СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ АРИТМИИ ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛА В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК A61B5/402 

Изобретение относится к области медицины, в частности к электрокардиографии, и может быть использовано для выявления синусовой аритмии, экстрасистолии и других видов аритмий, таких как брадикардия, тахикардия. Способ, реализованный в устройстве, обеспечивает повышение достоверности определения наличия аритмии.

В системах автоматической оценки параметров электрокардиосигнала (ЭКС), в частности в устройствах холтеровского мониторирования, одной из основных задач является оценка степени вариабельности сердечного цикла, т.е. выявление наличия аритмий, которые являются диагностическим показателем нарушений деятельности сердечно-сосудистой системы, в частности нарушения проводимости прохождения импульсов возбуждения водителя ритма.

Известен способ, реализованный в устройстве, заключающийся в том, что выделяют несколько соседних RR-интервалов и определяют длительность каждого из них. Вычисляют среднее значение RR_cp этих RR-интервалов. Затем определяют текущее значение RR_i RR-интервала. Сравнивается зависимость между RR_i и RR_cp с N_пор. В случае, если формируется сигнал наличия аритмии [1].

Недостатками данного способа являются:

1. Необходимость выделения опорных точек в каждом кардиоцикле (КЦ) при определении RR_i. Методу выявления аритмии будут присущи те же недостатки, что и методу выделения опорных точек.

2. Надежность выявления аритмии снижается при наличии экстрасистолических комплексов и импульсных помех. Экстрасистолические комплексы и импульсные помехи могут давать ложные опорные точки или приводить к пропуску таковых.

3. Зависимость от формы элементов ЭКС. Некоторые виды форм элементов ЭКС могут приводить к появлению ложных опорных точек или к пропуску таковых.

Наиболее близким к предлагаемому способу (прототипом) является способ выявления аритмии [2], заключающийся в том, что определяют длительности q первых кардиоциклов, среднюю длительность этих кардиоциклов, число дискретных отсчетов N, соответствующее этой длительности, среднюю мощность P₀ отсчетов, формируют два пороговых уровня мощности Δ₁=1.5P₀ и Δ₂=0.5P₀ и пороговое значение изменения длительности кардиоцикла N_пор=kN, где 0<k<1. Далее на каждом очередном шаге дискретизации определяют суммарную мощность следующих друг за другом N отсчетов, сравнивают полученное значение суммарной мощности с пороговыми уровнями Δ₁ и Δ₂, подсчитывают число поочередно взятых отсчетов суммарной мощности, превышающих Δ₁ или не превышающих Δ₂, причем в случае достижения в результате подсчета порогового значения N_пор изменения длительности кардиоцикла формируют сигнал о наличии аритмии.

Недостатком данного способа является то, что при появлении даже единичной желудочковой экстрасистолы сформируется сигнал наличия аритмии, в то время как редкие экстрасистолы не являются патологией. Кроме того, экстрасистолические комплексы и интервалы исключают из рассмотрения в методиках определения параметров вариабельности сердечного ритма. Поэтому более полный анализ сердечного ритма должен иметь дополнительное заключение о наличие патологической экстрасистолии. Заключение о наличие патологической экстрасистолии делается в случае, если число единичных экстрасистол превышает определенное значение М в единицу времени. М может быть выбрано на основании врачебного опыта и медицинских источников. В частности из [3], величина М может быть выбрана равной 200 экстрасистол в сутки.

Предлагаемый способ выявления наличия аритмии ЭКС позволяет устранить указанный недостаток прототипа.

Суть предлагаемого способа заключается в следующем. В течение q первых кардиоциклов формируют третий пороговый уровень мощности Δ₃=l·P₀, где l>2, далее на каждом очередном шаге дискретизации, сравнивают полученное значение суммарной мощности следующих друг за другом N отсчетов с пороговым уровнем Δ₃ и в случае его превышения, соответствующего наличию одиночной экстрасистолы, формируют стробирующий сигнал длительностью 2N, подсчитывают число одиночных экстрасистол, сигнал наличия экстрасистолии формируется, если это число превысит определенное значение М за единицу времени, сигнал о наличии аритмии формируется, если при отсутствии стробирующего сигнала в результате счета поочередно взятых отсчетов суммарной мощности, превышающих Δ₁ или не превышающих Δ₂, достигнуто пороговое значение N_пор.

Предлагаемый способ основан на следующих факторах:

1. Экстрасистолический желудочковый комплекс отличается от обычного систолического комплекса наличием деформации: увеличена амплитуда и длительность такого комплекса. Соответственно, энергия экстрасистолического QRS-комплекса значительно превышает энергию систолического QRS-комплекса [4].

2. На ЭКС после экстрасистолического QRS-комплекса присутствует компенсаторная пауза: ТР-сегмент расширен, и энергия такого участка стремится к 0 (фиг.1).

Рассмотрим энергетический анализ ЭКС с помощью временного окна: интервала времени, занимаемого несколькими (N) соседними отсчетами ЭКС, следующими с периодом дискретизации. Временное окно необходимо перемещать по оси времени с шагом, равным одному интервалу дискретизации. При этом на каждом шаге определяется энергия Е N отсчетов ЭКС U_i во временном окне: .

Пусть имеется электрокардиосигнал с желудочковой экстрасистолой, у которого длительности всех кардиоциклов различны (фиг.2, а). Построим график зависимости энергии Е отсчетов, попавших во временное окно, от времени (фиг.2, б). Когда временное окно содержит только один КЦ (длительность первого КЦ равна длительности временного окна), энергия ЭКС будет представлять собой постоянный уровень. Поскольку длительность второго КЦ увеличилась, то в течение некоторого промежутка времени (равного разности длительности кардиоцикла и длительности временного окна) во временном окне не будет присутствовать QRS-комплекс, энергия будет минимальной и не превысит Δ₂. Длительность третьего КЦ стала меньше длительности временного окна. Это выражается к том, что в течение некоторого промежутка времени (равного разности длительности временного окна и длительности кардиоцикла) во временном окне будут присутствовать два QRS-комплекса, и энергия будет максимальна на этом участке и превысит Δ₁. Далее на ЭКС появляется желудочковая экстрасистола, в результате чего энергия ЭКС за счет деформации QRS-комплекса и уменьшения длительности экстрасистолического четвертого кардиоцикла значительно увеличивается и превышает Δ₃. В дальнейшем вследствие наличия компенсаторной паузы энергия ЭКС уменьшается практически до 0 и возрастает до энергии одного кардиоцикла только с появлением очередного QRS-комплекса.

Предлагаемый способ заключается в следующем. Электрокардиосигнал фильтруют, дискретизируют по времени. В q первых кардиоциклах выделяют опорные точки, определяют длительности этих кардиоциклов, определяют среднюю длительность этих кардиоциклов и число дискретных отсчетов N, соответствующее этой длительности. На основе обобщения врачебного опыта выбирается пороговое значение изменения длительности кардиоцикла N_пор=kN, где 0<k<1, и формируется временное окно, равное этой длительности. В течение q первых кардиоциклов определяют среднюю мощность P₀ отсчетов, формируют три пороговых уровня мощности Δ₁=1.5P₀, Δ₂=0.5P₀, Δ₃=l·P₀, где l>2. Первый пороговый уровень находится выше суммарной мощности одного кардиоцикла P₀, и его превышение свидетельствует о том, что длительность КЦ стала меньше длительности временного окна. Второй пороговый уровень находится ниже суммарной мощности КЦ P₀, и его непревышение свидетельствует о том, что длительность кардиоцикла стала больше длительности временного окна. Третий пороговый уровень находится выше суммарной мощности одного кардиоцикла P₀, и его превышение свидетельствует о том, что длительность КЦ стала меньше длительности временного окна и в это окно попал желудочковый экстрасистолический QRS-комплекс. Задают движение временного окна и на каждом шаге определяют суммарную мощность отсчетов ЭКС, попавших во временное окно, и сравнивают полученное значение с тремя пороговыми уровнями Δ₁, Δ₂ и Δ₃. Превышение суммарной мощности отсчетов ЭКС порогового уровня Δ₃ свидетельствует о появлении одиночной желудочковой экстрасистолы. Подсчитывают число таких превышений. В момент превышения порогового уровня Δ₃ формируют стробирующий сигнал длительностью 2N, блокирующий появление возможной ошибки о наличие аритмии при превышении суммарной мощностью отсчетов значения Δ₁ во время экстрасистолического желудочкового комплекса и непревышение суммарной мощностью отсчетов значения Δ₂ во время компенсаторной паузы после экстрасистолического комплекса. Сигнал о наличии аритмии формируется, если при отсутствии стробирующего сигнала в результате счета поочередно взятых отсчетов суммарной мощности, превышающих Δ₁ или непревышающих Δ₂, достигнуто пороговое значение N_пор изменения длительности КЦ. Дополнительно формируется сигнал наличия экстрасистолии, если число превышений порогового уровня Δ₃ значениями суммарной мощности больше значения М за единицу времени.

Предложенный способ позволяет более достоверно, по сравнению с известным способом (прототипом), выявить наличие аритмии ЭКС для широкого класса электрокардиограмм с различными модификациями формы элементов в условиях действия шумов и присутствия экстрасистолических комплексов.

Сущность изобретения и возможный вариант реализации предложенного способа поясняются следующим графическим материалом:

- фиг.1 - желудочковая экстрасистола на ЭКС и ее признаки;

- фиг.2 - энергетический анализ ЭКС с желудочковой экстрасистолой с помощью временного окна;

- фиг.3 - функциональная схема устройства;

- фиг.4 - вариант реализации третьего формирователя порогового уровня 18;

- фиг.5 - вариант реализации блока 20 задания длительности строба;

- фиг.6 - вариант реализации блока 21 стробирования экстрасистолы;

- фиг.7 - вариант реализации блока 22 счета числа экстрасистол;

- фиг.8 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Для достижения технического результата, заключающегося в повышении достоверности выявления наличия аритмии электрокардиосигнала при появлении экстрасистол, и реализации предложенного способа в устройство, содержащее фильтр, вход которого является входом устройства, а выход соединен с первым входом блока дискретизации, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом блока дискретизации, управляющим входом блока формирования опорных точек, первым информационным входом блока определения значения средней длительности кардиоциклов, первым управляющим входом блока определения средней мощности кардиоцикла, управляющим входом блока определения суммарной мощности отсчетов и с счетным входом счетчика импульсов, выход блока дискретизации подключен к входу блока возведения в квадрат и к информационному входу блока формирования опорных точек, выход последнего подключен к входу счетчика кардиоциклов и к второму информационному входу блока определения значения средней длительности кардиоциклов, выход счетчика кардиоциклов соединен с управляющим входом блока определения значения средней длительности кардиоциклов и с вторым управляющим входом блока определения средней мощности отсчетов, выход блока возведения в квадрат соединен с информационным входом блока определения средней мощности отсчетов и первым информационным входом блока определения суммарной мощности отсчетов, выход блока определения значения средней длительности кардиоцикла подключен к второму информационному входу блока определения суммарной мощности отсчетов и к входу формирователя порогового значения изменения длительности кардиоцикла, выход которого соединен с вторым входом первого компаратора, выход блока определения средней мощности отсчетов соединен с входом первого формирователя порогового уровня и входом второго формирователя порогового уровня, выход блока определения суммарной мощности отсчетов подключен к первому входу второго компаратора и второму входу третьего компаратора, выход первого формирователя порогового уровня соединен с вторым входом второго компаратора, а выход второго формирователя порогового уровня соединен с первым входом третьего компаратора, выход второго компаратора и выход третьего компаратора подключены к первому и второму входам схемы ИЛИ, выход которой соединен с входом установки нуля счетчика импульсов, выход счетчика импульсов подключен к первому входу первого компаратора, дополнительно введены третий формирователь порогового уровня, четвертый компаратор, блок задания длительности строба, блок стробирования экстрасистолы, блок счета числа экстрасистол, схема И, причем выход блока определения средней мощности отсчетов соединен с входом третьего формирователя порогового уровня, выход которого подключен к второму входу четвертого компаратора, а к первому входу последнего подключен выход блока определения суммарной мощности отсчетов, выход блока определения значения средней длительности кардиоциклов соединен с входом блока задания длительности строба, первый, второй и третий входы блока стробирования экстрасистолы подключены соответственно к выходам четвертого компаратора, генератора тактовых импульсов, блока задания длительности строба, выход блока стробирования экстрасистолы соединен с первым входом блока счета числа экстрасистол и первым инверсным входом схемы И, второй вход блока счета числа экстрасистол подключен к выходу генератора тактовых импульсов, второй вход схемы И подключен к выходу первого компаратора, выход схемы И является первым выходом устройства, а выход блока счета числа экстрасистол является вторым выходом устройства.

Устройство состоит (фиг.3) из фильтра 1, блока 2 дискретизации, генератора тактовых импульсов 3, блока 4 формирования опорных точек, счетчика кардиоциклов 5, блока 6 определения значения средней длительности кардиоциклов, формирователя порогового значения изменения длительности кардиоцикла 7, компараторов 8, 14, 15, 19, блока 9 возведения в квадрат, блока 10 определения средней мощности отсчетов, блока 11 определения суммарной мощности отсчетов, формирователей пороговых уровней 12, 13, 18, схемы 16 ИЛИ, счетчика импульсов 17, блока 20 задания длительности строба, блока 21 стробирования экстрасистолы, блока 22 счета числа экстрасистол, схемы 23 И.

На вход фильтра 1, являющегося входом устройства, поступает ЭКС. Выход фильтра 1 соединен с первым входом блока дискретизации 2, выход генератора тактовых импульсов 3 соединен с вторым входом блока 2 дискретизации, управляющим входом блока 4 формирования опорных точек, первым информационным входом блока 6 определения значения средней длительности кардиоциклов, первым управляющим входом блока 10 определения средней мощности отсчетов, управляющим входом блока 11 определения суммарной мощности отсчетов и счетным входом счетчика импульсов 17. Выход блока 2 дискретизации подключен к информационному входу блока 4 формирования опорных точек и к входу блока 9 возведения в квадрат. Выход блока 4 формирования опорных точек соединен с входом счетчика кардиоциклов 5 и вторым информационным входом блока 6 определения значения средней длительности кардиоциклов. Выход счетчика кардиоциклов 5 подключен к управляющему входу блока 6 определения значения средней длительности кардиоциклов и к второму управляющему входу блока 10 определения средней мощности отсчетов. Выход блока 7 определения значения средней длительности кардиоциклов подключен к входу формирователя порогового значения изменения длительности кардиоцикла 7 и к второму информационному входу блока 11 определения суммарной мощности отсчетов. Выход формирователя порогового значения изменения длительности кардиоцикла 7 соединен с вторым входом первого компаратора 8. Выход блока 9 возведения в квадрат подключен к информационному входу блока 10 определения средней мощности отсчетов и к первому информационному входу блока 11 определения суммарной мощности отсчетов. Выход блока 11 определения суммарной мощности отсчетов соединен с первым входом второго компаратора 14 и вторым входом третьего компаратора 15. Выход блока 10 определения средней мощности отсчетов подключен к входу первого формирователя порогового уровня 12 и к входу второго формирователя порогового уровня 13, выход первого формирователя порогового уровня 12 соединен с вторым входом второго компаратора 14, а выход второго формирователя порогового уровня 13 соединен с первым входом третьего компаратора 15. Выход второго компаратора 14 и выход третьего компаратора 15 подключены к первому и второму входам схемы 16 ИЛИ, выход которой соединен с входом установки нуля счетчика импульсов 17, выход последнего подключен к первому входу первого компаратора 8. Выход блока 10 определения средней мощности отсчетов соединен с входом третьего формирователя порогового уровня 18, выход которого подключен к второму входу четвертого компаратора 19, а к первому входу последнего подключен выход блока 11 определения суммарной мощности отсчетов. Выход блока 6 определения значения средней длительности кардиоциклов соединен с входом блока 20 задания длительности строба. Первый, второй и третий входы блока 21 стробирования экстрасистолы подключены соответственно к выходам четвертого компаратора 19, генератора тактовых импульсов 3, блока 20 задания длительности строба, выход блока 21 стробирования экстрасистолы соединен с первым входом блока 22 счета числа экстрасистол и первым инверсным входом схемы 23 И. Второй вход блока 22 счета числа экстрасистол подключен к выходу генератора тактовых импульсов 3, второй вход схемы 23 И подключен к выходу первого компаратора 8. Выход схемы 23 И является первым выходом устройства, а выход блока 22 счета числа экстрасистол является вторым выходом устройства.

Реализовать данное устройство можно как в аналоговой, так и в цифровой форме. В качестве примера приведем реализацию устройства в цифровой форме. Реализация блоков 4-17 приведена в [2].

Блок 18 третьего формирователя пороговых уровней может быть выполнен по схеме, приведенной на фиг.4. Он содержит схему ИЛИ 24, первый 25 и второй 26 сдвиговые регистры, сумматор 27. Разрядные входы схемы ИЛИ 24, входы данные (D) сдвиговых регистров 25, 26 являются входом данного блока. Выход схемы ИЛИ 24 соединен со счетным входом (С) сдвиговых регистров 25, 26. Входы сумматора 27 соединены с выходами первого 25 и второго 26 сдвиговых регистров. Выход сумматора 27 является выходом рассматриваемого блока.

Блок 20 задания длительности строба может быть выполнен по схеме, приведенной на фиг.5. Он содержит схему ИЛИ 28 и сдвиговый регистр 29. Разрядные входы схемы ИЛИ 28 и вход данные (D) сдвигового регистра 29 являются входом данного блока, а выход регистра 29 - его выходом. Выход схемы ИЛИ 28 соединен со счетным входом (С) регистра 29.

Блок 21 стробирования экстрасистолы может быть выполнен по схеме, приведенной на фиг.6. Он содержит триггер 30, счетчик 31 и компаратор 32. Первым входом данного блока является вход установки единицы (S) триггера 30. Вторым входом данного блока является счетный вход (С) счетчика 31. Третьим входом данного блока является второй вход (В) компаратора 32. Выход триггера 30 соединен с входом сброса (R) счетчика 31 и является выходом блока. Выход счетчика 31 подключен к первому входу (А) компаратора 32. Выход последнего соединен с входом установки нуля (R) триггера 30.

Блок 22 счета числа экстрасистол может быть выполнен по схеме, приведенной на фиг.7. Он содержит триггер 33, счетчики 34, 36, схемы И 35, 37. Первым входом данного блока являются счетный вход (С) счетчика 36 и вход установки единицы (S) триггера 33, а вторым - счетный вход (С) счетчика 34. Выход триггера 33 соединен с входом сброса (R) счетчика 34. Выход последнего подключен к соответствующим входам схемы И 35, выход которой соединен с входами сброса (R) триггера 33 и счетчика 36. Выход счетчика 36 подключен к соответствующим входам схемы И 37, выход которой является выходом блока.

Устройство работает следующим образом. На этапе предварительного анализа ЭКС осуществляется определение средней длительности кардиоцикла N и средняя мощность отсчетов P₀ [2]. В [2] описана работа блоков 1-17 на этапе непосредственного анализа ЭКС. По окончании предварительного анализа на выходе блока 10 формируется сигнал средней мощности отсчетов, который поступает на вход блока 18, на выходе которого устанавливается величина порогового уровня Δ₃=l·P₀, где l может быть выбрана равной 2,5. Также сформированный сигнал средней длительности кардиоцикла поступает на вход блока 20, на выходе которого формируется величина длительности строба 2N.

На этапе непосредственного анализа ЭКС (фиг.8, а) сигнал суммарной мощности отсчетов с выхода блока 11 (фиг.8, б) поступает на первый вход (А) компаратора 19, где сравнивается с сигналом Δ₃. Если величина суммарной мощности отсчетов превышает Δ₃, то на выходе компаратора 19 устанавливается логический сигнал высокого уровня (фиг.8, в). Под действием изменения этого сигнала с низкого логического уровня на высокий, поступающего на первый вход блока 21 стробирования экстрасистолы, на выходе этого блока формируется логический сигнал высокого уровня, длительностью, равной величине сигнала на третьем входе, т.е. 2N (фиг.8, г).

Высокий сигнал на выходе блока 21, поступая на инверсный первый вход схемы И 23, формирует на первом выходе устройства логический сигнал низкого уровня, т.е. во время экстрасистолического желудочкового комплекса и компенсаторной паузы на этом выходе устройства устанавливается логический сигнал низкого уровня. Логический сигнал высокого уровня устанавливается на первом выходе, если на выходе блока 21 присутствует логический сигнал низкого уровня, и при этом на выходе первого компаратора 8 формируется логический сигнал высокого уровня (фиг.8, е).

Блок 22 считает число переходов логического сигнала низкого уровня в высокий на первом входе, осуществляя тем самым подсчет числа экстрасистол. В случае достижения в результате счета заданного числа М на выходе этого блока, являющегося вторым выходом устройства, формируется логический сигнал высокого уровня, свидетельствующий о наличие заболевания экстрасистолии (на фиг.8, д значение М=3).

Для удобства отображения все цифровые сигналы на фиг.8 представлены в аналоговом виде.

Ниже приведено более подробное описание работы некоторых блоков устройства.

Блок 18 формирования третьего порогового уровня работает следующим образом. В течение преданализа на вход блока поступает сигнал нулевого значения. Как только на входе блока 18 появится сигнал ненулевого значения (т.е. в момент окончания преданализа и начала непосредственного анализа ЭКС), на выходе схемы ИЛИ 24 (например, микросхема К1564ЛЛ1) появится логический сигнал высокого уровня, который запишет в сдвиговые регистры 25 и 26 (например, микросхемы К561ИР6) входной сигнал этого блока. На выходе сдвигового регистра 25 появится половина значения входного сигнала, а на выходе сдвигового регистра 26 - удвоенное значение входного сигнала. Эти сигналы поступают на входы сумматора 27 (например, микросхема К561ИМ1), в результате чего на его выходе формируется сигнал, равный 2,5 значения входного сигнала блока 18.

Блок 20 задания длительности строба работает следующим образом. В течение преданализа на вход блока поступает сигнал нулевого значения. Как только на входе блока 20 появится сигнал ненулевого значения (т.е. в момент окончания преданализа и начала непосредственного анализа ЭКС), на выходе схемы ИЛИ 28 (например, микросхема К1564ЛЛ1) появится логический сигнал высокого уровня, который запишет в сдвиговый регистр 29 (например, микросхема К561ИР6) входной сигнал этого блока. На выходе данного блока появится сигнал, равный двум значениям входного сигнала. Этот сигнал будет существовать на выходе блока до конца анализа.

Блок 21 стробирования экстрасистолы работает следующим образом. В исходном состоянии на выходе триггера 30 (например, К561ТР2) и, соответственно, на выходе блока логический сигнал низкого уровня. При появлении на первом входе данного блока логического сигнала высокого уровня происходит формирование на выходе триггера 30 логического сигнала высокого уровня, который разрешает счет счетчиком 31 (например, микросхема К561ИЕ10) тактовых импульсов, поступающих на второй вход блока. Логический сигнал высокого уровня на выходе триггера 30 и, соответственно, на выходе блока будет существовать до тех, пока в результате счета тактовых импульсов счетчиком 31 не будет достигнуто значение соответствующее величине сигнала на третьем входе блока и поступающее на второй (В) вход компаратора 32 (например, микросхема К561ИП2). В этот момент на выходе компаратора 32 появится логический сигнал высокого уровня, который поступая на вход установки нуля (8) триггера 30, установит на выходе триггера 30 логический сигнал низкого уровня и сбросит счетчик 31.

Блок 22 счета числа экстрасистол работает следующим образом. В исходном состоянии на выходе триггера 33 (например, К561ТР2) устанавливается логический сигнал низкого уровня, запрещающий счет тактовых импульсов счетчиком 34 (например, микросхема К561ИЕ10). В момент появления первой экстрасистолы на первом входе, являющимся входом установки единицы (S) триггера 33 и счетным входом (С) счетчика 36 (например, микросхема К561ИЕ10), происходит установка логического сигнала высокого уровня на выходе триггера 33 и разрешается счет тактовых импульсов счетчиком 34. Параллельно происходит счет числа экстрасистол счетчиком 36. Если в результате такого счета достигнуто число М, то на выходе схемы И 37 (например, микросхема К561ЛА8), являющемся вторым выходом устройства, появляется логический сигнал высокого уровня. Выходы счетчика 34 соединены с соответствующими входами схемы И 35 (например, микросхема К561ЛА8) таким образом, чтобы отсчитывать единицу времени. По окончании отсчета счетчиком 34 единицы времени на выходе схемы И 35 появляется логический сигнал высокого уровня, который сбрасывает триггер 33 и счетчик 36 в начальное состояние.

В качестве компаратора 19 может быть использована микросхема К561ИП2, а в качестве схемы И 23 - К561ЛА8 [5, 6].

Технико-экономический эффект предложенного способа и устройства для его осуществления заключается в повышении надежности определения наличия аритмии в реальном времени в условиях воздействия на ЭКС шумов и появления экстрасистолических комплексов независимо от возможных отклонений от нормы параметров QRS-комплекса (формы, амплитуды, длительности). Надежное выявление аритмии обеспечивает более качественное диагностирование возможных заболеваний сердечно-сосудистой системы человека.

Литература

1. Худяков А.В., Яшков В.Т. Радиоэлектроника, физика, математика в биологии и медицине. Новосибирск, 1971, с.39-43.

2. Патент РФ №2321339, А61В 5/0402. Способ выявления аритмии электрокардиосигнала в реальном времени и устройство для его осуществления / А.Н.Варнавский, О.В.Мельник, А.А.Михеев // Открытия. Изобретения. 2008. №10.

3. Дощицин В.Л. Практическая электрокардиография. - 2-е изд. перераб. и доп. М.: Медицина, 1987, 336 с.

4. Кардиомониторы. Аппаратура непрерывного контроля ЭКГ / А.Л.Барановский, А.Н.Калиниченко, Л.А.Манило и др.: Под ред. А.Л.Барановского и А.П.Немирко. М.: Радио и связь, 1993, С.194-204.

5. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. СПб.: БХВ - Санкт-Петербург, 2000, с.89. Рис.2.33.

6. Перельман Б.Л., Шевелев В.И. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги. Справочник, «НТЦ Микротех», 1998 г., 376 с.

Способ заключается в фильтрации электрокардиосигнала, дискретизации по времени. В q первых кардиоциклах выделяют опорные точки, определяют длительности этих кардиоциклов, определяют среднюю длительность этих кардиоциклов и число дискретных отсчетов N, соответствующее этой длительности, на основании которого задают пороговое значение изменения длительности кардиоцикла. В течение q первых кардиоциклов определяют среднюю мощность Р₀ отсчетов, формируют три пороговых уровня мощности Δ₁=1.5P₀, Δ₂=0.5Р₀ и Δ₃=l·Р₀, где l>2, и пороговое значение изменения длительности кардиоцикла N_пор=kN, где 0<k<1. На каждом шаге дискретизации определяют суммарную мощность следующих друг за другом N отсчетов, сравнивают полученное значение суммарной мощности с пороговыми уровнями Δ₁, Δ₂ и Δ₃. В случае превышения порогового уровня Δ₃, соответствующего наличию одиночной экстрасистолы, формируют стробирующий сигнал длительностью 2N, подсчитывают число одиночных экстрасистол. Сигнал наличия экстрасистолии формируется, если это число превысит определенное значение М за единицу времени. Сигнал о наличии аритмии формируется, если при отсутствии стробирующего сигнала в результате счета поочередно взятых отсчетов суммарной мощности, превышающих Δ₁ или не превышающих Δ₂, достигнуто пороговое значение N_пор. Устройство содержит фильтр, блок дискретизации, генератор тактовых импульсов, блок формирования опорных точек, блок определения значения средней длительности кардиоциклов, счетчик кардиоциклов, формирователь порогового значения изменения длительности кардиоцикла, четыре компаратора, блок возведения в квадрат, блок определения средней мощности отсчетов, блок определения суммарной мощности отсчетов, три формирователя пороговых уровней, схему ИЛИ, счетчик импульсов, блок задания длительности строба, блок стробирования экстрасистолы, блок счета числа экстрасистол, схема И. Применение данной группы изобретений позволит более достоверно выявлять наличие аритмии ЭКС для широкого класса кардиограмм с различными модификациями формы элементов в условиях действия шумов и присутствия экстрасистолических комплексов. 2 н.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ выявления аритмии электрокардиосигнала в реальном времени, заключающийся в том, что электрокардиосигнал фильтруют, дискретизируют по времени, в q первых кардиоциклах выделяют опорные точки, определяют длительности этих кардиоциклов, определяют среднюю длительность этих кардиоциклов и число дискретных отсчетов N, соответствующее этой длительности, на основании которого задают пороговое значение изменения длительности кардиоцикла N_пор=kN, где 0<k<1, а также определяют среднюю мощность Р₀ отсчетов, формируют два пороговых уровня мощности Δ₁=1,5P₀ и Δ₂=0,5Р₀, далее на каждом очередном шаге дискретизации определяют суммарную мощность следующих друг за другом N отсчетов, сравнивают полученное значение суммарной мощности с пороговыми уровнями Δ₁ и Δ₂, подсчитывают число поочередно взятых отсчетов суммарной мощности, превышающих Δ₁ или не превышающих Δ₂, отличающийся тем, что дополнительно в течение q первых кардиоциклов формируют третий пороговый уровень мощности Δ₃=l·Р₀, где l>2, далее на каждом очередном шаге дискретизации сравнивают полученное значение суммарной мощности следующих друг за другом N отсчетов с пороговым уровнем Δ₃ и в случае его превышения, соответствующего наличию одиночной экстрасистолы, формируют стробирующий сигнал длительностью 2N, подсчитывают число одиночных экстрасистол, сигнал наличия экстрасистолии формируется, если это число превысит определенное значение М за единицу времени, сигнал о наличии аритмии формируется, если при отсутствии стробирующего сигнала в результате счета поочередно взятых отсчетов суммарной мощности, превышающих Δ₁ или не превышающих Δ₂, достигнуто пороговое значение N_пор.

2. Устройство выявления аритмии электрокардиосигнала в реальном времени, содержащее фильтр, вход которого является входом устройства, а выход соединен с первым входом блока дискретизации, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом блока дискретизации, управляющим входом блока формирования опорных точек, первым информационным входом блока определения значения средней длительности кардиоциклов, первым управляющим входом блока определения средней мощности отсчетов, управляющим входом блока определения суммарной мощности отсчетов и с счетным входом счетчика импульсов, выход блока дискретизации подключен к входу блока возведения в квадрат и к информационному входу блока формирования опорных точек, выход последнего подключен к входу счетчика кардиоциклов и к второму информационному входу блока определения значения средней длительности кардиоциклов, выход счетчика кардиоциклов соединен с управляющим входом блока определения значения средней длительности кардиоциклов и с вторым управляющим входом блока определения средней мощности отсчетов, выход блока возведения в квадрат соединен с информационным входом блока определения средней мощности отсчетов и первым информационным входом блока определения суммарной мощности отсчетов, выход блока определения значения средней длительности кардиоцикла подключен к второму информационному входу блока определения суммарной мощности отсчетов и к входу формирователя порогового значения изменения длительности кардиоцикла, выход которого соединен с вторым входом первого компаратора, выход блока определения средней мощности отсчетов соединен с входом первого формирователя порогового уровня и входом второго формирователя порогового уровня, выход блока определения суммарной мощности отсчетов подключен к первому входу второго компаратора и второму входу третьего компаратора, выход первого формирователя порогового уровня соединен с вторым входом второго компаратора, а выход второго формирователя порогового уровня соединен с первым входом третьего компаратора, выход второго компаратора и выход третьего компаратора подключены к первому и второму входам схемы ИЛИ, выход которой соединен с входом установки нуля счетчика импульсов, выход счетчика импульсов подключен к первому входу первого компаратора, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены третий формирователь порогового уровня, четвертый компаратор, блок задания длительности строба, блок стробирования экстрасистолы, блок счета числа экстрасистол, схема И, причем выход блока определения средней мощности отсчетов соединен с входом третьего формирователя порогового уровня, выход которого подключен к второму входу четвертого компаратора, а к первому входу последнего подключен выход блока определения суммарной мощности отсчетов, выход блока определения значения средней длительности кардиоциклов соединен с входом блока задания длительности строба, первый, второй и третий входы блока стробирования экстрасистолы подключены соответственно к выходам четвертого компаратора, генератора тактовых импульсов, блока задания длительности строба, выход блока стробирования экстрасистолы соединен с первым входом блока счета числа экстрасистол и первым инверсным входом схемы И, второй вход блока счета числа экстрасистол подключен к выходу генератора тактовых импульсов, второй вход схемы И подключен к выходу первого компаратора, выход схемы И является первым выходом устройства, а выход блока счета числа экстрасистол является вторым выходом устройства.