Устройство управления вспомогательным мышечным насосом крови Советский патент 1984 года по МПК A61B5/02 A61N1/36 

дх

СА

Яш 00 4 1

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам управления вспомогательным мышечным насосом крови путем электростимуляции мышцы, и может быть использовано в экспериментальной физиологии и медицине для исследования влияния длительного вспомогательного кровообраш.ения на основные показатели жизнедеятельности животного в условиях хронического эксперимента.

Известно устройство управления мышечным насосом крови путем электростимуляции, используемым для проведения аортальной контрпульсации в экспериментальной физиологии. Устройство содержит выделитель QRS-комплекса (выделитель R-зубца) и электростимулятор, импульсьг которого поступают на мышечный насос и вызывают сокраш,ение мышцы, что сопровождается дополнительным выбросом крови из аорты в оба ее конца 1.

Недостатки известного устройства заключаются в следуюшем. При аортальной контрпульсации длительность задержки относительно R-зубца и длительность пачки стимулируюших импульсов устанавливаются так, чтобы сокрашение мышечного насоса происходило в строго определенную фазу диастолы сердечного цикла, т. е. начиналось сразу после закрытия аортального клапана, а заканчивалось с началом следуюшего Rзубца. При проведении хронического эксперимента фазовая структура сердечного цикла постоянно изменяется по ряду причин: в силу естественного изменения ритма сердца под влиянием окружаюших условий, вследствие патологических нарушений ритма при моделировании сердечной недостаточности животного, под воздействием медикаментозной терапии и т. д. При изменении ритма сердца необходима постоянная коррекция длительности задержки и длительности сигнала управления насосом, так как в противном случае аортальная контрпульсация может быть неэффективной и даже опасной. Однако в известном устройстве длительность задержки относительно R-зубца и длительность пачки стимулируюших импульсов устанавливаются вручную. Следовательно, при использовании этого устройства необходимы постоянный контроль за фазовой структурой сердечных циклов животного и постоянная ручная подстройка указанных параметров. Эти недостатки делают невозможным проведение хронического эксперимента и снижают терапевтическую эффективность длительной аортальной контр пульсации.

Цель изобретения - увеличение кровоснабжения сердца при аритмии.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее выделитель R-зубца электрокардиосигнала и электростимулятор, введены последовательно соединенные блок формирования реокардиосигнала, вход

которого соединен с входом выделителя R-зубца, ключ, блок выделения максимума сигнала, первый триггер, блок задержки, второй триггер, а также блок блокировки экстрасистол, вход которого соединен с выходом выделителя R-зубца и вторым входом второго триггера, а выход - с первым входом первого триггера, причем выход первого триггера соединен с управляюшими входами ключа и блока выделения максимума сигнала,

а выход второго триггера - с входом электростимулятора.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства управления вспомогательным мышечным насосом кровиу на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные выделитель 1 R-зубца электрокардиосигнала, блок 2 блокировки экстрасистол, первый триггер 3 и последователь0 но соединенные блок 4 формирования реокардиосигнала, ключ 5, блок 6 выделения максимума сигнала, а также блок 7 задержки, вход которого соединен с выходом первого триггера 3, второй триггер 8 и электростимулятор 9, которые соединены после5 довательно.

Устройство работает следующим образом.

Через миокардиальный или эндокардиальный (в дальнейшем для краткости - кардиальный) электрод на вход устройства поступают электрокардиосигнал (ЭКС, фиг. 2) и сигнал, пропорциональный изменению сопротивления сердца при его сокращении. При этом на выходе выделителя 1 формируются синхроимпульсы Ut, а на вы, ходе блока 4 - реокардиосигнал (РКС, фиг. 2). Синхроимпульс Ui запускает блок 2 блокировки экстрасистол.

Если временной интервал между двумя последовательными R-зубцами (т. е. интервал между синхроимпульсами Uj) больше

0 времени блокировки Tj, блок. 2 формирует на своем выходе импульс Ui (фиг. 2) по каждому синхроимпульсу Ui. Если временной интервал между двумя последовательными R-зубцами меньще времени блокировки Tj, импульс и формируется на выходе

блока 2 только по первому синхроимпульсу U, а остальные синхроимпульсы блокируются (сигнал Us, фиг. 2), причем время блокировки Тэ остается неизменным после поступления каждого синхроимпульса Ui

Q (третий кардиоцикл, сигнал Uj фиг. 2).

В первом, нормальном по длительности кардиоцикле сигнал поступает на R-вход первого триггера 3 и переводит его в новое состояние (фиг. Uj, фиг. 2). Этот сигнал 5 открывает ключ 5 и разрешает работу блока 6 выделения максимума сигнала. С выхода блока 4 через открытый ключ 5 на вход блока 6 поступает РКС и в момент

достижения максимума РКС на выходе блока 6 формируется сигнал максимума Ub, который, своим задним фронтом возвращает триггер 3 в исходное состояние. При этом ключ 5 закрывается, а блок 6 возвращается в исходное состояние. Одновременно задним фронтом сигнала Uj триггера 3 запускается блок 7 задержки, который через время ta (сигнал РКС, фиг. 2) формирует на своем выходе сигнал Ur, поступающий на вход триггера 8 и переводящий его в новое состояние.

В конце первого кардиоцикла выделитель 1 формирует второй синхроимпульс U который поступает на вход триггера 8 и возвращает его в исходное состояние. В результате на выходе триггера 8 в первом кардиоцикле формируется сигнал управления U, задержка которого относительного первого R-зубца равна Т tji -f tj , а длительность Ту THJEJ -Tj, где TRR - длительность первого кардиоцикла. Одновременно второй синхроимпульс Ui осуществляет повторный запуск блоков 2, 3 и 5-7, последовательность -работы которых сохраняется.

Допустим, во втором кардиоцикле возникает ранний экстрасистолический R-зубец (третий на эпюре ЭКС, фиг. 2), так что . Тогда третий синхроимпульс Ui переводит триггер 8 в исходное состояние и на выходе этого триггера формируется укороченный сигнал управления Ug, а блок 2 предотвращает формирование сигнала запуска U;. Поэтому в третьем кардиоцикле сигнал управления и вообще не формируется.

Четвертый синхроимпульс Ui не может изменить состояние триггера 8, поскольку в предыдущем цикле на вход этого триггера сигнал не поступает. Следовательно, формирование сигнала управления Ug в четвертом кардиоцикле происходить так же, как в первом.

Таким образом, если в i-м кардиоцикле Тщ.Т9, то сигнал управления Ug формируется и в i-M и в (i + 1)-м кардиоциклах. Если , то сигнал управления Ug в i-M кардиоцикле формируется, а в (i + 1) -м кардиоцикле не формируется. Сигнал управления Ug, если он формируется, поступает на вход управления электростимулятора 9 и запускает его на время управления Ту. При этом на выходе электростимулятора 9 появляются стимулирующие импульсы, которые поступают на мышечный насос крови и вызывают, сокращение мыщцы, что сопровождается выбросом крови из аорты в оба ее конца.

Известно, что реокардиосигнал (РКС, фиг. 2) по своей фазовой структуре адекватен внутри желудочковому давлению, при изменении ритма сердца изменяется продолжительность и систолы, и особенно диастолы сердца. При этом из всех фаз общей систолы почти постоянными остаются период медленного (редуцированного) изгнания крови из левого желудочка и протидиастолический интервал. Началом периода медленного изгнания крови является точка максимального давления в левом желудочке, которой соответствует точка максимума РКС (фиг. 2). Следовательно, введение блока 4 формирования реокардиосигнала иблока 6 выделения максимума сигнала обеспечивает формирование сигнала максимума U, временное положение которого относитель0 R-зубца автоматически изменяется вместе с ритмом сердца (на фиг. 2 интервал tn изображен для простоты постоянным). При этом длительность задержки tj блока 7 задержки устанавливается вначале эксперимента индивидуально для каждого живот5 ного, но в дальнейшем остается неизменной в течение всего эксперимента.

При изменении диастолы сердца за счет изменения его ритма формирование сигнала управления Ug автоматически завершаетQ ся по синхроимпульсу Uf выделителя 1 Rзубца.

Известно, что ранние экстрасистолы являются гемодинамически неэффективными, т. е. сопровождаются неполноценным выбросом крови из левого желудочка (третий

5 R-зубец, фиг. 2) или вообще не сопровождаются выбросом крови. Поэтому дополнительное воздействие на центральную гемодинамику в сердечном цикле, следующем за ранней экстрасистолой (третий цикл, фиг. 2), является нежелательным. Предотвращение

0 этого воздействия обеспечивается блоком 2 блокировки экстрасистол и триггером 3.

При возникновении приступа тахикардии с ритмом сокращений сердца блоки 2 и 3 прерывают работу мыщечного насоса на все время приступа, чем исключает ся дополнительная нагрузка на центральную гемодинамику и утомляемость мыщечного насоса.

Блок 4 формирования реокардиосигнала позволяет получать информацию о сокраще0 НИИ сердца через кардиальный электрод,, который используется одновременно для получения информации об электрическом возбуждении сердца. Следовательно, блок 4 обеспечивает автоматическое формирование начала сигнала управления Ug электрости5 мулятором 9 в каждом текущем кардиоцикле и исключает необходимость использования дополнительного датчика механической активности сердца. Автоматизация в текущем кардиоцикле (а не по результатам усреднения п-редыдущих) существенно повыщает

эффективность вспомогательного кровообращения при аритмиях. Отсутствие необходимости в дополнительном датчике существенно повышает надежность устройства в условиях хронического эксперимента.

е Таким образом, данное устройство обеспечивает автоматическое управление временным положением и длительностью сигнала управления электростимулятором в каждом текущем карди-оцикле по информации, поступающей только по кардиальному электроду. Тем самым обеспечивается возможность проведения хронического эксперимента и увеличивается кровоснабжение и разгрузка сердца.

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫМ МЫШЕЧНЫМ НАСОСОМ КРОВИ, содержащее выделитель Rзубца электрокардиосигнала и электростимулятор, отличающееся тем, что, с целью увеличения кровоснабжения сердца при аритмии, оно содержит последовательно соединенные блок формирователя реокардиосигнала, вход которого соединен с входом выделителя R-зубца, ключ, блок выделения максимума сигнала, первый триггер, блок задержки, второй триггер, а также блок блокировки экстрасистол, вход которого соединен с выходом выделителя R-зубца и вторым входом второго триггера, а выход - с первым входом первого триггера, причем выход первого триггера соединен с управляющими входами ключа и блока выделения максимума сигнала, а выход второго триггера - с входом электростимулятора.

Фиг. г