АНАЛИЗАТОР ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛОВ Российский патент 1997 года по МПК A61B5/02 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в диагностических и исследовательских целях, в частности для наблюдения, регистрации и исследования характера изменений и динамики особенностей ритма сердечных сокращений в норме и патологии.

Известен ритмокардиоанализатор, который содержит селектор R зубца ЭКГ, блок управления, преобразователь интервал-код, блок формирования вариационного размаха, блок формирования моды и амплитуды моды, блок обработки и отображения. Он проводит статистический анализ последовательности R R интервалов ЭКГ, длительности кардиоитервалов в автоматическом режиме и определяет суммарные статистические показатели ритма сердца за анализируемый отрезок времени (авт. св. СССР N 1261623, кл. A 61 B 5/02, 1978), что препятствует получению посредством данного устройства технического результата наблюдения за динамикой изменения кардиоритма.

Известно устройство для анализа кардиоритма, которое состоит из блока входного дифференциального усилителя, блока выделения R зубца, преобразователя интервал-код, блока анализа отклонения величины длительности текущего и предшествующего интервала, блока анализа абсолютной длительности интервала, блока логики и блока управления, блока памяти и двух арифметически-логических блоков, буферного регистра, блока управления вывода информации и блока индикации (авт. св. СССР N 1317708, кл. A 61 B 5/02, 1985). Это устройство определяет моду, амплитуды моды и вариационный размерах кардиоритма.

Однако данное устройство преимущественно определяет лишь статистические параметры кардиоритма, в то время как информация о его динамике теряется.

Известно устройство для регистрации ритма сердечной деятельности и характера его изменений, содержащее последовательно соединенные датчик электрокардиосигнала, усилитель, выделитель R -зубца, формирователь, а также устройство измерения двух соседних интервалов R R и занесения их в запоминающее устройство с последующим выводом этих длительностей на электронно-лучевую трубку по осям "x" и "y" соответственно. В результате получается "ритмограмма" в виде совокупности светящихся точек (авт. св. СССР N 784867, кл. A 61 B 5/04, 1978). Это устройство по техническому решению является наиболее близким к предложенному анализатору электрокардиосигналов и принято в качестве прототипа. Причинами, препятствующими получению требуемого технического результата посредством данного устройства, являются: низкая разрешающая и диагностическая точность устройства, потеря информации о характере и динамике ритма сердечных сокращений, сложность устройства и его высокая стоимость, отсутствие возможности длительного хранения получаемой информации, что очень важно как для точной диагностики, так и для контроля за эффективностью терапии.

Задачей изобретения явилась разработка устройства, осуществляющего регистрацию, анализ и контроль динамики и характера изменения ритма сердечной деятельности.

Техническим результатом изобретения является повышение точности и оперативности диагностики характера изменений и динамики особенностей ритма сердечных сокращений, а также возможность долгосрочного сохранения получаемой диагностической информации.

Технический результат достигается благодаря тому, что в анализатор электрокардиосигналов, содержащий последовательно соединенные датчик электрокардиосигналов, усилитель биопотенциалов, селектор зубца-R и формировать импульсов, а также блок индикации и блок питания, введены последовательно соединенные схема разрешения счета, схема управления входами счетчиков разности, первый коммутатор счетчиков разности, первый счетчик разности, первая схема разрешения вывода информации со счетчиков разности, цифроаналоговый преобразователь и самописец, вход которого подключен к блоку информации, выполненному в виде индикаторного табло, а также последовательно соединенные задающий генератор, схема разрешения вывода информации, формирователь импульса сброса, второй коммутатор счетчиков разности, второй счетчик разности и вторая схема разрешения вывода информации со счетчиков разности, выходом подключенная к второму входу цифроаналогового преобразователя, при этом первые входы схемы разрешения счета и схемы разрешения вывода информации подключены к второму входу формирователя импульсов, являющегося формирователем импульсов калиброванной длительности, первый вход которого также соединен с вторым входом схемы разрешения вывода информации, а также введены распределительный триггер, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов калиброванной длительности и вторыми входами схемы разрешения счета и формирователя импульсов сброса, а выход соединен с вторыми входами схемы управления входами счетчиков разности, распределителя импульсов сброса и первой и второй схем разрешения вывода информации со счетчиков разности, и схема выделения знака разности, первый и второй входы которой подключены соответственно к первым входам первого и второго счетчиков разности и к выходам первого и второго коммутаторов счетчиков разности, первые входы которых соединены между собой и выходом схемы управления счетчиками разности, а их вторые выходы подключены и к вторым входам первого и второго счетчиков разности, первые выходы которых соединены с третьими входами первого и второго коммутаторов счетчиков разности соответственно, при этом третьи входы самой схемы выделения знака разности и цифроаналогового преобразователя подключены к выходу схемы разрешения вывода информации, а выход схемы выделения знака разницы подключен к четвертому входу цифроаналогового преобразователя.

Разработанный анализатор электрокардиосигналов, благодаря наличию в схеме счетчиков разности длительности соседних, следующих друг за другом, временных интервалов между зубцами-R R R₁, R₁ R₂, R_n-1 R_n, позволяет точно и оперативно анализировать характер изменений и особенности динамики ритма сердечной деятельности, а также упросить устройство по сравнению с аналогичными приборами, при этом диагностическая информация, поступаемая с цифроаналогового преобразователя, инварианна относительно оси времени, позволяет применять на практике любые самописцы, что расширяет возможность регистрации, а следовательно, сбора и сохранения фактического материала, сравнивать его с предыдущими и/или последующими результатами измерений, тем самым прослеживания и анализируя динамику изменений ритма сердечных сокращений в диагностических целях за нелимитированные по времени сроки, а также получать срочную визуальную информацию о характеристиках аритмии в работе сердца посредством индикаторного табло.

На чертеже изображена функциональная схема анализатора электрокардиосигналов.

Анализатор электрокардиосигналов содержит датчик электрокардиосигналов и стационарный блок питания (не показаны), последовательно соединенные усилитель биопотенциалов 1, селектор 2 зубца-R и формирователь 3 импульсов и блок 4 индикации, а также последовательно соединенные схему 5 разрешения счета, схему 6 управления входами счетчиков разности, первый коммутатор 7 счетчиков разности, первый счетчик 8 разности, первую схему 9 разрешения вывода информации со счетчиков разности, цифроаналоговый преобразователь 10 и самописец 11, вход которого подключен к блоку 4 индикации, выполненному в виде индикаторного табло. Помимо названных структурных элементов устройство содержит последовательно соединенные задающий генератор 12, схему 13 разрешения вывода информации, формирователь 14 импульса сброса, распределитель 15 импульсов сброса, второй коммутатор 16 счетчиков разности, второй счетчик 17 разности, вторую схему 18 разрешения вывода информации со счетчиков разности, выводом подключенную к второму входу цифроаналогового преобразователя 10, при этом первые входы схемы 5 разрешения счета и схемы 13 разрешения вывода информации подключены к второму входу формирователя 3 импульсов, являющегося формирователем импульсов калиброванной длительности, первый вход которого также соединен с вторым входом схемы 13 разрешения вывода информации. Кроме того, в структуру анализатора включены распределительный триггер 19, вход которого подключен к выходу формирователя 3 импульсов калиброванной длительности и вторым выходам схемы 5 разрешения счета и формирователя 14 импульса сброса, а выход распределительного триггера 19 соединен с вторыми входами схемы 6 управления входами счетчиков разности, распределителя 15 импульсов сброса, первой 9 и второй 18 схем разрешения вывода информации со счетчиков разности, а также схема 20 выделения знака разности, первый и второй входы которой подключены соответственно к первым входам первого и второго счетчиков (8, 17) разности и к выходам первого и второго коммутатора (7 и 16) счетчиков разности, первые входы которых соединены между собой и выходом схемы 6 управления входами счетчиков разности, а вторые входы первого и второго коммутаторов (7 и 16) счетчиков разности подключены соответственно к первому и второму выходу распределителя 15 импульсов сброса и к вторым входам первого и второго (8 и 17) счетчиков разности, первые выходы которых соединены с третьими входами первого и второго (7 и 16) коммутаторов счетчиков разности соответственно, при этом третьи входы самой схемы 20 выделения знака разности и цифроаналогового преобразователя 10 подключены к выходу схемы 13 разрешения вывода информации, а выход схемы 20 выделения знака разности подключен к четвертому входу цифроаналогового преобразователя 10. Кроме того, с первой и второй схем (9 и 18) разрешения вывода информации со счетчиков разности предусмотрен стационарный цифровой выход для подключения к анализатору электрокардиосигналов компьютера с периферией (выход на чертеже не показан).

Анализатор электрокардиосигналов работает следующим образом. Электрокардиосигнал с пациента, регистрируемый посредством датчика, поступает на вход усилителя 1 биопотенциалов, усиленный которым подается на выход селектора 2 зубца-R, откуда выделенный импульс, соответствующий зубцу-R, поступает на входы формирователя 3 импульсов калиброванный длительности и схемы 13 разрешения вывода информации, а задающий генератор 12 тем временем вырабатывает прямоугольные импульсы со стабильно-фиксированной частотой, поступающие на входы формирователя 3 импульсов калиброванной длительности, схемы 13 разрешения вывода информации и схемы 5 разрешения счета. В свою очередь, формирователь 3 импульсов калиброванной длительности формирует прямоугольный импульс, по длительности равный пятнадцати импульсам задающего генератора 12, который затем поступает на входы распределительного триггера 19, схемы 5 разрешения счета и формирователя 14 импульсов сброса. Схема 5 разрешения счета формирует "пачки" импульсов, при этом длительность каждой "пачки" импульсов определяется временным интервалом между соседними зубцами R R₁, R₁ R₂, R_n-1 R_n, за вычетом пятнадцати импульсов, а распределительный триггер 19 синхронизирует работу схемы 6 управления входами счетчиков разности, распределителя 15 импульсов сброса, первой и второй схем (9 и 18) разрешения вывода информации со счетчиков разности, а схема 6 управления входами счетчиков разности распределяет "пачки" импульсов, поступающих со схемы 5 разрешения счета, между первым и вторым счетчиками (8 и 17) разности в следующей последовательности: после прихода зубца-R формируется "пачка" импульсов, поступающая на вход прямого счета первого счетчика 8 разности и на вход обратного счета второго счетчика 17 разности. Далее, с приходом следующего зубца-R₁ формируется последующая "пачка", поступающая на вход обратного счета первого счетчика 8 разности и на вход прямого счета второго счетчика 17 разности, причем в случае, когда R R₁ <R₁ R₂, то эти "пачки" импульсов проходят через соответствующие первый или второй коммутаторы 7, 16 счетчиков разности без изменений, а последний включается в работу в случае, когда R - R₁ > R₁ R₂. В подобном варианте формируется импульс переполнения, поступающий на первый или второй коммутаторы 7, 16 входов счетчиков разности, и переключает оставшиеся импульсы "пачки" с входа обратного счета на вход прямого счета первого или второго счетчиков 8, 17 разности, предотвращая тем самым сбой в работе анализатора электрокардиосигналов, поскольку получаемая информация регистрировалась бы в обратном коде. Далее, импульс с первого или второго коммутаторов 7 или 16 счетчиков импульсов поступает на схему 20 выделения знака разности и на индикаторном табло высвечивается, соответственно, плюс или минус. Текущая информация о разности интервалов R R₁ и R₁ R₂ с первого или второго счетчиков 8, 17 разности через первую или вторую схемы 9, 18 разрешения вывода информации со счетчиков разности, пропускающих показатели состояния соответствующих первого и второго счетчиков 8, 17 разности, поступает на цифроаналоговый преобразователь 10, на соответствующем выходе которого, в зависимости от разности интервалов следующих друг за другом зубцов R R₁, R₁ R₂, R_n-1 R_n, образуется соответствующее квантовое напряжение, поступающее затем на самописец 11, регистрирующий его. Возвращение первого и второго коммутаторов 7, 16 входов счетчиков разности и самих первого и второго счетчиков 8, 17 разности в исходное (нулевое) состояние осуществляется посредством импульса сброса, формируемого следующим образом: схема 13 разрешения вывода информации, получая импульс с селектора 2 зубца-R, вырабатывает калиброванный прямоугольный импульс, по длительности равный четырнадцати импульсам задающего генератора 12, разрешающий вывод информации с схемы 20 выделения знака разности и цифроаналогового преобразователя 10 поступает также на вход формирователя 14 импульсов сброса, на второй вход которого приходит импульс с формирователя 3 импульсов калиброванной длительности, при этом формирователь 14 импульсов сброса выделяет пятнадцатый импульс с задающего генератора 12, а выделенный импульс поступает на первый вход распределителя 15 импульсов сброса, с выходов которого импульс "Сброс" поступает на вторые входы первого коммутатора 7 счетчиков разности и первого счетчика 8 разности и на вторые входы второго коммутатора 16 счетчиков разности и второго счетчика 17 разности, соответственно, через такт.

Анализатор электрокардиосигналов как техническое средство анализа и диагностики изменения характера и динамики особенностей ритма сердечных сокращений с возможностью долговременного сохранения полученного фактического материала, а также оперативного визуального контроля за характеристиками ритма сердечных сокращений может применяться в медицинской практике в условиях клиники или диспансерных обследований, в медицинской, физиологической, психофизиологической, психологической исследовательской работе и в прикладных дисциплинах этих отраслей науки и практики. При этом подключение к анализатору компьютерной системы позволяет создавать специализированные банки индивидуальных данных пациентов, разрешающих автоматизированно, точно и оперативно сопоставлять предыдущие диагностические и исследовательские показатели, получая, кроме результатов текущего диагноза, еще и результаты сравнительного анализа многолетних наблюдений за показателями ритма сердечных сокращений пациентов.

Использование: для диагностики и контроля сердечной деятельности и, в частности, для регистрации изменений ритма сердечных сокращений и его динамики при кратковременных и длительных диагностических, терапевтических и исследовательских процедурах в медицине, психофизиологии, психологии и т.д. Технический результат достигается путем введения нетрадиционных функциональных связей между блоками функциональной схемы анализатора электрокардиосигналов, а автономность, простота и удобство в эксплуатации позволяет использовать устройство как для оперативной диагностики в экстремальных полевых условиях, так и в условиях клиники или лаборатории с подключением компьютерных систем. 1 ил.

Анализатор электрокардиосигналов, содержащий последовательно соединенные датчик электрокардиосигналов, усилитель биопотенциалов, селектор зубца R и формирователь импульсов, а также блок индикации и блок питания, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные схема разрешения счета, схема управления входами счетчиков разности, первый коммутатор счетчиков разности, первый счетчик разности, первая схема разрешения вывода информации со счетчиков разности, цифроаналоговый преобразователь и самописец, вход которого подключен к блоку индикации, выполненному в виде индикаторного табло, а также последовательно соединенные задающий генератор, схема разрешения вывода информации, формирователь импульса сброса, распределитель импульсов сброса, второй коммутатор счетчиков разности, второй счетчик разности и вторая схема разрешения вывода информации со счетчиков разности, выходом подключенная к второму входу цифроаналогового преобразователя, при этом первые входы схемы разрешения счета и схемы разрешения вывода информации подключены к второму входу формирователя импульсов, являющегося формирователем импульсов калиброванной длительности, первый вход которого также соединен с вторым входом схемы разрешения вывода информации, а также введены распределительный триггер, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов калиброванной длительности и вторыми входами схемы разрешения счета и формирователя импульсов сброса, а выход соединен с вторыми входами схемы управления входами счетчиков разности, распределителя импульсов сброса и первой и второй схем разрешения вывода информации со счетчиков разности, и схема выделения знака разности, первый и второй входы которой подключены соответственно к первым входам первого и второго счетчиков разности, первые входы первого и второго коммутаторов счетчиков разности соединены между собой, а их вторые входы подключены к первому и второму выходам распределителя импульсов сброса и к вторым входам первого и второго счетчиков разности, вторые выходы которых соединены с третьими входами первого и второго коммутаторов счетчиков разности соответственно, при этом третьи входы схемы выделения знака разности и цифроаналогового преобразователя подключены к выходу схемы разрешения вывода информации, а выход схемы выделения знака разницы подключен к четвертому входу цифроаналогового преобразователя.