Đề tài Tìm hiểu hệ thống chẩn đoán điện tâm đồ qua mạng

PHẦN I-TỔNG QUAN I.GIỚI THIỆU Ngày nay với sự phát triển không ngừng của Công Nghệ Thông Tin đã góp phần giúp cho mọi người có thể khám chữa bệnh một cách nhanh chóng và tiện lợi. Việc chẩn đoán bệnh là thông tin rất hữu ích cho những muốn xem xét về sức khoẻ của mình ở mõi ngày. Việc chẩn đoán bệnh không nhất thiết là ta phải đi đến bệnh viện, đi đến những trung tâm mới biết được kết quả chẩn đoán của mình, mà thế mạnh của Công Nghệ Thông Tin sẽ giúp chúng ta có thể truy cập lên trang web và gởi lên cho trung tam chuyên khám trị bệnh những file về bệnh nhân cần thiết và không lâu sẽ có kết quả cụ thể chẩn đoán về tình trạng sức khỏe cho mõi bệnh nhân tương ứng. Chính từ lẽ đó đề tài Chẩn Đoán Bệnh Từ Điện Tâm Đồ Qua Mạng sẽ giúp cho các bệnh nhân làm được điều này với những ý nghĩa đầy hữu ích. II.MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA ĐỀ TÀI Đề tài là một phần trong hệ thống Medicinal bao gồm hai phần cụ thể: Phần I: Quá trình gởi file lên trung tâm chẩn đoán bệnh, bao gồm hai bước : Bước 1: Thiết kế trang web để cho bệnh nhân có thể đăng nhập trên trang web bằng cách gởi File bệnh nhân, kèm theo thông tin về mình như họ tên, địa chỉ và số điện thoại lên server. Bước 2: Trên server sẽ lưu giữ File bệnh nhân, kèm theo thông tin mà bệnh nhân vừa gởi lên. Phần II: Qúa trình xử lý file tại trung tâm chẩn đoán bệnh và gửi trả kết quả về cho bệnh nhân, gồm các bước : Bước 3: Khi có dữ liệu về bệnh nhân, server sẽ xử lý File bệnh nhân này bằng cách dùng chương trình thực thi trên Điện Tâm Đồ để đo đạt. Bước 4: Sau đó thu thập tín hiệu dưới dạng sóng từ File bệnh nhân gởi lên trên Điện Tâm Đồ(ECG). Bước 5: Phân tích tín hiệu này để rút ra các thành phần sóng trên ECG có giá trị trong chẩn đoán. Bước 6: Đo các thông số chẩn đoán này để có kết quả cụ thể. Bước 7: Từ kết quả trên ta rút ra được các rối loạn nhịp và những tổn thương ở tim. Bước 8: Ta lưu kết quả này dưới dạng File và gửi trả về bệnh nhân kèm theo thông tin về bệnh nhân đó. Bước 9: Bệnh nhân sẽ xem kết quả mình bằng cách click vào mục kết quả trên trang web. Như vậy nguyên tắt hoạt động của chương trình là một bệnh nhân gởi lên một file bệnh nhân và một file về thông tin bệnh nhân đó thì trên server sẽ xử lý và gửi trả về một file kết quả kèm theo thông tin bệnh nhân tương ứng.Dựa vào đây mà con người có thể chẩn đoán bệnh rất dễ dàng. PHẦN II MÔ HÌNH CLIENT/SERVER VÀ CÔNG NGHỆ JAVA SERVER PAGE I.MÔ HÌNH CLIENT/SERVER Mô hình Client/Server vạch ra mối liên hệ giữa hai chương trình máy tính mà trong đó một chương trình đóng vai trò Client gửi yêu cầu đến cho một chương trình khác đóng vai trò Sever phục vụ. Mặc dù mô hình Client/Server có thể là các chương trình chạy trên một máy đơn, nhưng mô hình này thật sự quan trọng hơn trong một mạng máy tính.Trong một mạng máy tính, mô hình Client/Server tạo ra một giải pháp thuận lợi để liên kết các chương trình phân tán trên các vị trí khác nhau một cách hữu hiệu. Mô hình Client/Server đã trở thành một trong những ý tưởng trung tâm của mạng điện toán. Đa số các ứng dụng kinh doanh được viết ngày nay đều sử dụng mô hình Client/Server. Trong mô hình Client/Server,thông thường một server được vận hành và chờ yêu cầu từ client. Nhiều chương trình client chia sẻ các dịch vụ của một chương trình server chung. Với Internet thì Web Browser của bạn là một chương trình client yêu cầu các dịch vụ ( gửi các trang web, các file ) từ một Web Server, FTP Server trên một máy tính ở một nơi nào đó trên Internet. II. JAVA SERVER PAGE 1.Giới thiệu : Công nghệ Java Server Page là công nghệ được xây dựng từ những ứng dụng chứa nội dung trang Web động như HTML, DHML, XHML vá XML. Công nghệ JSP có khả năng tạo ra những trang Web với nội dung linh hoạt, có vai trò quan trọng trong việc phát triển các ứng dụng Web. Một trang JSP là một trang HTML, hay XML, trong đó có chứa mã Java, phần HTML, chịu trách nhiệm về việc định dạng văn bản, mã chương trình xem lẫn trong văn bản dùng để diễn đạt các yhao tác xử lý dữ liệu hoặc kết nối với cơ sở dữ liệu . Trang Web truyền thống ( dùng HTML ) được trình chủ Web gửi ngay đến cho máy khách (Client) khi có yêu cầu, còn các trang JSP phải chạy qua một guồng máy riêng biệt, ở đó phần mã chương trình được tách ra khỏi trang JSP, được thi hành và kết quả xử lý được ghi vào trang Web đang xét, tạo thành trang HTM thuần tuý. Web Broser Web Server HTML JSP Comtainer JSP HTML JSP Trang JSP khi chạy, mã Java sẽ được biên dịch thành javaServer và Servlet này chạy trên máy ảo java ở phía máy chủ (Web Serve). Mã Java được biên dịch khi máy khách truy xuất trang JSP lần đầu tiên. Tập tin .jsp có cấu trúc giống như tập tin .html truyền thống,nhưng khác ở chổ là tập tin .jsp có xen lẫn java. Mã java được tách biệt với phần HTML thông thường bằng cặp dấu . JSP đã làm đơn giản hoá và tăng tốc quá trình phát triển ứng dụng Web. Thay cho việc phải viết một chương trình java, giờ đây người ta chỉ cần tạo môt trang HTML, thêm các thẻ tựa XML và nếu cần thiết, sử dụng thêm các đoạn scriptlet. Bằng việc hỗ trợ các thư viện và mô hình phát triển, JS không chỉ làm giảm công sức phải bỏ ra của những người phát triển mà mà nó còn cung cấp một cơ sở vững chắc cho các công cụ phát triển. Khi đã được xây dựng , các trang jsp còn để bảo trì bởi sự tách biệt các xử lý nghiệp vụ hay các thành phần ra khỏi giao tiép,hình thức của trang. 2.Các thẻ lệnh và các hành động °Thẻ include Include directive được dùng để thay thế văn bản hoặc code trong lúc dịch trang JSP. Khai báo %@include file=”relativeRULsec”%chèn văn bản của tài nguyên nào đó vào tập tin .jsp. File được include vào là đối tượng điều khiển truy cập có sẵn của Jsp Container. °Thẻ khai báo °Hành động jsp:useBean Hành động jsp:useBean kết hợp một thể hiện của đối tượng ngôn ngữ lập trình Java được định nghĩa sẵn trong scope với id đã cho qua một biến kịch bản mới được khai báo trong id đó. Hành động jsp:useBean khá linh hoạt, phụ thuộc vào các thuộc tính đã cho. Cơ bản là tìm đối tượng hiện hành đang sử dụng thuôc tính id và thuộc tính scope;nếu không tìm thấy, nó sẽ tạo đối tượng dùng các thuộc tính khác. Nó cũng có thể dùng hành động này chỉ tên cục bộ, được đối tượng khá định ngiã trong trang jsp khác hoặc trong servlet;đối tượng này có thể được thực hiện bởi thuộc tính type và không cung cấp các thuộc tính class cũng như beanName. Nếu thuộc tính type và class cùng tồn tại, thì class phải có thể gán cho type;nhưng điều này sẽ dẫn đến lỗi trong khi biên dịch. Thuộc tính beanName là tên của Bean, được chỉ định trong đặc tả JavaBean dành cho phương thức instantiate()trong java.beans.Beans. Thuộc tính này sẽ được giải quyết trong lớp ClassLoader hiện hành. Nếu điều này không đúng, một biệt lệ sẽ phát sinh. Giá trị của thuộc tính này có thể là một biểu thức thuộc tính lúc yêu cầu. Cú pháp: <jsp:useBean id=”name” scope=”page” | request | sesion | aplication” typeSpec/> typeSpec::=class=”className”| class=”className” type=”typeName”| type=”typeName” class=”className”| beanName=”beanName” type=”typeName”| type=”typeName” beanName = “beanName”| type=”typeName” jsp:setProperty jsp:setPropert thiét lập giá trị cho thuộc tính của Bean. Thuộc tính name biểu thị một đối tượng, mà đối tượng này phải được định nghĩa trước khi hành động này xuất hiện. Hành động jsp:setProperty có hai biến. Cả hai biến thể này thiết lập các giá trị của một hay nhiều thuộc tính trong bean dựa trên kiểu của các thuộc tính. Bean thường được thực hiện để tìm ra các giá trị mà các thuộc tính biểu hiện ,dù chúng là thuộc tính đơn hay thuộc tính chỉ mục, kiểu của chúng có cùng các phương thức setter và getter. Cũng cho biết nếu kiểu thuộc tính đã cho có chứa lớp propertyEditor. Các thuộc tính trong Bean có thể thiết lập từ một hoặc nhiều tham số trong đối tượng yêu cầu, từ một hằng số String, hoặc một biểu thức thời gian tính toán. Các thuộc tính đơn hoặc thuộc chỉ mục có thể thiết lập bằng cách sử dụng setproperty. Biểu thức thời gian yêu cầu có thể được gán cho các thuộc tính của bất kỳ kiểu nào;quá trình chuyển đổi kiểu sẽ được thực hiện không tự động. Khi gán giá trị cho thuộc tính chỉ mục, giá trị được gán phải là một mảng Jsp:plugin Thẻ jsp: plugin được thay thế bởi thẻ hay thích hợp do tác nhân người dùng yêu cầu, và được phát ra thành luồng xử lý. Các thuộc tính thẻ cung cấp dữ liệu cấu hình cho việc trình bày element,như được chỉ ra trong bảng bên dưới. Cú pháp: <jsp:plugin type= “bean\applet” code=”objectCode” codebase=”objectCodebase” { align=”alignment”} { archive=”archiveList”} { height=”height”} { hspace=”hspace”} { jreversion=”jreversion”} { name=”componentName”} { vspace=”vspace”} { width=”width”} { nspluginurl=”url”} {iepluginurl=”url”}> { {}+ } {} jsp:param Có nhiệm vụ cung cấp thông tin khoá(hoặc giá trị).Jsp:param được sử dụng in trong các element như jsp : include , jsp:forward và jsp:plugin. Khi đang thực hiện jsp:include hoặc jsp:forward, trang đã include hay trang kế tiếp sẽ nhận ra đối tượng yêu cầu đầu tiên ,vời tham số đầu tiên được được tăng lên (augmented)bằng những tham số mới ,mặc dầu các giá trị mới đang tồn tại ở giá trị cao hơn. Phạm vi của các tham số mới là gọi jsp :iclude hoặc forward; trong trường hợp là jsp:include ,các tham số mới (cùng giá trị) sẽ không áp dụng khi include. Cú pháp: PHẦN III -TÌM HIỂU VỀ ĐIỆN TÂM ĐỒ CHƯƠNG I KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ ECG 1.ĐIỆN TÂM ĐỒ(Electrocardiography,viết tắt là ECG hay ECK) Là thiết bị y khoa ghi lại hoạt động điện của tim từ các điện cực đặt ở các vị trí đặt biệt trên da. Hình dạng của ECG được xem như là một đường cong biến thiên tuần hoàn trên các trục toạ độ giây và milivôn,mà điều đầu tiên của đề tài là phải thu thập tín hiệu trên điện tâm đồ từ file bệnh nhân gởi lên dưới hình thức được biểu hiện bằng làn sóng như hình : Hình 1.1: Hình ảnh sóng trên ECG. Dựa vào những thông tin từ ECG mà rút ra được các thông số có giá trị trong chẩn đoán rất cao chẳng hạn như xác định về tốc độ tim(heart rate),các rối loạn nhịp(arrhythmia),nhồi máu cơ tim,phì đại nhĩ,phì đại thất,block nhánh.Đó là mục tiêu mà đề tài cần thực hiện. 2.SỰ HÌNH THÀNH ĐIỆN TÂM ĐỒ Tim là một cơ rỗng,gồm 4 buồng dày mỏng không đều nhau,co bóp khác nhau.Cấu trúc phức tạp đó làm cho dòng điện hoạt động của tim cũng biến thiên phức tạp hơn ở một tế bào đơn giản như đã nói ở trên. Tim hoạt động được là nhờ một xung động truyền qua hệ thần kinh tự động của tim.Đầu tiên xung động đi từ nút xoang tỏa ra cơ nhĩ làm cho nhĩ khử cực trước:nhĩ bóp trước đẩy máu xuống thất.Sau đó nút nhĩ-thất tiếp nhận xung động truyền qua bó His xuống thất làm thất khử cực.Lúc này làm thất đã dày máu sẽ bóp mạnh đẩy máu ra ngoại biên. Hiện tượng nhĩ và thất khử cực lần lượt trước sau như thế chính là để duy trì quá trình huyết động bình thường của hệ thống tuần hoàn.Đồng thời để ghi được dòng điện hoạt động của tim,ta phải hiểu được hệ thống dẫn truyền xung động điện ở tim. 3.HỆ THỐNG DẪN TRUYỀN XUNG ĐỘNG Ở TIM Tim có những nút phát xung nhịp tự động và xung động phát ra từ nút này được lan truyền trên cơ tim và những sợi thần kinh đặt biệt.Toàn bộ hệ thống dẫn truyền gồm: Hinh1.2:Hệ thống dẫn truyền ở tim a.Nút xoang Nằm ở thành sau trên của nhĩ phải,khởi phát xung động điện kích thích tim nên còn gọi là chủ nhịp.Nhịp tim do nút xoang gọi là nhịp xoang xung động phát ra từ nút xoang theo dạng sóng tròn,theo hướng từ trên xuống và từ phải sang trái để khử cực và gây ra co bóp 2 nhĩ,tạo thành sóng P trên ECG. Bình thường sự chênh lệch thời gian khử cực nhĩ phải và trái không đáng kể,chỉ biểu hiện rõ khi bệnh lý. b.Các đường gian Nhĩ-Nút Sự dẫn truyền trong tâm nhĩ theo 3 bó cơ tim chứa các sợi cơ loại prrkinje tạo thành 3 đường trung gian nhĩ-nút:trước,giữa,sau. Giữa cả 3 đường này có các sợi liên kết lại ngay phía nút nhĩ thất .Một số sợi này không đi vào nút nhĩ thất mà đi bắt cầu qua nút nhĩ thất . Chúng có thể đi trở lại vào hệ dẫn truyền ở một khoảng xa(phía dưới nút nhĩ thất) c.Nút nhĩ thất Ở bên phải vách gian nhĩ ngay dưới lỗ đổ của xoang vành. Các xung động lan ra từ cả hai nhĩ vào nút nhĩ thất thì tạm dừng 0.07 giây khi kích thích thật sự nút nhĩ thất.Thời gian này để máu đi qua vale vào buồng thất. Trên ECG tương ứng đoạn PQ. d.Bó His (bó nhĩ thất) Bó His liên tục với nút nhĩ thất ,khoảng 2cm,nằm ở bên phải vách gian nhĩ và ngay trên vách gian thất.Nó đi xuống và chia thành bó nhánh phải và trái trong vách gian thất . Sau khi nghĩ 0.07 giây nhĩ thất bị kích thích và tiếp tục đi xuống bó nhĩ thất (bó His) vào các bó nhánh phải và trái trong vách gian thất một cách nhanh chóng. e.Bó nhánh phải và trái Bó nhánh trái ngắn hơn nhánh phải và nó chia thành hai nhánh nhỏ nữa: trái trước và trái sau. Dẫn truyền xung động qua các bó nhánh thường không biểu hiện trên ECG f.Mạng Purkinze Xung động từ các bó nhánh ( nhánh phải và trái) đi vào nhiều phân nhánh nhỏ của mạng Purkinze đến các tế bào của cơ tim của thất và gây khử cực tâm thất. Xung động đi từ nội tâm mạc ra lớp ngoại tâm mạc của cơ tim. g.Qúa trình dẫn truyền xung động của một chu kỳ tim Nút xoang-> cơ tâm nhĩ-> nút nhĩ thất-> bó His-> các nhánh trái và phải-> cơ tâm thất Đường dẫn truyền Tốc độ dẫn truyền Thời gian dẫn truyền (meters/sec) qua cấu trúc (sec) Nút xoang <0.01 ~0.15 ¯ Cơ tâm nhĩ 1.0-1.2 ~0.15 ¯ Nút nhĩ thất 0.02-0.05 ~0.08 ¯ Các nhánh phải và trái 2.0-4.0 ~0.08 ¯ Mạng Purkinze 2.0-4.0 ~0.08 ¯ Cơ tâm thất 03-1.0 ~0.08 4.MẮC CÁC ĐIỆN CỰC Đề tài chủ yếu đo và rút trích các thông số có giá trị chẩn đoán của các sóng trên 12 chuyển đạo thông dụng. Điện tâm đồ có 12 chuyển đạo bao gồm 6 chuyển đạo chi và 6 chuyển đạo trước tim. Khi đo bất kì một người nào khi dùng ECG thì chân phải của họ phải nối đất,các điện cực chi gắn vào tay trái ( viết tắt là LA) ,tay phải ( viết tắt là RA),chân trái ( viết tắt là LF) . Các chuyển đạo chi bao gồm : D1,D2,D3,aVR,aVL và aVF.Vị trí các chuyển đạo D1,D2,D3 do Einthoven đưa ra và gọi là tam giác Eithoven. RA - D1 + LA - - D2 D3 + + LF Chuyển đạo Cực dương Cực âm D1 LA RA D2 LF LA D3 LF RA AVR RA LA-LF AVL LA RA-LF AVF LF RA-LA Như vậy ta thấy khi đo một điện tâm đồ thì việc đặt các điện cực thu lấy các chuyển đạo như thế nào để có thể nghiên cứu dòng điện tim bình thường và bệnh lý một cách có ích. Chính từ lẽ đó việc đặt điện cực theo 12 cách thu lấy 12 chuyển đạo thông dụng bao gồm 6 chuyển đạo chi và 6 chuyển đạo trước tim là điều rất quan trọng để đề tài có thể phát huy được. Ở mỗi chuyển đạo sẽ có hình dạng sóng điện tâm đồ khác nhau,cũng như hình ảnh ta nhìn thấy được khi đứng ở 12 góc độ khác nhau xung quanh một vật có hình dạng gồ ghề,phức tạp. Từ hình ảnh trên ta thấy: D1:Điện cực âm ở cổ tay phải và điện cực dương ở cổ tay trái.Như vậy việc đặt điện cực ở cổ tay chỉ là cốt để dễ buột ,thực ra nó phản ánh điện thế ở vai phải và vai trái,là những chổ khó gắn điện cực,còn hai cánh tay chỉ làm nhiệm vụ hai dây dẫn điện. Do đó trục chuyển đạo sẽ là một đường thẳng nối từ vai phải (R) sang vai trái(L). Theo cách mắc như vậy,khi điện cực tay trái dương tính tương đối thì máy điện tim đồ sẽ ghi một làn sóng dương,còn khi điện cực tay phải dương tính tương đối thì máy sẽ ghi một làn sóng âm.Với điều kiện như thế ta gọi chiều dương của trục chuyển đạo là chiều từ vai phải sang vai trái. D2:Điện cực âm đặt ở cổ tay phải,điện cực dương đặt ở cổ chân trái .Như thế trục chuyển đạo ở đây sẽ là một đường thẳng đi từ vai phải(R) xuống gốc chân trái(F) và chiều dương là chiều từ R sang F. D3:Điện cực âm đặt ở tay trái và điện cực dương ở chân trái.Như thế,trục trục chuyển đạo sẽ là đường thẳng LF và chiều dương là chiều từ L đến F. Như vậy các trục chuyển đạo RL,RF và LF của D1,D2,D3 lập thành ba cạnh của một hình tam giác,có thể coi như tam giác đều với mỗi gốc bằng 60 độ gọi là Einthoven. “a” là chữ viết tắt của augemented nghiã là phải tăng hoặc khuyếch đại điện thế trên máy ECG để có biên độ tương đối với các chuyển đạo D1,D2,D3. Các chuyển đạo “a” sử dụng điện cực hoặc gắn chân trái,tay phải,hoặc tay trái làm cực dương và hai điện cực còn lại làm cực âm. VR:Điện cực đặt tại cổ tay phải,là chuyển đạo dùng để thu được thế ở mé bên phải và đáy tim,và từ đáy tim mà nhìn thẳng được vào buồng hai tâm thất. VL:Điện cực đặt ở cổ tay trái,là chuyển đạo dùng để nghiên cứu điện thế về phía thất trái. VF:Điện cực đặt ở cổ chân trái, là chuyển đạo độc nhất nhìn thấy được thành sau dưới đáy tim. Như vậy aVR,aVL,aVF là các chuyển đạo đơn cực các chi tăng thêm và còn được xem là ba đường phân giác trong của tam giác Einthoven. Tất cả 6 chuyển đạo D1,D2,D3,aVR,aVL,aVF được gọi chung là các chuyển đạo ngoại biên hay các chuyển đạo chi vì chúng đều có điện cực thăm dò đặt ở các chi.Chúng hỗ trợ cho nhau để dò tìm các rối loạn của dòng điện tim thể hiện ở bốn phía xung quanh quả tim trên mặt phẳng chắn.Nhưng còn các rối loạn của dòng điện tim chỉ thể hiện rõ ở mặt trước tim chẳng hạn thì các chuyển đạo trở nên vô nghĩa. Do đó người ta phải ghi thêm các chuyển đạo trước tim để giúp cho việc chẩn đoán được dễ dàng hơn. Các Chuyển đạo trước tim bao gồm :V1,V2,V3,V4,V5,V6.Kết hợp với 6 chuyển đạo này để điện tâm đồ có thể đo đạt được kết quả từ 12 chuyển đạo thông dụng. Hình1.3:Vị trí các chuyển đạo trước ngực Người ta thường ghi đồng loạt cho bệnh nhân 6 chuyển đạo trươ