Устройство для определения ударного объема сердца Советский патент 1987 года по МПК A61B5/02 

1 I

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к реоплетизмо графическим устройствам для определения параметров кровотока, кровоснабжения и кровенаполнения органов и тканей биообъекта.

Цель изобретения - повьшение помехозащищенности.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 - эпюры входных и выходных сигналов блоков устройства, поясняющие его работу; а на фиг.З - структурная электрическая схема интегрирующего блока устройства.

Устройство для определения ударного объема сердца содержит (фиг.1) последовательно соединенные усилитель 1, вход которого подключен к первой входной шине устройства, интегрирующий блок 2 и множительно-де- лительный блок 3, второй вход которого соединен с второй входной шиной устройства, третий вход - с третьей входной шиной устройства, а выход - с выходной шиной устройства, формирователь 4 управляющих сигналов, вход которого подключен к четвертой входной шине устройства, последовательно соединенные дифференциатор 5, вход которого подключен к выходу уси лителя 1, компаратор 6, первый элемент И 7 и второй элемент И 8, второй вход которого подключен к выходу форм фователя 4 управляющих сигналов а выход - к второму (управляющему) входу интегрирующего блока 2, и последовательно соединенные детектор 9 R-зубца, вход которого подключен к пятой входной шине устройства, элемент 10 задержки и формирователь 11 импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 7.

При этом интегрирующий блок 2 содержит (фиг.2) последовательно соединенные интегратор 12, вход которого подключен к выходу усилителя 1, первый элемент 13 памяти, суммирующий усилитель I4 и второй элемент 15 памяти, выход которого подключен к первому входу множительно-делитель- ного блока 3, последовательно соединенные таймер 16, третий элемент 17 памяти и блок 18 перемножения, выход которого подключен к второму (инвертирующему) входу суммирующего усилителя 14, и последовательно соединен894502

ные четвертый элемент 19 памяти, первый вход которого подключен к входу интегратора 12, компаратор 20, первый вход которого также подключен к вто5 рому входу блока 18 перемножения, и блок 21 логического сложения, второй вход которого подключен к входу таймера 16, к вторым (управляющим) входам интегратора 12 и второго элемен та 15 памяти и к выходу второго элемента И 8, а выход - к вторым (управляющим) входам первого элемента 13 памяти, третьего элемента 17 памяти и четвертого элемента 19 памяти, пер вый вход которого соединен с вторым входом компаратора 20. В предпочтительном варианте вьшолнения устройства формирователь 4 управляюш 1х сигналов может быть выполнен в виде

компаратора напряжений.

Устройство для определения ударного объема сердца (УОС) работает следукяцим образом.

Сигнал дифференцированной реог25

dz

раммы -;-- подается на первую вход- dt

ную шину устройства, усиливается усилителем 1 и поступает на первый (сиг напьный) вход интегрирующего блока 2, который интегрирует сигнал дифференцированной реограммы, начиная с момента открытия полулунных клапанов сердца, что соответствует началу выб- 35 роса крови в аорту. Сигнал на начало интегрирования, поступающий на второй (управляющий) вход интегрирующего блока 2, вырабатывается по результатам совместного фазового анализа сигналов второй производной реограммы, электрокардиограммы (ЭКГ), поступающей на пятую входную шину устройства, и какого-либо физиологического сигнала, периодически изменяюще гося в ритме сокращений сердца (например, дифференцированной реограммы или артериального давления), который подается на четвертую входную шину устройства.

50

По сигналу электрокардиограммы

(фиг.2а) детектор 9 Кгзубца вырабатывает импульс (фиг.25), поступающий на вход элемента 10 задержки. На вы- j ходе элемента 10 задержки сигнал появляется через интервал времени Т и поступает на вход формирователя 11 - импульсов, который формирует импульс прямоугольной формы длительностью

3 1289450

Т 1,2 - Т, (фиг.2&). Интервалы Т Tj выбираются с учетом всего диаазона разбросов периода изометричесого сокращения левого желудочка у азличных групп здоровых и больных юдей и устанавливаются, равными, например. Т, 0,05 с и ,12 с. Сигнал с выхода формирователя 11 имульсов подается на второй вход первого элемента И 7. Выходной сигнал ифференциатора 5 (фиг.2 г) поступает на вход компаратора 6, на выходе оторого сигнал появляется в моменты времени, когда вторая производная реограммы положительна (фиг.2а). Для этого пороговый уровень U, устанавивается равным нулю. Выходной сигал компаратора 6 поступает на первый вход первого элемента И 7.

На выходе первого элемента И 7 сигнал (фиг.2е) возникает только при наличии сигналов на обоих его входах. оявление сигнала на втором входе и . отсутствие сигнала на первом входе первого элемента И 7 может происхоить при ложном срабатывании детектора 9 R-зубца на Т-зубец электрокардиограммы и на помехи, что возможно, например, когда амплитуды R Т-зубцов электрокардиограммы соизеримы. В этом случае сигнал на начало интегрирования не вырабатьгеает- ся. Выходной сигнал первого элемента И 7 поступает на первый вход второго элемента И 8, на второй вход которого подается сигнал (фиг.2г) с выхода фop шpoвaтeля 4 управляющих сигналов.

В предпочтительном варианте вьшол- нения устройства на вход формирователя 4 управляющих сигналов подается, например, сигнал дифференцированной реог,раммы. Тогда сигнал на выходе формирователя 4 управляющих сигнаов возникает при превышении сигнаом дифференцированной реограммы установленного порога задаваемого напряжения U (фиг.2 ).

При наличии сигналов на обоих входах второго элемента И 8 на его выходе появляется импульс (фиг.2и), определяющий истинный момент начала нтегрирования и поступающий на второй (управляющий) вход интегрирующего блока 2.

Интегрирующий блок 2 производит

вычисления по формуле т,.

гд

5

ще фе но

10 ня то ки те фе

5 но Ал те до ра

20 ля фи се ще

25 бл им по де

30 из

.,, гд

40

жит сят чис вто 50 про тро ной кро (да 55 мно туп вел пед да

-5f- It.T.

где Т - период изгнания крови из I левого желудочка сердца; Z - значе е дифференцирован- ной реограммы в конце периода изгнания крови.

Интегрирующий блок 2 (фиг.З) осуществляет интегрирование кривой дифференцированной реограммы относительно произвольного фиксированного уровня с одновременным вычислением пос- тояйной интегрирования в виде поправки, равной произведению времени интегрирования и текущего значения дифференцированной реограммы относительно. выбранного фиксированного уровня. Алгебраическая сумма результата интегрирования и поправки на момент достижения дифференцированной реог- раммой минимального значения определяет с точностью до постоянного коэф- фициента значение ударного объема сердца в текущем периоде его сокращения .

Сигнал на выходе интегрирующего блока 2 появляется в момент прихода импульса на его управляющий вход и поступает на первый вход множительно- делительного блока 3, в котором производится вычисление по формуле т„

. Q L к р -1

Н 7I

где Z - базовый электрический импеданс области измерения. Ом; р - удельное сопротивление крови, Ом-м;

Q - усредненный периметр грудной клетки, м;

L - расстояние между электродами, м; К - корректирующий коэффициент,

м- .

По второму и третьему входам мно- жительно-делительного блока 3 заносятся величины, необходимые для вычисления ударного объема сердца. На второй вход подаются напряжения, пропорцион 1льные величинам межэлектродного расстояния, периметра грудной клетки, удельного сопротивления крови и корректирующего коэффициента (данные биообъекта). На третий вход множительно-делительного блока 3 поступает напряжение, пропорциональное величине базового электрического импеданса Z области измерения. С вько- да множительно-делительного блока 3

512

снимается сигнал, пропорциональный , величине ударного объема сердца в текущем нериоде его сокращения.

Таким образог предлагаемое устройство для определения ударного объема сердца обеспечивает надежное определение момента начала интегрирования благодаря сопоставлению временных интервалов между характерными точками анализируемых кривых, что по- вышает помехозащищенность устройства и позволяет использовать его для определения ударного объема сердца на пациентах с различными патологиями сердечной деятельности, при которых сигнал дифференцированной реограммы может иметь за один кардиоцикл несколько выбросов, превышающих установленный порог.

Формула изобретения

Устройство для определения ударного объема сердца, содержащее последовательно соединенные усилитель, вход которого подключен к первой входной

506

шине устройства, интегрирующий блок и множительно-делительньш блок, второй вход которого соединен с второй входной шиной устройства, третий вход - с третьей входной шиной устройства, а выход - с выходной шиной устройства, и формирователь управляющих сигналов, вход которого подключен к четвертой входной шине устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него введены последовательно соединенные дифференциатор, вход которого подключен к выходу усилителя, компаратор, первый элемент И и второй элемент И, второй вход которого подключен к выходу формирователя управляющих сигналов, а выход - к второму ВХОДУ интегрирующего блока, и последовательно соединенные детектор R-зубца, вход которого подключен к пятой входной шине устройства, элемент задержки и формирователь импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И.

.ЙЯГ

БиоpSbfi /rrd

Изобретение предназначено для определения ударного объема сердца. Устг ойство содержит усилитель, интегратор, множительно-делительный блок, формирователь управляющих сигналов. С целью повьшения помехозащищенности введены дифференциатор, компаратор, два элемента И, детектор R-зубца, элемент задержки, формирователь импульсов. Устройство обеспечивает надежное определение момента начала интегрирования за счет сопоставления временных интервалов между характерными точками анализируемых кривых, что позволяет использовать устройство дпя исследования пациентов с различными патологиями сердечной деятельности, при которых сигнал дифференцированной реограммы может иметь за один кардио- цикл несколько выбросов, превьшающих установленный порог. 3 ил. § (Л to 00 ;о 4 СП

Фие 1

фиг.2

cpi/e.3

Редактор С.Лисина

Составитель Э.Балуев

Техред Л.Олейник Корректор В.Бутяга

Заказ 7834/3

Тираж 617Подписиое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4