СПОСОБ СИНХРОННОЙ РЕГИСТРАЦИИ РЕОГРАММЫ С ЭЛЕКТРОДОВ ЭКГ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2025 года по МПК A61B5/295 A61B5/535 A61B5/308 

Изобретение относится к медицине, а именно к измерениям для диагностических целей в кардиографии, и может быть использовано в кардиологии для диагностики функционального состояния сердца и сосудов.

Известен способ измерения длительности фаз сердечного цикла (журнал «Кардиология», Каевицер И.М. «Дифференциальные кривые каротидного и регулярного пульса у здоровых и при некоторых пороках», 1968 г., №5, стр. 81). Способ заключается в том, что в области сердца устанавливают электроды на стандартных ответвлениях от I до VI и три датчика. Один из датчиков регистрирует ЭКГ и установлен в одном из стандартных ответвлений. Второй датчик является акустическим, регистрирует звуковые волны, распространяющиеся от работающих клапанов сердца, и установлен в зоне аорты. Третий датчик установлен в зоне сонной артерии и регистрирует механические колебания самой сонной артерии, обусловленные движением по ней тока крови. Сигналы от трех датчиков регистрируют и получают три графика: ЭКГ, фонокардиограмму и сфигмограмму сонной артерии. По началу появления звуковой волны на фонокардиограмме и по ее концу определяют длительности фаз сердечного цикла на ЭКГ.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются датчики (в заявляемом способе электроды ЭКГ) и их расположение в области сердца с одновременной регистрацией ЭКГ.

Причиной, препятствующей получению технического результата, является отсутствие в используемых для этого индукционных датчиках метрологической обеспеченности.

Известно устройство, реализующее способ получения электрокардиограммы и устройство для его осуществления (патент РФ №2063167, А61В 5/0402), состоящее из электродов, соединенных с входом кардиоблока, который содержит усилители и коммутатор биопотенциалов, кардиоблок соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), соединенного с ЭВМ через блок предварительной обработки.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются электроды (в заявляемом устройстве электроды ЭКГ), усилитель, АЦП, ЭВМ (в заявляемом устройстве блок обработки информации).

Причиной, препятствующей получению технического результата, является сложность и длительность процедуры снятия ЭКГ во времени.

Известен способ измерения длительности фаз сердечного цикла и устройство для его реализации (патент РФ №2282393, 27.08.2006 г.), заключающийся в том, что в способе измерения фаз сердечного цикла, включающем размещение электродов в области сердца и регистрацию изменения электрического потенциала тела во времени в виде графика, один электрод располагают в зоне аорты, другой - в зоне верхушки сердца, на графике функции ЭКГ F(x) определяют характерные точки АР, R, М и Z, регистрируют первую производную от полученной функции ЭКГ, на графике F(x) определяют характерные точки перегиба F, АР, Р, Q, R, М, S, Z, Т, U, h, по интервалам между которыми определяют длительности всех фаз сердечного цикла: фазы открытия полулунного клапана по интервалу M-Z, фазы асинхронного сокращения миокарда по интервалу Q-R, фазы изометрического сокращения миокарда по интервалу R-S, фаз быстрого и медленного изгнания крови соответственно по интервалам S-T и T-U, фазы протодиастолы по интервалу U-R, фазы изометрического расслабления миокарда по интервалу h-AF, фаз быстрого и медленного наполнения предсердий соответственно по интервалам AF-F и F-AP, фазы систолы предсердий по интервалу AP-Q, после чего сравнивают полученные длительности фаз с длительностями фаз, представляющими физиологическую норму, и выявляют значение отклонения в % от физиологической нормы.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются электроды ЭКГ и их расположение в зоне аорты и в зоне верхушки сердца, а также регистрация изменения электрического потенциала на теле во времени в виде графика функции ЭКГ.

Причиной, препятствующей получению технического результата, является невозможность одновременно регистрировать фазовые характеристики сердечного цикла и соответствующие колебания артериального давления в сосудах сердца и восходящей аорты.

В том же патенте описано устройство для измерения фаз сердечного цикла (патент РФ №2282393, 27.08.2006 г.), содержащее два электрода, выполненные с возможностью размещения их на теле пациента, усилитель, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, инфракрасный передатчик и блок обработки информации, при этом коммутатор включен между электродами и усилителем, выход усилителя через полосовой фильтр соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к контроллеру, первый выход которого соединен с коммутатором, а второй выход - с инфракрасным передатчиком, при этом блок обработки информации выполнен на последовательно соединенных детекторе, интерфейсе, процессоре и дисплее.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются электроды (в заявляемом устройстве электроды ЭКГ), усилитель, полосовой фильтр, АЦП, контроллер, инфракрасный передатчик, блок обработки информации.

Причиной, препятствующей получению технического результата, является невозможность регистрации колебаний артериального давления в восходящей аорте.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ синхронной регистрации реограммы с электродов ЭКГ и устройство для его реализации (патент РФ №2345709 от 10.02.2009 г.). Этот способ заключается в расположение электродов регистрации электрического потенциала ЭКГ в зоне аорты и в зоне верхушки сердца, регистрации изменения электрического потенциала на теле во времени в виде графика функции ЭКГ, при чем рядом с каждым электродом регистрации электрического потенциала ЭКГ устанавливают по дополнительному электроду, на которые подают высокочастотный сигнал с генератора, а с электродов регистрации электрического потенциала ЭКГ синхронно получают модулированный колебаниями артериального давления потока крови сигнал, который коммутируют, выделяют, усиливают, преобразуют в цифровой код и передают для регистрации реограммы в блок обработки информации, после чего сравнивают в каждой фазе связь электрического потенциала ЭКГ с изменением давления по реограмме и диагностируют фазовые особенности изменения артериального давления.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются расположение электродов регистрации электрического потенциала ЭКГ на теле и регистрацию изменения электрического потенциала на теле во времени в виде графика функции ЭКГ и реограммы.

В том же патенте описано устройство для синхронной регистрации реограммы с электродов ЭКГ, наиболее близкое к предлагаемому (патент РФ №2345709 от 10.02.2009 г.). Это известное устройство состоит из двух электродов ЭКГ, коммутатора, первого усилителя, первого полосового фильтра, аналого-цифрового преобразователя, контроллера, ИК передатчика и блока обработки информации с первым детектором, причем коммутатор включен между электродами и первым усилителем, выход которого через полосовой фильтр соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к контроллеру, первый выход которого соединен с коммутатором, а второй выход - с ИК передатчиком, связанным с первым детектором блока обработки информации, дополнительно введены два дополнительных электрода, второй усилитель, второй полосовой фильтр, второй детектор и генератор, подключенный к дополнительным электродам, второй выход коммутатора соединен с входом второго детектора, выход которого через второй усилитель и второй полосовой фильтр соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются четыре электрода ЭКГ, два усилителя, два полосовых фильтра (в заявляемом устройстве фильтры низкой частоты), АЦП, контроллер, детектор, генератор, ИК передатчик и блок обработки информации.

Причиной, препятствующей получению технического результата, является регистрация особенностей центральной гемодинамики только в восходящей аорте, за счет расположения электродов в зоне аорты и верхушки сердца; пониженная помехозащищенность в обработке сигнала за счет использования одного АЦП и обработки им двух сигналов при необходимости их коммутации, что снижает максимальную частоту преобразования сигнала аналог-код, а также повышает аппаратные помехи.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в расширении диагностических возможностей способа за счет добавления информации о периферической гемодинамике и повышении помехозащищенности за счет использования второго АЦП, а также добавления 5 электрода соединенного с общей шиной устройства для снижения уровня электромагнитных помех, периодически возникающих на теле человека.

Для достижения технического результата в предлагаемый способ синхронной регистрации реограммы с электродов ЭКГ, включающий расположение электродов регистрации электрического потенциала ЭКГ на теле человека и регистрацию изменения электрического потенциала на теле человека во времени в виде графиков функции ЭКГ и реограммы, первый и третий электроды располагают в зоне плечеголовной вены в области гортани, второй и четвертый электроды располагают в зоне разделения брюшной аорты на внутреннюю и внешнюю подвздошную артерию в области пупка, пятый электрод соединяют с общей шиной устройства для снижения уровня электромагнитных помех и располагают рядом со вторым и четвертым электродами, на третий и четвертый электроды одновременно подают высокочастотный сигнал с генератора, а с первого и второго электродов синхронно получают сигналы ЭКГ и реограммы, которые усиливают первым усилителем, далее сигнал ЭКГ фильтруют первым фильтром низкой частоты, передают на первый аналогово-цифровой преобразователь, где преобразуют в цифровой код и передают на первый вход контроллера, одновременно сигнал реограммы фильтруют фильтром высокой частоты и передают через детектор, второй усилитель, второй фильтр низкой частоты и второй аналогово-цифровой преобразователь на второй вход контроллера, после чего сигналы ЭКГ и реограммы регистрируют в блоке обработки информации, после чего сравнивают в каждой фазе связь электрического потенциала ЭКГ с изменением давления по реограмме и диагностируют фазовые особенности изменения артериального давления в восходящей аорте и в близлежащих артериях.

Для достижения названного технического результата в предлагаемое устройство для синхронной регистрации реограммы с электродов ЭКГ, состоящее из двух электродов ЭКГ, генератора соединенного с двумя дополнительными электродами, двух усилителей, двух фильтров низкой частоты, детектора, аналогово-цифрового преобразователя, контроллера, инфракрасного передатчика и блока обработки информации, дополнительно введены пятый электрод, соединенный с общей шиной устройства, фильтр высокой частоты и второй аналогово-цифровой преобразователь, причем сигналы ЭКГ и реограммы, полученные с первого и второго электрода ЭКГ поступают на входы первого усилителя, первый выход которого соединен с первым фильтром низкой частоты, выход которого последовательно соединен с входом первого аналогово-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом контроллера, второй выход первого усилителя соединен через последовательно подключенные фильтр высокой частоты, детектор, второй усилитель, второй фильтр низкой частоты со входом второго аналогово-цифрового преобразователя, выход которого соединен со вторым входом контроллера, а выход контроллера соединен с входом инфракрасного передатчика, с которого сигнал поступает в блок обработки информации.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено расположение электродов на теле человека, на фиг. 2 представлена синхронная запись ЭКГ и реограммы, на фиг. 3 представлена блок-схема устройства, реализующего способ синхронной регистрации реограммы с электродов ЭКГ.

На фиг. 1 позиции 1, 2 - электроды ЭКГ (электроды электрического потенциала тела во времени), 3, 4 - дополнительные электроды, 5 - электрод, соединенный с общей шиной устройства.

На фиг. 2 верхняя кривая представляет собой регистрируемую ЭКГ, нижняя кривая - регистрируемая реограмма, являющаяся функцией от изменения величины проводимости крови на участке между электродами, что соответствует колебаниям артериального давления. Соответствующей фазе сердечного цикла на графике ЭКГ будет соответствовать величина артериального давления на графике реограммы.

На фиг. 3 представлена блок-схема устройства, реализующего заявляемый способ, где Эл. 1 и Эл. 2 - электроды ЭКГ, Эл. 3 и Эл. 4 - дополнительные электроды, Эл. 5 - электрод общего потенциала, 6 -первый усилитель, 7 - первый фильтр низкой частоты (ФНЧ 1), 8 - АЦП 1,9 - контроллер, 10 - инфракрасный передатчик (ИК передатчик), 11 - блок обработки информации, 12 - фильтр высокой частоты (ФВЧ), 13 - детектор, 14 - второй усилитель, 15 - второй фильтр низкой частоты (ФНЧ 2), 16 - АЦП 2, 17 - генератор.

Электроды ЭКГ Эл. 1 и Эл. 2 соединены с входами первого усилителя (6). Дополнительные электроды Эл. 3 и Эл. 4 соединены с выходами генератора (17). Эл. 5 соединен с общей шиной устройства. Первый выход первого усилителя (6) соединен с ФНЧ 1 (7), выход которого последовательно соединен с входом АЦП 1 (8), выход которого соединен с первым входом контроллера (9). Второй выход первого усилителя (6) соединен через последовательно подключенные ФВЧ (12), детектор (13), второй усилитель (14), ФНЧ 2 (15) со входом АЦП 2 (16). Выход АЦП 2 (16) соединен со вторым входом контроллера (9), выход которого соединен с входом ИК передатчика (10) с которого сигнал поступает в блок обработки информации (11).

Рассмотрим работу предлагаемого способа. Электроды ЭКГ Эл. 1 и Эл. 2 устанавливают на теле пациента: один в зоне плечеголовной вены в области гортани, другой в зоне разделения брюшной аорты на внутреннюю и внешнюю подвздошную артерию в области пупка (фиг. 1). Рядом устанавливают дополнительные электроды Эл. 3 и Эл. 4, на которые подают высокочастотный сигнал с генератора 17. Эл. 5 соединенный с общей шиной устройства для снижения уровня электромагнитных помех, периодически возникающих на теле пациента, устанавливают рядом с Эл. 2 и Эл. 4. С электродов ЭКГ Эл. 1 и Эл. 2 одновременно регистрируют два сигнала: один сигнал ЭКГ, другой модулированный колебаниями артериального давления потока крови, т.е. сигнал реограммы. Эти сигналы поступают на первый усилитель. Сигнал реограммы формируется под воздействием модуляции высокочастотных колебаний генератора (17) низкочастотными колебаниями крови. С выходов первого усилителя эти сигналы разделяют: сигнал, соответствующий ЭКГ, через ФНЧ 1 поступает на вход АЦП 1 (8), а сигнал, соответствующий реограмме, поступает на ФВЧ (12), детектор (13) и через второй усилитель (14) и ФНЧ 2(15) передают на вход АЦП 2(16). Оба АЦП (8) и (16) преобразуют аналоговые сигналы в цифровые коды, что обеспечивает повышенную помехозащищенность при дальнейшем их преобразовании. Оба сигнала через контроллер (9), ИК передатчик (10) поступают на блок обработки информации (11), на выходе которого синхронно регистрируют графики ЭКГ (фиг. 2, верхний график) и реограммы (фиг. 2, нижний график). После чего сравнивают в каждой фазе связь электрического потенциала ЭКГ с изменением давления по реограмме и диагностируют фазовые особенности изменения артериального давления как в восходящей аорте, так и в близлежащих артериях. Изменения в близлежащих артериях проявляются на реограмме в виде амплитудных изменений в соответствующих фазах, патология в близлежащих артериях которых оказывает влияние. Проявление этих процессов определяет расстояние между электродами Эл. 1 и Эл. 2. Таким образом, регистрируемая реограмма является функцией от изменения величины проводимости крови на участке между электродами, что соответствует колебаниям артериального давления.

Рассмотрим работу устройства, реализующего заявляемый способ. На теле пациента устанавливают электроды ЭКГ Эл. 1 и Эл. 2. Рядом с ними устанавливаются дополнительные электроды Эл. 3 и Эл. 4. Эл. 5 располагают рядом с Эл. 2 и Эл. 4. Высокочастотный сигнал с генератора (17) подается на дополнительные электроды Эл. 3 и Эл. 4. На электродах ЭКГ Эл. 1 и Эл. 2 одновременно возникают два сигнала: сигнал ЭКГ и сигнал, модулированный колебаниями артериального давления, т.е. сигнал реограммы, которые поступают на входы первого усилителя. С первого выхода первого усилителя регистрируемый сигнал ЭКГ подается на ФНЧ 1, затем на вход АЦП 1, который преобразует аналоговый сигнал в соответствующий цифровой код. Сигнал реограммы также снимается с электродов ЭКГ Эл. 1 и Эл. 2 и поступает на вход ФВЧ, затем поступает на детектор (13), который выделяет модулирующий низкочастотный сигнал, характеризующий колебания артериального давления крови. С выхода детектора (13) сигнал реограммы поступает через последовательно соединенные второй усилитель (14), ФНЧ 2 (15) на вход АЦП 2 (16). С выхода АЦП 2 сигнал реограммы поступает на второй вход контроллера (9). С выхода контроллера сигналы синхронно поступают в ИК передатчик (10), с которого поступают в блок обработки информации (11), на выходе которого синхронно регистрируются графики ЭКГ и реограммы.

Предлагаемый способ и устройство для его осуществления обеспечивают повышение информативности прототипа за счет синхронной регистрации двух сигналов в ЭКГ и реограммы дополнительно в зонах близлежащих артерий.

Диагностическая значимость способа заключается в том, что при нормальном распространении электрического сигнала по нервам сокращение мышц может быть патологическим из-за тромбов в микрососудах или набухании стенок клеток мышц, а также атеросклероза близлежащих сосудов меньшего диаметра, чем аорта. Предлагаемый фазовый анализ позволяет оценить на каждой фазе состояние кровяного давления и выявить, какой именно источник патологии влияет на общую интегральную картину функционирования сердца и сосудов.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к способу синхронной регистрации реограммы с электродов ЭКГ и устройству для его осуществления. При этом первый и третий электроды ЭКГ располагают в зоне плечеголовной вены в области гортани. Второй и четвертый электроды ЭКГ располагают в зоне разделения брюшной аорты на внутреннюю и внешнюю подвздошную артерию в области пупка. Пятый электрод ЭКГ соединяют с общей шиной устройства и располагают рядом со вторым и четвертым электродами. На третий и четвертый электроды одновременно подают высокочастотный сигнал с генератора (17). С первого и второго электродов синхронно получают сигналы ЭКГ и реограммы. Полученные сигналы усиливают первым усилителем (6). Сигнал ЭКГ фильтруют первым фильтром низкой частоты (7), передают на первый АЦП (8) и затем на первый вход контроллера (9). Одновременно сигнал реограммы фильтруют фильтром высокой частоты (12) и передают через детектор (13), второй усилитель (14), второй фильтр низкой частоты (15) и второй АЦП (16) на второй вход контроллера. Сигналы ЭКГ и реограммы регистрируют в блоке обработки информации (11). Сравнивают в каждой фазе связь электрического потенциала ЭКГ с изменением давления по реограмме. Диагностируют фазовые особенности изменения артериального давления в восходящей аорте и в близлежащих артериях. Достигается расширение диагностических возможностей за счет добавления информации о периферической гемодинамике, повышение помехозащищенности и снижение уровня электромагнитных помех, периодически возникающих на теле человека. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ синхронной регистрации реограммы с электродов ЭКГ, включающий расположение электродов регистрации электрического потенциала ЭКГ на теле человека и регистрацию изменения электрического потенциала на теле человека во времени в виде графиков функции ЭКГ и реограммы, отличающийся тем, что первый и третий электроды располагают в зоне плечеголовной вены в области гортани, второй и четвертый электроды располагают в зоне разделения брюшной аорты на внутреннюю и внешнюю подвздошную артерию в области пупка, пятый электрод соединяют с общей шиной устройства и располагают рядом со вторым и четвертым электродами, на третий и четвертый электроды одновременно подают высокочастотный сигнал с генератора, а с первого и второго электродов синхронно получают сигналы ЭКГ и реограммы, которые усиливают первым усилителем, сигнал ЭКГ фильтруют первым фильтром низкой частоты, передают на первый аналогово-цифровой преобразователь, где преобразуют в цифровой код и передают на первый вход контроллера, одновременно сигнал реограммы фильтруют фильтром высокой частоты и передают через детектор, второй усилитель, второй фильтр низкой частоты и второй аналогово-цифровой преобразователь на второй вход контроллера, сигналы ЭКГ и реограммы регистрируют в блоке обработки информации, сравнивают в каждой фазе связь электрического потенциала ЭКГ с изменением давления по реограмме и диагностируют фазовые особенности изменения артериального давления в восходящей аорте и в близлежащих артериях.

2. Устройство для синхронной регистрации реограммы с электродов ЭКГ, состоящее из двух электродов ЭКГ, генератора высокочастотных сигналов, соединенного с двумя дополнительными электродами, двух усилителей, двух фильтров низкой частоты, детектора, аналогово-цифрового преобразователя, контроллера, инфракрасного передатчика и блока обработки информации, отличающееся тем, что в него дополнительно введены пятый электрод, соединенный с общей шиной устройства, фильтр высокой частоты и второй аналогово-цифровой преобразователь, причем устройство выполнено с возможностью подачи сигналов ЭКГ и реограммы, полученных с первого и второго электрода ЭКГ, на входы первого усилителя, первый выход которого соединен с первым фильтром низкой частоты, выход которого последовательно соединен с входом первого аналогово-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом контроллера, второй выход первого усилителя соединен через последовательно подключенные фильтр высокой частоты, детектор, второй усилитель, второй фильтр низкой частоты со входом второго аналогово-цифрового преобразователя, выход которого соединен со вторым входом контроллера, а выход контроллера соединен с входом инфракрасного передатчика, выполненного с возможностью подачи сигнала в блок обработки информации.