Детектор формы кардиоимпульсов Советский патент 1989 года по МПК A61B5/04 

СП

to

оо

4

сд

10

15

20

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для анализа фррмы кардиоимпульсов.

Целью изобретения является расширение диагностических возможностей устройства.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 - временная диаграмма работы устройства; на фиг.З таблица опорных QRS-комплек- сов и соответствующих им выходных кодов блока анализа формы.

Детектор содержит частотный фильтр 1, последовательно соединенные дифференциальный триггер 2 уровня и формирователь 3, выход которого соединен с первым входом стробирующего каскада k, второй вход которого соединен с первым входом дифференциального триггера 2 уровня и анализатором 5 длительности периода, выход которого подключен к первому входу пик-детектора 6, второй вход которого соединен с выходом стробирующего каскада , а 25 выход - с первым входом дифференциального триггера 2 уровня, выпрямитель 7, включенный между выходом частотного фильтра 1 и первым входом дифференциального триггера 2 уровня, блок 8 упр авления, подключенный к выходу формирователя 3 и последовательно соединенные элемент 9 задержки, блок 10 анализа формы, фиксатор- индикатор 11, причем вход элемента 9 задержки соединен с выходом частотного фильтра 1, а первые выходы блока 8 управления подключены соответственно к вторым входам блока 10 анализа формы, а второй выход - к второму входу фиксатора-индикатора 11.

Блок 10 анализа формы содержит три идентичных канала, каждый из которых содержит инвертирующий усилитель 12 (13,1), переключатель 15 (16-, 17), интегратор 18 (19,20) и два компаратора 21, 22 (23, и 25, 26), входы инвертирующих усилителей 12, 13 и i и вторые входы переключателей 15, If и 17 соединены с первым входом блока 10 анализа формы, входы сброса интеграторов 18, 19 и 20, соединенные друг

с другом, а входы управления переключателей 15, 1б и 17 образуют вторую группу входов блока 10 анализа формы. Выходы компараторов 21 - 26 образуют группу выходов блока 10 анализа формы.

1528 4i«5-

Устройство работает следующим образом.

Очищенный от неинформативных составляющих Э/(С поступает на выпрямитель 7 с целью преобразования в одно- полярный для выделения вершины отрицательного ()К8-комплекса или ORS- комплекса с первым отрицательнь1м сегментом и последующего определения их формы. Пик-детектор 6 запоминает напряжение, соответствующее максимальному значению амплитуды каждого QRS- комплекса. При превышении напряжением сигнала с выпрямителя 7 напряжения с выхода пик-детектора 6 дифференциальный триггер 2 уровня срабатывает и запускает формирователь 3. Подзаряд пик-детектора 6 производится с выхода выпрямителя 7 через стробирующий каскад i, который ограничивает длительность импульсов, производящих подзаряд пик-детектора 6.

Анализатор 5 длительности периода вырабатывает импульс в том случае, если период повторения импульсов на выходе формирователя 3 превысит установленный предел. Сигнал с выхода анализатора 5 длительности периода уменьшает постоянную времени разряда пик- детектора 6.

Таким образом, в предложенном устройстве осуществляется адаптация к периоду следования QRS-комплексов, что позволяет устранить пропуски кар- диосигналов. Импульс, соответствующий вершине QRS-комплекса, поступает на блок 8 управления, который по этому импульсу вырабатывает сигналы, управляющие работой блока 10 анализа формы, а также импульс окончания анализа. Алгоритм работы устройства основывается на упрощенном анализе спектра входного сигнала в базисе .г первых трех функций Уолша, причем

анализ заключается в определении знаков весовых коэффициентов при функциях Уолша.

Для функционирования устройства в соответствии с заданным алгоритмом ЭКС, задержанный с помощью элемента 9 задержки на время bt (равно интервалу между началом и вершиной кардиоим- пульса, выбирается на основании эмпирических данных, равных четверти максимальной длительности QRS-комплекса - 50 мс), одновременно поступает на

30

35

40

50

55

три канала блока 10 анализа формы., С помощью инвертирующего усилителя 12

три канала блока 10 анализа формы., С помощью инвертирующего усилителя 12

(13, И) и переключателя 15 (l6, 17), управляемого соответственным сигналом с блока 6 управления (фиг.2, б,д,з) ЭКС преобразуется таким образом, что, проинтегрировав его на интеграторе 18 (19, 20), получают сигнал, описание которого для каждого канала имеет следующий вид:

т

ММ

..Г |bb/t t;

О

TCZт

иииг (Vt)dt -|ujt)dt);

от/2

. TI4.

ии, f ( I U,,(t)dt- U(t)dt-K U,,(t)dt)

(фиг.2 в, е, и). «

Интегратор lB (19, 20) разряжается задержанным импульсом (фиг.2 л) окончания анализа (импульс задержан для того, чтобы в фиксатор-индикатор 11 успела записаться информация в момент прихода импульса окончания анализа). Постоянная времени интегратора выбирается в пределах 200-300 мс, исходя из максимальной длительности QRS- комплексов. На компараторах 21, 22 (23, 2 и 25, 26) проинтегрированный сигнал сравнивается с двумя порогами (положительными и отрицательными). Ввиду присущей ЭКС нестабильности параметров сравнение результирующего интеграла с нулем может привести к ошибкам, поэтому необходимо введение зоны нечувствительности вокруг нуля t,, (результирующий интеграл пропорционален площади кардиоимпуль- са).

По экспериментальным данным было выбрано оптимальное значение порогов компараторов tU, приблизительно равное половине минимальной площади QRS- комплекса

MnnQRS и,х1-2-.(1)

На выходе блока 10 анализа формы формируется шестиразрядный параллельный двоичный код, значение каждого разряда которого соответствует состоянию соответствующего компаратора. Эта кодовая комбинация поступает на фиксатор-индикатор, который индицирует, например, номер базовой структуры QKS-комплексов (фиг.З), к которой принадлежит проанализированный QRS- комплекс.

8 ,

10

20

5

Были выбраны несколько опорных структур, соответствующих наиболее часто встречающимся QRS-комплексам. В соответствии с выбранной системой опорных структур была осуществлена минимизация возможных кодовых комбинаций (в момент окончания анализа) блока 10 анализа формы. В результате получили четырнадцать кодовых комбинаций, охватывающих все многообразие форм кардиоимпульсов. На фиг.З приведены выбранные структуры и кодовые комбинации выходов компараторов 21 - 26, соответствующие им. Опорные- структуры являются абстрактными, идеальными, в реальных условиях имеет место незначительное отклонение формы кардиоимпульсов, которые несмотря на это будут распознаваться в составе данного класса.

Форму л, а изобретения

5

0

5

0

Детектор формы кардиоимпульсов, содержащий частотный фильтр, вход которого соединен с входом детектора, последовательно соединенные дифференциальный триггер уровня, формирователь, анализатор длительности периода, пик-детектор, выход которого соединен с вторым входом дифференциального триггера уровня, стробирующий каскад, первый вход которого соединен с выходом формирователя, второй вход - с первым входом дифференциального триггера уровня, выход строби- рующего каскада соединен с вторым входом пик-детектора, отличающийся тем, что, с целью расширения диагностических возможностей, в него введены выпрямитель, элемент задержки, входы которых подключены к выходу частотного фильтра, выход выпрямителя соединен с первым входом дифференциального триггера уровня, блок управления, блок анализа формы и фиксатор-индикатор, причем первый вход блока анализа формы соединен с выходом элемента задержки, вторые входы - с первыми выходами блока управления, выходы блока анализа формы соединены с первыми входами фиксатора-индикатора, второй выход блока управления соединен с вторым входом фиксатора-индикатора, вход блока управления соединен с выходом формирователя .

5

0

Изобретение относится к устройствам медицинской техники и предназначено для выделения QRS-комплексов электрокардиосигнала. Целью изобретения является расширение диагностических возможностей посредством классификации поступающих на вход детектора QRS-комплексов электрокардиосигнала. Детектор формы кардиоимпульсов содержит частотный фильтр 1, дифференциальный триггер уровня 2, формирователь 3, стробирующий каскад 4, анализатор длительности периода 5, пик-детектор 6, выпрямитель 7, блок управления 8, элемент задержки 9, блок анализа формы 10, фиксатор-индикатор 11. Детектор формы кардиоимпульсов позволяет выделять и классифицировать по принадлежности к шестнадцати базовым структурам формы QRS-комплексы в реальном масштабе времени. Для этого в детектор введены выпрямитель 7, элемент задержки 9, блок управления 8, блок анализа формы 10 и фиксатор-индикатор 11. 3 ил.