Способ анализа ритма сердечных сокращений и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК A61B5/02 A61B5/08 

2.Устройство для анализа сердечных сокращений, содержащее последовательно соединенные датчик электрокардиосигнала, уси,, детектор R-зубца, блок преобразования кардиоинтервала в напряжение и регистратор и датчик дыхания, отличающееся тем, что, с целью оценки взаимосвязи ритма сердечных сокращений с параметрами дыхания,

в него введен блок синтеза сигналов, к первому входу которого подключен датчик дыхания, а блок преобразования кардиоинтервала в напряжение выполнен в виде преобразователя двух смежных кардиоинтервалов в напряжения,, второй выход которого подключен к второму входу блока синтеза сигналовJ причем регистратор выполнен в виде двухкоординатного индикатора, второй вход которого соединен с выходом блока синтеза сигналов.

3,Устройство по По2, отличающее с я тем, что в нем блок преобразования кардиоинтервала в напряжение выполнен в виде формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом детектора R-зубца,

Изобретение относится к медицине5 а именно к методам контроля и диагностики функционального состояния сердечно-сосудистой систе1 «.1 организма.

Цель изобретения - оценка взаимосвязи ритма сердечных сокращений с параметрами дыхания.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства для анализа ритма сердечных сокращений; на фиг.2 - схемная реализация датчика дыхания; на фиг.З - структурная электрическая схема формирователя импульсов, первого и второго накопите лей и коммутатора; на фиг,,4 - временные диаграммы прохождения сигналов по цепям устройства при осуществлении предлагаемого способа} на фиг.З изображение на экране электронно- лучевой трубки (ЭЛТ)- распределения

209152

первого накопителя, входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам формирователя импульсов, второго накопителя, входы которого подключены соответственно k третьему и четвертому выходам формирователя импульсов, и коммутатора, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго накопителей, третий и четвертый входы соответственно с пятым и шестым выходами формирователя импульсов, первый вькод - с первым входом двухкоординатного индикатора, а второй выход - с вторым входом блока синтеза сигналов.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в нем блок синтеза сигналов выполнен в виде суммирующего усилителя, а датчик дыхания содержит последовательно соединенные переменный резистор и подстроечный резистор, подключенные к источнику переменного напряжения с заземленной средней точкой, причем точка соединения переменного и подстроечного резисторов подключена к первому входу блока синтеза сигналов.

графических символов, полученное при осуществлении предлагаемого способа.

Устройство содержит последовательно соединенные датчик 1 электрокардисигнала (экс), усилитель 2, детектор 3R -зубца ЭКС, блок 4 преобразования кардиоинтервала в напряжение и регистратор 5, последовательно соединенные датчик 6 дыхания и блок 7 синтеза сигналов, причем блок 4 преобразования кардиоинтервала в напряжение выполнен в виде преобразователя двух смежных кардиоинтервалов в напряжения, второй выход которого подключен к второму входу блока 7 синтеза сигналов.,, а регистратор 5 выполнен в виде двухкоординатного индиктора, второй вход которого соединен с выходом блока 7 синтеза сигналов.

3

При этом блок преобразования кар диоинтервала в напряжение содержит (фиг.1) формирователь 8 импульсов, вход которого соединен с выходом детектора R-зубца 3, первый накопитель 9, входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам формирователя 8 импульсов, второй накопитель 10, входы которог подключены соответственно к третьем и четвертому выходам формирователя 8 импульсов, и коммутатор 11, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого накопителя 9 и второго накопителя 10, третий и четвертый входы - соответственно с пятым и шестым выходами формирователя 8 импульсов, первый выход - с первым входом двух координатного индиктора, а второй выход - с вторым входом блока 7 синтеза сигналов.

Блок 7 синтеза сигналов может быть выполнен в виде суммирующего усилителя, а двухкоординатный индикатор - в виде осциллоскопа с ЭЛТ, входы которого являются входами развертки луча по горизонтальной (X) и вертикальной (У) осям ЭЛТ.

Кроме того, датчик дыхания содержит (фиг.2) последовательно соединенные переменный 12 и подстроеч- ный 13 резисторы, подключенные к источнику 14 переменного напряжения с заземленной средней точкой, причем точка соединения переменного 12 и подстроечного 13 резисторов подключена к первому входу блока 7 синтеза сигналов. При этом источник 14 переменного напряжения может быть выполнен, например, на трансформаторе, вторичные обмотки которого включены последовательно и точка их соединения заземлена, а первичная обмотка подключена к источнику первичного переменного напряжения. Переменный резистор 12 конструктивно может быть выполнен в виде заполненной графитом резиновой трубки и укреплен на корсете, охватывающем грудную клетку пациента.

Формирователь 8 импульсов (фиг.З содержит последовательно соединенные пе рвый 15 и второй 16 одновиб- раторы и счетный триггер 17, первый 18 и второй 19 элементы И, первые входы.которых подключены к выходу первого однбвибратора 15, а выходы соединены соответственно с

15

20

25

09152

третьим и четвертым входами коммута- тора 1 Г, третий элемент И 20 и четвертый элемент И 21, первые входы которых подключены к выходу второ- , го одновибратора 16, а выходы соединены соответственно с первым входом первого накопителя 9 и с первым входом второго накопителя 10, причем вторые входы первого элемен- )0 та И 18 и четвертого элемента И 21 подключены к первому выходу счетного триггера 17 и к второму входу первого накопителя 9, вторые входы второго элемента И 19 и третьего элемента И 20 подключены к второму выходу счетного триггера 17 и к второму входу второго накопителя 10, а вход первого одновибратора 15 соединен с выходом детектора R-зубца 3.

Первый накопитель 9 (фиг.З) содержит первый конденсатор 22, подключенный к первому входу коммутатора 11, через первый ключ 23 к источнику 24 постоянного тока и через второй ключ 25 к нулевой шине, причем управляющие входы первого 23 и второго 25 ключей соединены соответственно с первым выходом счетного триггера 17 и с выходом третьего элемента И 20, а вторая обкладка первого конденсатора 22 подключена к нулевой шине. Второй накопитель 10 (фиг.З) содержит второй конденсатор 26, подключенный к второму входу коммутатора 11, через третий ключ 27 к источнику 24 постоянного тока и через четвертый ключ 28 к нулевой шине, причем управляющие входы третьего и четвертого ключей 27 и 28 соединены соответственно с вторым выходом счетного триггера 17 и с выходом четвертого элемента И 21, а вторая обкладка второго конденсатора 26 подключена к нулевой шине.

Коммутатор 11 (фиг.З) содержит включенные между его первой X и второй У выходными шинами последовательно соединенные пятый 29 и шестой 30 ключи и последовательно соединенные седьмой 31 и восьмой 32 ключи,причем управляющие входы шестого 30 и седьмого 31 ключей подключены к выходу первого элемента И 18, а управляющие входы пяtoгo 29 55 и восьмого 32 ключей соединены с выходом второго элемента И 19.

Способ осуществляют следующим образом.

30

35

40

45

50

SС помрщью наложенных на пациента датчиков 1 ЭКС и датчика 6 дыхания одновременно снимают сигнал ЭКС и дыхания. Сигнал ЭКС (фиг.4а) подают через усилитель 2 на детектор R-зубца 3, который на каждый R-зубец ЭКС вырабатывает синхроимпульс, последовательность которых подают на вход блока 4 преобразования кардиоинтер- вала в напряжение. Этот блок 4 на своих выходах X и У формирует, соответственно, сигнал, пропорцион ;1ль- ный длительности предыдущего кардио цикла (интервала RR), и сигнал, пропорциональный длительности текущего кардиоцикла.

Сигнал дыхания (фиг.4т) подают на первый вход блока 7 синтеза сигналов, на второй вход которого поступает сигнал с выхода У блока 4 преобразования кардиоинтервгша в напряжение. В момент каждого очередного сердечного сокращения блок 7 синтеза сигналов формирует сигнал управления изображением, несущий информацию как о длительности теку- щего кардиоцикла, так и о глубине и/или фазе дыхания пациента (фиг.4У который подают на вход У вертикального отклонения двухкоординатного индикатора 5, на вход X горизонтального отклонения которого поступает сигнал, пропорциональный длительности предыдущего кардиоцикла (фиг.4Х). Таким образом, на экране двухкоординатного индикатора 5 образуется символ, положение которого относительно начала координат экрана характеризует длительности текущего и предьодущего кардиои;иклов9 а его размеры, форма или цвет отображают глубину и/или фазу дыхания. В одном из вариантов выполнения устройства, в котором конструкция датчика 6 дыхания дана на фиг,2, блок 4 преобразования кардиоинтер- вала в напряжение имеет конструкцию представленную на фиг,3, и используются суммирующий усилитель и осциллоскоп с ЭЛТ, формируемый на экране ЭЛТ символ (фиг„5) имеет вид вертикальной линии, длина (3 которой пропорциональна глубине вдоха, а координаты X и У которой на экране ЭЛТ пропорциональны длительности соответственно предыдущего (RR|) и текущего (RR,, ) кардио1Щк- лов. При этом устройство работает следующим образом.

10

15

20

3

90

5

Q

5

0

5

52 6

На каждый синхроимпульс, формируе мый детектором R-зубца 3 при поступлении на его вход ЭКС, первый одно- вибратор 15 вырабатывает импульс длительностью несколько миллисекунд. Этот импульс открывает через соответствующий первый 18 (фиг.4а) или второй 19 элементы И (фиг.4с), определяемый состоянием счетного триггера 17 (фигДе и фиг.4д), или шестой 30 и седьмой 31 ключи, или пятый 29 и восьмой 32 ключи. При этом напряжения на первом и втором конденсаторах 22 и 26, пропорциональные длительностям двух последних смежных кардиоинтеовалов. подаются на выходы X и У коммутатора 11 так, что на выход У подается сигнал, пропорциональный длительности только что закончившегося кардиоцикла RR-, а на выход .X - сигнал, пропорциональный длительности предыдущего кардиоцикла RRj (фиг.4, X). Затем сигналы с выходов коммутатора 11 поступают на соответствующие входы развертки осциллоскопа 5, на экране которого засвечивается точка (при отсутствии сигнала дыхания) с соответствующими координатами.

Второй одновибратор 16, запускаемый по заднему фронту импульса первого одновибратора 15, также вырабатывает импульс длительностью несколько миллисекунд, который, при наличии логической 1 на первом выходе счетного триггера 17 (фиг.4е), через элемент И 21 (фиг.4в) открывает четвертый ключ 28 и разряжает второй конденсатор 26 (фиг.4Ь). Задний фронт этого импульса перебрасывает счетный триггер 17 в другое устойчивое состояние, при котором логический О на первом его выходе (фиг,4е) закрывает первый ключ 23 и на первом конденсаторе 22 фиксируется напряжение, пропорциональное длительности цредыдущего кардио- интервала (фиг.4),а логическая 1 на втором выходе счетного триггера 17 (фиг.4g) открывает третий ключ 27J через который начинается линей- 1ШЙ заряд второго конденсатора 26 до напряжения, пропорционального дли- г ельности текущего кардиоинтервала (фиг.4Ь). С приходом следующего синхроимпульса снова происходит передача напряжений с первого и второго конденсаторов 22 и 26 (через пятый и восьмой ключи 29 и 32) на

7

соответствующие выходы X и У коммут тора 11, сигналы на которых определяют положение на экране ЭЛТ осциллоскопа 5 следующей точки и т.д.

Датчик 6 дыхания (фиг.2) первоначально с помощью подстроечного резистора 13 регулируется так, что при максимальном выдохе пациента напряжение на выходе датчика 6 дыхания равно нулю. Тогда при каждом вдохе заполненная графитом резиновая трубка, являющаяся переменным резистором 12, растягивается, увеличивая свое сопротивление, и на выходе датчика 6 дыхания появляется переменное напряжение (фиг.4т), амплитуда которого пропорциональна изменению сопротивления переменного резистора 12, а следовательно пропорциональна глубине вдоха. Это напряжение поступает на первый вход суммирующего усилителя, на второй вход ко тррого поступает напряжение, пропорциональное длительности пре- дьщущего кардиоцикла и определяющее отклонение по вертикали соответствующей точки на экране ЭЛТ осциллоскопа. Переменное напряжение.

2091528

i , частоту которого выбирают так,, что за время действия импульса отклонения луча по оси У укладывается несколько осцилляции этого напряжения, 5 суммируясь с импульсом отклонения по оси У (фиг,4 у) образует при засветке на экране ЭЛТ уже не точку, а вертикальную линио, длина d которой пропорциональна глубине вдоха, а по- 10 ложение на экране отображает длительности соответствующих кардиоциклов (фиг.5).

Сформированное в течение задан- 15 кого периода наблюдение, двумерное распределение символов (например, вертикальных линий) отображают дина мику ритма сердечных сокращений с учетом глубины и фазы дыхания, Та- 20 КИМ образом, способ анализа ритма сердечных сокращений и предлагаемое устройство для его осуществления дают возможность контролировать функциональную связь дыхания и рит- 25 ма сердечных сокращений, что обеспечивает проведение оперативной и достоверной диагностики этой связи и видов аритмии сердца.

1

iJ о-

1риг.2

0,f 0,8 1 tPue.S

Составитель Э.Балуев Редактор М.Бланар Техред Т.Тулик Корректор И.Муска

Заказ 336/6 Тираж. 659 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий, 113035, Москва, Ж-35, Раугаская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Фи, if

IS сек

1. Способ анализа ритма сердечных сокращений, заключающийся в том, что одновременно с пациента снимают сигналы электрокардиограммы и дыхания и преобразуют длительность текущего кардиоцикла в напряжение, отличающийся тем, что, с целью оценки взаимосвязи ритма сердечньк сокращений с параметрами дыхания, преобразуют также длительность предыдущего кардиоцикла в напряжение, формируют по напряжению, пропорциональному дл и-- . тельности текущего кардиоцикла, и по сигналу дыхания сигнал управления изображением, затем оба сигнала подают на входы двухкоординатного индикатора и по распределению на зкране индикатора графических символов оценивают взаимосвязь ритма сердечных сокращений с параметрами дыхания. (Л S го о CD СП ю Фб/г. ;