Устройство для выделения QRS - комплексов электрокардиосигнала Советский патент 1988 года по МПК A61B5/04 

(21)4005664/28-14

(22)07.01.86

.(46) 07.09.88. Бюл..№ 33 (72) С.В.Жуков, В.В.Костин, С.Г.Сапфиров и Н.В.Соболевский

(53)615.47(088.8)

(56)Патент США № 4336810, кло А 61 В 5/04, 1982.

IEEE Transactions on biomedical Engineering, v. 16, N 1, pp. 75-79, I969. .

(54)УСТТОЙСТВО ДЛЯ ВЬЩЕЛЕНИЯ QRS- КОМПЛЕКСОВ ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛА

(57)Устройство для выделения QRS- комплексов электрокаддиосигнала (ЭКС) содержит дифференциатор 1, формирователь 2 порогового уровня, компараторы |3 и 4, временной селектор 5, триггер 6, одновибраторы 7-9, пиковый детектор 10, делитель 11 напряжения. Цель изобретения - уменьшение динамической фазовой погрешности. Принцип работы устройства осн ован на селекции QRS- комплексов ЭКС по крутизне переднего фронта R-зубца и по длительности RS-сегмента, образуемого задним фронтом К-зубца и передним фронтом 8-зуб ца. Наличие QRS-кoмIтлeкca устанавливают при условии, если крутизна положительного перепада и длительность следующего за ним отрицательного перепада превышают заданные пороговые уровни. 2 з.п, ф-лы, 2 ил.

J

с

го

ОО

о со

№./

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для выделения информативных, признаков электрокардиосигнала.

Целью изобретения является умень- шение диагностической фазовой погрешности

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие функционирование устройства.

Устройство для выделения QRS-ком- плексов электрокардиосигнала (ЭКС) содержит (фиг.1) дифференциатор 1, вход которого подключен к входной шине устройства, последовательно соединенные формирователь 2 порогового уровня и первый компаратор 3, второй вход которого подключен к выходу дифференциатора 1, последовательно соединенные второй компаратор 4 и временный селектор 5, выход которо.го подключен к выходной шине устройства, и триггер 6, выход которого подключен к второму входу-временного селектора 5, первый вход - к выходу первого компаратора 3, а второй вход - к вы ходу второго компаратора 4, вход которого соединен с выходом дифферен- циатора 1 и с входом формирователя 2 порогового уровня. При этом временной селектор 5 содержит первый 7 и второй 8 одновибраторы, входы которых являются соответственно первым и вторым входами временного селектора 5, и третий одновибратор 9., первый вход Которого подключен к выходу первого одновибратора 7, второй вход к выходу второго одновибратора 8, а выход - к выходной шине временного селектора 5. Кроме того, формирователь 2 порогового уровня содержит последовательно соединенные пиковый детектор 10, вход которого является входом формирователя 2 порогового уровня, .и делитель 11 напряжения, выход которого является выходом формирователя 2 порогового уровня.

Принцип работы устройства основан на селекции QRS-комплексов ЭКС по крутизне переднего фронта R-зубца и по длительности RS-сегмента, образуемого задним фронтом R-зубца и передним фронтом S-зубца. Решение о наличии QRS-комапекса в поступающем на входную шину устройства сигнале принимается при условии, если крутизна положительного перепада и длительность следующего за ним отрицательного перепада превышают заданные поро- говые уровни.

Минимальное значение длительности RS-сегмёнта задается длительностью импульсов, формируемых во временном селекторе 5 первым-одновиб- ратором 7 и вторым одновибратором 8, которая устанавливается равной 14- 18 мс. Минимальный порог крутизны переднего фронта R-зубца задается, делителем 11 напряжения, коэффициент деления которого определяется также естественной вариабельностью амплитуды дифференцированного ЭКС. Если коэффициент деления, будет близок к единице, то возможны пропуски QRS-комплексов. При малом значении коэффициента деления повышается количество ложных срабатываний устройства. Из экспериментальных данных следует, что коэффициент деления делителя 11 напряжения следует устанавливать в диапазоне 0,7-0,85. Из тех же соображений постоянную разряда ячейки памяти пикового детектора 10 целесообразно устанавливать в диапазоне 6-8 с путем соответствукш5его подбора типов и номиналов элементов пикового детектора 10.

На опорный вход второго компаратора 4 подается нулевое напряжение, т.е. второй компаратор 4 осуществляет выделение точек пересечения через ноль поступающего на его вход сигнала.

Устройство работает следующим- образом.

Электрокардиосигнал поступает на вход дифференциатора 1 и с его выход продифференцированньй электрокардио- сигнал (фиг.2а) подается на входы первого 3 и второго 4 компараторов и на вход формирователя 2 порогового уровня. Пиковым детектором 10 запоминается максимальная для данного - обследуемого амплитуда положительного выброса дифференцированного электрокардиосигнала, и часть этого напряжения, задаваемая делителем 11 напряжения, подается на первый (опорный вход первого компаратора 3 (фиг.2б). Превышение дифференцированным элек- трокардиосигналом заданного порога свидетельствует о том, что передни фронт проходящего через устройство выброса ЭКС может быть фронтом QRS- комплекса и на выходе первого компаатора 3 формируется положительный ровень напряжения, ко торьш устанавивает нулевой уровень на выходе риггера 6 и делает его восприимчивым к изменениям уровня на выходе второго компаратора 4 (фиг.2 г, д). При прохождении вершины анализируемого выброса ЭКС, дифференциал переднего фронта которого уже оказался выше порогового уровня, изменение уровня на выходе второго компаратора 4 (фиг.2б) формирует скачок напряжения на выходе триггера 6. Этот скачок запускает второй одновибратор 8 временного селектора 5, на выходе которого формируется импульс длительностью, равной минимальной длительности RS-сегмента QRS-комплекса (фиг.2 е). В момент окончания заднего фронта, анализируемого выброса ЭКС изменением уровня на выходе второго компаратора 4 запускается первьй одновибратор 7 временного селектора 5, который формирует импульс, поступающий на первьй вход (запрета) одновибра- тора 9.(фиг.2ж)..Таким образом, задний фронт импульса со-второго одновибра- тора 8 запускает третий одновибратор 9 (фиг.2 з) только при том условии, если длительность заднего фронта проходящего выброса ЭКС оказьшает больше пороговой, т.е. если проходящий выброс электрокардиосигнала является QRS-комплексом, то временной селектор 5 формирует синхроимпульс временного положения QRS-комплекса ЭКС, поступающий на выходную шину устройства.

Более высокая точность фазировки синхроимпульса QRS-комплекса относительно максимума R-зубца достигается в устройстве независимостью алгоритма определения момента прохождения зер- шины QRS-комплекса от его амплитуды и формы. При этом обеспечивается высокая помехоустойчивость устройства благодаря использованию для селекции двух признаков QRS-комплекса, описывающих как его передний, так и его

5

0

5

0

5

0

5

0

задний сегменты, а также за счет применения адаптивного порога селекции по крутизне фронтов электрокардиосигнала. ,

Формула изобр етения

2,Устройство по П.1, от л и ч а- ю щ е е с я тем, что в нем временной селектор содержит первый и второй одновибраторы, входы которих являются соответственно первым и вторым входами временного селектора, и третий одновибратор, первьй вход которого подключен к выходу первого одновибра- тора, второй вход - к вьпсоду второго одновибратора, а выход - к выходной шине временного селектора.

ЭКС

сриг.г

Составитель 3.Балуев Редактор Г.ВолковаТехред А,КравчукКорректор М.Васильева,

Заказ 4355/2

Тираж 655

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

.Х

Подписное