Селектор QRS-комплексов электрокардиосигнала Советский патент 1992 года по МПК A61B5/04 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при создании медицинских приборов для кардио- погических исследований.

Цель изобретения - повышение-надежности селекции QRS-комплексов при одновременном увеличении числа идентифицируемых классов.

На фиг. 1 приведена структурная схема селектора QSR-комплексов ЭКС; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Селектор OR комплексов ЭКС содержит соединенные последовательно фильтр 1 нижних частот, аналоговый ключ 2, блок 3 памяти, блок 4 дифференцирования, первый блок 5 сравнения, первый элемент 6 НЕ, первый счетчик-дешифратор 7, блок 8 селекции, второй вход которого соединен со вторым выходом первого счетчика-дешифратора 7, соединенные последовательно второй блок 9 сравнения, второй счетчик-дешифратор 10, первый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам блока 8 селекции, соединенные последовательно второй элемент 11 НЕ и первый элемент 12 И. второй вход которого соединен с входом первого элемента 6 НЕ, а первый и.второй выходы соответственно с первым и вторым входами третьего счетчика-дешифратора 13, выход которого подключен к пятому входу блока 8 селекции, вход второго элемента 11 соединен с выходом второго блока 9 сравнения, генератор 14 импульсов, выход которого соединен со вторыми входами аналогового ключа 2 и блока 3 памяти, первый элемент 15 ИЛИ, второй элемент 16 ИЛИ,

VI

СО Ю

о сь

VI

выходы которых соединены со вторыми входами соответственно первого счетчика-дешифратора 7 и второго счетчика-дешифратора 10, соответственно, второй и первый выходы которого подключены к первым входам первого элемента 15 ИЛИ и второго элемента 16 ИЛИ, вторые входы которых подключены к первому выходу блока 8 селекции.

Соединенные последовательно пороговый элемент 17 и формирователь 18. выход которого подключен к третьим входам первого элемента 15 ИЛИ и второго элемента 16 ИЛИ и шестому входу блока селекции 8,. вход порогового элемента 17 соединен с выходом фильтра 1 нижних частот. Блок 8 селекции содержит соединенные последовательно третий элемент 19 ИЛИ, первый триггер 20, второй элемент И 21. второй триггер 22, регистр 23, соединенные последовательно четвертый элемент 24 ИЛИ, третий триггер 25, третий элемент 26 И четвертый триггер 27, выход которого подключен ко второму входу регистра 23, четвертый элемент 28 И, пятый элемент 29 И, шестой элемент 30 И, седьмой элемент 31 И, элемент 32 задержки, пятый элемент 33 ИЛИ, шестой элемент 34 ИЛИ. первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы регистра 23 соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входами шестого элемента 34 ИЛИ и являются шестью выходами блока 8 селекции, седьмой выход которого подключен к выходу шестого элемента 34 ИЛИ и первому входу пятого элемента 33 ИЛИ, а первый вход блока 8 селекции - к первому входу четвертого элемента 24 ИЛИ, второй вход - ко второму входу третьего элемента 26 И и второму входу первого триггера 20, третий вход - ко второму входу третьего триггера 25 и второму входу второго элемента 21 И, четвертый вход - к первому входу третьего элемента 19 ИЛИ, пятый вход- к вторым входам третьего элемента 19 ИЛИ, пятый вход - к вторым входам третьего элемента 19 ИЛИ и четвертого элемента 24 ИЛИ, шестой вход - к третьим входам третьего элемента 19 ИЛИ w четвертого элемента 24 ИЛИ, первые входы четвертого элемента 28 И и шестого элемента 20 И соединены с выходом второго триггера 22, первые входы пятого элемента 29. И седьмого элемента 31 И - с выходом четвертого триггера 27, вторые входы пятого элемента 29 И и шестого элемента 30 И - с выходам второго элемента 21 И, вторые входы четвертого элемента 28 И и седьмого элемента 31 И -с выходом третьего элемента 26 И, выходы четвертого элемента 28 И,

пятого элемента 29 И, шестого элемента 30 И и седьмого элемента 31 И соединены соответственно с третьим, четвертым, пятым и шестым входами регистра и соответственно

с вторым, третьим, четвертым и пятым входами пятого элемента 33 И. выход которого соединен со вторыми входами второго триггера 22 и четвертого триггера 27, а также входом элемента 32 задержки, выход кото0 рого подключен к седьмому входу регистра 23.

Устройство работает следующим образом.

Фильтр 1 нижних частот осуществляет

5 уменьшение уровня высокочастотных шумов и помех, содержащихся во входном электрокардиосигнале (фиг. 2, а). С помощью аналогового ключа 2 и генератора 14 импульсов осуществляется квантование ре0 ализации по времени, что позволяет исключить влияние низкочастотных колебаний изолинии. При помощи блока 3 памяти сигнал преобразуется в ступенчатое напряжение с длительностью ступенек, равной

5 периоду квантования, например 4 мс. Затем производится измерение крутизны фронтов зубцов входного ЭКС, что достигается путем дифференцирования ступенчатого сигнала в блоке 4 дифференцирования и сравнения

0 с порогами в первом блоке 5 сравнения с отрицательным порогом и втором блоке 9 сравнения с положительным порогом. Величина ступенек несет информацию о мгновенной крутизне сигнала с помех как

5 функции времени. При пересечении сигналом порогового уровня Un выходной сигнал первого блока 5 сравнения переходит из уровня логической единицы в уровень логического нуля, инвертируется первым эле0 ментом 6 НЕ и поступает на вход первого счетчика-дешифратора 7. При приходе подряд трех и более импульсов появляется сигнал логической единицы на его выходе (фиг. 2, д). Сброс первого счетчика-дешифратора

5 7 осуществляется сигналом логической единицы с выхода первого элемента 15 ИЛИ, который появляется при наличии сигнала на выходе переполнения первого счетчика-дешифратора 7, при наличии сигнала Есть

0 QRS на первом выходе устройства или сигналом, соответствующим выходу ЭКС из зоны нуля. При пересечении сигналом порогового уровня Un входной сигнал второго блока 9 сравнения переходит из уровня

5 логического нуля в уровень логической единицы и поступает на вход второго счетчика- дешифратора 10. При приходе подряд трех и более импульсов появляется сигнал логической единицы на его выходе (фиг. 2, е). Сброс второго счетчика-дешифратора 10

осуществляется сигналом логической единицы с выхода второго элемента 16 ИЛИ, который появляется при наличии сигнала преполнения на выходе второго счетчика- дешифратора 10, при наличии сигнала Есть ОР на первом выходе устройства или сигналом, соответствующим выходу ЭКС из зоны нуля. Если U сигнала находится между пороговыми уровнями Un и -Un (в зоне нуля), с выхода второго элемента 11 НЕ про- инвертированный сигнал (логическая 1) поступает на вход первого элемента 12 И, на второй вход которого поступает сигнал логической единицы с выхода первого блока 5 сравнения. С первого входа первого элемента 12 И сигнал поступает на первый вход третьего счетчика-дешифратора 13. При приходе подряд трех и более импульсов появляется сигнал логической единицы на его выходе. Сброс третьего счетчика-дешифратора 13 осуществляется сигналом логической единицы со второго выхода первого элемента 12 И, который появляется при превышении сигналом одного из пороговых уровней (выход из зоны нуля). Организация проверки выхода ЭКС из зоны нуля осуществляется следующим образом.

После фильтрации ЭКС подается на пороговый элемент 15 (фиг. 2, б). С помощью формирователя 18 коротких импульсов по разным фронтам сигнала с выхода порогового элемента 17 формируются импульсы (фиг. 2в), поступающие затем на третьи входы элементов 15 и 16, или формирование зоны нуля позволяет разбить QRS-ком- плексы на импульсы положительной №отри- цательной полярности, что существенно расширяет возможности анализа их формы. Вид идеальных QRS-комплексов, представляющих шесть диагностируемых селектором классов по форме, изображен на фиг. 2, А (1-6).

На входы третьего и четвертого элементов 19 и 21 ИЛИ заведен дополнительный сброс с выхода формирователя 18 коротких импульсов, с помощью которого и производится разбиение QRS-комплексов на отдельные импульсы и их анализ.

Селекция первого положительного или отрицательного импульса осуществляется следующим образом.

Сигналы уровня логической единицы на первом и третьем входах устройства устанавливают в единичное состояние первый и третий триггеры 20, 25, сброс которых осуществляется при появлении уровней логической единицы на выходах третьего и четвертого элементов 19 и 24 ИЛИ соответственно. С выходов первого и третьего триггеров 20 и 25 (фиг. 2, ж, з) сигналы поступают

на входы второго и третьего элементов 21 и 26 И, на вторые входы которых поступают сигналы соответственно с первого и третьего входов устройства. Таким образом, на 5 выходе третьего элемента 26 И формируется сигнал логической единицы (фиг. 2, и) при наличии во входном ЭКС положительного и отрицательного фронтов с тремя и более пересечениями порогов (положительный зу- 10 бец), а на выходе второго элемента 21 И - при наличии во входном ЭКС отрицательного и положительного фронтов с тремя и более пересечениями порогов (отрицательный зубец) (фиг. 2к). При этом допускается нали- 15 чие не более трех нулевых конечных разностей при смене знака разности. С выходов второго и третьего элементов 21, 26 М И сигналы о наличии положительного и отрицательного зубцов поступают на второй и четвертый

0 триггеры 22 и 27. В дальнейшем с помощью этих триггеров сигналы о наличии соответственно положительного и отрицательного импульсов запоминаются и поступают на входы регистра 23 (фиг. 2, л, м). Затем эти

5 сигналы о полярности предыдущих импульсов подаются на входы четвертого, пятого, шестого и седьмого элементов 28-31 И, на другие входы которых поступают сигналы, несущие информацию о полярности теку0 щих импульсов с выходов второго и третьего элементов 21, 26 И. Возможное число комбинаций полярностей первых двух импульсов QRS-комплекса равно четырем (фиг. 2, н-р). Вид идеальных желудочковых комплек5 сов для каждого класса изображен на фиг. 2 а (3 - 6). Сигналы с выходов четвертого, пятого, шестого и седьмого элементов И 28-31 поступают на входы регистра 23, а также на входы пятого элемента 33 ИЛИ для органи0 зации приоритетного сброса второго и четвертого триггеров 22, 27, так как наличие сложного QRS-комплекса, Состоящего из двух импульсов, должно исключать информацию о простом комплексе QRS, поступив5 шую на первый или второй входы регистра 23 ранее. После этого сигналом с выхода элемента ИЛИ 31 с небольшой задержкой на элементе 26 задержки необходимой для сброса второго и четвертого триггеров 22,

0 27, осуществляется стробирование регистра 23 с целью записи достоверной информации, имеющейся к этому времени на его входах. С выходов регистра 23 сигналы, объединенные шестым элементом 34 ИЛИ, об5 разуют выход Есть QRS. Кроме того, этот сигнал служит для дополнительного сброса второго и четвертого триггеров 22,27 на тот случай, если, имели место QRS-комплексы простой формы и не произошло приоритет- ного сброса этих триггеров.

Предлагаемый селектор позволяет надежно селектировать 6 классов по форме QRS-комплексов ЭКС за счет применения совокупного анализа крутизны и длительности как положительных, так и отрицательных фронтов зубцов ЭКС и помех, также за счет применения зоны нуля, разбивающей сложные QRS-комплексы на простые импульсы положительной и отрицательной полярности.

Применение данного селектора QRS- комплексов ЭКС позволит повысить качество автоматического анализа ЭКС, а также произвести селекцию QRS-комплексов по их форме.

Формула изобретения

Селектор QRS-комплексов электрокар- диосигнала, содержащий соединенные последовательно фильтр нижних частот, аналоговый ключ, блок памяти, блок дифференцирования, первый блок сравнения, первый элемент НЕ, первый счетчик-дешифратор, блок селекции, второй вход которого соединен с вторым выходом первого счетчика-дешифратора, соединенные последовательно второй блок сравнения, второй счетчик-дешифратор, первый и второй выходы которого подключены, соответственно к третьему и четвертому входам блока селекции, соединенные последовательно второй элемент НЕ и первый элемент И, второй вход которого соединен с входом первого элемента НЕ, а первый и второй выходы соответственно с первым и вторым входами третьего счетчика-дешифратора, выход которого подключен к пятому входу блока селекции, вход второго элемента НЕ соединен с выходом второго блока сравнения, генератор импульсов, выход которого соединен с вторыми входами аналогового ключа и блока памяти, первый и второй элементы ИЛИ, выходы которых соединены с вторыми входами соответственно первого и второго счетчиков-дешифраторов, второй и первый выходы которых подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к первому выходу блока селекции, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности селекции QRS-комплексов при одновременном увеличении

числа идентифицируемых классов, в него введены соединенные последовательно пороговый элемент и формирователь, выход которого подключен к третьим входам первого и второго элементов ИЛИ и шестому входу блока селекции, вход порогового элемента соединен с выходом фильтра нижних частот, блок селекции содержит соединенные последовательно третий элемент ИЛИ,

первый триггер, второй элемент И, второй триггер, регистр 23, соединенные последовательно четвертый элемент ИЛИ третий триггер, третий элемент И, четвертый триггер, выход которого подключен к второму

входу регистра, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И, элемент задержки, пятый и шестой элементы ИЛИ, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы регистра соединены соответственно

с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входами шестого элемента ИЛИ и являются шестью выходами блока селекции, седьмой выход которого подключен к выходу шестого элемента ИЛИ и первому входу пятого элемента ИЛИ, а первый вход блока селекции - к первому входу четвертого элемента ИЛИ, второй вход - к второму входу третьего элемента И и второму входу первого триггера, третий вход - к второму входу третьего триггера и второму входу второго элемента И. четвертый вход - к первому входу третьего элемента ИЛИ, пятый вход - к вторым входам третьего и четвертого элементов ИЛИ, шестой вход - к

третьим входам третьего и четвертого элементов ИЛИ, первые входы четвертого и шестого элементов И соединены с выходом второго триггера, первые входы пятого и седьмого элементов И - с выходом четвертого триггера, вторые входы пятого и шестого элементов И - с выходом второго элемента И, вторые входы четвертого и седьмого элементов И - с входом третьего элемента И, выходы четвертого, пятого, шестого и седьмого элементов И соединены соответственно с третьим, четвертым, пятым и шестым входами регистра И соответственно, с вторым, третьим, четвертым и пятым входами пятого элемента И. выход

которого соединен с вторыми входами второго и четвертого триггеров, а также входом элемента задержки, выход которого подключен к седьмому входу регистра.

Редактор Н.Горват

Фиг 2

Составитель Б.Фмгурин Техред М.Моргентал

Корректор Т.Малец

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для кардиологических исследований. Целью изобретения является повышение надежности селекции QRS-комплексов при одновременном увеличении числа идентифицирующих классов. Предлагаемый селектор содержит фильтр 1 нижних частот, налоговый ключ 2, блок 3 памяти, блок 4 дифференцирования, два блока 5, 9 сравнения, два элемента НЕ 6, 11, три счетчика-дешифратора 7, 10, 13, блок 8 селекции, семь элементов И 12. 21. 26, 28, 29, 30, 31, генератор 14, шесть элементов ИЛИ 15,16. 19.24.33.34. пороговый элемент 17, формирователь 18, четыре триггера 20, 22, 25, 27. регистр 23, элемент 32 задержки. 2 ил. ы Ё