Устройство для исследования акустического поля сердца Советский патент 1985 года по МПК A61B5/02 

входкоторого является вторьм входом цифрового интегратора, и регистр сдвига, выход которого является --.выходом 1.щфрового интегратора, а также компаратор, первый вход которого соединен с выходом второго счет чика, второй вход является первым входом цифрового интегратора, а выход соедшшн с вторым входом второго счетчика ,

4. Устройство ПОП.1, отлича ю щ е е с я тем, что анализатор

115

сигнала содержит микропроцессор,соединенный с выходом блока ввода

данных, вход которогоявляется первым входом анализатора сигнала, входом-выходом оперативного запомк-хыающего устройства, входом-выходом пос-тояниого запом шающего устройства,

входом блока вывода данных, выход которого является выходом анализатора сигнала, причем синхронизирующий вход микропроцессора является вторым входом анализатора сигнала.

Изобретение относится к медицинской технике, аименно к диагностинеским устройствам фонокардиографического типа, и может быть использовано при диагностике заболеваний сердечно-сосуд11стой системы. Известен экспресс-анализатор шумов сердца, содержащий последовательно соединенные .микрофон, усилитель, полосовые фильтры и дётекторы, электроды, соединенные с усилителем и кардиосинхронизатором,формирователь стробирующих импульсов, интеграторы Q , Однако данное устройство со стро бированием и частотной, фильтрацией не дает информации о локал11зации ан мальных звуков в точке, из которой они исходят,особенно на фоне функци онных шумов и помех, Наиболее близким к изобретению по технической сущности является де тектор сердца, который может исполь зоваться для исследования акустичес кого поля сердца, содержащий электроакустические каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных контактного микрофоka, усилителя и элемента стробирования, второй вход которого соедийен с выходом блока формирования ст бирующих импульсов, вход которого с единен с источником электрокардио- сигнала, а также блок корреляционной обработ1си. сигналов и дисплей .2 , Недостаток известного устройства состоит в том, что в нем проводится корреляция между эталонньм сигналом нормального сердца,записанным на магнитную ленту, и сигналом с исследуемого сердца, что не позволяет получить визаульную фонокардиографическую картину звуков сердца, что приводит к ошибкам в диагностике заболеваний. Кроме того, устройство производит корреляцию звуковых сигналов после их фильтрации в полосе до 600 Гц, что позволяет получить информацию об основных звуках с-ердца без детальной информации о систолическом или диастолическом шумах. . Цель изобретения - повышение точности и оперативности анализа тонов и шумов сердца. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для исследования акустическойо поля сердца, содержащее электроакустические каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных контактного микрофона, усилителя и элемента стробирования, второй вход которого соединен с выходом блока формирования стробирующих импульсов, вход которого соединен с источником электрокардиосигнала, а.также блок корреляционной обработки сигналов и дисплей, введены аналого-цифровые преобразователи по числу каналов, входы которых соединены с выходами соответствующих элементов стробирования, а выходы - с группой первых входов блока корреляционной обработки сигналов, 1ЩФРОВОЙ интегратор.

первый вход которого соединен с выходом блока корреляционной обработки сигналов, а второй - с источником частоты квантования, анализатор сигнала, первый вход которого со,ег динен с выходом цифрового интегратора, таймер, первый выход которого соединен с вторым входом блока. корреляционной обработки сигналов, а второй выход - с вторым входом анализатора сигнала и входом синхронизации дисплея, выполненного; в виде цветного телевизионного монитора, дешифратор цвета, вход которого соединен с выходом анализатора сигнала, а выходы - с входами блока цветности дисплея, и. .пульт выбора координат, соединенный с третьим входом блока корреляционной обработки сигналов.

Кроме того, блок корреляционной обработки сигналов содержит последо:вательно соединенные первый счетчик, вход которого является вторым входом блока. и постоянное запоминающее устройство, второй вход которого является третьим входом блока, а выходы соединены соответственно с входами счетчиков адреса, выходы которы соединены с вторыми входами оператив ных запоминаю цих устройств, первые входы которых являются первыми входами блока, а выходы оперативных запоминающих устройств попарно соединены с входами соответствующих элементов умножения, выходы которых соединены с входами выходного элемента умножения. выход которого явля ется выходом блока корреляционной о работки сигналов.

Кроме того, цифровой интегратор содержит последовательно соединенные второй счетчик, первый вход которог является . вторым входом цифрового интегратора, и регистр сдвига, выход которого является выходом цифрового интегратора, а также компаратор, первый вход которого соединен с выходом второго счетчика, а второй вход является nepBbiM входом цифрового интегратора, а выход соединен с вторым входом второго Счетчика,

Кроме того, ,анализатор сигнала, содержит микропроцессор, соединенный с выходом блока ввода данных, вход которого является первым входом анализатора сигнала,входом-выходом оперативного запоминающего устройства, входом-выходом постоянного за:поминающего устройства, нхбдом блока вывода данных, выход которого является. выходом анализатора сигнала, причем синхронизирующий вход микропроцессора является вторым входом анализатора сигналя.

На чертеже изображена структурная схема устройства для исследования акустического поля сердца.

Устройство содержит злектроакустииеские каналы 1, включающие последовательно соединенные контактные микрофоны 2, усилители 3, элементы 4 стробирования, вторые входы которых соединены с выходом блока 5 формирования стробирующих импульсов, к входу которого подключен источник электрокардиосигнапа, (не обозначен), а также блок 6 корреляционной обработки сигналов, дисплей

7,аналого-цифровые преобразователи

8,входы которых соединены с выходами соответствующих элементов 4 стробирования, а выходы - с группой первых входов блока 6 корреляционной обработки й11гналов, цифровой интегратор 9, первый вход которого.-.соединен с выходом блока 6 корреляционной обработки сигналов, а второй вход - с источником частоты квантования, анализатор 10 сигнала, первый -вход которого соединен с выходом цифрового интегратора

9,таймер 11, первый выход которого соединен с вторым входом блока 6 . корреляционной обработки сигналов, а второй выход - с вторым входом анализатора 10 сигнала и входом синхронзации дисплея 7, выполненного в виде цветного телевизионного монитора, дешифратор 12.цвета, вход которого соединен с выходом анализатора

10 сигнала, а выходы - с входами блока цветности дисплея 7, пульт 13 выбора координат, соединенный с третьим входом блока 6 корреляционной обработки сигналов, содержащего последовательно соединенные первый счетчик 14, вход которого явля-,. ется вторым входом блока 6, и постоянное запоминающее устройство 15, второй вход которого является треть им входом блока 6, а выходы соединены, соответственно с входами счет чика 16 адреса, выходы которых соединены с вторьми входами оперативных запоминающих устройств 175первые

входы которых являются первыми входами блока 6 а выходы оперативных запоминающих устройств 17 попарно соединены с соответствующими входами элементов 18 умножеПИЯ, выходы которых соединены с входами выходного элемента 19 умножершя, выход которого является выходом блока 6,

Кроме того, цифровой интегратор 9 содержит последовательно соединенные второй счетчик 20. первый вход которого является вторым входом цифрового интегратора 9, и регистр 21 сдвига, выход которого является выходом цифрового интегратора 9, а также компаратор 22, первый вход которого соединен с выходом второго счетчика 20, второй вход является первым входом цифрового, интегратора 9, а выход соединен с вторым входом второго счетчика 20,

Кроме того, анализатор 10 сигнала содержит микропроцессор 23, соединенный с выходом блока 24 ввода данных, вход которого является первым входом анализатора 10 сигнала, входом-выходом оперативного запоминающего устройства 25, входом-выходом потоянного запоминающего устройства 26, входом блока 27 вывода данных,выход которого является выходом анализатора 10 сигнала, причем синхронизирующий вход микропроцессора 23 является вторым входом анализатора 10 сигнала.

Устройство для исследования акустического поля сердца работает следующим образом.

Контактные микрофоны 2 (датчики ) устанавливаются на грудную клетку в следующей последовательности: первый микрофон ставится на второе межреберье справа на 4-5 см от срединной линии, второй микрофон - слева во втором межреберье на 5 см слева от срединной линии, третий микрофон - в пятом межреберье на верхушечной точке сердца, четвертый - в пятом межреберье справа от срединной линии.

Электрические сигналы фонокардиограммы поступают с микрофонов 2, расположен1а1х в различных точках выслушивания, на усилители 3, которые усиливают сигналы по амплитуде, и далее на элементы 4 стробирования, управляемые блоком 5 формирования стробирующих импульсов, который вырабатывает строб, связанный с вершиной зубца электрокардиограммы. Полученные четыре стробированных сигнала направляются в аналого-цифровые преобразователи 8, которые осуществляют преобразование электрических сигналов в цифровую двоичную информацию, которая поступает синхронно на четыре оперативных запоминающих устройства 17, причем счетчики 16 адреса при этом работают синхронно.После записи информация, хранимая в оперативных запоминающих устройствах 17, считыв.ается асинхронно, осуществляя режим сканирования цифровой задержки в соответствии с программой, заложенной в постоянное запоминающее устройство 15, управляемое счетчиком 14, определяя таким образом временные задержки каналов, и соответственно сканирование по конкретным точкам области сердца. Далее информация, задержанная в соотношениях

S4

&.

.-т

S V S V

где 1;, ,.,

соответствующие времена задержки каналов; - соответствующие расстояния от датчиков до локализации точки; V - скорость звука,

поступает попарно на два элемента 18 умножения, а полученные в результате операции умножения числа поступают на выходной элемент 19 умножения. Последнее произведение вводится в цифровой интегратор 9, причем счетчик 20 со скоростью, задаваемой значением управляющей частоты f (равной, например, 10 кГц), отслеживает входные значения путем сравнения их с его выходными значениями на компараторе 22. Таким образом, рассмотренные функции тракта реализуют вычисленные взаимно корреляционные функции четырех независимых функций времени.

Информация о корреляционной функции, прошедшая через регистр 21 сдвига, поступает на блок 24 ввода данных микропроцессора 23 и с него на оперативное запоминающее устройство 25 для хранения. Блок 24 ввода данных преобразует информацию,поступающую с регистра 21, параллельньгм кодом в информацию, на которой работает центральный микропроцессор 23, входные данные в который постугтаю-г

из оперативного запоминающего устрой ства 25. Анализатор 10 сигналов производит вычисление коэффициентов Фурье методом быстрого преобразования (БПФ) и результаты вычислений передает в опе ративное запоминающее устройство 25, Вычисление производится в соответствии с математическим обеспечением БПФ, заложенном в виде программы в постоянное запоминающее устройство 26, Работа всех блоков анализатора 10 сигнала синхронизуется таймером ТI, который управляет также разверткой дисплея 7 и счетчиком 14 сканирзпющей системы (блоки 14-16 блока 6 корреляционной обработки сигналов). Затем результаты вычисления коэффициентов Фурье через блок 27 выврда данных преобразуются к виду, удобному для использования в дисплее 7 (цветном телевизионном мониторе), и поступают на дешифратор 12 цвета. ,.

Сначала последовательно поступает информация о коэффициентах Фурье каждой пространственной точки области сердца, причем различным группам спектральных составляющих присваиваются различные цвета. Одновременно таймер 21 синхронизирует развертку дисплея 7, подавая тактовые импульсы на вход синхронизации. Дисплей 7 управляемый дешифратором 12, воспроизводит цветную картину области сердца, по которой можно определить патологические отклонения.

При необходимости локализованный участок можно подробно проанализировать, получив на экране изображе- ние его рельефной.спектральной картины, В этом случае на дешифратор 12 поступает сначала информация о спектральных составляющих первого временного сечения, затем второго и т.д,, причем информация о коэффициентах вьщается последовательно - от младших мономеров к старшим. Затем

цикл вццачи неоднократно повторяется, одновременно таймер II синхронизирует развертку дисплея 7,

Различным величинам коэффициентов присваиваются различные цвета. Таким образом воспроизводят цветную картину рельефа акустического сигнала выбранной точки.

Предлагаемое устройство позволяет получить цветное, рельефное изображение спектральной картины любого выбранного участка .плоской акустической картины области сердца, для чего к входу постоянного запоминающего устройства 15 подключен пульт 13 выбора координат точки выслушивания, а к микропроцессору 23 подключено постоянное запоминающее устройство 26, задающее программу быстрого преобразования Фурье, При этом сигнал сохраняет точный спектральный состав с учетом фг}зы каждой составляющей, и вся картина получает изображение в виде контурньш спектральных линий равной амплитуды,

X

Работа предлагаемого устройства позволяет записать один сердечный цикл и, освободив пациента, обработку сигнала, а его анализ и диагностику проводить в его отсутствие. Это дает возможность получить объективную картину акустических явлений в клапанном и мышечном аппаратах сердца, различить фазовые соотношения акустических феноменов в систолу и диастолу, обнаружить и рассмотреть акустическую картину от звуков коронарных сосудов, их различие в систолу и диастолу, позволяет определить уровень выбросов в тонах и локализовать эти выбросы, и по всем этим данным охарактеризовать состояние сердечно-сосудистой системы и патологические отклонения от нормы Устройство позволяет проводить раннюю диагностику сердечных заболеваний.