Устройство для определения информативных признаков электрокардиосигнала Советский патент 1987 года по МПК A61B5/04 

И

t t

в

и a UH тем, основываясь на аппроксимации R-зубцов ЭКС и сигналов помех импульсами треугольной формы, определяют длительность основания t входных импульсов ЭКС на уровне изолинии по формуле

t« (tn- te) + te, (1)

Je н

где tu - длительность импульса R - зубца на уровне изолинии; длительность импульса входного сигнала на заданном пороговом уровне; длительность импульса входного сигнала на дополнительном пороговом уровне; величина дополнительного порога;

величина заданного порога. Выражение (1) справедливо при Up 7 , и t g70, при этом значение U, определяется минимально (физиологически) возможной амплитудой R-зуб- ца,которая,в свою очередь, зависит от . вида отведения и других факторов.

Найденное значение t сравнивают со значениями длительности R-зубца ЭКС, определяемыми возможным заданным физиологическим пределом. Вьщеляют импульс, длительность которого нахо- дится в заданном временном пределе, и отселектированный таким образом импульс ЭКС принимают за R-зубец.

Приведенная аппроксимация R-зубца импульсом треугольной формы позволяет определять не только длительность сигнала на уровне изолинии,.но и такие параметры R-зубца, как амплитуду (и) отселектированного R-зубца,

tu

10

15

20

25

30

35

40

и (UB -UH),

LH-tg

длительность переднего фронта t t

rt

(2)

t -t -

-H tR

- Устройство, реализующее описанный способ, содержит (фиг. 2) блок 1 первичной обработки ЭКС (усиления и фильтрагщи), вход которого подключен к входной шине устройства, а выход - к входам пороговых элементов 2 и 3, задатчик 4 констант, элемент 5 задержки, последовательно соединенные генератор 6 импульсов, умножитель 7 частоты и управляемый коммутатор 8,

45

50

определения параметров Блок 14 включает регистр 15, второй элемент 16 задержки, блок 17 деления, второй счетчик 18, второй регистр 19, блок 20 умножения, третий счетчик 21, гре- тий регистр 22 и второй блок 23 умножения .

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии сигнала на входной шине устройства на выходе порогового элемента 3 присутствует напряжение логического О, которое удерживает генератор 6 импульсов в режиме нулевого выходного сигнала, а через элемент 5 задержки это напряжение устанавливает элемент 10 памяти в нулевое состояние и осуществляет сброс счетчиков 11, 18, 21 На выходе порогового элемента 2 также присутствует напряжение логического О, которое устанавливает управляемый коммутатор 8 в режим передачи сигнала с выхода умножителя 7 частоты на счетный вход счетчика 11, а счетчик 21 - в режим счёта тактовых импульсов. Напряжением логического О с выхода элемента 10 памяти элемент 9 запрета переводится в состояние, при котором отключается управляющий вход временного селектора 12 от выхода порогового элемента 3, а счетчик 18 этим напряжением устанавливается в режим счета тактовых импульсов.

Предварительно усиленньгй ЭКС вместе с помехами поступает с входной шины устройства через блок 1 первичной обработки на сигнальные входы пороговых элементов 2 и 3, на опорные входы которых подаются пороговые напряжения Uj и UH соответственно (Ug и ц) с первого и второго выходов за- датчика 4 констант.

На выходе порогового элемента 2 вьфабатывается прямоугольный импульс tg, соответствующий времени превышения входным сигналом уровня U, а на выходе порогового элемента 3 выраба- тьшается прямоугольный импульс дли- тельностью t, соответствующей рремени превьш1ения вх.одным сигналом

уровня Vц,

При превьш1ении входным сигналом

элемент 9 запрета, элемент 10 памяти, порогового уровня U на выходе порог счетчик 11 импульсов, последователь- гового элемента 3 возникает напряжение логической 1, которое запускает генератор 6 импульсов, формируно соединенные временной селектор 12 и формирователь 13, а также блок 14

0

5

0

5

0

5

0

5

0

определения параметров Блок 14 включает регистр 15, второй элемент 16 задержки, блок 17 деления, второй счетчик 18, второй регистр 19, блок 20 умножения, третий счетчик 21, гре- тий регистр 22 и второй блок 23 умножения .

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии сигнала на входной шине устройства на выходе порогового элемента 3 присутствует напряжение логического О, которое удерживает генератор 6 импульсов в режиме нулевого выходного сигнала, а через элемент 5 задержки это напряжение устанавливает элемент 10 памяти в нулевое состояние и осуществляет сброс счетчиков 11, 18, 21. На выходе порогового элемента 2 также присутствует напряжение логического О, которое устанавливает управляемый коммутатор 8 в режим передачи сигнала с выхода умножителя 7 частоты на счетный вход счетчика 11, а счетчик 21 - в режим счёта тактовых импульсов. Напряжением логического О с выхода элемента 10 памяти элемент 9 запрета переводится в состояние, при котором отключается управляющий вход временного селектора 12 от выхода порогового элемента 3, а счетчик 18 этим напряжением устанавливается в режим счета тактовых импульсов.

Предварительно усиленньгй ЭКС вместе с помехами поступает с входной шины устройства через блок 1 первичной обработки на сигнальные входы пороговых элементов 2 и 3, на опорные входы которых подаются пороговые напряжения Uj и UH соответственно (Ug и ц) с первого и второго выходов за- датчика 4 констант.

На выходе порогового элемента 2 вьфабатывается прямоугольный импульс tg, соответствующий времени превышения входным сигналом уровня U, а на выходе порогового элемента 3 выраба- тьшается прямоугольный импульс дли- тельностью t, соответствующей ррепорогового уровня U на выходе порог гового элемента 3 возникает напряжение логической 1, которое запускает генератор 6 импульсов, формирут

ющий тактовые импульсы с частотой F. и снимает сброс с элемента 10 памяти и со счетчиков 11, 18 и 21 импульсов. При этом счетчики 18 и 21 подсчитьшают тактовые импульсы, поступающие с частотой F непосредственно с выхода генератора 6 импульсов, а счетчик 11 подсчитывает тактовые импульсы,, постзшающие с часто,.ой F --- -ТОИ fr 11 гт

частоты, имеющего коэффициент умноUBжения К, -, который устанавлис выхода умножителя 7

4 констант по его

US-UH

вается задатчиком третьему выходу.

Затем при превышении входным сигналом порогового уровня и, на выходе порогового элемента 2 формируется напряжение логической 1, которое устанавливает управляемый коммутатор 8 в режим передачи тактовых импульсов с частотой F на счетный вход счетчика 11, переводит элемент 10 памяти в единичное состояние и запрещает подсчет тактовых импульсов счетчиками 18 и 21. При этом элемент 10 памяти переводит элемент 9 запрета в состояние, при котором сигнал с выхода порогового элемента 3 подается на управляющий вход временного селектора 12.

При уменьшении амплитуды входного сигнала ниже уровня U. пороговый элемент переходит в исходное состояние, при котором управляемый коммутатор 8 возвращается в прежнее положение передачи на счетный вход счетчика 11 тактовых импульсов с выхода умножителя 7 частоты, а счетчик 21 опять переводится в режим подсчета тактовых импульсов.

Если амплитуда входного сигнала уменьшилась ниже уровня U, то элемент 3 переходит в исходное состояние, при котором генератор 6 импульсов прекращает формирование тактовьк импульсов, а временной селектор 12 переводится по своему управляющему входу (задним фронтом выходного им- пул|)Са порогового элемента 3) в режим сравнения длительности t основания . входного импульса с допустимыми пределами ее изменения, которые устанавливаются задатчиком 4 констант по его пятому и шестому выходам. К этому времени счетчиками 11, 18 и 21 зафикт

. сированы числа, пропорциональные ве0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

личинам t

и

и

t -t соответственно.

В том случае, когда длительность g ty входного импульса находится в установленных допустимых пределах, на выходе временного селектора 12 формируется импульс, по переднему фронту которого производится перезапись содержимого счетчиков 11, 18 и 21 соответственно в регистры 15, 19, 22 и осуществляется запуск формирователя 13, формирующего на выходной шине устройства импульс, свидетельствующий о наличии на входной шине устройства импульса с заданной длительностью основания, соответствующей вьщеляемому устройством R-зубцу ЭКС. Длительность выходного импульса формирователя 13 выбирается такой, чтобы она была бо- яьше суммарного времени срабатьшания временного селектора 12, блока 17 деления, блоков 20 и 23 умножения и интервала задержки, производимой элементом 16 задержки.

По переднему фронту выходного импульса временного селектора 12 также начинается процесс вычисления величин и и t по формулам (2) и (3) путем запуска через элемент 16 задержки блока 17 деления (по его третьему входу), который производит деление содержимого регистра 15 (t) на содержимое регистра 2-2 (tf,-tg). Затем выходной код блока 17 деления умножается в блоке 20 умножения на коэффициент K Ug-U, поступающий с четвертого выхода задатчика 4 констант, а в блоке 23 умножения - на содержимое регистра 19.

Через интервал задержки, производимый элементом 5 задержки, сигнал логического О с выхода порогового элемента 3 переводит элемент 10 памяти в исходное состояние и производит сброс счетчиков 11, 18;И 21. По окончании выходного импульса временного селектора 12 на выходных шинах устройства можно считывать коды ин- формативных параметров, определяемые устройством: R - зубца ЭКС, длительности t основания, амплитуды U и длительности t переднего фронта.

В конкретном варианте вьтолнения для предварительно усиленного в 1000 раз входного сигнала ЭКС могут быть выбраны следующие параметры устройства:

UB 0,5 В; UK 0,25 В,

диапазон допустимых изменений t|, - от 40 до 55 мс,

Ki ,l-f,r - 2| К, и, - и, . 0,25, UB UH

Таким образом, изобретение позволяет повысить помехоустойчивость и достоверность определения R-зуб- ца ЭКС. В случае необходимости возможно определение параметров вьделен ного R-зубца, причем качество и достоверность селекции R-зубца не зависят от амплитуды входного сигнала, поскольку критерием для селекции является соответствие величины длительности основания импульса заданным временным, интервалам. Действитель- :но, из формулы (1) и фиг. 1 следует, что при изменении амплитуды входного ЭКС происходит перераспределение

длительностей t„ и

tj, а значение t

остается неизменным. Это позволяет вьщелять К-зубцы в большом диапазоне изменения амплитуды входного сигнала. Все это обеспечивает повышение качества диагностики сердечно-сосудистых заболеваний.

Формула изобретения

1. Способ определения длительност R-зубца электронардиосигнала, включающий в себя действия по усилению и фильтрации электрокардиосигнала, измерению его длительности на уровне заданного порога и определению наличия R-зубца по измеренной длительности, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и достоверности определения R-зубца за счет определения его длительности на уровне изолинии, измеряют длительность электрокардиосигнала на уровне дополнительного порога, величина которого не более минимальной амплитуды электрокардиосиг- нала, но не менее величины заданн ого порога, и при наличии превышения дополнительного порога и длительности электрокардиосигнала на уровне изолинии, находящейся в заданных пределах, судят о наличии R-зубца, причем длительность электрокардиосигнала на уровне изолинии определяют по формул

(t, - t.)

Uj

+ t

в

UR-UH

t к - длительность,электрокардиосигнала на уровне изолинии;

10

I

Ч U6UH 15

20

длительность электрокардио- сигнала на уровне заданного порога;

длительность электрокардиосигнала на уровне дополнительного порога; величина дополнительного порога; величина заданного порога.

2. Устройство определения длительности R-зубца электрокардиосигнала, содержащее блок первичной обработки, пороговый элемент, временной селектор, элемент запрета и элемент задержки, отличающее с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и достоверности определения R-зубца за счет определения его длительности на уровне изо- . линии, в него дополнительно введены задатчик констант, второй пороговый элемент, управляемый коммутатор, элемент памяти, генератор импульсов, умножитель частоты, формирователь, счетчик, причем выход блока первич- , ной обраб этки соединен с первыми входами первого и второго пороговых элементов, вторые входы пороговых элементов соответственно соединены с первым и вторым выходами задатчика констант, выход первого порогового элемента соединен с информационным входом элемента памяти, вьпсод второго порогового элемента соединен через элемент запрета со стробирующим входом селектора времени, с управляющим входом генератора и с элементом задержки, вьпсод которого соединен с вторым входом элемента памяти, с: входом Разрешение счетчика, выход генератора соединен через умножитель частоты и непосредственно с соответствующими входами коммутатора, выход коммутатора соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с вторь м входом временного селектора, выход которого соединен с входом формирователя, третий выход задатчика констант соединен с управляющим входом умножителя частоты, а пятьй и шестой выходы задатчика соединены с соответствующими информационными входами временного селект.о- ра, выход элемента памяти соединен с вторым входом элемента запрета, выход формирователя соединен с выходной шиной устройства, при этом временной селектор вьшолнен в виде

30

35

40

45

50

55

двухпорогового элемента сравнения кодов.

3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введен блок определения параметров, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, второй вход - с четвертым выходом задатчика констант, третий вход - с выходом генератора импульсов, четвертый вход - с выходом элемента задержки, пятый вход - с выходом элемента памяти и шестой вход соединен с выходом счетчика.

4.Устройство по п. 3, отличающееся тем, что блок определения параметров состоит из трех регистров, двух блоков умножения, блока деления, элемента задержки, двух счетчиков, при этом входы блока определения параметров соответственн соединены с входом Разрешение второго счетчика, с управляющим уходом

10

289460 О

первого блока умножения, со счетным входом первого и второго счетчиков, с входами Сброс первого и второго счетчиков, с входом Разрешение первого счетчика, с входом первого регистра, с входом элемента задержки и с управляюшрнми входами регистров, выходы счетчиков соединены cooTiseT- ственно с информационными входами второго и третьего регистров, выход первого регистра соединен с первой выходной шиной устройства, информационные выходы первого и третьего регистров соединены соответственно с первым и вторым входами блока деления, управляющий вход которого соединен с выходом элемента задержки, выход блока деления соединен с первыми входами блоков умножения, выход второго регистра соединен со вторым входом второго блока умножения, выходы блоков умножения соединены соответственно с второй и третьей выходок ными шинами устройства.

15

20

ФигЛ

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано при диагностических исследованиях сердечно-сосудистой системы. Изобретение позволяет повысить помехоустойчивость и достоверность определения R-зубца электрокардиосигнала. Способ основан на действиях по определению длительности R-зубца электрокардиосигнала на уровне двух различных I Изобретение относится к области медицинской техники и может быть ис- псшьзовано при диагностических исследованиях сердечно-сосудистой системы. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и достоверности определения R-зубца электрокардиосигнала (ЭКС). На фиг. 1 представлен аппроксимированный треугольником R-зубец ЭКС; порогов и последующем расчете длительности на уровне изолинии. Устройство для реализации способа содержит блок 1 первичной обработки, соединенный с входами пороговых 2 и 3 элементов, на другие входы которых поступают сигналы от задатчи- ка 4,констант, выходы пороговых элементов 2 и 3 соединены с соответствующими входами элемента 9 запрета, элемента 10 памяти, элемента 5 задержки, коммутатора 8, генератора 6 импульсов и блока 14 определения параметров. Выход элемента 9 запрета соединен с одним из входов временного селектора 12. Выход генератора 6 импульсов через умножитель 7 частоты и коммутатор 8 подключён к входу счетчика 11, выход которого соединен с входом формирователя 13 и входом блока 14 определения параметров, другой вход счетчика соединен с выходом элемента 5 задержки, дополнительный вход коммутатора 8 с выходом генератора 6 импульсов 2 с.п. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил. ГО 00 на фиг. 2 - функциональная схема устройства. Способ реализуется следующим образом. Осуществляют измерение длительностей каждого предварительно обработанного (усиленного и отфильтрованного) входного импульса (R-зубца ЭКС и импульсных помех) на двух пороговых зфовнях - дополнительном (и,) и заданном (U) (фиг. 1). За

Редактор О, Филипова

Составитель А. Селиверстов

Техред М.Ходанич Корректор В.Романенко

Заказ 751Тираж 644Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035,. Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина,101