Аппарат вспомогательного кровообращения Советский патент 1985 года по МПК A61M1/10 

JI

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что определитель длительности систолы содержит последовательно соединенные генератор опорной , первый десятичный счетчик, регистр памяти, элемент совпадения и триггер, второй вход которого соединен с первым входом второго десятичного счетчика, второй вход которого подключен к генератору опорной частоты, вторым входом первого лесятичного счетчика, вторым входом регистра памяти и -вторым выходом кардиосинхронизатора,а выход десятичного счетчика подключен к второму входу элемента совпадения.

1.АППАРАТ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ, содержащий последовательно соединенные кардиосинхронизатор, блок управления с приводом и рабочий орган и измеритель артериального давления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности кардиосинхронизации в процессе вспомогательного кровообращения путем автоматического управления длительностью временных задержек срабатывания рабочего органа по критериям эффективности вспомогательного кровообращения, в него введен блок коррекции временных задержек, содержащий последовательно соединенные определитель длительности систолы, определитель среднего систолического и ди гстолического давлений, определитель критерия эффек.тивности вспомогательного кроообраццекия, аналого-цифровой преобразователь, определитель знака приращений временных задержек и формирователь управляющих сигналов, соединенный с входом кардиосинхронизатора, выход которого подключен к входу определит теля длительности систолы и к второму. входу аналого-цифрового преобразователя , третий вход которого подключен к второму выходу определителя сред него систолического и диастолического давлений, второй вход которого соединён с измерителем артериального давления.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратам искусственного кровообращения. Известен аппарат, содержащий дисп лей, два оптических датчика, два фотоэлемента, два волоконных световода, схему управления, привод, рабо чий орган. Длительность фаз рабочего органа задается в виде световых меток на дисплее. Запускающие сигнал управления снимаются непосредственно с экрана дисплея оптическими датчика ми, перемещающимися параллельно развертке на дисплее и соединенными с фотоэлементами посредством волоконных светодиодов. Фотоэлементы управляют временными задержками. В процессе ра боты происходит визуальное сравнени кривых ЭКГ и артериального давления до и после включения аппарата вспомо гательного кровообращения ij . Недостатком этого устройства явля ется ручная подстройка режима кардио синхронизации для достижения, лечебного эффекта. Наиболее близким техническим решением к изобретению является аппарат вспомогател;-яого кровообращени содержащий кардиосинхронизатор,привод с блоком управления,выполненный в виде линейного двигателя, блока управления, механопневмопреобразователя, двух электромагнитных клапанов и фазирующего устройства, и рабочий орган Н . Недостатком известного аппарата является необходимость ручного управ- ления длительностью кардиосинхронизированных временных задержек срабатывания рабочего органа для достижения требуемой эффективности вспомогательноге кровообращения, определяемой визуально ПО; кривой артериального давления на осцилоскопе.Это снижает точность кардиосинхронизации и влияет, на лечебный эффект. Цель изобретения - повышение точности кардиосинхронизации в процессе вспомогат;ельного кровообращения путем автоматического управления дли тельностью временных задержек ерабатывания рабочего органа по критериям эффективности вспомогательного кровообращения, Поставленная цель достигается тем, что в аппарат вспомогательного кровообращения, содержащий последовательно соединенные кардиосинхронизатор, блок управления с приводом и ра бочий орган и измеритель артериального давления, введен блок коррекции временных задержек, содержащий последовательно соединенные определитель длительности систолы, определитель среднего систолического и диастолического давлений, определитель критерия эффективности вспомогательного кровообращения, аналого-цифровой преобразователь, определитель знака приращений временных задержек и формирователь управляющих сигналов, соединенный с входом крадиосинхронизатора, выход которого подключен к входу определителя длительности систолы и к второму входу аналого-цифрового преобразователя, третий вход которого подключен к второму выходу определителя среднего систолического и диастолического давлений, второй вход которого соединен с измерителем артериального давления. Кроме того, определитель длительности систолы содержит последовательно соединенные генератор опорной частоты, первый десятичный счетчик,регистр памяти, элемент совпадения и триггерj второй вход которого соединен с hepBbiM входом второго десятичного счетчика, второй вход которого подключен к генератору опорной частоты, вторым входом первого десятичного счетчика, вторым входом регистра памяти и вторым выходом кардиосинхронизатора, а выход второго десятичного счетчика подключен к второму входу элемента совпадения, Изменение временных задержек срабатывания рабочего органа приводит к изменениям величин критериев эффективности вспомогательного крово-обращения, по знаку прирап-ения которых автоматически, благодаря наличию обратной связи через пациента, выпо няется последующий шаг ступенчатого измерения временных задержек. При этом осуществляется оптимизация процесса вспомогательного кровообращения за счет повышения .точности кардиосинхронизадии. На фиг.1 изображена структурная схема аппарата вспомогательного кро вообращения; на фиг.2 - структурная схема определителя длительности систолы; на фиг.З - структурная схема определителя среднего систоличес кого и диастолического давлений,определителя критерия эффективности вспомогательного кровообращения,определителя знака приращений временных задержек; на фиг.4 - логнческая схема, определяющая направление очередного шага формирователя управ ляющих сигналов; на фиг.5 - таблица определяющая работу логической схемы. Апарат вспомогательного кровообращения содержит последовательно соединенные кардиосинхронизатор 1 (фиг.1),блок 2 управления с приводом, рабочий орган 3, измеритель 4 артериального давления и блок 5 коррекции вр еменных задержек, выполненный в виде последовательно соеднненных определителя 6 длительности систо лы, определителя 7 среднего систолического и диастолического давлений, определителя 8 критерия эффективности вспомогательного кровообращения , второй вход которого под ключей к измерителю 4, аналогоцифрового преобразователя 9, определителя 10 знака приращений временных задержек и формирователя 11 управлякяцих сигналов, соединенного с входом кардиосинхронизатора 1, который через- встроенный в него уси литель электрокардиосигналов (не показан) подключен к пациенту. Определитель б длительности сиСТО.ПЫ содержит генератор 12 опорной частоты, первый 13 и второй 14 сче чики, регистр 15 памяти, элемент 16 совпадения и триггер 17. Десятичный счетчик 13 содержит делитель входной частоты на три (не показан) и определяет время систолы, а счетчик 14 - время всего кардиоцикла. Регистр 15 хранит информацию предыдущего цикла, полученную со счетчика 13. Счетные входы счетчиков 13 и 14 подключены к выходу генератора 12, BTO{%ie входы (сброс) соединены с вы ходом кардиосинхронизатора 1. Выход счетчика 13 связан с элементом 16 совпадения через регистр 15 памяти, второй вход которого соединен с выходом кардиосинхронизатора 1, выход счетчика 14 соединен с вторым входо элемента 16 совпадения, подключеннего выходом к триггеру 17, второй вход которого также подключен к . выходу кардиосинхронизатора 1.Определитель 7 среднего систолического и диастолического давлений содержит два аналоговых ключа 18 (фиг.З) и два интегратора 19, подключенных входами к ключам 18, а выходами - к входу определителя 8 критерия эффективности и ко входу аналого-цифрового преобразователя 9. Интеграторы 19 усредняют величины систолического и диастолического давлений за десять сердечных циклов . Аналоговые входы аналоговых ключей 18 соединены с выходом измерителя 4 артериального давления, а управляющие входы с триггером 17 (фиг.2) определителя 6 длительности систолы, причем одновременно открыт один из ключей в зависимости от положения триггера 17. Определитель 8 (фиг.З) критерия эффективности вспомогательного кровообращения выполнен в виде импульсного умножителя - делителя на аналоговых ключах, управляемых широтноимпульсным и амплитудно-импульсным модуляторами. Определитель 8 непрерывно вычисляет отношение среднесистолического давления к среднедиастолическому. Аналого-цифровой преобразователь 9 один раз за десять циклов преобразует средние величины систолического, диастолического давлений и их отношение в цифровую форму и передает их в соответствующие каналы определителя 10 знака приращения временных задержек. Определитель 10 знака приращений временных задержек содержит в каждом из трех каналов двоично-десятичный счетчик 20, регистр 21 памяти и логические схемы 22 БОЛЬШЕ-МЕНЬШЕ, а на выходе - логическую схему 23, которая определяет направление очередного шага формирователя 11 управляющих сигналов (фиг.4 и 5). Выходы счетчиков -20 соединены с логической схемой 22 БОЛЬШЕ-МЕНЬШЕ непосредственно и через регистры 21 памяти. Регистр 21 памяти запоминает информацию в двоично-десятичном коде о параметре за предыдущие 10 циклов, логическая схема 22 ВОЛЬШЕ-МЕНЬШЕ осуществляет поразрядное сравнение двух двоично-десятичных чисел блоков 20 и 21, выдавая на выходе О или в зависимости от знака раз- - ности. Формирователь 11 (фиг.1) управляющих сигналов выполнен в виде двух реверсивных (прямого и обратного хода) сдвиговых регистров (не, показаны), входы которых соединены с выходами определителя 10 знака приращений временных задержек, а

выходы регистров соединены через ключи (не показаны)с калиброванными сопротивлениями в кардиосинхронизаторе 1, задающими задержки срабатывания рабочего органа 3.

Апапарат работает следующим образом.

Пациент посредством ЭКГ - электродов (не показаны) подключается к кардиосинхронизатору 1. К пациенту подключается также измеритель 4 артериального давления и рабочий орган 3.

Кардиосинхронизатор 1 выделяет из ЭКГ пациента R-зубцы, сформированные по частоте, длительности и амплитуде, и вырабатывает импульсы наполнения и опорожнения рабочего органа 3, которые подаются на блок 2 управления с приводом.Фаза и длительность импульсов зависят от длительности временных задержек срабатывания, установленных в исходном состоянии вручную, и обеспечивают повышение артериального давления пациента в диастолу и понижение давления в систолу, осуществляя тем самым разгрузку сердца и увеличение коронарного кровотока.

В течение 10 первых циклов аппарат работает на временных задержках срабатывания рабочего органа, установленных вручную.

С момента включения аппарата генератор 12 выдает каждые 2 мс импульсы, поступающие на десятичные счетчики 13 и 14. С кардиосинхронизатора 1 синхроимпульс,совпадающий по фазе с QRS комплексом ЭКГ, поступает в определитель ( длительности систолы блока 5 коррекции временных задержек на входы счетчиков 13 и 14, регистра 15 памяти и триггера 17, производя перенос информации о длительности систолы из счетчика 13 в регистр 15 памяти, сброс счет чиков 13 и 14 и регистра 15, переключение .триггера 17 в исходное состояние. Исходное состояние триггера 17 соответствует открытию одного из аналоговых ключей 18 определителя 7, обеспечивая подключение интегра- . тора 19 систолического давления к измерителю 4 артериального давления.

На элементе 16 совпадения происходит непрерывное сравнение информации с регистра 15 и текущей информации со счетчика 14.

В момент совпадения триггер 17 переключается, открывая второй аналоговый ключ 18 и закрывая первый. Начинает работать второй интегратор 19 дйастолического давления. При открытии аналогового ключа 18 на интегратор 19 поступает сигнал с измерителя 4 артериального давления, и происходит интегрирование сигнала в течение соответственно систолы или диастолы, а в течение противоположной фазы - запоминание результата.

Определитель 8 критерия эффективности вспомогательного кровообращения осуществляет деление среднесистолического за цикл давления на среднедиастолическое за цикл, величины которых снимаются с выходов интеграторов 19.

Параметры с выходов интегратора 19 и определителя 8 через каждые 10 кардиоциклов вводятся в

5 двоично-десятичном коде аналогоцифровым преобразователем 9 в определитель 10 знака приращений временных задержек, а перенос информации из двоично-десятичного счетчика 20 в регистр 21 памяти, и сброс счетчика 20 производится аналогоцифровым преобразователем 9 перед вводом новой информации. .

Информация, полученная двоични5 десятичными счетчиками 20,срав-нивается поразрядно с предыдущей информацией, хранимой в регистрах 21 памяти (после первых 10 циклов с нулевой информацией), на логичесQ ких схемах 22 БОЛЬШЕ-МЕНЬШЕ, которые меняют сигнал на выходе при положительной разности принятых в счетчики 20 и хранимых в регистрах 21 памяти чисел.

5 Сигналы с выходов схем 22 БОЛЬШЕМЕНЬШЕ поступают на логическую схему 23, воздействующую непосредственно на входы прямого и обратного хода сдвиговых регистров формирователя 11, обеспечивая тем самым очередной шаг изменения задержки и включение соответствующего-калиброванного сопротивления, задающего задержки в кардиосинхронизаторе 1.

с При этом каждая из задержек получит положительное или отрицательное приращение, исходя из условий, приведенных в табл.5, где плюс соответгствует положительной разности чисел, ПЕ)Инятых в счетчики 20 и хранимых в регистрах 21 памяти (смена знака на выходе схемы 22), а минус - отрицательной разности чисел (сохранение сигнала на выходе схемы 22).

5 Таким образом повышается точность кардиосинхронизации, так как осуществляется автоматическое управление длительностью временных задержек срабатывания рабочего органа по критериям эффективности процесса путем .ступенчатого поиска оптимального режима работы аппарата вспомогательного кровообращения. Оптимизация процесса обеспечивает максимальную

5 разгрузку левого желудочка сердца ,

улучшает гемодинамику, повышая сред-f неартериальное давление;

Прилагаемое техническое решение позволяет автоматически корректиОГЛ 1

13

ровать режим работы аппарата, что повышает точность кардиосинхрониэации на 10-15%, а,следовательно, повышает лечебный эффект.

15

Фиг. 2

Синхроимпульс

от Слонов 22 -(

cdSueт

J

сдВигг

Фиг Л