chảy một chiều từ nhĩ xuống thất. Các cột cơ gắn với van nhĩ-thất bởi các dây chằng. Cột cơ co rút khi tâm thất co, nó không giúp cho sự đóng của van, mà nó kéo chân van về phía tâm thất, ngăn sự lồi của các lá van về tâm nhĩ trong kỳ thất co rút. Nếu dây chằng bị đứt hoặc nếu một trong các cột cơ bị tổn thương, máu có thể trào ngược về tâm nhĩ khi thất co, đôi khi gây nên rối loạn chức năng tim trầm trọng . Van bán nguyệt: giữa tâm thất trái và động mạch chủ có van động mạch chủ, van động mạch phổi ở giữa tâm thất phải và động mạch phổi. Nó giúp máu chảy một chiều từ tâm thất ra động mạch. Hệ động mạch vành bao gồm 2 động mạch lớn và các vi mạch, có chức năng nuôi dưỡng cho tim. Hai động mạch chính ở hệ động mạch vành là động mạch vành trái và động mạch vành phải, cả 2 động mạch vành này đều có gốc từ động mạch chủ [5]. 3
Hình 1.1: Giải phẫu của tim [2] 1.1.2. Hệ thống dẫn truyền tim Các khu vực này bắt đầu và phân phối các xung động qua cơ tim, bao gồm hệ thống dẫn truyền tim. Nút xoang nhĩ (nút SA) là một khối mô nhỏ nằm gần lỗ mở của tĩnh mạch chủ trên, liên tục với các sợi của hợp bào tâm nhĩ. Tế bào của nút SA có thể tự đạt đến ngưỡng, bắt đầu các xung động qua cơ tim, kích thích sự co bóp của các sợi cơ tim. Hoạt động nhịp nhàng xảy ra 70 đến 80 lần mỗi phút ở một người bình thường, nó tạo ra các cơn co thắt nhịp nhàng, thường được gọi là máy tạo nhịp tim. • Đường dẫn của xung đi từ nút SA vào hợp bào tâm nhĩ, tâm nhĩ bắt đầu co lại gần như đồng thời. Xung động đi dọc theo đường nối các sợi của hệ thống dẫn truyền đến một khối mô chuyên biệt được gọi là nút nhĩ thất (nút AV). • Nút AV cung cấp con đường dẫn truyền bình thường duy nhất giữa tâm nhĩ và tâm thất hợp bào. Xung bị trễ do đường kính của điểm nối sợi. Do đó, tâm nhĩ có nhiều thời gian hơn để co bóp và đổ tất cả máu vào tâm thất trước khi tâm thất co lại. • Các sợi Purkinje, kéo dài vào các cơ nhú, tiếp tục đến đỉnh của tim, uốn quanh tâm thất. Các sợi Purkinje có nhiều nhánh nhỏ liên tục với các sợi cơ tim và các vòng xoắn không đều. Kích thích sợi Purkinje làm cho các thành tâm thất co lại theo 4
chuyển động xoắn, để dồn máu vào động mạch chủ và phổi [6]. Nút xoang là nơi phát sinh xung động nhịp nhàng, sóng điện thế sẽ lan tỏa khắp 2 nhĩ, đi qua đường liên nhĩ đến nút nhĩ thất. Tại nút nhĩ thất, xung động lan truyền chậm lại 0,1 giây trước khi qua bó His, sau đó chia thành 2 nhánh phải và trái. Nhánh phải chia thành mạng Purkinje đến thất phải, nhánh trái chia thành một nhánh mỏng và một nhánh dày rồi cùng chia thành mạng Purkinje để đến thất trái [7]. 1.1.3. Điện thế hoạt động của tim Tim có khả năng hoạt động đều đặn là nhờ một hệ thống các tế bào dẫn điện đặc biệt nằm trong cơ tim. Trong tâm nhĩ phải có nút xoang nhĩ gồm các tế bào có khả năng tự tạo xung điện. Xung điện này truyền ra các cơ xung quanh làm co bóp hai tâm nhĩ tạo ra sóng P. Sau có dòng điện tiếp tục truyền theo 1 chuỗi tế bào đặc biệt tới nút nhĩ thất nằm gần vách liên thất rồi theo chuỗi tế bào sợi Purkinje chạy dọc vách liên thất lan vào các cơ xung quanh làm hai thất co bóp. Sau đó xung điện giảm đi, tâm thất giãn ra (tạo nên sóng T). Hình 1.2: Hình ảnh nút xoang [2] Các kênh ion đặc biệt trên màng tế bào cơ tim đóng vai trò là các con đường vận chuyển ion qua lại, tạo ra hiện tượng khử cực và tái cực tế bào, hình thành nên điện thế hoạt động của tế bào cơ tim. Thời điểm bắt đầu điện thế hoạt động, tế bào cơ tim sẽ được 5
khử cực từ điện thế tâm trương qua màng từ -90 mV lên tới điện thế −50 mV. Tiếp đến, các kênh Natri nhanh sẽ bị bất hoạt sớm và ngăn dòng ion Natri đổ vào tế bào. Thay vào đó, các kênh ion phụ thuộc thời gian và điện thế khác sẽ mở ra, đưa dòng ion Canxi xâm nhập vào tế bào để tiếp tục khử cực tế bào và đồng thời đưa dòng ion Kali ra khỏi tế bào. Ban đầu, hai quá trình này được cân bằng, duy trì một điện thế hoạt động dương qua màng tế bào và kéo dài giai đoạn của điện thế hoạt động. Trong pha này, ion canxi đi vào tế bào có nhiệm vụ kết nối điện học - cơ học để tạo nhát bóp cơ tim. Cuối cùng, dòng ion canxi đi vào tế bào ngừng lại và dòng ion kali đi ra khỏi tế bào tăng lên, tạo ra quá trình tái cực nhanh của tế bào, làm điện thế qua màng trở lại -90 mV lúc nghỉ. Ban đầu, trong thời kỳ trơ tuyệt đối của quá trình khử cực, các xung động ngoại lai không thể khử cực được tế bào cơ tim. Sau khi tế bào cơ tim được tái cực một phần (thời kỳ trơ tương đối), các xung động ngoại lai có thể tác động gây khử cực tế bào nhưng quá trình này chậm. Có hai loại mô cơ tim chính phân loại theo cách đáp ứng điện học: Mô hoạt hóa nhanh (tế bào cơ nhĩ, cơ thất và hệ thống His-Purkinje) có mật độ cao các kênh Natri nhanh. Tim ít hoặc không có khử cực tự động trong giai đoạn tâm trương (và do đó nếu các mô này làm chủ nhịp thì tần số tim chậm). Tốc độ khử cực ban đầu rất nhanh do vậy vận tốc dẫn truyền xung động rất nhanh. Mô hoạt hóa chậm (nút xoang và nút nhĩ thất) có mật độ thấp các kênh Natri nhanh. Khử cực tự động trong giai đoạn tâm trương nhanh hơn (và do đó tần số tim nhanh hơn nếu các mô này làm chủ nhịp). Bình thường, nút xoang có tần số phát xung nhanh nhất. Do vậy, nút xoang có khả năng hình thành điện thế hoạt động tự nhiên cho tim với tần số cao hơn các mô khác. Vì thế, nút xoang là mô tự động chiếm ưu thế nhất và đóng vai trò chủ nhịp của tim người bình thường [7]. 1.1.4. Chu kỳ hoạt động của tim Chu kỳ tim là hoạt động của tim con người từ đầu của một nhịp tim đến đầu của một nhịp tiếp theo. Nó bao gồm hai giai đoạn: một giai đoạn trong đó cơ tim giãn và nạp máu, được gọi là tâm trương, tiếp theo là một khoảng thời gian co thắt mạnh và bơm 6
máu, được gọi là tâm thu. Sau khi đẩy máu đi, tim ngay lập tức giãn và mở rộng để nhận thêm một lượng máu trở lại từ phổi và các hệ thống khác của cơ thể, trước khi co bóp để bơm máu đến phổi và các hệ thống đó [8]. Có hai khoang tâm nhĩ và hai tâm thất, chúng được ghép nối như tim trái và tim phải, đó là tâm nhĩ trái với tâm thất trái, tâm nhĩ phải với tâm thất phải, chúng hoạt động nhịp nhàng để lặp lại chu kỳ tim liên tục. Tại điểm bắt đầu của chu kỳ, trong tâm trương sớm, tim giãn ra và giãn nở trong khi nhận máu vào cả hai tâm thất thông qua cả hai tâm nhĩ, sau đó gần cuối tâm trương muộn, hai tâm nhĩ bắt đầu co lại (tâm thu-tâm nhĩ) [9]. Trong giai đoạn tâm thu, tâm thất co lại và đẩy ra hai lượng máu tách ra từ tim, một đến phổi và một đến tất cả các cơ quan và hệ thống khác trong cơ thể trong khi hai tâm nhĩ thư giãn. Sự phối hợp chính xác này đảm bảo máu được lấy về và lưu thông trong cơ thể một cách hiệu quả [10]. 1.1.5. Điện tâm đồ *1.1.5.1. Nguyên lý điện tâm đồ Để ghi điện tâm đồ người ta sử dụng hệ thống 10 điện cực đặt trên da. ECG tiêu chuẩn bao gồm 12 chuyển đạo, mỗi chuyển đạo sẽ được xác định vị trí bởi một hoặc hai điện cực gắn trên cơ thể. Mỗi chuyển đạo đánh giá hoạt động của tim ở các góc độ khác nhau. Điện tâm đồ cung cấp những dữ kiện giúp chẩn đoán các bệnh liên quan đến tim mạch như: tần số, nhịp tim, xác định có hay không các hiện tượng như block nhánh, phì đại buồng tim. . . 7
Hình 1.3: Cách mắc điện tâm đồ[11] Các chuyển đạo bao gồm: • 3 chuyển đạo tiêu chuẩn: hay còn gọi là chuyển đạo song cực chi, được đo bởi 2 điện cực. Các chuyển đạo này bao gồm DI, DII, DIII được xác định như sau: – DI: hiệu số điện thế chênh lệch giữa tay trái và tay phải. – DII: hiệu số điện thế chênh lệch giữa chân trái và tay phải. – DIII: hiệu số điện thế chênh lệch giữa chân trái và tay trái. • 3 chuyển đạo tăng cường: còn gọi là chuyển đạo đơn cực chi, bao gồm: aVR, aVL và aVF. Các chuyển đạo này đo điện thế lần lượt ở tay phải, tay trái và chân trái. • 6 chuyển đạo trước ngực: gồm V1, V2, V3, V4, V5, V6. Các chuyển đạo V1 đến V4 gọi là các chuyển đạo trước vách, hai chuyển đạo V5 và V6 gọi là các chuyển đạo bên. *1.1.5.2. Cách đọc điện tâm đồ Trong bản ghi điện tim, trục hoành biểu thị thời gian và trục tung là điện thế: 8
• Thời gian: với tốc độ ghi tiêu chuẩn là 25mm/s thì mỗi ô vuông nhỏ tương đương 0,04s và ô vuông to tương đương 0,2s. • Biên độ: quy ước 1 mm chiều cao (1 ô nhỏ) tương đương 0,1 mV. Tuy nhiên, máy đo ECG có thể có chuẩn biên độ hoặc ghi với các tốc độ khác nhau, do vậy cần kiểm tra các thống số ghi hoặc chuẩn biên độ trước khi tiến hành đo. Hình dạng sóng được cấu thành từ các sóng sau [12, 13, 14]: • Sóng P: biểu hiện của sự khử cực nhĩ bắt nguồn từ nút xoang và lan truyền xung động ra khắp 2 nhĩ, sóng P có chiều âm ở chuyển đạo aVR. Nửa đầu của sóng P đại diện cho sự khử cực nhĩ phải, nửa sau đại diện cho sự khử cực nhĩ trái. Độ rộng sóng P vào khoảng 3 ô vuông nhỏ, tương ứng với khoảng thời gian 0,12 giây. Chiều cao
• Khoảng PQ là thời gian dẫn truyền từ nhĩ đến thất, bình thường từ 0.12 - 0.2 giây, việc kéo dài thể hiện quá trình chậm dẫn truyền (do bị block), PQ ngắn sẽ gợi ý đến một hội chứng kích thích sớm (Wolf-Parkinson-White). • Đoạn ST là giai đoạn tái cực thất sớm, thời gian của ST thường không quan trọng bằng hình dạng của nó, bình thường ST nằm chênh lệch lên hoặc chênh xuống khỏi đường đẳng điện rất ít. Đoạn ST cực kỳ quan trọng trong việc chẩn đoán nhồi máu cơ tim. ST chênh lên nếu cao hơn đường đẳng điện 1mm ở chuyển đạo chi và hơn 2mm ở chuyển đạo trước ngực, ST chênh xuống khi nằm dưới đường đẳng điện hơn 0.5mm. • Đoạn QT là thời gian tâm thu điện học của tâm thất, khoảng giá trị bình thường của đoạn QT phục thuộc vào tần số tim, QT kéo dài bất thường có liên quan với tăng nguy cơ loạn nhịp thất, đặc biệt là xoắn đỉnh. Gần đây, hội chứng QT ngắn bẩm sinh đã được tìm thấy có liên quan với tăng nguy cơ rung nhĩ và đột tử do tim. Hình 1.4: Electrocardiogram[11] *1.1.5.3. Ý nghĩa của điện tâm đồ 10
Điện tâm đồ được sử dụng trong nhiều trường hợp y học: • Chẩn đoán nhồi máu cơ tim khi cơ tim bị thiếu máu và dưỡng khí, bị tổn thương hay hoại tử, khả năng dẫn truyền điện của cơ sẽ thay đổi. Sự thay đổi này có thể ghi nhận được trên điện tâm đồ, đây là một trong những giá trị nhất của phương pháp cận lâm sàng này. • Chẩn đoán thiếu máu cơ tim: cơ tim bị thiếu máu sẽ cho thấy hình ảnh sóng T trên điện tâm đồ dẹt, âm. • Chẩn đoán và theo dõi rối loạn nhịp tim bất thường tại vị trí phát nhịp (nút xoang, nút nhĩ nhất, cơ tim) và dẫn truyền một chiều của tim sẽ cho thấy hình ảnh nhịp tim bất thường trên điện tâm đồ. • Chẩn đoán và theo dõi rối loạn dẫn truyền nhịp tim do một hệ thống dẫn truyền khoa học, việc tổn thương hay mất sự mạch lạc dẫn truyền cho thấy các bất thường về các nhánh điện học của tim trên điện tâm đồ (Block AV, Block nhánh tim). • Chẩn đoán các chứng phì đại khi cơ tim dày hay dãn, quá trình khử cực, tái cực của từng thành phần trong cơ tim sẽ thay đổi, qua đó trên giấy ghi sẽ cho những gợi ý nhất định về tình trạng phì đại tim. • Chẩn đoán một số thay đổi sinh hóa máu vì điện tim là do sự di chuyển của các ion như natri, kali, calci, v.v.... Khi có thay đổi lớn trong nồng độ các chất này, điện tâm đồ có khả năng thay đổi. • Chẩn đoán một số ngộ độc thuốc thuốc digoxin làm thay đổi đoạn ST của mọi cực. Thuốc chống trầm cảm 3 vòng làm dài đoạn QT. 1.2. Bệnh phì đại cơ tim 1.2.1. Định nghĩa Bệnh phì đại cơ tim là một bệnh di truyền phổ biến, được xác định trên lâm sàng bằng biểu hiện phì đại thất trái không rõ nguyên nhân. Bệnh có diễn biến lâm sàng đa dạng, nhiều bệnh nhân có ít hoặc không có các triệu chứng tim mạch, trong khi những bệnh nhân khác bị hạn chế vận động nhiều và loạn nhịp tim tái phát. Hầu hết bệnh nhân 11
bị phì đại cơ tim có ít các triệu chứng và chẩn đoán được đưa ra một cách ngẫu nhiên trong quá trình sàng lọc. Đau ngực khi gắng sức và khó thở là các triệu chứng phổ biến nhất, với sự thay đổi đặc trưng trong hoạt động hàng ngày. 1.2.2. Nguyên nhân Hầu hết các trường hợp phì đại ở trẻ em có liên quan đến dị tật bẩm sinh và hội chứng chuyển hóa rối loạn di truyền và bệnh thần kinh cơ. Hội chứng liên quan đến đột biến trong gen mã hóa Tyrosine phosphatase, protein loại II không thụ thể. Ngược lại với trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ, hầu hết thanh thiếu niên và người lớn mắc bệnh cơ tim phì đại mắc bệnh với kiểu hình trội trên nhiễm sắc thể thường. Nguyên nhân của bệnh phì đại cơ tim ở người lớn có thể bao gồm các đột biến chưa được phát hiện ở các Protein sarcomeric. 1.2.3. Chẩn đoán Kiểm tra lâm sàng tim mạch ở bệnh nhân phì đại cơ tim thường ít bộc lộ thông tin. Việc phát hiện một điện tâm đồ bất thường là dấu hiệu đầu tiên của chứng phì đại cơ tim. Những thay đổi thường xuyên nhất bao gồm mở rộng tâm nhĩ, tái cực bất thường và sóng Q bệnh lý thường gặp nhất. Tiêu chí điện áp cho phì đại thất trái không đặc hiệu và thường thấy ở những người trẻ. Sóng T âm nhiều trong đó chứng phì đại chủ yếu giới hạn ở xa tâm thất trái. Một số bệnh nhân có khoảng PR ngắn với một nhịp lên QRS nhẹ. Các rối loạn nhịp tim phổ biến nhất được ghi lại là phức hợp thất sớm, nhịp nhanh thất và loạn nhịp nhanh trên thất như tâm nhĩ rung và rung giật. Biểu hiện lâm sàng với nhịp nhanh thất kéo dài là rất hiếm, ngoại trừ có thể ở một số bệnh nhân bị phình động mạch thất trái. 1.3. Trí tuệ nhân tạo và ứng dụng trong y học Trí tuệ nhân tạo (AI) là một thuật ngữ ngụ ý việc sử dụng máy tính để lập mô hình hành vi thông minh với sự can thiệp tối thiểu của con người. AI thường được hiểu từ việc phát minh ra robot, được mô tả là khoa học và kỹ thuật chế tạo máy thông minh, chính thức ra đời vào năm 1956. Thuật ngữ này được áp dụng cho một loạt các mục trong y học như robot, chẩn đoán y tế, thống kê y tế và sinh học. 12