การตรวจจับความผ ิดปกติของ...

การตรวจจับความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจ

นางสาวพรภัทร สุทธิพงศ

วิทยานิพนธนี้เปนสวนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตร วิทยาศาสตรมหาบัณฑติ

สาขาวิชาอุปกรณการแพทย ภาควิชาฟสิกสอุตสาหกรรมและอุปกรณการแพทย บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกลาพระนครเหนือ

ปการศึกษา 2551 ลิขสิทธ์ิของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกลาพระนครเหนือ

ช่ือ : นางสาวพรภัทร สุทธิพงศ ช่ือวิทยานพินธ : การตรวจจบัความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหวัใจ สาขาวิชา : อุปกรณการแพทย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกลาพระนครเหนือ อาจารยท่ีปรึกษาวิทยานิพนธหลัก : รองศาสตราจารย ดร.สุรพนัธ ยิ้มม่ัน ปการศึกษา : 2551

บทคัดยอ วิทยานิพนธนี้เปนการนําเสนอวิธีการตรวจจับความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจ โดยข้ันตอนการวิจัยนี้ เร่ิมตนดวยการออกแบบวงจรตรวจวัดสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจซ่ึง ตรวจจับสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจ 3 ลีด แลวใชไมโครคอลโทรลเลอรตระกูล AVR รุน ATMega128 แปลงสัญญาณท่ีวัดไดเปนขอมูลดิจิตอล จากนั้นสงผานขอมูลทาง USB Port ไปยังสวนประมวลผลเพื่อทําการตรวจจับสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจโดยใชหลักการนับอัตราการเตนของหัวใจ (Heart Rate) ในสวนของ R-Wave ท่ีวัดไดจํานวน 1000 คาเทียบกับเวลาใน 1 นาที ดวยโปรแกรม Visual Basic 6 ในการวิจิยนี้ไดทําการทดลองกับสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจแบบปกติท่ีอัตราการเตน 60, 80 และ 100 คร้ัง/นาทีตามลําดับ และสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจแบบผิดปกติชนิด sinus bradycardia และ second degree AV block mobitz type I แลวแสดงผลบนจอคอมพิวเตอร และจากการทดสอบโปรแกรมท่ีไดทําการออกแบบมานั้นสามารถแสดงผลของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจแบบปกติท่ีอัตราการเตน 60, 80 และ 100 คร้ัง/นาที โดยนับได 66, 82 และ 98 คร้ัง/นาทีตามลําดับ และทําการตรวจจับความผิดปกติสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจท้ัง 2 ชนิดท่ีกลาวมาข้ันตนได

(วิทยานิพนธมีจํานวนท้ังส้ิน 74 หนา) คําสําคัญ : คล่ืนไฟฟาหัวใจ, ความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจ _____________________________________________________อาจารยท่ีปรึกษาวิทยานิพนหลัก

Name : Miss Pornphat Sutthipong Thesis Title : Arrhythmia Electrocardiogram Detection Major Field : Medical Instrumentation King Mongkut’s University of Technology North Bangkok Thesis Advisor : Associate Professor Dr.Surapan Yimman Academic Year : 2008

Abstract

This thesis presents method of arrhythmia electrocardiogram detection. The first of all, ECG Amplifier circuit designed for detect 3 lead of ECG signal. Then AVR microcontroller of ATmega128 series converts analog ECG signal to digital and transfer ECG signal by R-Wave counting algorithm in 1000 waves and compare with 1 minute by Visual Basic 6 program. In experiment, for normal ECG has detect at 60, 80 and 100 rpm and arrhythmia ECG in case sinus bradycardia and second degree AV block mobitz-type I. In consequence, program able to detect normal ECG is 66, 82 and 98 rpm and able to detect arrhythmia ECG in case sinus bradycardia and second degree AV block mobitz-type I.

(Total 74 pages) Keywords : ECG Wave, Arrhythmia ECG ________________________________________________________________________Advisor

กิตติกรรมประกาศ

การจัดทําวิทยานิพนนี้ท่ีสามารถสําเร็จลุลวงไปไดดวยดีนั้น ขาพเจาตองขอขอบคุณ อาจารยท่ีปรึกษา รองศาสตราจารย ดร.สุรพันธ ยิ้มม่ันท่ีคอยใหความรู คําช้ีแนะท่ีดีตางๆ รวมท้ังหยิบยื่นโอกาสในการทําวิทยานิพนธใหกับขาพเจา และบุคคลที่ขาดเสียไมไดเลยคือพอ-แม ครอบครัวของขาพเจาท่ีคอยใหกําลังใจอยางดีเสมอมา ขอบคุณเอก, พี่เอะ และพี่โอมากๆ ท่ีคอยชวยงานวิทยานิพนธและใหคําปรึกษาตางๆอยางเต็มท่ีโดยไมบนอิดออดซักคํา ทายท่ีสุดนี้ขาพเจาก็หวังวาผูอานวิทยานิพนธฉบับนี้จะสามารถนําความรูไปใชประโยชนในโอกาสตอไปไดไมมากก็นอย

พรภัทร สุทธิพงศ

สารบัญ

หนา

บทคัดยอภาษาไทย ข

บทคัดยอภาษาอังกฤษ ค

กิตติกรรมประกาศ ง

สารบัญตาราง ช

สารบัญภาพ ซ

บทท่ี 1 บทนํา 1

1.1 ความเปนมาและความสําคัญของปญหา 1

1.2 วัตถุประสงค 1

1.3 ขอบเขตของการวิจยั 2

1.4 วิธีการวิจยั 2

1.5 ประโยชนของการวิจยั 2

บทท่ี 2 ทฤษฎีท่ีเกี่ยวของ 3

2.1 ความรูพื้นฐานเกี่ยวกับคล่ืนไฟฟาหวัใจ 3

2.2 การจําแนกชนิดของ Arrhythmia 18

2.3 ชนิดของ Arrhythmia 21

2.4 ไมโครคอนโทรลเลอร AVR ATmega128 34

2.5 รายละเอียดและหนาท่ีการทํางานของพอรตตางๆในไมโครคอนโทรลเลอร AVR ATmega128 37

บทท่ี 3 การออกแบบการทดลอง 42

3.1 ออกแบบและสรางวงจรระบบการวดัสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจ 44

3.2 ออกแบบและสรางโปรแกรมสําหรับตรวจจับและแสดงผลความผิดปกติ ของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหวัใจ

45

ข

สารบัญ (ตอ) หนา

บทท่ี 4 การทดสอบและผลการทดสอบ 49

4.1 การทดสอบความถูกตองของการวัดคล่ืนไฟฟาหวัใจไปแสดงผลบน จอมอนิเตอร

50

4.2 การทดสอบความถูกตองในการตรวจจับความผิดปกติของคล่ืนไฟฟา หัวใจ

53

4.3 ผลการทดลอง 55

บทท่ี 5 สรุปและขอเสนอแนะ 60

5.1 สรุป 60

5.2 ปญหาและขอเสนอแนะ 60

เอกสารอางอิง 62

ภาคผนวก ก 63

แผนผังวงจรวัดสัญญาณคล่ืนไฟฟาหวัใจ 63

ภาคผนวก ข 66

รหัสเทียมโปรแกรมตรวจจบัสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจ 66

ประวัติผูวจิัย 74

ค

สารบัญตาราง

ตารางท่ี หนา

2-1 ทิศทางการนําไฟฟาหวัใจกบัสภาพการนําไฟฟาหวัใจจากการวดัโดยละเอียด 17

2-2 ทิศทางการนําไฟฟาหวัใจกบัสภาพการนําไฟฟาหวัใจจากการวดัโดยสังเขป 17

2-3 การจําแนก arrhythmia ตามสาเหตุ 19

2-4 การจําแนก arrhythmia ตามพยากรณโรค 20

2-5 รีเซตและอินเตอรรัปตเวกเตอร 40

ง

สารบัญภาพ

ภาพท่ี หนา

2-1 ระบบการเหนีย่วนาํไฟฟาหัวใจ 4

2-2 กระบวนการดโีพลาไรเซชันและรีโพลาไรเซชัน 6

2-3 ความสัมพันธระหวางทิศทางการกระจายตัวของคล่ืนไฟฟาหัวใจ 7

2-4 ระยะและชวงคล่ืนไฟฟาหวัใจบนกระดาษกราฟ 8

2-5 แสดงเสนคล่ืนมาตรฐานท่ีเกิดระหวางรอบคล่ืน 9

2-6 แสดงความกวางและระยะหางคล่ืนของคล่ืนไฟฟาหัวใจ 10

2-7 คล่ืน QRS Complex ในหลากหลายรูปลักษณะ 11

2-8 การติดสายบันทึกสัญญาณในแตละรูปแบบ 15

2-9 แสดงเวกเตอรทิศทางการนําคล่ืนไฟฟาหวัใจ 16

2-10 ทิศทางการนําไฟฟาของคล่ืนไฟฟาหัวใจ 17

2-11 ลักษณะของ Sinus Tachycardia 21

2-12 ลักษณะของ Sinus Bradycardia 22

2-13 ลักษณะของ Sinus Arrhythmia 22

2-14 ลักษณะของ Premature Atrial Contraction 23

2-15 ลักษณะของ PAT และ PNT 24

2-16 ลักษณะของ Atrial Flutter 25

2-17 ลักษณะของ Atrial Fibrillation 26

2-18 ลักษณะของ Sinus Arrest 27

2-19 ลักษณะของ Premature Junctional Contraction 27

2-20 ลักษณะของ Premature Ventricular Contraction 28

2-21 ลักษณะของ Ventricular Tachycardia 29

2-22 ลักษณะของ Ventricular Fibrillation 30

2-23 ลักษณะของ First-Degree AV Block 30

2-24 ลักษณะของ Second-Degree AV Block-Mobitz Type I 31

จ

สารบัญภาพ (ตอ)


2-25 ลักษณะของ Second-Degree AV Block-Mobitz Type II 32

2-26 ลักษณะของ Third-Degree (Complete) AV Block 33

2-27 ลักษณะของ Bundle Branch Block 34

2-28 ภาพแสดงการจัดวางตําแหนงขาใชงานของ ATMEGA128 35

2-29 โครงสรางสถาปตยกรรมภายในของ ATMEGA128 37

3-1 แสดงขอบเขตการวิจยั 43

3-2 บล็อกไดอะแกรมวงจรระบบวัดสัญญาณคล่ืนไฟฟาหวัใจ 44

3-3 วงจรขยายสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจ 45

3-4 รูปแบบการสงขอมูลของวงจรวัดคล่ืนไฟฟาหัวใจ 45

3-5 แผงผังข้ันตอนการตรวจจับความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหวัใจ 46

3-6 แผนผังโปรแกรมนับอัตราการเตนของหวัใจ 47

3-7 วิธีหาคาสูงสุด (R-Wave) ของรูปคล่ืนไฟฟาหัวใจ 48

4-1 แสดงอุปกรณท่ีใชสําหรับการทดลอง 49

4-2 การทดสอบความถูกตองของการวัดคล่ืนไฟฟาหวัใจท่ี 60 คร้ัง/นาที 50

4-3 การทดสอบความถูกตองของการวัดคล่ืนไฟฟาหวัใจท่ี 80 คร้ัง/นาที 51

4-4 การทดสอบความถูกตองของการวัดคล่ืนไฟฟาหวัใจท่ี 100 คร้ัง/นาที 52 4-5 การทดสอบการตรวจจับความผิดปกติของคล่ืนไฟฟาหวัใจชนิด Sinus

Bradycardia 53 4-6 การทดสอบการตรวจจับความผิดปกติของคล่ืนไฟฟาหวัใจชนิด Second

Degree AV Block Mobitz-Type I 54

4-7 สัญญาณคล่ืนไฟฟาหวัใจบนจอมิเตอรท่ีอัตราการเตนของหัวใจ 60 คร้ัง/นาที 55

ฉ

สารบัญภาพ (ตอ)




4-10 แสดงคล่ืนไฟฟาหัวใจชนดิ Sinus Bradycardia ท่ีตรวจจบัได 58

4-11 คล่ืนไฟฟาหวัใจชนิด Second Degree AV Block Mobitz-Type I ท่ีตรวจจับได 59

บทที่ 1 บทนํา

1.1 ความเปนมาและความสําคัญของปญหา ในปจจุบันการแสดงผลของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจ (ECG Monitor) ท่ีมีใชในหอผูปวยหนัก (ICU : Intensive care unit) และหอผูปวยทางหลอดเลือดและหัวใจ (CCU : Coronary Care Unit) ในโรงพยาบาลตางๆ นั้น ไดมีการนําเทคโนโลยีตางๆ เขามาใชกันอยางกวางขวาง อาทิเชน การสรางวงจรการวัดสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจใหมีความแมนยํามากข้ึน การแสดงผลของสัญญาณคล่ืนไฟฟาท่ีผูปวยสามารถพกพาไปตามท่ีตางๆ ได เปนตน ซ่ึงเทคโนโลยีท่ีไดกลาวมาในขางตนนั้นยังเปนการแสดงผลของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจและสัญญาณชีพตางๆ แบบพื้นฐาน แตสําหรับการวิเคราะหความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจ (ECG Arrhythmia) ท่ีเกิดข้ึนขณะท่ีทําการวัดผูปวยนั้นยังไมมีแพรหลายหนัก โดยสวนใหญจะเปนผลิตภัณฑท่ีนําเขามาจากตางประเทศซ่ึงมีราคาสูง ทําใหโรงพยาบาลท่ีอยูตามตางจังหวัดหรือสถานพยาบาลที่อยูในพื้นท่ีหางไกลนั้นไมสามารถจัดซ้ือเขาหนวยงานได จากปญหาที่ไดกลาวมาขางตนนั้น วิทยานิพนธนี้จะเปนการนําเสนอวิธีการวิเคราะหความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจท่ีเกิดข้ึนในขณะท่ีทําการวัดอยูนั้นวาจะสามารถเกี่ยวของกับพยาธิสภาพชนิดใดบาง โดยสามารถแสดงผลทางมอนิเตอรท่ีติดอยูขางเตียงตามหอผูปวยตางๆ ได 1.2 วัตถุประสงค 1.2.1 เพื่อหาวธีิทางคณิตศาสตรในการจําแนกความผิดปกติของคล่ืนไฟฟาหวัใจ 1.2.2 เพื่อศึกษาและทดลอง Software ท่ีสามารถนํามาวิเคราะหความผิดปกติของสัญญาณดังกลาวมาใชในทางการแพทยได 1.2.3 ออกแบบและพัฒนาโดยใชอุปกรณท่ีมีจําหนายโดยทั่วไป เพื่อเปนแนวทางในการลดตนทุนจากการท่ีตองนําเขาเครื่องมือแพทยจากตางประเทศซ่ึงมีราคาแพง

21.3 ขอบเขตของการวิจัย 1.3.1 สรางวงจรการวัดสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจท่ีสามารถสงสัญญาณท่ีวดัไดไปยงัเคร่ืองแสดงผลคล่ืนไฟฟาหวัใจขางเตียงผูปวย (ECG Bed Side Monitor) 1.3.2 เขียนโปรแกรมบนเคร่ืองแสดงผลคล่ืนไฟฟาหัวใจ ใหสามารถรับสัญญาณจากวงจรวัดสัญญาณคล่ืนไฟฟาหวัใจ และแสดงผลบนจอแสดงผลได 1.3.3 เขียนโปรแกรมสําหรับวิเคราะหความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจ ใหสามารถวิเคราะหสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจท่ีผิดปกติและแสดงผลบนจอแสดงผลได 1.4 วิธีการวิจัย 1.4.1 ศึกษาถึงวิธีการหาความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจ 1.4.2 ศึกษาการทํางานและการประยุกตใชงานไมโครคอนโทรลเลอร เพื่อการตรวจวัดสัญญาณทางการแพทย 1.4.3 ออกแบบ software เพือ่ประมวลผลของสัญญาณความผิดปกติของคล่ืนไฟฟาหัวใจ 1.4.4 สอบเทียบกับเคร่ืองจาํลองสัญญาณความผิดปกติของคล่ืนไฟฟาหัวใจ 1.5 ประโยชนของการวิจัย 1.5.1 ไดรับความรูทางดานการวัดสัญญาณคล่ืนไฟฟาหวัใจ และการประยุกตใชกับสัญญาณทางการแพทยชนิดอ่ืนๆ 1.5.2 ไดรับความรูเกีย่วกบัการออกแบบ software เพื่อใชในการวิเคราะหสัญญาณความปกติของคล่ืนไฟฟาหัวใจ 1.5.3 สามารถนําการวจิัยนีไ้ปใชกับผูปวยไดจริงในอนาคต 1.5.4 ชวยลดตนทุนการนําเขาเคร่ืองมือแพทยจากตางประเทศท่ีมีราคาสูง

บทที่ 2 ทฤษฏีที่เกี่ยวของ

2.1 ความรูพืน้ฐานเก่ียวกับคล่ืนไฟฟาหัวใจ หัวใจเปนอวัยวะที่มีพลังมากท่ีสุดของรางกาย ทําหนาท่ีคลายเคร่ืองกําเนิดไฟฟาขนาดเล็กมีเซลลพิเศษทําหนาท่ีเปนจุดเร่ิมตนของกระบวนการทางไฟฟาอยูภายใน สามารถปลอยกระแสไฟฟาแผกระจายท่ัวหัวใจ เกิดเปนคล่ืนไฟฟาหัวใจได ขบวนการไฟฟานี้จะกระตุนทําใหหัวใจสามารถขยายตัวรับเลือด และหดตัวสูบฉีดเลือดออกไปเล้ียงสวนตางๆท่ัวรางกายได 2.1.1 ความสัมพันธของหัวใจและคล่ืนไฟฟาหวัใจ หัวใจเปนอวัยวะท่ีสําคัญอวัยวะหนึ่งของรางกายทําหนาท่ีรับโลหิตและฉีดโลหิตไปยังอวัยวะตางๆ ของรางกาย หัวใจของมนุษยแบงออกเปน 4 หองดังตอไปนี้ สองหองบนเรียกวาหัวใจหองบนซายและหัวใจหองบนขวา (Left and Right Atrium) สองหองลางเรียกวาหัวใจหองลางซายและหัวใจหองลางขวา (Left and Right Ventricle) ผนังของหองหัวใจมีลักษณะเปนกลามเนื้อ เม่ือกลามเนื้อเกิดการหดหรือคลายตัวจะทําใหเลือดท่ีอยูภายในหองหัวใจเกิดการเคล่ือนไหลภายในหองหัวใจระหวางหัวใจหองบนและหองลาง หองหัวใจท้ังสองขางจะมีเนื้อเยื่อขวางกั้น ทําให การไหลของเลือดไปไดในทางเดียวเรียกวา ล้ินหัวใจ คือไหลจากหองบนลงสูหองลางและไหลจากหองลางออกไปสูเสนเลือดใหญ การหดตัวของกลามเน้ือหัวใจท่ีทําใหเกิดการไหลของเลือดนั้น ถูกควบคุมโดยระบบไฟฟาภายในหัวใจเร่ิมตนจากกลุมของเซลลในผนังหัวใจหองบนขวาท่ีเช่ือมตอกับเสนเลือดดําใหญ (Superior Vena Cava) เปนเซลลท่ีมีลักษณะกึ่งประสาทกึ่งกลามเน้ือ กลุมเซลลนี้จะใหกําเนิดไฟฟาเปนจังหวะอยางตอเนื่องและคอนขางสมํ่าเสมอในคนปกติ เซลลเหลานี้เรียกวาเพซเมเกอรเซลล (Pacemaker Cell)

4

ภาพท่ี 2-1 ระบบการเหนีย่วนําไฟฟาหัวใจ

สัญญาณไฟฟาหัวใจจะเดินทางผานกลุมเซลลพิเศษท่ีเรียกวา Sino-Atrial node (SA Node) สัญญาณไฟฟาท่ีกําเนิดจาก SA Node จะถูกสงลงไปในหองหัวใจสวนท่ีอยูลางลงไป 3 สวนดังนี้สวนแรกวิ่งไปตามดานหนาของหัวใจหองบนขวาแลวแบงออกเปน 2 ทาง คือทางหนึ่งออม มาจากทางดานหนาไปสูหัวใจหองบนทั้งสองหอง สวนอีกทางหน่ึงแยกลงตรงผนังกั้นหัวใจ หองบนท้ัง 2 ลงมาสูดานบนของ Atrio-Ventricular Node (AV Node) สวนนําไฟฟาสวนนี้เรียกวา Anterior Internodal Track (Bachmann’s Bundle) สวนท่ีสองเร่ิมจากทางดานหลัง SA Node ออมมาทางดานหลังของเสนเลือด Superior Vena Cava ลงมาสูผนังกั้นหัวใจหองบนและลงสูดานบน AV Node เรียกวา Middle Internodal Track (Wenckebach) สวนท่ีสามเร่ิมจากดานหลังของ SA Node ลงมตามผนังหัวใจหองบนขวาลงสู AV Node เรียกวา Posterior Internodal Track (Thorel) ในหัวใจหองบนขวาชิดกับผนังกั้นหัวใจหองลางใกลผนังกั้นระหวางเอเทรียมท้ังสองขางตรงบริเวณเหนือล้ินหัวใจ Tricuspid ท่ีอยูดานหนาของชองเปดของ Coronary Sinus เปนตําแหนงของกลุมเซลลท่ีมีลักษณะเหมือนเซลลประสาทผสมกับเซลลกลามเน้ืออีกกลุมหนึ่งเรียกวา AV Node จะรับสัญญาณไฟฟาจาก SA Node ตามเสนทางท่ีกลาวขางตนแลวสงตอไปตามสวนตางๆ ท่ีเรียกวา HIS Bundle ซ่ึงเปนสวนท่ีรับสัญญาณไฟฟาจาก AV Node โดยตรงมียาวประมาณ 2 เซนติเมตร อยูท่ีผนังกั้นระหวางหัวใจในสวนเอเทรียมท้ัง 2 ขางและผนังกั้นระหวางหัวใจสวนของเวนตริเคิลท้ัง 2 ขางเชนกัน สัญญาณไฟฟาหัวใจจาก HIS Bundle จะถูกสงตอไปท่ี Right Bundle Branch และ Left Bundle Branch แยกกันไปยังหัวใจหองลางท้ังสองขางโดยท่ี Right Bundle Branch จะทอดตัวมาตามผนังกั้นหัวใจหองลางคอนมาทางขวาแลวแทรกตัวเขาไปอยูในเยื่อบุหัวใจดานขวา สวน Left Bundle Branch จะทอดตัวมาตามผนังกั้นหัวใจหองลางคอนมาทางซายและแยก

5

ออกเปนสองแขนงไดแกแขนงดานหนาและแขนงดานหลัง (Anterior and Posterior Fascicle) มีขนาดส้ันและหนากวาสวนปลายสุดของระบบนําไฟฟาของหัวใจซ่ึงอยูใตเยื่อบุหัวใจดานใน (Endocardium) สามารถรับสัญญาณไฟฟาจากสวนท่ีกลาวมาแลวขางตนเพื่อนําสัญญาณไฟฟาลงไปแผกระจายท่ัวหองหัวใจดานลางท้ังทางดานขวาและดานซายเรียกวา Purkinje System เม่ือสัญญาณไฟฟาไปถึงบริเวณใด จะทําใหกลามเนื้อหัวใจบริเวณนั้นเกิดการหดตัวและ เม่ือเวลาผานไปกลามเน้ือบริเวณนั้นก็จะคลายตัวออก เลือดดําท่ีอยูในสวนตางๆ ของรางกายเม่ือไดรับออกซิเจนไปใชงานแลวจะไหลยอนกลับมายังหัวใจดานบนขวาและไหลตอลงไปในหัวใจดานลางขวา เม่ือล้ินหัวใจท่ีค่ันระหวางหองหัวใจบนและลางเปดโดยมีแรงสงมาจากการหดตัวของกลามเน้ือหัวใจหองบนขวา เม่ือเลือดลงมาถึงหัวใจหองลางขวาระยะเวลาหนึ่งกลามเนื้อหัวใจหองลางขวาจะหดตัวทําใหเกิดแรงสงการไหลของเลือดในหองหัวใจนั้นไปดันใหล้ินหัวใจปดกั้นการไหลยอนของเลือดไปสูหัวใจหองขวาบนเกิดการไหลของเลือดไปทางออกคือเสนเลือดแดง พูลโมนารี (Pulmonary Artery) สงตอไปยังปอดเพ่ือใหมีการเติมออกซิเจนเขากระแสเลือดท่ี ถุงลมปอด เลือดท่ีผานการเติมออกซิเจนแลวจะมีสีแดงและไหลไปตามเสนเลือดดําพูลโมนารี(Pulmonary Vein) ไหลเขาสูหองหัวใจดานบนซายแลวไหลตอลงไปในหองหัวใจดานลางซาย เม่ือล้ินหัวใจที่ค่ันระหวางหองหัวใจบนและลางเปด โดยมีแรงสงการไหลจากการหดตัวของกลามเน้ือหัวใจหองบนซาย เม่ือเลือดลงมาถึงหัวใจหองลางซายช่ัวระยะเวลาหน่ึงกลามเนื้อหัวใจหองลางซายจะหดตัวทําใหเกิดแรงสงการไหลของเลือดในหองหัวใจนั้นออกไปดันใหล้ินหัวใจปดกั้นการไหลยอนของเลือดไปสูหัวใจหองซายบน เกิดการไหลของเลือดไปทางออกคือเสนเลือดแดงใหญเอออตา (Aorta) นําเลือดออกไปยังสวนตางของรางกายแลัวไหลกลับมาท่ีหัวใจอีกคร้ังหนึ่ง 2.1.2 กระบวนการดีโพลาไรเซชันและรีโพลาไรเซชัน โดยปกติเม่ือเซลลกลามเนื้อหัวใจอยูในระยะพักตัว (at Rest) ภายในเซลลจะมีศักยไฟฟา iΦ นอยมากประมาณ -60 ถึง -100 มิลลิโวลต เรียกวาศักยขณะเซลลพัก (Resting Potential) และเรียกสภาวะเซลลในขณะน้ีวาสภาวะโพลาไรเซชัน (Polarization) เม่ือเซลลกลามเนื้อหัวใจไดรับการกระตุนอยูในสภาวะดีโพลาไรเซชัน (Depolarization/Activated) คาศักยไฟฟาจะสูงข้ึนประมาณ +20 มิลลิโวลตเรียกวาศักยกระตุน (Action Potential) การที่ศักยไฟฟามีคาตางกันนี้ เนื่องจากการแลกเปล่ียนความเขมขนของสารเกลือแร เชน โซเดียมไอออนท่ีอยูภายนอกเซลลกับโปแตสเซียมไอออนท่ีอยูภายในเซลล ในภาวะปกติภายในเซลลจะมีสารโปรแตสเซียมสูงโซเดียมตํ่า สารเกลือแรเหลานี้จะคอยๆ ซึมผานเขาออกเซลลเปนระยะๆ ทําใหคาศักยไฟฟาเปล่ียนแปลงอยูตลอดเวลา เม่ือใดท่ีศักยไฟฟาของเซลลลดตํ่าลงมากๆ เซลลจะตอบสนองการกระตุนโดยสารโซเดียมภายนอกเซลลจะซึมเขาสูภายในเซลลอยางรวดเร็วทําให

6

ศักยไฟฟาภายในเซลลเพิ่มข้ึนตอมาศักยไฟฟาก็จะคอยๆ ลดลงเพราะมีสารโปรแตสเซียมซึมผานเขาภายในเซลลตามดวยสารโซเดียมถูกขับออกนอกเซลล เรียกวาเซลลอยูในสภาวะกลับตัวรีโพลาไรเซชัน (Repolarization) ดังภาพท่ี 2-2

ภาพท่ี 2-2 กระบวนการดีโพลาไรเซชันและรีโพลาไรเซชัน ปรากฏการณเหลานี้ในทางไฟฟาพบวาเม่ือคาแรงดันมีการเปล่ียนแปลงและเซลลมีความตานทานทางไฟฟา จะทําใหเกิดเสนทางของกระแสไฟฟาไหลผานจากเซลลหนึ่งไปยังอีกเซลลหนึ่งตอไปเปนลูกโซ ทําใหเกิดศักยกระตุนในแตละสวนของหัวใจ เม่ือรวมศักยกระตุนท่ีเกิดข้ึนผลที่ไดคือคล่ืนไฟฟาหัวใจ ดังแสดงในภาพท่ี 2-3 แสดงความสัมพันธของการเกิดคล่ืนไฟฟาหัวใจ

7

(ก) (ข)

(ค) (ง)

(ก) แสดงการเกิดคล่ืน P (ข) แสดงการเร่ิมตนคล่ืน QRS Complex (ค) แสดงการส้ินสุดคล่ืน QRS Complex (ง) แสดงการเกิดคล่ืน T

ภาพท่ี 2-3 ความสัมพันธระหวางทิศทางการกระจายตัวของคล่ืนไฟฟาหัวใจ

8

2.1.3 การเกิดคล่ืนไฟฟาหวัใจในทางสรีระไฟฟา กระบวนการหดตัวและคลายตัวอยางสมํ่าเสมอของหัวใจสงผลใหเกิดสรีระไฟฟาไหลผานไปมาในหัวใจเปนวงรอบหรือท่ีเรียกวาคล่ืนไฟฟาหัวใจ ประกอบดวยคล่ืน P คล่ืน QRS Complex คล่ืน T และคล่ืน U (พบไดในบาง Lead) ดังแสดงในภาพท่ี 2-4 ซ่ึงสามารถอธิบายการเกิดคล่ืนไฟฟาตามการทํางานของหัวใจไดดังนี ้

ภาพท่ี 2-4 ระยะและชวงคล่ืนไฟฟาหัวใจบนกระดาษกราฟ 2.1.3.1 การเกิดคล่ืน P แสดงการดีโพลาสไรเซชันของหัวใจหองบนซายและหัวใจหองบนขวา (Depolarization of the Right and Left Atria) ซ่ึงทําใหหัวใจหองบนมีการหดตัว โดยปกติคล่ืน P จะเปนคล่ืนหัวต้ัง เวนแตใน Lead aVR ท่ีคล่ืน P จะเปนคล่ืนหัวกลับ คล่ืน P จะมีขนาดใหญและ เห็นไดชัดท่ีสุดเม่ืออยูใน Lead II มากกวา Lead อ่ืนๆ 2.1.3.2 การเกิดคล่ืน QRS Complex แสดงการดีโพลาไรเซชันของหัวใจหองซายลางและหัวใจหองขวาลาง (Right and Left Ventricular Depolarization) สงผลใหกลามเน้ือหดตัวสงโลหิตไปเล้ียงสวนตางๆ ภายในรางกายและประกอบข้ึนเปนคล่ืน Q คล่ืน R และคล่ืน S ในคนปกติคล่ืน Q จะเปนคล่ืนลบเล็กๆ เกิดจากการกระตุนทางไฟฟาของผนังกั้นเวนทริเคิลดานซายและวิ่งจากทางดานขวา เนื่องจากผนังกั้นเวนทริเคิลดานซายหนากวาดานขวาทําใหเราไดคล่ืนบวก R สูงและชัดเจนเมื่อเราวางขั้วไฟฟาไวท่ีบริเวณเวนทริเคิลซาย ถาวางข้ัวไฟฟาไวท่ีบริเวณเวนทริเคิลขวาคล่ืนท่ีบันทึกไดจะแสดงใหเห็นคล่ืน R ท่ีเล็กและเต้ีย แตคล่ืน S จะมีลักษณะท่ีแหลมและลึก

9

2.1.3.3 การเกิดคล่ืน T แสดงการรีโพลาไรเซชันหัวใจหองลางมีขนาดประมาณรอยละ 30 ของคล่ืน R โดยท่ีคล่ืน T จะมีลักษณะหัวต้ังไมคอยสมมาตรเล็กนอย ซ่ึงทางดานขาข้ึน (Ascending) ชันนอยกวาดานขาลง (Descending) เล็กนอย ซ่ึงจะไดคล่ืน T หัวต้ังในกรณีวัดโดยใช Lead I , II , 63 VV − และจะไดคล่ืน T หัวกลับในกรณีวัดโดยใช Lead aVR 2.1.3.4 การเกิดคล่ืน U มีจุดกําเนิดไมแนชัดแตอาจแสดงถึงสภาพหลังการรีโพลารไรเซชันของเสนใย Purkinje และระยะท่ีเกิดคล่ืน U จะตรงกับระยะพักตัวของเวนทริเคิล 2.1.4 เสนมาตรฐานและพารามิเตอรตางๆ ท่ีใชในการวินิจฉัย ในการทํางานแตละครั้งของหัวใจจะเร่ิมต้ังแตการหดตัวจนไปถึงการคลายตัวซ่ึงจะทํางานเปนวงรอบหรือเรียกวาหนึ่งรอบคล่ืน ดังนั้นการทํางานของหัวใจจึงมีวงรอบทางไฟฟาอยางสมบูรณและจะแยกจากกันดวยเสนมาตรฐาน (Baseline หรือ ISO-Electric Line) คล่ืนไฟฟาหัวใจท้ังหลายจะเกิดข้ึนเหนือหรือใตเสนมาตรฐานท้ังส้ิน โดยท่ัวไปคล่ืนท่ีอยูเหนือเสนมาตรฐานเรียกวาคล่ืนบวกหรือคล่ืนหัวต้ัง ซ่ึงไดแกคล่ืน P คล่ืน QRS Complex และคล่ืน T เปนตน สวนคล่ืนท่ีอยูใตเสนมาตรฐานเรียกวาคล่ืนลบหรือคล่ืนหัวกลับ ซ่ึงไดแกคล่ืน Q และคล่ืน S ดังแสดงในภาพท่ี 2-5 แตอยางไรก็ตามคล่ืนสามารถเปล่ียนรูปคล่ืนไปตามอาการหรือระบบการทํางานของหัวใจท่ีผิดปกติ สงผลใหคล่ืนเกิดการเปล่ียนแปลงเชน การเกิดคล่ืน P หรือคล่ืน T หัวกลับ เปนตน

ภาพท่ี 2-5 แสดงเสนมาตรฐานท่ีเกดิระหวางรอบคล่ืน ในแตละรูปคล่ืนของคล่ืนไฟฟาหัวใจจะแยกจากกันดวยชองหางคล่ืน (Segment) และเม่ือรวมชองหางคล่ืนกับความยาวคล่ืนจะเรียกวาระยะหางคล่ืนยกตัวอยางเชน ระยะหางคล่ืน ST เปนการรวมกันระหวางชองหางคล่ืน ST ( ต้ังแตตําแหนงส้ินสุดคล่ืน S ไปจนถึงตําแหนงเร่ิมตนคล่ืน T ) บวกกับความยาวคล่ืน T ( ตําแหนงเร่ิมตนคล่ืน T ไปจนถึงตําแหนงส้ินสุดคล่ืน T ) ดังแสดงในภาพท่ี 2-6 ซ่ึงสามารถจําแนกรายละเอียดการแบงและพารามิเตอรตางๆ ไดดังนี้

10

ภาพท่ี 2-6 แสดงความกวางและระยะหางคล่ืนของคล่ืนไฟฟาหัวใจ 2.1.4.1 คล่ืน P จะพบเห็นมากใน Lead II และตองเปนหัวต้ังเสมอจึงจะถือวาปกติ สวนใน 1V และ 2V อาจจะเปนท้ังหัวต้ังและหัวกลับก็ได ซ่ึงคล่ืนลบตองมีขนาดไมนอยกวาหรือเทากับขนาดดานบวกจึงจะถือวาปกติ โดยท่ัวไปคล่ืน P ตองมีความกวางไมเกิน 0.08-0.12วินาที และความสูงไมเกิน 2.5 มิลลิเมตร

รูปรางลักษณะของคล่ืน P คล่ืนหัวต้ัง คล่ืนหัวกลับ คล่ืนท่ีมีท้ังหัวต้ังและหัวกลับอยูในคล่ืนเดียวกัน ไมมีคล่ืน P

2.1.4.2 ระยะหางคล่ืน P-R เปนระยะจากจุดเร่ิมตนของคล่ืน P ไปถึงจุดเร่ิมตนของคล่ืน QRS Complex ถา QRS Complex มีคล่ืน Q อยูดวย ระยะคล่ืน P-R จะวัดโดยเร่ิมจากจุดเร่ิมตนของ คล่ืน P ไปจนถึงจุดเร่ิมตนของคล่ืน Q แตถา QRS Complex ไมมีคล่ืน Q ระยะคล่ืน P-R จะเร่ิมวัดจากจุดเร่ิมตนของคล่ืน P ไปจนถึงจุดเร่ิมตนของคล่ืน R ระยะคล่ืน P-R จะหมายถึงคล่ืน P รวมดวยเสมอแตไมมีสวนของ QRS Complex ระยะคล่ืน P-R จะมีคาระหวาง 0.12-0.20 วินาที 2.1.4.3 คล่ืน QRS Complex ในคล่ืนไฟฟาหัวใจ คล่ืน Q คือคล่ืนลบอันแรกในหนึ่งรอบคล่ืนและเปนสวนเร่ิมตนของ QRS Complex ดังนั้นถาใน Lead ใดมีคล่ืน Q อยู คล่ืน Q นั้นจะอยูระหวางคล่ืน P และคล่ืน R และในบางคร้ัง QRS Complex จะประกอบดวยคล่ืน R เพียงอยางเดียวโดยไมมีคล่ืน Q นําหนาและคล่ืน S ตามหลังก็ได แตถาเราตองการกลาวถึงจุดเร่ิมตนของคล่ืน R เราก็ยังใชเรียกจุดนั้นวา Q อยูเชนดียวกับจุดสุดทายของคล่ืน R ท่ีเรียกวา S โดยไมไดมีคล่ืน S อยางแทจริงเหมือนใน QRS Complex ท่ัวไป

11

ในทางปฏิบัติแลวเวลาอานคล่ืนไฟฟาหัวใจเม่ือพูดถึง QRS Complex อาจจะหมายความรวมๆ กันไป คืออาจจะมีคล่ืน Q หรือคล่ืน S ดวยหรือไมมีก็ได แตเม่ือตองการแยกรายละเอียด วิธีปฏิบัติท่ียึดถือตามหลักสากลนิยมคือการใชอักษรภาษาอังกฤษตัวเล็กในคล่ืนขนาดเล็ก ใชอักษรตัวใหญในคล่ืนขนาดใหญ และถามีคล่ืนท่ีเปนบวกหรือลบมากกวา 1 คล่ืนจะใชสัญญาลักษณะ R R’และ R’’ แทนจํานวนคล่ืนท่ีเกิดดังแสดงในภาพท่ี 2-7

ภาพท่ี 2-7 คล่ืน QRS Complex ในหลากหลายรูปรางลักษณะ 2.1.4.4 คล่ืน Q มีความกวางนอยกวา 0.04 วินาที หรือ 1 ชองเล็ก และมีความลึกนอยกวา ¼ ของขนาดคล่ืน R คล่ืน Q ท่ีปกตินั้นมักจะพบไดใน Lead I , aVFaV ,2 , 54 ,VV และ 6V 2.1.4.5 ระยะหางคล่ืน Q-T คือระยะต้ังแตเร่ิมตนคล่ืน Q ไปจนส้ินสุดคล่ืน T โดยระยะคล่ืน QT จะเปนระยะคล่ืนท่ียาวท่ีสุดในบรรดาระยะคลื่นท่ีมี ซ่ึงไดรวมความยาวของคล่ืน QRS Complex ชองหางคล่ืน ST และความยาวคล่ืน T เขาดวยกัน คาของ Q-T จะแตกตางกันไปตามอายุ เพศ วัยและอัตราการเตนของหัวใจ 2.1.4.6 ระยะคล่ืน R-R คือระยะระหวางยอดคล่ืน R แรกไปถึงยอดคล่ืน R ลูกตอไป 2.1.4.7 ระยะหางคล่ืน S-T เร่ิมต้ังแตส้ินสุดตําแหนงคล่ืน S ไปจนถึงส้ินสุดตําแหนงคล่ืน T 2.1.4.8 ความกวางคล่ืน QRS Complex คือการรวมกันของคล่ืนสามคล่ืนเร่ิมต้ังแตสวนแรกสุดของความกวางคล่ืน QRS Complex คือคล่ืน Q ในคนปกติจะเปนคล่ืนลบขนาดเล็ก จากนั้นจะตามดวยคล่ืนท่ีมีขนาดใหญและเห็นไดชัดท่ีสุดนั้นคือคล่ืน R ในคนปกติจะเปนคล่ืนบวกและสุดทายคล่ืน S ในคนปกติจะเปนคล่ืนลบท่ีมีขนาดเล็กแตมีความลึก ในการศึกษา QRS Complex ส่ิงท่ีควรสังเกต มี 2 ขอดังนี้

12

ก) ความสูงของคล่ืน R และความลึกของคล่ืน S ข) ความกวางคล่ืนคือระยะทางจากจุดเร่ิมตนของ QRS Complex ไปจนถึงจุดสุดทายตามปกติจะอยูท่ีระหวาง 0.06-0.10 วินาที โดยปกติมักใช Lead II ในการหาระยะคล่ืน QRS Complex และระยะหางคล่ืน P-R 2.1.4.9 คล่ืน T รูปรางของคล่ืน T ปกติจะไมคอยสมมาตรเล็กนอย โดยท่ัวไปแลวคล่ืน T ใน Limb Lead จะไปทิศทางเดียวกับคล่ืน QRS Complex ท่ีอยูใน Lead เดียวกันเสมอ กลาวคือถาคล่ืน QRS Complex สวนใหญหัวต้ังคล่ืน T ก็จะหัวต้ังตาม เปนตน ดังนั้นคล่ืน T จะหัวต้ังเสมอใน Lead I และ II และจะหัวกลับเสมอใน aVR ในการบอกถึงความปกติหรือผิดปกติของคล่ืน T รูปรางลักษณะคล่ืนเพียงอยางเดียวไมเพียงพอแตตองอาศัยการหาแกนไฟฟาประกอบดวย ความสูงและความกวางของคล่ืน T นั้นไมมีมาตรฐานท่ีแนนอนวาควรจะเปนเทาใดเหมือน คล่ืน P ความสูงของคล่ืน T จะแตกตางกันไดมากในแตละบุคคลและในคนๆ เดียวกันคล่ืน T ยังอาจจะแตกตางกันไปไดในเวลาท่ีแตกตางกนั รูปรางลักษณะของคล่ืน T มีดังนี้ 1. คล่ืนหัวต้ัง แบงเปน 2 ลักษณะดังนี้ 1.1 รูปคล่ืนปกติ (ไมสมสวนเล็กนอย)

1.2 รูปคล่ืนสูงและแคบ 2. คล่ืนหัวกลับ 3. คล่ืนท่ีมีท้ังหัวต้ังและหัวกลับอยูในคล่ืนเดียวกัน 4. ไมมีรูปคล่ืน T หรือเกิดการยกขอบขาข้ึน/ขาลง

2.1.4.10 คล่ืน U ตามธรรมดาคล่ืน U จะไมมีในคล่ืนไฟฟาหัวใจทุก Lead แตจะเห็นไดชัดท่ีสุดใน Chest Lead 54 ,VV คล่ืน U มักมีขนาดไมเกิน 0.1 mV มักจะเปนคล่ืนเล็กๆ เกิดข้ึนหลังคล่ืน T และอยูกอนคล่ืน P ในรอบคล่ืนถัดไป การเปล่ียนแปลงของคล่ืน U อาจจะเกิดได 2 ลักษณะคือ ก) คล่ืน U มีขนาดใหญเห็นไดชัด (Prominent U ware) ข) คล่ืน U กลับหัว (Inverted U ware) 2.1.4.11 อัตราการเตนของหัวใจ ในคนปกติจะอยูในชวง 60-100 คร้ังตอนาที ถาอัตราการเตนของหัวใจนอยกวา 60 คร้ังตอนาที เปนความผิดปกติท่ีเรียกวาภาวะหัวใจเตนชา (Brady Arrhythmia) และถาหัวใจเตนเร็วเกินกวา 100 คร้ังตอนาที เปนความผิดปกติท่ีเรียกวาภาวะหัวใจ เตนเร็ว (Tachy Arrhythmia) หนวยท่ีใชวัดคล่ืนไฟฟาหัวใจไดแก มิลลิโวลตตอวินาทีและบันทึกลงในกระดาษบันทึกคล่ืนไฟฟาหัวใจท่ีใชอัตราความเร็วของแถบบันทึก 25มิลลิเมตร/วินาที เปนผลใหชวงหางในแนวยาว 1 ชองเล็กเทากับ 0.04 วินาที ชวงหาง 5 ชองเล็กหรือ 1 ชองใหญเทากับ 0.20

13

วินาที ดังในภาพท่ี 2-4 วิธีการคํานวณอัตราการเตนของหัวใจมีหลายวิธี อาจจะนับชวง P-P หรือ R-R ท่ีอยูถัดกันก็ได วิธีท่ีงายท่ีสุดคือเอา 300 ต้ังหารดวยจํานวนชองใหญท่ีอยูระหวางบีท ของหัวใจท่ีถัดกันใน Lead ใดก็ไดท่ีชัดเจน (เหมาะสําหรับกรณีท่ีอัตราการเตนคอนขางสม่ําเสมอ) ไดอัตราเปนจํานวนคร้ังตอนาทีเชน ถา R-R internal = 1 ชองใหญ อัตราการเตนของหัวใจจะเทากับ 300 คร้ังตอนาที ดังนั้น R-R internal = 2 ชองใหญ อัตราการเตนของหัวใจจะเทากับ 150 คร้ังตอนาที R-R internal = 3 ชองใหญ อัตราการเตนของหัวใจจะเทากับ 100 คร้ังตอนาที R-R internal = 4 ชองใหญ อัตราการเตนของหัวใจจะเทากับ 75 คร้ังตอนาที 2.1.5 วิธีการวัดและบันทึกคล่ืนไฟฟาหัวใจ ในการติดสายบันทึกคล่ืนไฟฟาหัวใจ จะตองทําความสะอาดบริเวณท่ีจะติดข้ัวไฟฟา (Electrode) จากนั้นทาเจล ณ จุดท่ีติดข้ัวไฟฟาเพื่อลดความตานทานอิมพีแดนซลงเพ่ือใหส่ือไฟฟาไดดีข้ึน คล่ืนไฟฟาหัวใจท่ีสมบูรณจะตองประกอบดวย 12 Lead ในแตละ Lead เกิดจากการวางข้ัวไฟฟา ซ่ึงเปนข้ัวลบไวในแตละตําแหนงบนรางกาย Lead ท้ัง 12 นี้ แบงออกไดเปน 3 ชนิดดวยกันคือ 2.1.5.1 Bipolar Lead หรือ Limb Lead เปนการติดสายวัดสัญญาณตามสวนตางๆ ของรางกายในรูปสามเหล่ียมเอนโทเฟนเชน แขนขวา แขนซาย ขาขวาและขาซาย แตมักจะวางไวบนขาซายเพราะสะดวกกวาและคล่ืนไฟฟาท่ีไดก็จะมีรูปรางเหมือนกันไมวาเราจะวางไวบนเทาซายหรือขาซาย คล่ืนไฟฟาท่ีไดนี้เปนการวัดความตางศักยระหวางข้ัวท้ังสองของข้ัวไฟฟาท่ีวางไวตามจุดตางๆ จากวิธีการวัดเชนนี้ทําใหเราไดคล่ืนไฟฟา 3 Lead ดวยกันคือ

Lead I ไดจากการวัดความตางศักยระหวางแขนขวาและแขนซาย Lead II ไดจาการวัดความตางศักยระหวางแขนขวาและขาซาย Lead III ไดจาการวัดความตางศักยระหวางแขนซายและขาซาย

จะเห็นไดวา Bipolar Lead นี้เปนการวัดความตางศักยระหวางจุด 2 จุดดวยกัน และข้ัวไฟฟาท่ีอีกจุดหนึ่งเปนข้ัวลบ ดังนั้นจึงอาจเรียกวา Lead ท่ีไดจากการวางข้ัวไฟฟา เชนนี้วา Bipolar Lead แตเนื่องจาก Lead ที่ไดวาเปน Limb Lead ดังแสดงในภาพท่ี 2-8 (ก) บางคร้ังจึงนิยมเรียกรวมวาเปน Bipolar Limb Lead เพื่อใหแตกตางจาก Unipolar Limb Lead 2.1.5.2 Unipolar Limb Lead หรือแบบ Augmented Limb Lead เกิดจากการวางข้ัวไฟฟาท่ีเปนข้ัวบวกไวตามตําแหนงมาตรฐานตางๆ สวนข้ัวไฟฟาอีกข้ัวหนึ่งตอเขากับ Galvanometer ทําใหมีคาข้ัวลบเปนศูนยคือเปน Zero Potential หรือ

14

เรียกวาเปนการปรับข้ัวไฟฟาใหเปนกลาง (Indifferent Electrode) ซ่ึงก็อยูท่ีตัวเคร่ืองมือนั่นเอง การวางข้ัวไฟฟา เชนนี้ทําใหเราสามารถวัดกระแสท่ีเกิดข้ึนจริง ใตข้ัวไฟฟาข้ัวบวกตามตําแหนงตางๆ ท่ีเราตองการทราบโดยเราสามารถเคล่ือนยายข้ัวไฟฟาข้ัวบวกไปตามตําแหนงท่ีตองการเชน หัวไหลขวา หัวไหลซาย และขาซาย แตเนื่องจากกราฟหรือคล่ืนท่ีไดจากการทําเชนนี้มักจะมีขนาดเล็กไมสะดวกแกการอานและการแปรผลจึงไดมีการตัดแปลงเพื่อเพิ่มขนาดรูปคล่ืนแตรูปรางไมเปล่ียนแปลงโดยการเพ่ิมระดับแรงดัน (Augmented Voltage) แตในทางปฏิบัติแลวจะตองมีการปรับสมดุลคาความตานทางอินพุท โดยการตอตัวตานทานเขากับข้ัวบวกและข้ัวลบของวงจรขยายดังแสดงในภาพท่ี 2-8 (ข) ดังนั้นจึงเรียก Lead ท้ังสามดังตอไปนี้

Lead aVL หัวไหลขวาซ่ึงอาศัยข้ัวไฟฟาท่ีติดกับแขนขวาในการทํา Standard Lead

Lead aVR หัวไหลซายอาศัยข้ัวไฟฟาท่ีติดกับแขนซาย Lead aVF เทาซายซ่ึงอาศัยข้ัวไฟฟาท่ีติดกับขาซาย

2.1.5.3 Unipolar Chest Lead Chest Lead หรือ Precordial Lead เปนการวัดคล่ืนไฟฟาหัวใจระหวางตําแหนงตางๆ บนหนาอกรอบหัวใจตามแบบมาตรฐานสากลซ่ึงมีการวางตําแหนงดวยกัน 6 ตําแหนง หรือใชตัวยอวา V Lead ตามตําแหนงตางๆ ของข้ัวไฟฟาท่ีวางอยูบนหนาอก แสดงไดในภาพท่ี 2-8 (ค) ซ่ึงมีรายละเอียดดังนี้ ก) Lead 1V วางข้ัวไฟฟาไวท่ีตําแหนงชองระหวางกระดูกซ่ีโครงชองท่ี 4 ทางดานขวาติดกับขอบกระดูกหนาอก ข) Lead 2V วางข้ัวไฟฟาไวท่ีตําแหนงชองระหวางกระดูกซ่ีโครงออนชองท่ี 4 ทางดานซายติดกับขอบกระดูกหนาอก ค) Lead 3V วางข้ัวไฟฟาไวอยูกึ่งกลางรหวาง 2V และ 4V พอดี ง) Lead 4V วางขั้วไฟฟาไวบนตําแหนงเสนกึ่งกลางของกระดูกไหปลารา (Mid - Clavicular Line) ในชองวางระหวางกระดูซ่ีโครงชองท่ี 5 จ) Lead 5V วางข้ัวไฟฟาไวอยูบนจุดซ่ึงตัดกันระหวางเสน Anterior Aixillaty กับเสนขนาน (Horizontal Line) ท่ีลากจาก 4V ฉ) Lead 6V วางข้ัวไฟฟาไวบนจุดท่ีตัดกันระหวางเสน Mid – Aixillaty line กับเสนขนานท่ีลากจาก 4V ไป

15

โดยท่ัวไป Lead 21 VV − จะถือเปน Right Precordial Lead และ 65 VV − จะถือเปน Left Precordial Lead และ 43 VV − จะอยูตรง Interventrivular Septum ซ่ึงแบงเปนเวนทริเคิลขวาและเวนทริเคิลซายออกจากกัน ดังนั้น Chest Lead นี้จะใหขอมูลเกี่ยวกับกลามเนื้อหัวใจในแตละตําแหนงไดดีกวา Lead ชนิดอ่ืน เพราะข้ัวไฟฟาวางอยูบนหัวใจสวนตางๆ ดังท่ีกลาวมา

(ก)

(ข)

(ค)

(ก) Bipolar Limb Lead (ข) Unipolar Limb Lead (ค) Unipolar Chest Lead ภาพท่ี 2-8 การติดสายบันทึกสัญญาณในแตละรูปแบบ

16

2.1.6 แนวแกนไฟฟา นอกเหนือจากการศึกษาตัวแปรรวมท่ีเกี่ยวของกับระยะตางๆ ในคล่ืนไฟฟาหัวใจแลวยังมีการศึกษาแนวแกนทางกายวิภาค (Anatomical Axis) ประกอบรวม ซ่ึงไดแกทิศทางการติดสายวัดคล่ืนไฟฟาหัวใจและแนวแกนทิศทางการนําไฟฟา (Electrical axis - EA) ในระนาบดานหนาซ่ึงโดยปกติแลวสัญญาณจะวิ่งจากหัวใจหองเอเทรียมขวาลงไปหองเวนตริเคิลซาย ในการวัดวาคล่ืนไฟฟาหัวใจมีทิศทางไปทางไหนและมีขนาดเทาไรนั้น ไดมีการใชการวัดขนาดยอดคล่ืนไฟฟาหัวใจท่ีวัดจากแขนท้ัง 6 เสน แลวนําคาท่ีไดมารวมกันในเชิงเวคเตอร 6 แกน (Hexa Axial System) ดังท่ีแสดงในภาพท่ี 2-9 โดยกําหนดทิศทางการนําไฟฟาไวซ่ึงไดแสดงใหเห็นในภาพท่ี 2-10

ภาพท่ี 2-9 แสดงเวคเตอรทิศทางการนําคล่ืนไฟฟาหัวใจ Lead I มีมุม 0 องศา Lead II มีมุม +60 องศา Lead III มีมุม +120 องศา Lead aVL มีมุม -30 องศา Lead aVR มีมุม -150 องศา Lead aVF มีมุม +90 องศา

การตรวจสอบวาทิศทางการนําไฟฟาหัวใจโดยรวม Θ ไปตามทิศทางไหนใชหลักตอไปนี้ ซ่ึงแสดงในตารางท่ี 2-1 และภาพทิศทางการเตนหัวใจท่ีมีลักษณะปกติจะแสดงในภาพท่ี 2-10 (ก) ทิศทางการเตนหัวใจที่เบ่ียงเบนไปทางซายจะแสดงในภาพท่ี 2-10 (ข) และทิศทางการเตนหัวใจท่ีเบ่ียงเบนไปทางขวาจะแสดงในภาพท่ี 2-10 (ค)

17

(ก) (ข) (ค)

ภาพท่ี 2-10 ทิศทางการนําไฟฟาของคล่ืนไฟฟาหวัใจ

ตารางท่ี 2-1 ทิศทางการนําไฟฟาหวัใจกบัสภาพการนําไฟฟาหวัใจจากการวดัโดยละเอียด

ชวงของมุม ผลท่ีได

0° ≤ Θ ≤ +90° ทิศทางปกติ (Normal axis)

-90 ° (270°) ≤ Θ ≤ 0° (360°) ทิศทางเบ่ียงเบนไปทางซาย (Left axis deviation)

90° ≤ Θ ≤ -120° (240°) ทิศทางเบ่ียงเบนไปทางขวา (Right axis deviation)

-120° ≤ Θ ≤ -90° ทิศทางเบ่ียงเบนไปทางตะวนัตกเฉียงเหนือ (Northwestern axis)

อยางไรก็ตาม แพทยมักจะหาทิศทางการนําไฟฟาอยางคราวๆ โดยการวัดยอดคล่ืนไฟฟาหัวใจเฉพาะเสน I และเสน aVF ซ่ึงจะแสดงใหเห็นตามตารางที่ 2-2 ในท่ีนี้ไดกําหนดวาถา คล่ืน R มีขนาดใหญกวาคล่ืน Q และคล่ืน S จึงจะถือวาคล่ืนไฟฟาหัวใจมีคาเปนบวกและถาคล่ืน R มีขนาดเล็กกวาคล่ืน Q และคล่ืน S จึงจะถือวาคล่ืนไฟฟาหัวใจมีคาเปนลบ ถาคล่ืน R มีขนาดเทากับคล่ืน Q และคล่ืน S ใหถือวาเปนบวกดวย

ตารางท่ี 2-2 ทิศทางการนําไฟฟาหวัใจกบัสภาพการนําไฟฟาหวัใจจากการวดัโดยสังเขป

ECG เสน I ECG เสน aVF ผลท่ีได บวก บวก ทิศทางปกติ (Normal axis) บวก ลบ ทิศทางเบ่ียงเบนไปทางซาย (Left axis deviation) ลบ บวก ทิศทางเบ่ียงเบนไปทางขวา (Right axis deviation)

18

2.2 การจําแนกชนิดของ Arrhythmia สามารถจําแนกไดหลายๆ แบบ วิธีท่ีนิยมมากคือ การจําแนกตามสาเหตุ โดยจําแนกความผิดปกติของการเตนออกเปน 2 กลุมใหญๆ (ตารางท่ี 2-3) ไดแก 2.2.1 มีความผิดปกติของการกําเนิดคล่ืนไฟฟา จําแนกความผิดปกติออกตามตําแหนงของจุดกําเนิดคล่ืนไฟฟาและกลไกการเกดิความผิดปกติ จุดกําเนิดคล่ืนไฟฟาใน Arrhythmia อาจเกิดไดท่ี SA node (sinus rhythm) , Atrium (atrial rhythm) , AV nodal area (nodal or junction rhythm) , Ventricle (ventricular rhythm) โดยกลไกการเกิดความผิดปกติอาจเปนแบบ Tachycardia , Bradycardiac , Premature beat, Flutter, Fibrillation 2.2.2 ความผิดปกติของระบบการนําไฟฟา อาจผิดปกติท่ีการนําผานชา หรือเกิดการปดกั้นตามทางเดินของคล่ืนไฟฟาหวัใจจาก SA node ไปยงั Purkinje fiber ในเวนตริเคิล การปดกั้นอาจเกิดข้ึนท่ีจุดใดจุดหนึ่งในระบบการนําคล่ืนไฟฟา ซ่ึงโดยท่ัวไปจะแบงความผิดปกติตามกายวภิาคได 3 ตําแหนง คือ 2.2.2.1 ภายใน SA node หรือเอเตรียม (SA block) 2.2.2.2 ระหวางเอเตรียมกับเวนตริเคิล (AV block) 2.2.2.3 ภายในเวนตริเคิล (Intraventricular block) 2.2.3 การจําแนก arrhythmia โดยดูจากพยากรณโรค (ตารางท่ี 2-4) วิธีการนี้ดูจากความรุนแรงของความผิดปกติท่ีอาจเกิดข้ึน มีประโยชนตอพยาบาลในการดูแลผูปวยโรคหัวใจ โดยเฉพาะโรคกลามเนื้อหัวใจตาย เนื่องจากอาจใชอธิบายถึงความสําคัญของ arrhythmia ชนิดตางๆ ในทางคลินิค แตอยางไรก็ตามส่ิงเหลานี้ไมไดเปนกฏเกณฑท่ีตามตัวเสมอไป การจําแนกโดยวิธีนี้สามารถแบง arrhythmia ออกเปน 3 ชนิด คือ 2.2.3.1 Minor arrhythmia ความผิดปกตินีไ้มจําเปนตองชวยเหลือทันทีทันใด เพราะไมมีผลตอระบบการไหลเวยีนเลือด และมักไมเกิด arrhythmia ท่ีรุนแรงตามมา 2.2.3.2 Major arrhythmia ความผิดปกติของกลุมนี้ไปลดประสิทธิภาพการบีบตัวของหัวใจ และอาจนําไปสู arrhythmia ท่ีอันตรายไดและตองการการรักษาทันที 2.2.3.3 Death-producing arrhythmia มีอันตรายมาก ตองการการชวยฟนคืนชีพ (resuscitate) ทันที เพราะผูปวยอาจตายได

19

ตารางท่ี 2-3 การจําแนก arrhythmia ตามสาเหตุ

Arrhythmias Due to Disorders in Impulse Formation

Arrhythmias Due to Conduction Disturbances

Sinoatrial (SA) Node Arrhythmias Sinus Tachycardia Sinus Bradycardia Sinus Arrhythmia Wandering Pacemaker Sinoatrial Arrest

Atrial Arrhythmias Premature Atrial Contractions Paroxymal Atrial Tachycardia Atrial Flutter Atrial Fibrillation Atrial Standstill

AV Nodal Area (Junctional) Arrhythmials Premature Junctional Contraction Passive Junctional Rhythm Paroxysmal Junctional Tachycardia Nonparoxysmal Junctional Tachycardia

Ventricular Arrhythmias Premature Ventricular Contractions Ventricular Tachycardia Ventricular Fibrillation

Sinoatrial Block

Atrioventricular (AV) Blocks First-Degree AV Block Second-Degree AV Block Third-Degree (Complete) AV Block

Intraventricular Blocks Left Bundle Branch Blocks Right Bundle Branch Blocks Bilateral Bundle Branch Blocks Ventricular Standstill

20

ตารางท่ี 2-4 การจําแนก arrhythmia ตามพยากรณโรค

Minor Arrhythmia Sinus Tachycardia Sinus Bradycardia Sinus Arrhythmia Wandering Pacemaker Premature Atrial Contracions Premature Junctional (Nodal) Contractions Premature Ventricular Contractions (ถาเกิดข้ึนไมบอย) Major Arrhythmias Sinus Tachycardia (ถาคงเปนอยูร่ือยไป) Sinus Bradycardia (ถาอัตรา 50 คร้ัง/นาที หรือนอยกวา) Sinoatrial Arrest or Block Paroxysmal Atrial Tachycardia Atrial Flutter Atrial Fibrillation Paroxysmal Junctional (Nodal) Tachycardia Nonparoxysmal Junctional Tachycardia Premature Ventricular Contractions (ถาเกิดข้ึนบอยหรือเกิดเปนคู) Ventricular Tachycardia First-Degree AV Block Second-Degree AV Block Third-Degree (Complete) AV Block Bundle Branch Block Death-Producing Arrhythmias Ventricular Fibrillation Ventricular Standstill Electro-mechanical dissociation/Pulsless electrical activity

21

2.3 ชนิดของ Arryhthmia 2.3.1 Sinus Tachycardia อัตราการเตนของหัวใจเร็วกวาปกติ โดยมีจุดกําเนิดไฟฟาท่ี SA node

ภาพท่ี 2-11 ลักษณะของ Sinus Tachycardia 2.3.1.1 ลักษณะคล่ืนไฟฟาหวัใจ ก) อัตราสวนใหญอยูในชวง 100-150 คร้ัง/นาที ในผูใหญ และมากกวา 150 คร้ัง/นาที ในเด็ก ข) จังหวะสม่าํเสมอ ค) P wave ปกติ อยูหนา QRS แตถาอัตราเร็วมาก P wave อาจจะไมเห็นชัดเจน ง) P-R interval , QRS interval อยูในชวงปกติ จ) QRS complex ปกติ และ Q-T interval ส้ันลงตามอัตราเร็วท่ีเพิ่มข้ึน ฉ) P : QRS = 1 : 1

22

2.3.2 Sinus Bradycardia อัตราการเตนของหัวใจชากวาปกติ โดยมีจุดกําเนิดไฟฟาท่ี SA node

ภาพท่ี 2-12 ลักษณะของ Sinus Bradycardia 2.3.2.1 ลักษณะคล่ืนไฟฟาหัวใจ ก) อัตราท้ัง atrial rate และ ventricular rate นอยกวา 60 คร้ัง/นาที ในผูใหญ และ นอยกวา 80 คร้ัง/นาที ในเด็ก ข) จังหวะสม่าํเสมอ แตอาจพบรวมกับ sinus arrhythmia ได ค) P wave ปกติ อยูหนา QRS ง) P-R interval อยูในชวงปกติ จ) QRS complex ปกติ และ Q-T interval ยาวข้ึนตามอัตราการเตนท่ีชาลง ฉ) P : QRS = 1 : 1 2.3.3 Sinus Arrhythmia จุดกําเนิดคล่ืนไฟฟาของจังหวะการเตนหัวใจท้ังหมดอยูท่ี SA node แตอัตราปลอยออกไมสมํ่าเสมอ บางขณะเกิดเร็ว บางขณะเกิดชา ทําใหอัตราการเตนเพิ่มหรือลดเปนชวงๆ

ภาพท่ี 2-13 ลักษณะของ Sinus Arrhythmia

23

2.3.3.1 ลักษณะคล่ืนไฟฟาหัวใจ ก) อัตราอยูในชวงปกติ 60-100 คร้ัง/นาที แตเร็วข้ึนในชวงหายใจเขาและชาลงในชวงหายใจออก ข) จังหวะไมสมํ่าเสมอ R-R interval ในชวงอัตราเร็วและชาจะแตกตางกันอยางนอย 0.12 วินาที ค) P wave ปกติ อยูหนา QRS ง) P-R interval อยูในชวงปกติ หลัง P wave จะตามดวย QRS complex ทุกคร้ัง จ) QRS complex ความกวาปกติ ฉ) P : QRS = 1 : 1 2.3.4 Premature Atrial Contraction (PAC) จงัหวะการเตนของหัวใจท่ีเกิดกอนกําหนดท่ีควรจะเปน โดยจุดกําเนิดคล่ืนไฟฟาของจังหวะนี้ไมไดมาจาก SA node แตมาจาก ectopic focus ในเอเตรียมปลอยคล่ืนไฟฟาออกมา ทําใหเอเตรียมบีบตัวและสงคล่ืนไฟฟาผาน AV node ไปตามทางเดินของระบบนําไฟฟาปกติ

ภาพท่ี 2-14 ลักษณะของ Premature Atrial Contraction 2.3.4.1 ลักษณะคล่ืนไฟฟาหัวใจ ก) อัตราอยูในชวงปกติ 60-100 คร้ัง/นาที ข) จังหวะสม่าํเสมอ ยกเวนจังหวะท่ีเปน PAC ท่ีเกิดข้ึนเร็วกวาปกติ และตามดวยชวงหยุด (pause) ส้ัน ค) P wave ปกติ แตจะมีรูปรางเปล่ียนไปหรือกลับหัวในจังหวะของ PAC ง) P-R interval ปกติ จะเปล่ียนแปลงในจังหวะกอนกําหนด จ) QRS complex ปกติ และตามหลัง P wave เสมอ ฉ) P : QRS = 1:1

24

2.3.5 Paroxysmal Atrial Tachycardia (PAT) และ Paroxysmal Nodal Tachycardia (PNT) อัตราการเตนหัวใจท่ีเร็วมาก เปน supraventricular rhythm ท่ีสมํ่าเสมอ โดยจุดกําเนิดไฟฟาเปล่ียนจาก SA node ไปเปน ectopic focus ท่ีสงคล่ืนไฟฟาออกมาเร็วมาก ถามาจากเอเตรียม เรียกวา paroxysmal atrial tachycardia และถามาจาก AV junction เรียกวา paroxysmal nodal tachycardia

(1)

(2)

(1) Paroxysmal Atrial Tachycardia (PAT) (2) Paroxysmal Nodal Tachycardia (PNT)

ภาพท่ี 2- 15 ลักษณะของ PAT และ PNT 2.3.5.1 ลักษณะคล่ืนไฟฟาหัวใจ ก) อัตราอยูในชวง 150-250 คร้ัง/นาที ข) จังหวะสม่าํเสมอ เกิดเปนพักๆ (paroxysm) อาจกินเวลา 2-3 นาที ไปจนถึง 2-3 ช่ัวโมง ค) P wave มักเกิดข้ึนบน (upright) ในราย atrial tachycardia และลงลาง (inverted) ในราย nodal tachycardia ถาอัตราเร็วมาก P wave อาจซอนอยูใน QRS complex หรือกลืนไปกับ T wave ง) P-R interval สวนใหญวดัไมได เพราะไมเห็น P wave แตถาพบอาจมีชวงส้ันกวาปกติ ใน nodal tachycardia และจะเทากับ หรือส้ันกวาปกติใน atrial tachycardia

25

จ) QRS complex มักมีรูปรางปกติ แตอาจกวางหรือเปล่ียนรูปรางไดในรายมี aberrant conduction 2.3.6 Atrial Flutter Ectopic focus ในเอเตรียมทําหนาท่ีเปนจุดกําเนิดไฟฟาแทน SA node สงคล่ืนไฟฟากระตุนใหเอเตรียมบีบตัวดวยความเร็วผิดปกติท่ีสมํ่าเสมอ แตการนําคล่ืนไฟฟาจาก AV node บางคร้ังไมสามารถนําผานไปยังเวนตริเคิลได ทําใหเวนตริเคิลสนองตอเอเตรียมไดไมสมํ่าเสมอดวยอัตรา 1:2 ถึง 1:6

ภาพท่ี 2-16 ลักษณะของ Atrial Flutter 2.3.6.1 ลักษณะคล่ืนไฟฟาหัวใจ ก) อัตรา Atrial rate อยูในชวง 250-400 คร้ัง/นาที เวนตริเคิลเตนในอัตราไมคงท่ีอยูในชวง 60-150 คร้ัง/นาที ท้ังนี้ข้ึนอยูกับจํานวนคล่ืนไฟฟาท่ีนําผาน AV node ไปยังเวนตริเคิลได ข) จังหวะคอนขางสมํ่าเสมอ อยางไรก็ตามถามีการเปล่ียนดกีรีของ AV block จังหวะกจ็ะเปล่ียนตาม ทําใหเกิดความไมสมํ่าเสมอข้ึนได ค) P wave มีลักษณะเฉพาะรูปรางคลายฟนเล่ือย (sawtooth appearance) เรียกวา F wave หรือ Flutter wave เกิดข้ึนอยางสมํ่าเสมอในอัตรา 250-400 คร้ัง/นาที ง) P-R interval ไมนิยมวัด เนื่องจากมีเพียง 1 ใน 2 หรือ 1 ใน 3 หรือ 1 ใน 4 ของคล่ืนไฟฟาจากเอเตรียมท่ีจะผานไปยังเวนตริเคิลได จ) QRS complex รูปรางผิดปกติ ยกเวนในรายท่ีมี aberrant conduction ฉ) P : QRS = 2:1 , 3:1 หรือ 4:1

26

2.3.7 Atrial Fibrillation Ectopic focus ในเอเตรียมหลายๆ ตําแหนงสงคล่ืนไฟฟากระตุนเอเตรียมใหเตนดวยอัตราท่ีเร็วมาก ไมสมํ่าเสมอ และไมมีการประสานเปนอันหนึ่งอันเดียว ทําใหผนังเอเตรียมเคล่ือนไหวแบบส่ันพร้ิว (Fibrillation) ท่ี AV node คล่ืนไฟฟาไมสามารถผานไปยังเวนตริเคิลไดท้ังหมด ทําใหเวนตริเคิลตอบสนองตอเอเตรียมไดไมสมํ่าเสมอและในอัตราท่ีไมคงท่ีดวย

ภาพท่ี 2-17 ลักษณะของ Atrial Fibrillation

2.3.7.1 ลักษณะคล่ืนไฟฟาหัวใจ ก) อัตรา Atrial rate > 350 คร้ัง/นาที เวนตริเคิลอาจเตนดวยอัตราในชวงปกติ (60-100 คร้ัง/นาที) หรืออาจจะเร็วมากกวา 100 คร้ัง/นาที หรือชาตํ่ากวา 60 คร้ัง/นาที ข้ึนอยูกับคล่ืนไฟฟาจากเอเตรียมท่ีสามารถนําผานไปยังเวนตริเคิลได ข) จังหวะไมสมํ่าเสมอโดยตลอด ซ่ึงเปนลักษณะเฉพาะของ atrial fibrillation ค) P wave ไมเห็น แตพบ “fibrillation” (f wave) ท่ีไมสมํ่าเสมอดวยอัตรามากกวา 350 คร้ัง/นาที ง) P-R interval วัดไมไดเนือ่งจากคล่ืนไฟฟาจากเอเตรียมสวนใหญถูกปดกั้นท่ี AV node คล่ืนไฟฟาท่ีผานไดจะไมสมํ่าเสมอ ไมเห็น wave ชัดเจน จ) QRS complex รูปรางและความกวางไมเปล่ียนแปลง แตจังหวะท่ีเกิดไมสมํ่าเสมอโดยตลอด

27

2.3.8 Sinus arrest and Sinoatrial block SA node หยุดสงคล่ืนไฟฟาอยางสมบูรณ และไมมีการบีบตัวของเอเตรียม จุดกําเนิดคล่ืนไฟฟาเปล่ียนตําแหนงไปอยูลําดับถัดจากเอเตรียม อาจอยูท่ีบริเวณ AV node หรือ ectopic focus ภายในกลามเนื้อเวนตริเคิล

ภาพท่ี 2-18 ลักษณะของ Sinus arrest 2.3.8.1 ลักษณะคล่ืนไฟฟาหัวใจ ก) อัตราอัตราเวนตริเคิลเตนชาในอัตรา 40-60 คร้ัง/นาที ข) จังหวะโดยท่ัวไปสมํ่าเสมอ ยกเวนหัวใจท่ีกําลังจะตาย จังหวะจะกระจัดกระจาย ค) P wave ไมพบ ชวงระหวางจังหวะของเวนตริเคิลจะเปนเสนตรงราบ ไมพบคล่ืนไฟฟาหัวใจ ง) P-R interval วัดไมได เพราะไมมีการนําไฟฟาจาก pacemaker จ) QRS complex รูปรางปกติถาจุดกําเนิดไฟฟาท่ีทําหนาท่ีแทนมาจาก AV node และ QRS จะกวางเห็นไมชัด ถาจุดกําเนิดคล่ืนไฟฟามาจากเวนตริเคิล (idioventricular focus) 2.3.9 Premature Junctional (Nodal) Contraction (PJC) คล่ืนไฟฟาจาก ectopic focus ใน AV node หรือ bundle เกิดข้ึนเร็วกวาคล่ืนไฟฟาปกติจาก SA node และสามารถนําผานไปกระตุนเวนตริเคิลใหบีบตัวตามปกติ

ภาพท่ี 2-19 ลักษณะของ premature junctional contraction

28

2.3.9.1 ลักษณะคล่ืนไฟฟาหัวใจ ก) อัตราอยูในชวงปกติ ข) จังหวะสม่ําเสมอ ยกเวนจังหวะท่ีเกิดกอนกําหนดและชวงหยุดท่ีตามมา ค) P wave เนื่องจากคล่ืนไฟฟาจาก AV node ไปกระตุนเอเตรียมในลักษณะยอนกลับ P wave จึงมักมีรูปรางเปล่ียนไป สวนใหญ P wave จะลงลาง (inverted) และอาจเกิดข้ึนกอน ระหวาง หรือตามหลัง QRS complex ง) P-R interval ถา P wave อยูหนา QRS complex P-R interval มักส้ันกวาปกติ จ) QRS complex รูปรางไมเปล่ียนแปลง ยกเวนในรายที่มี aberrant conduction QRS จะกวาง ฉ) P : QRS = P < QRS 2.3.10 Premature Ventricular Contraction (PVC) เวนตริเคิลบีบตัวกอนกําหนด โดยมีจุดกําเนิดคล่ืนไฟฟาอยูในกลามเนื้อเวนตริเคิลนอกระบบ การนําไฟฟาตามปกติทําใหการกระจายคล่ืนไฟฟาผานท่ัวเวนตริเคิลชาลง และรูปรางของ QRS เปล่ียนไป

ภาพท่ี 2-20 ลักษณะของ premature ventricular contraction 2.3.10.1 ลักษณะคล่ืนไฟฟาหัวใจ ก) อัตราอยูในชวงปกติ ถา PVC เกิดไมบอยนัก ข) จังหวะสม่าํเสมอ ยกเวนจังหวะท่ีเกิดกอนกําหนด และตามดวยชวงหยุดชดเชยท่ีสมบูรณ (compensatory pause) ทําใหเกิดความไมสมํ่าเสมอข้ึนเปนคร้ังคราวลักษณะเฉพาะของ PVC กับจังหวะท่ีตามหลัง PVC จะเทากับสองจังหวะปกติ ค) P wave ไมพบ P wave ในจังหวะเกิดกอนกําหนด

29

ง) P-R interval ไมพบในจังหวะ PVC เนื่องจากคล่ืนไฟฟาท่ีทําใหเกิด PVC ไมไดสงมาจากระบบการนําไฟฟาปกติ แตสงมาจากเวนตริเคิล จ) QRS complex ของ PVC ไมเพียงแตเกิดกอนกําหนดทีค่าดไว ยังมีรูปรางไมชัดเจน (bizarre) กวาง (widened) มีหยกั (notch) และมักมี amplitude สูงกวาปกติ ฉ) T wave ท่ีตามหลัง PVC มีลักษณะกวางและ amplitude สูงมากกวาปกติ สวนใหญ deflection ไปในทางตรงขามกับ QRS complex 2.3.11 Ventricular Tachycardia (VT) Ectopic focus ตําแหนงเดียวหรือหลายตําแหนงในเวนตริเคิล สงคล่ืนไฟฟาออกมากระตุนเวนตริเคิลในอัตราเร็วมากและสมํ่าเสมอ การบีบตัวของเวนตริเคิลไมสัมพันธกับการบีบตัวของเอเตรียมโดยส้ินเชิง

ภาพท่ี 2-21 ลักษณะของ Ventricular Tachycardia 2.3.11.1 ลักษณะคล่ืนไฟฟาหัวใจ ก) อัตราเวนตริเคิลบีบตัวเร็ว อัตราอยูในชวง 140-220 คร้ัง/นาที และอาจเร็วกวานี้ได ข) จังหวะคอนขางสมํ่าเสมอ ค) P wave ไมคอยพบ สวนใหญจะกลืนไปกับ QRS-T complex และ P wave จะเปนอิสระจาก QRS complex ง) P-R interval วัดไมไดเนื่องจากเวนตริเคิลบีบตัวจากการกระตุนของ ectopic focus ภายในผนังของเวนตริเคิลเอง จึงไมมีการนําไฟฟาจากเอเตรียมไปยังเวนตริเคิล จ) QRS complex กวาง รูปรางไมชัดเจนเปนลักษณะของ PVC ท่ีเกิดตอเนื่องกัน ฉ) T wave deflection ไปในทางตรงขามกับ QRS complex

30

2.3.12 Ventricular Fibrillation (VF) การบีบตัวของเวนตริเคิลเกิดข้ึนเร็ว ไมสมํ่าเสมอ และไมประสาทงานกัน ทําใหเลือดถูกบีบออกจากหัวใจนอยมากหรือไมออกเลย

ภาพท่ี 2-22 ลักษณะของ Ventricular Fibrillation 2.4.12.1 ลักษณะคล่ืนไฟฟาหัวใจ ก) อัตราไมสามารถนับได ข) จังหวะไมสมํ่าเสมอและเกิดตอเนื่องอยางไมเปนระเบียบ (chaotic) ค) PQRS-T complex ไมสามารถแยกได ลักษณะของ complex แตกตางจาก arrhythmia อ่ืนๆ โดยส้ินเชิง 2.3.13 First-Degree AV Block คล่ืนไฟฟาจาก SA node นําผานไปยัง AV node ตามปกติ แตจาก AV node ผานไปยังเวนตริเคิลนั้นนําไดชา ทําให P-R interval มีชวงยาวข้ึนในขณะท่ีเวนตริเคิลเตนตามปกติ

ภาพท่ี 2-23 ลักษณะของ First-Degree AV Block

31

2.3.13.1 ลักษณะคล่ืนไฟฟาหัวใจ ก) อัตราอยูในชวงปกติ 60-100 คร้ัง/นาที ข) จังหวะสม่ําเสมอ ค) P wave ปกติ และเกิดกอน QRS complex ทุกคร้ัง ง) P-R interval ชวงยาวข้ึนใชเวลามากกวา 0.20 วินาที ในผูใหญ และมากกวา 0.16 วินาที ในเด็ก จ) QRS complex ปกติท้ังรูปรางและความกวาง ฉ) P : QRS = 1:1 2.3.14 Second-Degree AV Block-Mobitz type I (Wenckebach type) คล่ืนไฟฟาหัวใจมีจุดกําเนิดตามปกติท่ี SA node แตเม่ือสงไปยัง AV node การนําคล่ืนไฟฟาผาน AV node ในจังหวะตอๆ ไปจะชาลงเร่ือยๆ จนกระท่ังถึงจังหวะหนึ่งท่ีการนํามาจาก SA node ตกอยูในระยะ refractory ของจังหวะท่ีนํามากอนหนา ทําใหไมไดเกิด QRS complex ตามหลัง แตจะมีชวงหยุดท่ียาวแลวจึงเกิดคล่ืนไฟฟาใหมมากระตุนใหเกิดจังหวะตอไปลักษณะเดิมเปนชวงๆ

ภาพท่ี 2-24 ลักษณะของ Second-Degree AV Block-Mobitz type I

2.3.14.1 ลักษณะคล่ืนไฟฟาหัวใจ ก) อัตราสวนใหญเวนตริเคิลจะเตนในอัตราคอนขางชา แตอาจอยูในชวงปกติได ข) จังหวะไมสมํ่าเสมอ เนื่องจากมีหายไปหนึ่งจังหวะในแตละชวง ค) P wave ปกติ แตอัตราจะมากกวา QRS complex

32

ง) P-R interval จะมีชวงยาวเพิ่มข้ึนๆ จนกระท่ังมีการปดกั้นอยางสมบูรณท่ี AV node และไมปรากฏ QRS complex ตามหลัง จึงจะเร่ิมตน P-R interval ท่ีส้ันและยาวเพ่ิมข้ึนๆ ในแตละจังหวะของชวงใหม จ) QRS complex สวนใหญมีรูปรางปกติ 2.3.15 Second-Degree AV Block-Mobitz type II SA node สงคล่ืนไฟฟากระตุนเอเตรียมตามปกติ แตบางจังหวะของคล่ืนไฟฟาจากเอเตรียมจะถูกปดกั้นท่ี AV node ไมสามารถผานสูเวนตริเคิลได ผลคือจังหวะการเตนของเอเตรียมและเวนตริเคิลจะเปล่ียนแปลงไปตามดีกรีของการถูกปดกั้น โดยอัตราสวนการเตนของเอเตรียมตอเวนตริเคิลอาจเปน 2:1, 3:1 หรือ 4:1

ภาพท่ี 2-25 ลักษณะของ Second-Degree AV Block-Mobitz type II 2.3.15.1 ลักษณะคล่ืนไฟฟาหัวใจ ก) อัตราเวนตริเคิลเตนดวยอัตราท่ีชา และเปน 1:2, 1:3 และ 1:4 ของเอเตรียม (2:1, 3:1, 4:1 block) ข) จังหวะสม่ําเสมอ เนื่องจากเวลาของการปดกั้นเกิดเปนระยะๆ คงท่ี ค) P wave รูปรางปกติ แตอัตราเพิ่มเปน 2, 3 หรือ 4 เทาของเวนตริเคิล ง) P-R interval คงท่ี อยูในชวงปกติ หรืออาจยาวกวาปกติ จ) QRS complex ปกติ ถาการปดกั้นเกิดท่ี AV node และจะกวางกวาปกติ ถาการปดกั้นเกิดท่ีบริเวณตํ่ากวา AV node

33

2.3.16 Third-Degree (Complete) AV Block คล่ืนไฟฟาจาก SA node ถูกปดกั้นอยางสมบูรณไมสามารถผานลงไปยังเวนตริเคิล ทําใหบริเวณเวนตริเคิล หรือ bundle เกิดจุดกําเนิดไฟฟาข้ึนเองใหม และกระตุนใหเตนโดยไมสัมพันธกับการเตนท่ีเอเตรียม การปดกั้นอยางสมบูรณนี้อาจเกิดท่ีตําแหนงของ AV node junctional area หรือท่ี His-Purkinje system

ภาพท่ี 2-26 ลักษณะของ Third-Degree (Complete) AV Block 2.3.16.1 ลักษณะคล่ืนไฟฟาหัวใจ ก) อัตราเวนตริเคิลเตนในอัตรา 30-40 คร้ัง/นาที เอเตรียมเตนเปนอิสระจากเวนตริเคิลในอัตราเร็วกวา (60-100 คร้ัง/นาที) ข) จังหวะท้ังเอเตรียมและเวนตริเคิลจะเตนในจังหวะที่สมํ่าเสมอและเปนอิสระจากกัน ค) P wave รูปรางปกติ ง) P-R interval ไมคงท่ี เนื่องจากไมมีความสัมพันธระหวางการเตนของเอเตรียมกับของเวนตริเคิล จ) QRS complex รูปรางและขนาดข้ึนอยูกับตําแหนงท่ีถูกปดกั้น ถาการปดกั้นและจุดกําเนิดไฟฟาใหมในเวนตริเคิลอยูใกลกับ AV node ก็อาจจะได QRS complex รูปรางปกติ แตถาการปดกั้นและจุดกําเนิดไฟฟาใหมอยูตํ่าลงลาง QRS complex จะกวางและมีรูปรางเปล่ียนไป

34

2.3.17 Bundle Branch Block (BBB) (Intraventricular block) คล่ืนไฟฟาท่ี SA node สามารถนําผานไปยัง AV node และ Bundle of His ไดตามปกติ แตถูกปดกั้นท่ี right หรือ right bundle branch ทําใหการหดตัวของกลามเน้ือเวนตริเคิลขวาและซายเกิดไมเปนลําดับกัน

ภาพท่ี 2-27 ลักษณะของ Bundle Branch Block 2.3.17.1 ลักษณะคล่ืนไฟฟาหัวใจ ก) อัตราสวนใหญอยูในชวงปกติ ข) จังหวะสม่ําเสมอ ค) P wave ปกติ ง) P-R interval ปกติ เนื่องจากคล่ืนไฟฟาสามารถนําผานไปยังเวนตริเคิลหองใดหองหน่ึงไดตามปกติ จ) QRS complex กวาง (0.12 วินาที หรือมากกวา) มีลักษณะเปน notch หรือ slurred เนื่องจากคล่ืนไฟฟาเม่ือนําผานเวนตริเคิลดานหน่ึงแลว จะไปกระตุนเวนตริเคิลอีกดานท่ีเหลือ ทําใหใชเวลาการนําผานเวนตริเคิลท้ังหมดยาวนาน 2.4 ไมโครคอนโทรลเลอร AVR ATmega128 ไมโครคอนโทรลเลอร คือ ตัวควบคุมการทํางานของอุปกรณหรือกระบวนการตางๆ เปนอุปกรณประเภทสารกึ่งตัวนําท่ีรวบรวมฟงกชันการทํางานตางๆไวในตัวของมันเอง เปนอุปกรณท่ีนําเอาไมโครโปรเซสเซอรรวมกับหนวยความจํา มีขนาดเล็ก และสามารถเขียนโปรแกรมควบคุมการทํางานของอุปกรณตางๆท่ีเช่ือมตอกับตัวมัน โดยเนนความสมบูรณภายในตัวของมันเองและงายตอการนําไปใชงาน เหมาะกับงานท่ีไมมีความซับซอนมากนัก สามารถทํางานไดทันทีเมื่อปอนไฟเล้ียงและสัญญาณนาฬิกา ไมโครคอนโทรเลอร AVR มีสถาปตยกรรมแบบ RISC (Advanced RISC architecture) คือหนึ่งคําส่ังทํางานใชสัญญาณนาฬิกาเพียง 1 ลูก (instructions in a single clock cycle) มีรีจิสเตอรใชงานท่ัวไปขนาด 8 บิต จํานวน 32 ตัว ความเร็วในการทํางาน 1 MIPS ตอ 1 MHz และมากถึง 16 MIPS เม่ือใชความถ่ี 16 MHz หนวยความจํา ROM แบบ Flash ขนาด 16

35

กิโลไบต หนวยความจําขอมูลแบบ EEPROM ขนาด 512 ไบต มีโหมดปองกันหนวยความจํา หนวยความจําขอมูลแบบ SRAM 1 กิโลไบต ไทเมอร/เคานเตอร ท้ังแบบ 8 บิตและ 16 บิต พรอมปรีสเกลเลอร มีระบบตรวจสอบ ความผิดพลาดในการทํางานของซอฟแวร (Watchdog Timer with on-chip Oscillator) โมดูลสรางสัญญาณ PWM (Pulse Width Modulator) มีจํานวน 4 ชอง มีโมดูลแปลงสัญญาณอะนะล็อกเปนดิจิตอล (ADC) ขนาด 10 บิตมากถึง 8 ชองโมดูลเปรียบเทียบแรงดันแอนะล็อก (Analog Comparator) การส่ือสารขอมูลอนุกรม มีท้ังแบบ UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) หรือแบบ RS232, SPI (Serial Peripheral Interface) และแบบ I2C เปนตน

ภาพท่ี 2-28 ภาพแสดงการจดัวางตําแหนงขาใชงานของ ATMEGA 128

36

2.4.1 คุณสมบัติพื้นฐานของ ATmega128 - สถาปตยกรรมข้ันสูงแบบ RISC (Advanced RISC architecture) - ชุดคําส่ังภาษาแอสเซมบลี 133 คําส่ังซ่ึงสวนใหญทํางานท่ี 1 รอบสัญญาณนาฬิกา (clock cycle) - เรจีสเตอร ขนาด 8 บิต 32 ตัว - หนวยความจําแบบ Flash ขนาด 128 กิโลไบต (Kbytes) สามารถเขียน/ลบโปรแกรมได 10,000 คร้ัง - หนวยความจําแบบ EEPROM ขนาด 4 กิโลไบต (Kbytes) สามารถเขียน/ลบขอมูลได 100,000 คร้ัง - หนวยความจําแบบ SRAM ขนาด 4 กิโลไบต (Kbytes) - อินเตอรเฟส Joint Test Action Group : JTAG (IEEE std. 1149.1 Compliant),ใชในการตรวจสอบวงจรแบบ Boundary scan, ใชในการโปรแกรมชิป flash และ EEPROM, ใชในการตรวจสอบสถานะของชิป ตัวเอง - ความเร็วสัญญาณนาฬกิา 0 ถึง 16 MHzไฟเล้ียงระหวาง 4.5 ถึง 5.5 VDC - การรองรับอุปกรณตอพวง พอรตอินพุตและเอาทพุตขนาด 8 บิต จํานวน 6 พอรต และพอรตอินพุตและเอาทพุตขนาด 5 บิต จํานวน 1 พอรต, ตัวจับเวลาและตัวนับ (timer/counter) ขนาด 8 บิต 2 ตัว และขนาด 16 บิต 2 ตัว, ระบบการเปล่ียนสัญญาณแอนะล็อกเปนดิจิทัลขนาด 10 บิต จํานวน 8 ชอง, ตัวเปรียบเทียบสัญญาณแอนะล็อกภายในชิป - ระบบตรวจจับการทํางานผิดพลาดของซีพียู (watchdog timer) - ระบบการขัดจังหวะจากภายในและภายนอก (internal and external interrupt) - โหมดการอนุรักษพลังงาน 6 โหมด ไดแก idle, ADC noise reduction, power save, power down, standby และ extended standby - ระบบการรีเซ็ตแบบอัตโนมัติเม่ือเร่ิมจายกระแสไฟฟาเขาไมโครคอนโทรลเลอร (power on reset)

37

ภาพท่ี 2-29 โครงสรางสถาปตยกรรมภายในของ ATMEGA 128

2.5 รายละเอียดและหนาท่ีการทํางานของพอรตตางๆในไมโครคอนโทรเลอร AVR ATmega128 2.5.1 ไฟเล้ียงและแรงดันอางอิง - VCC (ขาท่ี 21 และ 52) เปนขาจายไฟใหกับตัวไมโครคอนโทรลเลอร - GND (ขาท่ี 22, 53 และ 63) เปนขากราวด - AREF (ขาท่ี 62) เปนขาแรงดันอางอิงท่ีใชงานในสวนของวงจรแปลงสัญญาณแอนะล็อกเปนดจิิทัล ปกติจะตอกับขา VCC - AVCC (ขาท่ี 64) ใชจายไฟใหกับวงจรแปลงสัญญาณแอนะล็อกเปนดิจิทัล มักตอเขากับขา VCC เชนกนั

38

2.5.2 อินพุตและเอาทพุต - พอรต PA0 ถึง PA7 (ขาท่ี 51-44) เปนพอรต 2 ทิศทางขนาด 8 บิต โดยสามารถกําหนดใหแตละขาของพอรตตอกับ pull-up resistor ภายในซ่ึงแยกจากกัน สามารถรับกระแส sink 20 mA สามารถใชงานพิเศษตามความตองการของ ATMEGA128 - พอรต PB0 ถึง PB7 (ขาท่ี 10-17) เปนพอรต 2 ทิศทางขนาด 8 บิต โดยสามารถกําหนดใหแตละขาของพอรตตอกับ pull-up resistor ภายในซ่ึงแยกจากกัน สามารถรับกระแส sink 20 mA สามารถใชงานพิเศษตามความตองการของ ATMEGA128 โดย PB0 (ขาท่ี 10) เปนขา SS (SPI Slave Select Input) ใชเลือกสัญญาณของ SPI ในกรณีท่ีมีหลาย slave, PB1 (ขาท่ี 11) เปนขา SCK หรือขาสัญญาณนาฬิกาของการตอใชงานแบบ SPI (Serial Peripheral Interface Bus), PB2 (ขาท่ี 12) เปนขา MOSI (Master Output, Slave Input) และ PB3 (ขาท่ี 12) เปนขา MISO (Master Input, Slave Output) - พอรต PC0 ถึง PC7 (ขาท่ี 35-42) เปนพอรต 2 ทิศทางขนาด 8 บิต โดยสามารถกําหนดใหแตละขาของพอรตตอกับ pull-up resistor ภายในซ่ึงแยกจากกัน สามารถรับกระแส sink 20 mA สามารถใชงานพิเศษตามความตองการของ ATMEGA128 - พอรต PD0 ถึง PD7 (ขาท่ี 25-32) เปนพอรต 2 ทิศทางขนาด 8 บิต โดยสามารถกําหนดใหแตละขาของพอรตตอกับ pull-up resistor ภายในซ่ึงแยกจากกัน สามารถรับกระแส sink 20 mA สามารถใชงานพิเศษตามความตองการของ ATMEGA128 โดย PD0 (ขาท่ี 25) เปนขา SCL (Serial Clock Line) หรือสายสัญญาณนาฬิกาอนุกรมในระบบการเช่ือมตออุปกรณแบบ I2C นั้นเอง, PD1 (ขาท่ี 26) เปนขา SDA (Serial Data Line) คือสายสําหรับการเดินทางของขอมูลระบบอนุกรม - พอรต PE0 ถึง PE7 (ขาท่ี 2-9) เปนพอรต 2 ทิศทางขนาด 8 บิต โดยสามารถกําหนดใหแตละขาของพอรตตอกับ pull-up resistor ภายในซ่ึงแยกจากกัน สามารถรับกระแส sink 20 mA สามารถใชงานพิเศษตามความตองการของ ATMEGA128 โดย PE0 (ขาท่ี 2) เปนขา RXD0 หรือขาสําหรับติตตอกับพอรตอนุกรมในลักษณะตัวรับซ่ึงจะมี RXD1 อยูอีก 1 ตัวท่ี PD2 (ขาท่ี 27) ท่ีมีลักษณะการทํางานในแบบเดียวกัน, PE1 (ขาท่ี 3) เปนขา TXD0 หรือขาสําหรับติตตอกับพอรตอนุกรมในลักษณะตัวสงซ่ึงจะมี TXD1 อยูอีก 1 ตัวท่ี PD3 (ขาท่ี 28) ท่ีมีลักษณะการทํางานในแบบเดียวกัน - พอรต PF0 ถึง PF7 (ขาท่ี 61-54) ทําหนาท่ีเปนพอรตรับขอมูลของสัญญาณแอนะล็อกเพื่อแปลงเปนสัญญาณดิจิทัล เปนพอรต 2 ทิศทางขนาด 8 บิต โดยสามารถกําหนดใหแตละขาของพอรตตอกับ pull-up resistor ภายในซ่ึงแยกจากกัน เพื่อดึงแรงดันของลอจิก 1 ใหเทากับ 5 โวลต สามารถรับกระแส sink 20 มิลลิแอมแปร (mA) อีกท้ังขา PF4-PF7 ยังเปนกลุมขาเกี่ยวกับ

39

JTAG หรือ IEEE 1149.1 โดย PF4 (ขาท่ี 57) เปนขา TCK (JTAG Test Clock), PF5 (ขาท่ี 56) เปนขา TMS (JTAG Test Mode Select), PF6 (ขาท่ี 55) เปนขา TDO (JTAG Test Data Out) และ PF8 (ขาท่ี 54) เปนขา TDI (JTAG Test Data In) - อินเตอรรัปตในไมโครคอนโทรลเลอร คือ กระบวนการขัดจังหวะการทํางานของโปรแกรมปกติหรือโปรแกรมหลักท่ีทกําลังทํางานอยูเพื่อใหเปล่ียนมาทํางานในสวนของโปรแกรมท่ีไดกําหนดไวในอินเตอรรัปต กระบวนการน้ีจะชวยใหประหยัดเวลาในการทํางานของโปรแกรมหลักและลดโอกาสผิดพลาดในการตรวจสอบเง่ือนไขการทํางานของโปรแกรม เพราะไมตองคอยตรวจสอบเง่ือนไขใดเง่ือนไขหน่ึงขณะท่ีโปรแกรมกําลังทํางานหลักอยูตลอด โดยสามารถกําหนดหนาท่ีการตรวจสอบนี้ใหกับอินเตอร รัปตแทน ประเภทของการอินเตอร รัปตในไมโครคอนโทรลเลอร จะแบงออกเปน 2 ประเภทคือ ก) การอินเตอรรัปตเนื่องจากสัญญาณภายนอก (External Interrupt) เปนการตรวจสอบสัญญาณท่ีรับมาจากภายนอกตัวไมโครคอนโทรลเลอร ข) การอินเตอรรัปตเนื่องจากสัญญาณภายใน (Internal Interrupt) โดยแหลงสัญญาณน้ีจะเกิดจากวงจรภายในของไมโครคอนโทรลเลอรเอง เชน การอินเตอรรัปตจากสัญญาณการเกิดโอเวอรโฟลวของไทเมอร การอินเตอรรัปตจากการรับ/สงขอมูลอนุกรม การอินเตอรรัปตเนื่องจากการอานเขียนหนวยความจํา EEPROM เปนตน - การอินเตอรรัปตไมโครคอนโทรลเลอร AVR เนื่องจากไมโครคอนโทรลเลอร AVR ประกอบไปดวยโมดูลการทํางานท่ีหลากหลาย เชน ADC, EEPROM, Comparator, Capture, Timer เปนตน และโมดูลเหลานี้สนับสนุนการทํางานกับสัญญาณอินเตอรรัปตดวย ทําใหมีแหลงกําเนิดสัญญาณอินเตอรรัปตท่ีเกี่ยวของกับโมดูลดังตารางท่ี 2-5 มีดังนี้

40

ตารางท่ี 2-5 รีเซตและอินเตอรรัปตเวกเตอร หมายเลข เวกเตอร

แอดเดรส อินเตอรรัปต

ท่ีมาของ อินเตอรรัปต

รายละเอียดของการอินเตอรรัปต

1 $000 RESET

ขารีเซตภายนอก เพาเวอรออนรีเซต, เบราเอาตรีเซต วอตด็อกชไทเมอรรีเซต JTAG AVR รีเซต

2 $002 INTO อินเตอรเนื่องจากสัญญาณภายนอก ชองท่ี 0 3 $004 INT1 อินเตอรเนื่องจากสัญญาณภายนอก ชองท่ี 1

4 $006 TIMER2 COMP อินเตอรรัปต เนื่องจาก ไทเมอร/เคานเตอร 2 เปรียบเทียบตรงกัน

5 $008 TIMER2 OVF อินเตอรรัปต เนื่องจาก ไทเมอร/เคานเตอร 2 เกิดโอเวอรโฟลว

6 $00A TIMER1 CAPT อินเตอรรัปต เนื่องจาก ไทเมอร/เคานเตอร 1 เกิดการจับสัญญาณได

7 $00C TIMER1 COMPA

อินเตอรรัปต เนื่องจาก ไทเมอร/เคานเตอร 1 เปรียบเทียบตรงกัน แบบ A

8 $00E TIMER1 COMPB

อินเตอรรัปต เนื่องจาก ไทเมอร/เคานเตอร 1 เปรียบเทียบตรงกัน แบบ B



11 $014 SPI, STC การสงขอมูลอนุกรมเสร็จสมบูรณ 12 $016 USART, RXC การรับขอมูลจากโมดูล USART เสร็จสมบูรณ 13 $018 USART, UDRE รีจิสเตอรขอมูล โมดูล USART วาง 14 $01A USART TXC การสงขอมูลจากโมดูล USART เสร็จสมบูรณ 15 $01C ADC โมดูล ADC แปลงขอมูลเสร็จสมบูรณ 16 $01E EE_RDY EEPROM ทํางานเสร็จแลว

41

ตารางท่ี 2-5 (ตอ) รีเซตและอินเตอรรัปตเวกเตอร 17 $020 ANA_COMP เกิดการเปรียบเทียบแรงดนัอะนาลอก 18 $022 TWI การรับสองขอมูลดวยสายสัญญาณ 2 เสน 19 $024 INT2 อินเตอรรัปตเนื่องจากสัญญาณภายนอก ชองท่ี 2

20 $026 TIMER0 COMP อินเตอรรัปต เนื่องจาก ไทเมอร/เคานเตอร 0 เปรียบเทียบตรงกัน

21 $028 SPM_RDY หนวยความจําโปรแกรมบันทึกเสร็จแลว - การอินเตอรรัปตเนื่องจากสัญญาณภายนอก เนื่องจากสัญญาณภายนอกเปนการตรวจสอบสัญญาณท่ีรับมาจากภายนอกตัวไมโครคอนโทรลเลอรท่ีขาพอรต PD2 (INTO), PD3 (INT1) และ PB2 (INT2) โดยสามารถที่จะกําหนดรูปแบบของสัญญาณการเกิดอินเตอรรัปตเนื่องจากสัญญาณภายนอกไดหลายรูปแบบ เชน ก) ขณะท่ีรับสัญญาณไดเปล่ียนแปลงไปเปนระดับลอจกิตํ่าแลว (Low level) ข) ขณะท่ีมีการเปล่ียนแปลงระดับสัญญาณ (Any Logical change) ค) ท่ีขอบขาลงของสัญญาณ (Falling edge) ง) ท่ีขอบขาข้ึนของสัญญาณ (Rising edge)

บทที่ 3 การออกแบบการทดลอง

สําหรับโครงการวิจัยเร่ือง การตรวจจับความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจนั้น จะแบงออกเปน 3 สวน คือ สวนของวงจรวัดคล่ืนไฟฟาหัวใจ, สวนของการตรวจจับความผิดปกติของคล่ืนไฟฟาหัวใจ และสวนของการแสดงผลของคล่ืนไฟฟาหัวใจบนจอมอนิเตอร โดยวงจรระบบการวัดสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจจะทําหนาท่ีตรวจจับคล่ืนไฟฟาหัวใจจากเคร่ืองจําลองคล่ืนไฟฟาหัวใจ (Electrocardiogram simulator) แลวทําการแปลงสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจ (ECG Signal)ท่ีวัดไดใหเปนดิจิตอล โดยผานไมโครคอนโทรลเลอร ATmega128 จากนั้นสงขอมูลผานทาง USB Port เพื่อทําการตรวจจับความผิดปกติของคล่ืนไฟฟาหัวใจดวยวิธีการนับการเตนของหัวใจ (R-Wave) จํานวน 1000 คาแลวคํานวณเทียบกับเวลาใน 1 นาที ซ่ึงในการวิจัยนี้จะทําการตรวจจับคล่ืนไฟฟาหัวใจแบบปกติและคล่ืนไฟฟาหัวใจแบบผิดปกติ (ECG Arrhythmia) ชนิด Sinus Bradycardia และ Second Degree AV Block Mobitz-Type I แลวแสดงผลบนหนาจอคอมพิวเตอร ดังแสดงในภาพท่ี 3-1

43

ECGSimulator

ADCATmega128

Amplifier

Detect byVisual Basic 6

Normal ECGSinus

Bradycardia

Second Degree AV Block

Mobitz-Type I

Monitor

ภาพท่ี 3-1 แสดงขอบเขตของการวิจัย

USB Port

44 3.1 ออกแบบและสรางวงจรระบบการวัดสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจ

ภาพท่ี 3-2 บล็อกไดอะแกรมวงจรระบบการวัดสัญญาณคล่ืนไฟฟาหวัใจ

ภาพท่ี 3-2 เปนบล็อกไดอะแกรมของระบบการตรวจวัดคล่ืนไฟฟาหัวใจโดยการทํางานจะเร่ิมจากในสวนของเคร่ืองจําลองคล่ืนไฟฟาหัวใจ โดยใชการวัดพรอมกัน 3 ลีด และใหสวนของขาขวา (RL) ทําหนาท่ีเปนสายกราวด จากน้ันสัญญาณท่ีวัดไดจะทําการแปลงเปนดิจิตอลดวยไมโครคอนโทรลเลอร ATmega128 แตโดยท่ัวไปแลวสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจท่ีวัดไดจะมีขนาดเล็กมากทําใหไดคาท่ีไมเหมาะสม ดังนั้นจึงตองมีวงจรขยายสัญญาณเพ่ือทําหนาท่ีขยายสัญญาณเพื่อใหไดคาท่ีเหมาะสมสําหรับการวิเคราะห และสัญญาณท่ีถูกขยายแลวจะสงไปยังโปรแกรมสําหรับตรวจจับความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจและแสดงผลออกบนจอมอนิเตอร 3.1.1 วงจรขยายสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจ (ECG Amplifier) เนื่องจากคล่ืนสัญญาณไฟฟาหัวใจท่ีไดจากรางกายมีคาตํ่ามาก ดังนั้นจึงจําเปนอยางยิ่งท่ีจะตองใชวงจรขยายท่ีมีคาอัตราการขยายสูง สัญญาณรบกวนตํ่า เพื่อทําใหสัญญาณท่ีทําการวัดมีความถูกตองแมนยํา ในงานวิจัยนี้ใชไอซีอินสตรูเมนตออปแอมป เบอร INA122 จํานวน 3 ชุด ทําหนาท่ีรับคล่ืนไฟฟาหัวใจและอัตราการเตนของหัวใจจากอิเล็กโทรดท่ีติดอยูบนรางกาย การวัดคล่ืนไฟฟาหัวใจจะเปนแบบ Chest Lead วัดพรอมๆกันท้ัง 3 ลีด จึงตองมีการติดอิเล็กโทรดท้ังหมด 4 ตําแหนง คือ V1 , V2 และ V3 โดยในสวนของขาขวา (RL) จะทําหนาท่ีเปนสายกราวดซ่ึงลักษณะของวงจรวัดคล่ืนไฟฟาหัวใจจะแสดงดังภาพท่ี 3-3

45

ภาพท่ี 3-3 วงจรขยายสัญญาณคล่ืนไฟฟาหวัใจ

3.1.2 วงจรแปลงอนาลอกเปนดิจิตอลและไมโครคอนโทรลเลอร ไมโครคอนโทรลเลอรจะทําการปรับปรุงสัญญาณท่ีรับมาจากอินสตรูเมนตโดยใชFFT Filter จากนั้นแปลงสัญญาณเปนขอมูลดิจิตอลแลวสงขอมูลนั้นออกผาน USB Port โดยรูปแบบของการสงขอมูลเปนการสงขอมูลอนุกรมแบบอะซิงโครนัส มีรูปแบบการสงขอมูลดัง ภาพท่ี 3-5

ภาพท่ี 3-4 รูปแบบการสงขอมูลของวงจรวัดคล่ืนไฟฟาหัวใจ

3.2 ออกแบบและสรางโปรแกรมสําหรับตรวจจับความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจ โปรแกรมสําหรับตรวจจับความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจนั้น ในงานวิจัยนี้เลือกใช Visual Basic 6 เนื่องจากสามารถศึกษาไดงายและเปนท่ีนิยมท่ัวไปจึงเหมาะท่ีจะนําไปพัฒนาตอได ข้ันตอนการทํางานของโปรแกรมหลักจะทําการติดตอผาน USB Port เพื่อรับสัญญาณไบนารีท่ีสงมาจากระบบวัดสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจ จากนั้นทําการคํานวณสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจดวยวิธีการนับอัตราการเตนของหัวใจ (Heart Rate) เพื่อแสดงผลของอัตราการเตนของหัวใจในขณะท่ีทําการวัดสัญญาณ ดังแสดงในภาพท่ี 3-6 และยังใชวิธีนี้เพื่อเปนพื้นฐานในการตรวจจับความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจอีกดวย

%C + XX XX XX+ + + FF

V1 V2 V3 Start bit

46

ภาพท่ี 3-5 แผงผังข้ันตอนการตรวจจับความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหวัใจ

47 3.2.1 โปรแกรมนับอัตราการเตนของหัวใจ (Heart Rate) โปรแกรมจะทําการเปรียบเทียบขอมูลท่ีเขามาเพื่อหาคา R-Wave แลวนําไปนับแลวคํานวณกับคาเวลาท่ีใชในการแซมปล้ิง นําคาท่ีไดไปแสดงเปนคาอัตราการเตนของหัวใจ

ภาพท่ี 3-6 แผนผังโปรแกรมนับอัตราการเตนของหัวใจ ข้ันตอนแรกในการนับอัตราการเตนของหัวใจจะทําการตรวจหา R-Wave ซ่ึงจะเปนขอมูลท่ีมีคาสูงสุดตามลักษณะรูปแบบคล่ืนไฟฟาหัวใจ โดยจะใชวิธีเทียบคาขอมูลท่ีเขามากอนกับขอมูลท่ีเขามาทีหลัง ดังภาพท่ี 3-7 จะเห็นไดวาในชวงคล่ืนแรกท่ีจุดท่ี 1 คา HRmax จะเก็บคา 06hex ไวจนถึงจุดท่ี 2 ซ่ึงมีคามากกวา จากนั้นคาท่ีเก็บใน HRmax จะเพิ่มข้ึนเร่ือยๆเนื่องจากรูปคล่ืนมีคาแอมปลิจูดท่ีสูงข้ึนจนถึงจุดท่ี 3 คาของ HRmax จะมีคา E0hex ซ่ึงเปนคา R-Wave เพราะวาท่ีจุดท่ี 3 และ 4 มีคาท่ีนอยกวาจุดท่ี 3

หาคาสูงสูด (R-Wave)

Start

Data ≥ HRmax

HR Count

Stop

ใช

ไมใช

แสดงคา HR

Data

Data > HRmax

HRmax = Data

ใช

ไมใช

48

ภาพท่ี 3-7 วิธีหาคาสูงสุด (R-Wave) ของรูปคล่ืนไฟฟาหัวใจ

3.2.2 โปรแกรมสําหรับตรวจจับความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจ ในการวิจัยนี้ไดมุงเนนไปที่การตรวจจับความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจชนิด Sinus Bradycardia และ Second Degree AV Block Mobitz-Type I เนื่องจากมีลักษณะของคล่ืน (Waveform) ท่ีใกลเคียงกับสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจชนิดปกติ ซ่ึงในสวนการวิเคราะหนั้นจะใชวิธีการนับ R-Wave ท่ีไดกลาวมาในข้ันตน แลวทําการเก็บคาของ Heart Rate ท่ีนับไดจํานวน 1000 คา แลวทําการเทียบกับเวลาใน 1 นาที โดยจะทําการกําหนดชวงตางๆ ไวในโปรแกรมการตรวจจับความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจไวดังนี้ Normal ECG จะมีอัตรา Heart Rate อยูในชวง 60-100 คร้ัง/นาที Sinus Bradycardia จะมีอัตรา Heart Rate อยูในชวง 0-59 คร้ัง/นาที Second Degree AV Block Mobitz Type I จะมีอัตราการเตนอยูในชวงเดียวกับ Normal ECG แตจะแตกตางตรงท่ีสัญญาณ R-Wave จะมีการหายไปเปนบางชวง โดยมีอัตราต้ังแต 3:1 , 4:1 หรือ 5:1 เปนตน

0x40

0x50

0x60

0x70

0x80

0x90

0xA0

0xB0

0xC0

0xD0

0xE0

0xF0

0xFF

0x30

0x20

0x10

0x00

10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250

Data

Address

1 2

34

5

บทที่ 4 การทดสอบและผลการทดสอบ

สําหรับงานวิจัยนี้จะทําการทดลองโดยแบงออกเปน 2 สวนคือ สวนของการทดสอบความถูกตองของการวัดคล่ืนไฟฟาหัวใจไปแสดงผลบนจอมอนิเตอร และสวนของการทดสอบความถูกตองในตรวจจับความผิดปกติของคล่ืนไฟฟาหัวใจ (Arrhythmia Electrocardiogram) ท่ีแสดงผลบนจอมอนิเตอร โดยมีอุปกรณตางๆ ดังแสดงในภาพท่ี 4-1

ภาพท่ี 4-1 แสดงอุปกรณท่ีใชสําหรับการทดลอง

50 4.1 การทดสอบความถูกตองของการวัดคล่ืนไฟฟาหัวใจไปแสดงผลบนจอมอนิเตอร

ทําการทดสอบโดยการใชวงจรวัดคล่ืนไฟฟาหัวใจ โดยวัดจากเคร่ืองจําลองคล่ืนไฟฟาหัวใจแบบปกติแลวสงไปแสดงผลบนจอมอนิเตอร จากนั้น ปรับอัตราการเตนหัวใจท่ีเคร่ืองจําลองคล่ืนไฟฟาหัวใจ (ECG Simulator) ท่ี 60, 80 และ 100 คร้ังตอนาที เนื่องจากอัตราดังกลาวอยูในชวงเดียวกับคล่ืนไฟฟาหัวใจปกติ

ภาพท่ี 4-2 การทดสอบความถูกตองของการวัดคล่ืนไฟฟาหัวใจท่ี 60 คร้ัง/นาที

51


52


53 4.2 การทดสอบความถูกตองในการตรวจจับความผดิปกติของคล่ืนไฟฟาหัวใจ

ทําการทดสอบการตรวจจับความผิดปกติของคล่ืนไฟฟาหัวใจ โดยทําการปอนสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจชนิดผิดปกติจากเครื่องจําลองคล่ืนไฟฟาหัวใจผานวงจรวัดคล่ืนไฟฟาหัวใจ ไดแก Sinus Bradycardia และ Second Degree AV Block Mobitz-Type I และดูการแสดงผลบนจอมอนิเตอร

ภาพท่ี 4-5 การทดสอบการตรวจจับความผิดปกติของคล่ืนไฟฟาหวัใจชนิด Sinus Bradycardia

54

ภาพท่ี 4-6 การทดสอบการตรวจจับความผิดปกติของคล่ืนไฟฟาหวัใจชนิด Second Degree AV Block Mobitz-Type I

55 4.3 ผลการทดลอง 4.3.1 ผลการทดสอบความถูกตองของการรับสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจชนิดปกติไปแสดงผลบนจอมอนิเตอร ท่ีอัตราการเตนของหัวใจ 60 คร้ัง/นาที

ภาพท่ี 4-7 สัญญาณคล่ืนไฟฟาหวัใจบนจอมิเตอรท่ีอัตราการเตนของหัวใจ 60 คร้ัง/นาที

56 4.3.2 ผลการทดสอบความถูกตองของการรับสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจชนิดปกติไปแสดงผลบนจอมอนิเตอร ท่ีอัตราการเตนของหัวใจ 80 คร้ัง/นาที


57 4.3.3 ผลการทดสอบความถูกตองของการรับสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจชนิดปกติไปแสดงผลบนจอมอนิเตอร ท่ีอัตราการเตนของหัวใจ 100 คร้ัง/นาที


58 4.3.4 ผลการทดสอบความถูกตองของการตรวจจับความผิดปกติของคล่ืนไฟฟาหัวใจชนิด Sinus Bradycardia

ภาพท่ี 4-10 แสดงคล่ืนไฟฟาหัวใจชนดิ Sinus Bradycardia ท่ีตรวจจับได

59 4.3.5 ผลการทดสอบความถูกตองของการตรวจจับความผิดปกติของคล่ืนไฟฟาหัวใจชนิด Second Degree AV Block Mobitz-Type I

ภาพท่ี 4-11 คล่ืนไฟฟาหวัใจชนิด Second Degree AV Block Mobitz-Type I ท่ีตรวจจบัได

บทที่ 5 สรุปและขอเสนอแนะ

5.1 สรุป จากการทดสอบวงจรการวัดสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจและโปรแกรมสําหรับตรวจจับความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจนั้น ผูวิจัยไดทําการเก็บขอมูลหลังจากการทดสอบเปน 2 สวนคือ การทดสอบการวัดสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจจากวงจรคล่ืนไฟฟาหัวใจ และการทดสอบการตรวจจับความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจชนิด Sinus Bradycardia และ Second Degree AV Block Mobitz-Type I สามารถสรุปผลการทดลองไดดังนี้ 5.1.1 การทดสอบการวัดสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจจากวงจรคล่ืนไฟฟาหัวใจ จากการทดลองดังกลาวผลท่ีไดคือคาอัตราการเตนของหัวใจและสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจท่ีแสดงออกมานั้นตรงกับท่ีผูวิจัยไดต้ังคาเอาไว จึงทําใหทราบวาวงจรคล่ืนไฟฟาหัวใจที่ทําการออกแบบมานั้นถูกตองและสามารถใชงานไดจริง 5.1.2 การทดสอบการตรวจจับความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจในชนิดตางๆ จากการทดลองโดยการปอนสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจท้ัง 2 ชนิดท่ีไดกลาวมาขางตนจากเครื่องจําลองคล่ืนไฟฟาหัวใจ ทําใหทราบวาโปรแกรมท่ีไดทําการออกแบบมาน้ัน สามารถวิเคราะหผลไดอยางถูกตองแมนยํา และรูปคล่ืนไฟฟาหัวใจมีลักษณะใกลเคียงกับทฤษฎี ฉะนั้นผูวิจัยสามารถสรุปไดวาการออกแบบวงจรคล่ืนไฟฟาหัวใจและโปรแกรมการตรวจจับความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจสามารถใชงานไดจริง และมีความถูกตองแมนยํา สามารถไปใชงานไดจริง 5.2 ปญหาและขอเสนอแนะ เนื่องจากการทดสอบการตรวจจับความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจ ผูวิจัยจะมุงเนนถึงความเปนไปไดแลวความถูกตองแมนยําในการวิเคราะหสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจ ทําใหอาจจะมีปจจัยอ่ืนๆ ท่ีตองคํานึงถึงเพื่อท่ีจะทําใหการวิจัยนี้สามารถใชงานกับผูปวยไดจริงตามโรงพยาบาลตางๆ ได ซ่ึงจะกลาวไดดังตอไปนี้

61

5.2.1 สัญญาณคล่ืนแมเหล็กไฟฟาชนิดอ่ืนๆ ท่ีมีอยูตามโรงพยาบาลอาจมีผลกระทบตอการผิดพลาดไดการวัดและแสดงผลได 5.2.2 จากการทดลองน้ีไดทําการทดสอบกับเครื่องจําลองสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจเพียงอยางเดียว ซ่ึงยังไมเสถียรพอสําหรับทําการทดสอบกับผูปวยจริง อาจมีปจจัยอ่ืนท่ีมีผลกระทบตอการวัดและแสดงผลได ดังนั้นการพัฒนาในอนาคตจะตองคํานึงถึงปจจัยนี้และควรจะมีการทดสอบกับคนไขจริงเพื่อจะนําวิ ธี ท่ีไดมาสรางเปนเคร่ืองมือแพทย ท่ีสามารถนํามาใชงานภายในโรงพยาบาลไดจริง 5.2.3 ในสวนของการแสดงผลคล่ืนไฟฟาหัวใจโดยท่ัวไปนิยมแสดงท้ังหมด 12 Lead จึงนาจะเปนขอท่ีตองคํานึงถึง ในการพัฒนาตอไป ตลอดจนสวนของการพิมพผล เพื่อใชในการอางอิงและการตรวจวินัฉัยอยางละเอียด 5.2.4 ในสวนของการสงผานขอมูลนั้น ในอนาคตสามารถนําความรูท่ีไดจากงานวิจัยนี้เขารวมกับการสงผานขอมูลดวยการใชเทคโนโลยีไรสาย ซ่ึงปจจุบันกําลังเปนท่ีนิยมมาก จะสามารถทําใหไมตองยุงยากกับการเปล่ียนสายตางๆ ของเคร่ืองหรือเกะกะกับผูปวย 5.2.5 สําหรับการวิจัยนี้ไดออกแบบวงจรวัดสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจซ่ึงมีคา Sampling Rate ตํ่าทําใหการวิเคราะหคงามผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจทําไดในขอบเขตท่ีจํากัด ซ่ึงในอนาคตควรทําการพัฒนาวงจรวัดสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจดวยไมโครคอนโทรลเลอรท่ีมีความสามารถในการรับคาท่ีสูงๆได จะทําใหสามารถวัดความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจไดครอบคลุมกับทุกชนิดได

62 เอกสารอางอิง

1. ชมพูนุช อ องจริต. คล่ืนไฟฟาหวัใจทางคลีนิค. พิมพ คร้ังท่ี 6. กรุงเทพมหานคร : สํานักพิมพ จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย, 2543. 2. สมศรี ดาวฉาย. วิชาอุปกรณการแพทยสําหรับหอผูปวยหนัก. กรุงเทพฯ : สวัสดีการพิมพ, 2540. 3. อัจฉรา เตชฤทธิพิทักษ. การพยาบาลผูปวยภาวะวิกฤติในระบบหัวใจและหลอดเลือด. พิมพคร้ังท่ี 7. กรุงเทพมหานคร : ศุภวนชิการพิมพ, 2551. 4. พยุงศักดิ์ เจริญกีรติกุล. ศูนยกลางแสดงผลคล่ืนไฟฟาหัวใจแบบไรสาย. วิทยานิพนธวทิยาศาสตรมหาบัณฑิต สาขาวิชาอุปกรณการแพทย ภาควิชาฟสิกส อุตสาหกรรมและอุปกรณการแพทย บัณฑิตวิทยาลัย สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกลา พระนครเหนอื, 2550.

5. ประจิน พลังสันติกุล. การประยุกตใชงานภาษา C สําหรับไมโครคอนโทรลเลอร AVR 1. กรุงเทพมหานคร : แอพซอฟตเทค จํากดั, 2551. 6. ธีระศักดิ์ สุโชตินันท และ ประยุทธ อินแบบ. โปรแกรมเมอรมือใหมหดัเขียนโปรแกรม Microsoft Visual Basic 6 Enterprise Edition. กรุงเทพมหานคร : สํานักพิมพแหง จุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย, 2549. 7. พีระพล ยวุภูษิตานนท, อ.ปกรณ ประจวบวนั และ Lab Staff. The Fast Fourier Transform (FFT) การแปลงฟูริเยรแบบเร็ว. เอกสารประกอบการสอน ภาควิชาวิศวกรรม อิเล็กทรอนิกส มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร, 2551. 8. ยงยุทธ สหัสกุล. ECG ทางคลินิก. พมิพคร้ังท่ี 2. กรุงเทพมหานคร : งานตําราและส่ิงพิมพ สถาบันเทคโนโลยีการศึกษาแพทยศาสตร คณะแพทยศาสตรศิริราชพยาบาล มหาวิทยาลัยมหิดล, 2546. 9. Yan Sun, Kap Luk Chan and Shankar Muthu Krishnan. Characteristic wave detection in ECG signal using morphological transform. Singapore : BMC Cardiovascular Disorder, 2005. 10. Texas Instrument. INA118U Instrument Amplifier. User guide. U.S.A. Texas Instruments Inc., 2006

ภาคผนวก ก

แผนผังวงจรวดัสัญญาณคล่ืนไฟฟาหัวใจ

64

ภาพที่

ก-1 วงจรวัด

คลื่นไ

ฟฟาห

ัวใจ

65

ภาพที่

ก-2 วงจรไม

โครคอน

โทรลเลอร

ภาคผนวก ข

รหัสเทียมโปรแกรมตรวจจับสัญญาณคล่ืนไฟฟาหวัใจ

67 Option Explicit Dim XPixels As Double Dim X As Double, Y As Double Dim X1 As Double, Y1 As Double Dim XMin As Double, XMax As Double, YMin As Double, YMax As Double Dim ECG() As Double Dim ToNextPeakPeriod As Integer Dim HeartRate(10) As Double Const ADCSamplingRate As Double = -0.833333333 '60HZ = 36 cycle capture , 30Hz = 72 cycle Dim Y1d As Double Dim Yd As Double Dim SimHR() As Double Dim xMode As Boolean Dim xPtr As Integer Dim xScaleX As Integer Private Sub Check1_Click() xMode = Check1.Value ' For debug Mode read ECG Signal from text file Call Form_Load End Sub Private Sub Form_Load() On Error Resume Next Dim DumStr As String xScaleX = 2 'xMode = True ' For debug Mode read ECG Signal from text file MSComm1.CommPort = 16 MSComm1.Settings = "19200,n,8,1" MSComm1.DTREnable = False 'MSComm1.PortOpen = False

68 MSComm1.PortOpen = True Dim i As Integer Picture1.Cls Picture1.ScaleMode = vbPixels X = 1 ReDim ECG(600, 2) ToNextPeakPeriod = 0 HeartRate(0) = 0 Close #1 Open "C:\tempECG.txt" For Output As #1 Close #1 'SimFile.Text = "C:\SimECG.txt" If xMode Then ReDim SimHR(0) Open SimFile.Text For Input As #1 Do ReDim Preserve SimHR(UBound(SimHR) + 1) Line Input #1, DumStr SimHR(UBound(SimHR)) = DumStr Loop While Not EOF(1) Close #1 xPtr = 0 End If Syndom_lbl = "NA" End Sub Private Sub Form_Unload(Cancel As Integer) MSComm1.PortOpen = False End End Sub

69 Private Sub Timer1_Timer() Dim tmp As String Dim i As Integer i = 0 If xMode Then If xPtr < UBound(SimHR) Then xPtr = xPtr + 1 Else xPtr = 1 End If tmp = SimHR(xPtr) Else tmp = MSComm1.Input MSComm1.Output = Chr(&H37) tmp = MSComm1.Input Do While Len(tmp) < 6 If xMode Then Exit Sub DoEvents tmp = tmp & MSComm1.Input Loop End If Close #1 Open "C:\tempECG.txt" For Append As #1 Y = 1000 - tmp * 0.7 ECG(X, 1) = Y 'Debug.Print Y Print #1, tmp ' Log Signal

70 If ECG(X, 1) - ECG(X - 1, 1) > 200 Then Shape1.Visible = True 'Debug.Print ToNextPeakPeriod If ToNextPeakPeriod = 0 Then ToNextPeakPeriod = 1 Call FIFOpush(ToNextPeakPeriod * ADCSamplingRate + 90, HeartRate, 1, 10) Call AvgArray(HeartRate) HRate_lbl.Caption = Round(HeartRate(0), 0) ToNextPeakPeriod = 0 ECG(X, 2) = 99 'Debug.Print X Else Shape1.Visible = False ToNextPeakPeriod = ToNextPeakPeriod + 1 End If If HeartRate(0) >= 300 And HeartRate(0) <= 100 Then Syndom_lbl.Caption = "Sinus Tachycardia" ElseIf HeartRate(0) >= 50 And HeartRate(0) <= 80 Then Syndom_lbl.Caption = "Normal" ElseIf HeartRate(0) < 50 Then Syndom_lbl.Caption = "Sinus Bradycardia" Else Syndom_lbl.Caption = "UnKnown" End If If Abs(HeartRate(0) - HeartRate(1)) > HeartRate(0) / 3 Then Syndom2_lbl.Caption = "2ND DEGREE AV BLOCK" Else Syndom2_lbl.Caption = ""

71 End If Select Case HeartRate(0) Case Is >= 150 Syndom_lbl.Caption = "Sinus Tachycardia" Case Is <= 50 Syndom_lbl.Caption = "Sinus Bradycardia" Case Else Syndom_lbl.Caption = "Normal" End Select Y1d = 600 - 0.6 * Y1 Yd = 600 - 0.6 * Y Picture1.Line (xScaleX * X1, Y1d)-(xScaleX * X, Yd) X1 = X Y1 = Y X = X + 1 If X > 600 / xScaleX Then X = 1 Picture1.Cls X1 = 0 Y1 = 0 Else End If ' Call debug1 'For i = 0 To UBound(ECG)

72 ' Debug.Print 1, ECG(i, 2) 'Next i Close #1 End Sub Sub FIFOpush(ByVal ValueX As Double, ByRef Arrx() As Double, ByVal StartX As Integer, ByVal StopX As Integer) Dim i As Integer For i = StopX To StartX Step -1 Arrx(i) = Arrx(i - 1) Next i Arrx(StartX) = ValueX End Sub Sub AvgArray(ByRef Arrx() As Double) Dim i As Integer Dim DunX As Double DunX = 0 For i = 1 To UBound(Arrx) DunX = DunX + Arrx(i) Next i Arrx(0) = DunX / (i - 1) End Sub Sub debug1() Dim dfg(20) As Double Dim i As Double For i = 1 To 20 dfg(i) = i Next i Debug.Print "Old" For i = 1 To 20 Debug.Print i, dfg(i)

73 Next i Call AvgArray(dfg) Call FIFOpush(99, dfg, 1, 20) Debug.Print "New" For i = 1 To 20 Debug.Print i, dfg(i) Next i End Sub

74 ประวัติผูวิจัย

ช่ือ : นางสาวพรภัทร สุทธิพงศ ช่ือวิทยานพินธ : การตรวจจบัความผิดปกติของสัญญาณคล่ืนไฟฟาหวัใจ สาขาวิชา : อุปกรณการแพทย ประวัติ ประวัติสวนตัวเกิดเม่ือวันท่ี 18 กรกฎาคม พ.ศ. 2526 ท่ีจังหวัดกรุงเทพมหานคร สําเร็จการศึกษาระดับมัธยมตนจากโรงเรียนเขมะสิริอนุสสรณ ปการศึกษา 2540 สําเร็จการศึกษาระดับ ปวช.จากวิทยาลัยเทคนิคราชสิทธาราม สาขาชางเทคนิคสถาปตกรรม ปการศึกษา 2543 สําเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรี หลักสูตรวิทยาศาสตร ภาควิชาฟสิกสอุตสาหกรรมและอุปกรณการแพทย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกลาพระนครเหนือ ปการศึกษา 2547 และเขาศึกษาตอในระดับปริญญาโท สาขาอุปกรณการแพทย มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกลาพระนครเหนือ ปการศึกษา 2548 ประวัติการทํางานเร่ิมทํางานเก่ียวกับเวชภัณฑและเคร่ืองมือแพทยในปพ.ศ. 2550 ท่ีบริษัท อินเตอร เมดิคอล จํากัด ปจจุบันทํางานตําแหนงผูแทนฝายขาย

การตรวจจับความผ ิดปกติของ...

Documents