Блок управления имплантируемого дефибриллятора Советский патент 1989 года по МПК A61N1/36 

фи1.1

Изобретение относится к медицине и медицинской технике и предназначено для использования в автоматических имплантируемых кардиовертерах-дефибрилляторах. Целью изобретения является обеспечение формирования управляющих сигналов при возникновении тахикардии или фибрилляции желудочков сердца.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока обработки кар- диосигнала.

Блок управления содержит усилители 1 и 2, первый компаратор 3, детектор 4, блок 5 обработки кардиосигнала, интегратор 6 со сбросом, источник 7 опорных напряжений, второй компаратор 8 и таймер 9.

Блок 5 обработки кардиосигнала содержит задающий генератор 10, счетчики 11 и 12 и / 5-триггер 13.

Устройство работает следующим образом. На вход усилителя 1 поступает сигнал внутрисердечной электрограммы с чувствительных электродов имплантируемого кар- диовертера-дефибриллятора. В усилителе осуществляется фильтрация и дифференцирование сигнала с целью ослабления амплитуды составляющих с более низкой крутизной, чем у / -зубца. Пороговый уровень компаратора 3 выбран так, чтобы ком- парирование осуществлялось на уровне 75-85% от амплитуды У -зубца на выходе усилителя 1. Прямоугольные импульсы с выхода компаратора 3 поступают на блок 5 обработки кардиосигнала. На выходе этого блока при нормальном сердечном ритме формируется уровень лог. «О.

Амплитуда / -зубца на выходе дифференцирующего усилителя 1 при нормальном ритме или при возникновении желудочковой тахикардии является достаточной для срабатывания компаратора 3. При частоте следования ; -зубцов 180-250 уд/мин (тахикардия) в блоке 5 обработки кардиосигнала производится частотное кОмпарирование и на выходе формируется уровень лог. «1. При этой команде появляется возможность формирования низкоэнергетического (от 0,5 до 2 Дж) электрического кардиосинхронизи- рованного разряда, т. е. проведения кардио- версии. Одновременно кардиосигнал поступает на вход второго усилителя 2, выпрямляется детектором 4 и поступает на вход интегратора 6 со сбросом. На выходе интегратора начинается рост уровня постоянного напряжения, скорость роста которого прямо пропорциональна частоте выпрямленного сигнала, а уровень в установивщемся режиме обратно пропорционален скважности. При сравнении кардиосигналов по скважности после дифференцирования в усилителе 1 при выбранном пороге срабатывания компаратора 3 скважность составляет для нормального ритма 22-28, при тахикардии 8-20. Преобразование фибрилляции в последовательность импульсов на выходе компаратора 3 при этом отсутствует ввиду меньшей крутизны волн фибрилляции в сравнении с крутизной / -зубца при нормальном ритме и тахикардии. При этом амплитуда сигнала на выходе усилителя 1 недостаточна для срабатывания компаратора 3.

Наличие в устройстве второго усилителя 2 позволяет установить требуемый уровень ограничения кардиосигнала, при кото- ром фибрилляция устойчиво преобразуется в последовательность импульсов со скважностью 1,5-2,5. При частоте фибрилляции 58 Гц и указанной скважности величина напряжения в установившемся режиме (3-5 с) на выходе интегратора 6 со сбросом достаточна для срабатывания компаратора 8.

При нарушениях электрофизиологических свойств миокарда даже при синусовом ритме, тахиаритмиях наблюдаются значитель- 0 ные изменения конфигурации Q S-комплек- са (высокоамплитудные Т-волны, экстрасистолы, изменения внутрижелудочковой проводимости). Указанные изменения, усиливаясь усилителем 2, преобразуются в последовательность импульсов со скважностью и частотой, соответствующим критерию фибрилляции. При этом на выходе интегратора 6 уровень постоянного напряжения также достаточен для срабатывания компаратора 8, т. е. возможно формирование лож- зп ной команды «фибрилляция.

Для устранения этого недостатка в устройство введен таймер 9, который запускается импульсами компаратора 3 и выход которого соединен с входом сброса интегратора 6. Длительность импульса при нормаль- 35 ном сердечном ритме или приступе тахикардии на выходе таймера 9 постоянна и составляет 250 мс, поэтому выходные импульсы таймера периодически обнуляют интегратор 6. Таким образом, при выделении кардиосигнала компаратором 3 в усло40 ВИЯХ значительных патологических изменений д/ 5-комплекса уровень постоянного напряжения на выходе интегратора 6 недостаточен для срабатывания компаратора 8. Отсутствие импульсов на выходе компадс ратора 3 является разрешением для работы канала «фибрилляция. Если при этом на выходе усилителя 2 появится последовательность импульсов со скважностью, соответствующей ранее обоснованному критерию «фибрилляция, что возможно лишь при на50 личии кардиосигнала фибрилляции, формируется уровень лог. «1 на выходе компаратора 8. Таймер 9 в этом случае переходит в иной режим управления сбросом интегратора 6. Длительность импульсов таймера, если таковые возникнут, составляет 1 мс. Это

55 необходимо для предотвращения ложных снятий команды «фибрилляция.

При крупноволновом характере фибрилляции не исключается появление отдельных

импульсов на выходе компаратора 3, однако формируемые при этом короткие (1 мс) импульсы таймера 9 не сбрасывают напряжение на выходе интегратора 6 до уровня, достаточного для уровня отпускания компаратора 8.

Компарирование импульсов по частоте в блоке 5 обработки кардиосигнала (фиг. 2) осуществляется следующим образом.

На счетные входы счетчиков 11 и 12 постоянно поступают импульсы с задающего генератора 10. Частота fr задающего генератора 10 и коэффициент пересчета Ki счетчика 11 должны быть связаны с минимальной частотой обнаруживаемой желудочковой тихикардии /т, соотношением

/.-./2.

При этом коэффициент пересчета Кг счетчика 12 .- При oтcytcтвии прямоугольных импульсов на выходе компаратора 3 счетчик 11 осуществляет пересчет импульсов задающего генератора 10. На входе счетчика 11 имеется последовательность импульсов с частотой , которые периодически обнуляют счетчик 12. Так как , счетчик 12 обнуляется ранее, чем успевает сформироваться на его выходе лог. «1. Поскольку R-вход, 5-триггера 13 соединен с выходом счетчика 11, а S-вход с выходом счетчика 12, то / 5-триггер находится в статическом состоянии, при котором на его информационном выходе присутствует лог. «О. Состояние 5-триггера не изменяется до тех

пор, пока частота импульсов компаратора 3, обнуляющих счетчик 11, ниже f . Как только частота этих импульсов, а значит и частота следования У -зубцов кардиосигнала превы- сит /, на выходе счетчика 11 устанавливается лог. «О. При этом прекращается периодическое обнуление счетчика 12, который осуществляет пересчет импульсов задающего генератора 10 до появления на выходе лог. «1, которая изменяет состояние S- триггера 13. Лог. «1 на выходе 5-тригге- ра указывает на обнаружение желудочковой тахикардии. При этой команде проводится кардиоверсия.

15

Формула изобретения

Блок управления имплантируемого дефибриллятора по авт. св. № 1178456, отличающийся тем, что, с целью обеспечения формирования управляющих сигналов

20 при возникновении тахикардии или фибрилляции желудочков сердца, в него введены последовательно соединенные второй усилитель, детектор, интегратор со сбросом и второй компаратор, выход которого является

25 вторым выходом блока, а также таймер, первый вход запуска которого подключен к выходу первого компаратора, второй вход запуска - к выходу второго компаратора, а выход - к входу сброса интегратора со сбросом, при этом опорный вход второго

30 компаратора подключен к источнику опорных напряжений, а сигнальный вход первого компаратора и вход второго усилителя - к выходу первого усилителя.

Блок управления и.мплантируемого дефибриллятора позволяет осуществить раздельное формирование сигналов управления имплантируемым дефибриллятором при возникновении желудочковой тахикардии или фибрилляции сердца. Устройство содержит усилители I и 2, компараторы 3 и 8, детектор 4, блок 5 обработки кардиосигна- лов, интегратор 6 со сбросо.м, источник 7 опорных напряжений и таймер 9. Усилитель 1 осуществ.тяет фильтрацию и дифференцирование сигнала. Процесс анализа внутрисер- дечного кардиосигнала идет по двум каналам: каналу анализа по величине R-R интервала желудочковой тахикардии блоком 5 и каналу выявления фибрилляции по уровню выходного напряжения интегратора 6. Сброс интегратора 6 осуществляется импульсами компаратора 3 через управляемый таймер 9. Дополнительный усилитель 2 повышает устойчивость работы при мелковолновой форме фибрилляции. 2 ил.

Вход

Выход