Способ диагностики функционального состояния органа Советский патент 1993 года по МПК A61B5/00 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для определения патологических состояний органа, напри- мер сердца, контроля за его функциональными резервами как при массовых профилактических осмотрах населения (при выделении групп риска), так и в процессе самоконтроля своего здоровья.

Автоматизация кардиологических исследований на основе использования математических методов и компьютеризации прочно входит в клиническую практику.

Эффективность компьютеризации населения определяется комплексом факторов, к важнейшим из которых относится проведение первичного скринирующего обследования в максимально короткие сроки и Объективная оценка результата. Этот первый доврачебный этап - максимальная автоматизация сбора, обработка информации, объективная оценка результата, представляет в настоящее время одну из главных трудностей. Ручная обработка больших массивов информации ведет к потере значительного его объема, содержащейся в кривых ЭКГ. Применение вычислительной техники предъявляет повышенные требования к критериям отбора.За прототип предлагаемого изобретения выбран известный ранее способ диагностики функционального состояния органа, включающий регистрацию электромагнитной волны возбуждения органа и последующую выборку интервальных и амплитудных параметров (смотри В.И.Алексеев с соавт. Автоматизированная система обработки кардиологических данных в сборнике научных трудов Комплексное исследование при

ч

чО

сэ

00

SO

(

ишемической болезни сердца, Горький, 1978, с.54-69).

Способ заключается в снятии ЭКГ у боль-ного и последующем ее автоматическом анализе, включающем: определение статических характеристик ритма, структурных характеристик ритмограмм, выделение классов R-R интервалов, позволяющих учесть нестабильность задержки срабатывания схемы выделения R - зубца относи-.

- тельно его вершины (по данным авторов она составляет 2-5 мсек). Разработанная методика позволила выделить определенную структуру ритма сердца.

Предлагаемый способ на основе извест- ных критериев ЭКГ-диагноза, с учетом диапазона колебаний параметров нормальной ЭКГ выявляет электрокардиографические синдромы гипертрофии и перегрузки желудочков сердца, хроническую ИБС, инфаркт миокарда, блокаду ножек пучка Гисса, неспецифические реполяризационные нарушения. . ..

Однако недостатком этого способа является сам подход к достижению поставлен- ной цели, основу которого составляет .анализ зубцов Q ,R,S,T, которые разнесены во времени, а в случае грудных отведений разнесены в пространстве, что не позволяет учитывать фазовые соотношения между сердечными сокращениями.

Кроме того, имеющийся автоматический анализ ритма сердца выделяет ритмог- рамму относительно вершины зубца R. Однако сам зубец R для разных заболева- ний сердца может иметь несколько максимумов и в общем случае достаточно сложную форму, что затрудняет выделение его вершины. Расчет вершины зубца по среднему значению, с одной стороны, прин- ципиально не дает возможности получить всю полноту информации, заложенной в этот зубец, с другой стороны, информация получается стабильно усредненной, что снижает ее объективность, точность и достовер- ность.

Целью изобретения является повышение достоверности и оперативности диагностики функционального состояния органа.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе диагностики функцио нального состояния органа, включающем регистрацию электромагнитной волны возбуждения органа и последующую выборку интервальных и амплитудных параметров, измеряют энергию для каждого из указанной последовательности характеристиче..ского импульса, превышающую по амплитуде выбранное пороговое значение, устанавливаемое относительно минимального значения в данной последовательности, воспроизводят фазовый портрет интервальных значений между импульсами, превысивших по амплитуде пороговое значение, а контроль осуществляют по совместному сопоставлению энергетических интервальных характеристик.

Сопоставительный анализ заявленного решения с прототипом показал, что заявленный способ отличается от известного тем, что дополнительно измеряют энергию части каждого из последовательности одного из характеристических импульсов, превышающей по амплитуде выбранное пороговое значение, устанавливаемое относительно минимального значения в последовательности, воспроизводят фазовый портрет интервальных значений между импульсами, превысивших по амплитуде пороговое значение, контроль осуществляют по совместному сопоставлению энергетических и интервальных характеристик.

Таким образом, заявленный способ диагностики физиологического состояния органа соответствует критерию новизна.

Сравнение заявленного решения способа с другими техническими решениями в данной области показали, что имеются данные о том, что для человеческого организма характерно хаотическое состояние его биологических систем (см. Эрн Л, Голдбери и др. Хаос и фракталы в физиологии человека, ж. Scientific American В мире науки № 4, 1990 г, с.25-32). Авторы статьи провели анализ ритмограмм и изучили движение траектории на фазовой плоскости, которые выявили простейший аттрактор в виде точки.

Авторами предлагаемого способа, кроме изучения движения траектории на фазовой плоскости, позволяющей получить специфический портрет хаотических колебаний ритма сердечной деятельности, в качестве критерия контроля функционального состояния органа впервые использовали энергетический параметр ЭКГ, который позволяет развернуть фазовую плоскость и получить объемную геометрическую фигуру.

Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройства, представленного на фиг.1. На фиг. 1 изображено:

1 - датчик ЭКГ;;.

2 - пороговое устройство;

3 - измеритель энергии импульсов;

4 - усилитель-ограничитель низкой частоты:

5 - дифференцирующая RICI-цепочка;

6 - генератор прямоугольных импульсов:

7 - интегрирующая Я2С2-цепочка;

8 - генератор напряжения прямоугольных импульсов;

9 - согласованный фильтр; . 10 - усилитель высокой частоты; 11- детектор огибающей;

12 - линия задержки с отводами;

13 - сумматор;

14 - конечное регистрирующее устройство.

Способ осуществляется следующим образом.

У обследуемого регистрируют электромагнитную волну возбуждения органа, например, сердца. Измеряют энергию части каждого из последовательности одного из характеристических импульсов, превышающей по амплитуде выбранное пороговое значение, устанавливаемое относительно минимального значения в данной последовательности, т.е. сигнал с датчика ЭКГ 1 проходит последовательно через пороговое устройство 2 и измеритель энергии импульсов 3. Одновременно с этого же датчика Э КГ 1 сигнал, также последовательно, проходит через усилитель ограничитель низкой частоты 4, дифференцирующую Rid-цепочку 5, генератор прямоугольных импульсов 6, интегрирующую Р2С2-целочку 7, генератор напряжения прямоугольных импульсов 8, согласованный фильтр 9, усилитель высокой частоты 10, детектор огибающей 11, линию задержки с отводами 12, и сумматор 13, получая таким образом интервальные характеристики. По полученным интервальным и энергетическим значениям характеристического импульса строят две проекций получаемой геометрической фигуры в виде фазовой плоскости интервальных значений и траектории изменения энергии характеристического импульса от ритма деятельности сердца, по которым и производят диагностику.

В качестве иллюстрации представлены конкретные примеры фазовых и энергетических портретов деятельности (фиг,2-8). Данные являются верифицированными и подтверждаются историями болезней с проведенным общепринятым обследованием.

Верхний портрет - энергетический, нижний - фазовый.

На фиг,2 представлен портрет хаотических колебаний сердечного ритма здорово- 5 го человека, Обращает на себя внимание верхний график (энергетической) колебаний, амплитуды которого расположены в основном горизонтально. У пациентов с патологией сердца амплитуды колебаний

0 аналогичного графика расположены вертикально. Даже по этому признаку сразу можно выделить из обследуемых две группы; группу больных и здоровых, т.е. способ позволяет произвести экспресс-контроль по

5 выделению группы кардиологического риска.

Картина хаотических колебаний при ревматизме миокарда представлена на фиг.З, В двумерном пространстве (верхний гра0 фик) амплитуды имеют вид изломанных треугольников, рассеянных по плоскости рисунка. Кардиосклероз миокардитическо- го происхождения существенно отличается от ишемического (фиг.4 и 5). Портрет ишеми5 ческой болезни сердца (фиг.6) имеет мозаи- ческую структуру. Аритмия (фиг.7) представлена в виде вложенных друг в друга циклов. Инфаркт(фиг.8) также имеет свое лицо.

0- Этот хаос на первый взгляд имеет в своей основе случайный характер, однако, углубленное изучение динамики хаотических колебаний показывает их тонкую структуру, которая проявляется во внутрен5 них закономерностях. Каждое нозологическое заболевание имеет только присущее этому заболеванию картину хаоса. Применение принципиально нового подхода, т.е. использование энергетической характери0. стики в качестве оценочного критерия позволяет повысить достоверность и точность диагностики, выявить скрытые закономерности, которые заложены в хаотической ра- . боте органа, отбрасываемые известными

5 классическими способами диагностики, что дает возможность на ранних этапах определить направление развития патологии.

Способ неинвазивен и может применяться как метод экспресс-диагностики.

0

Ф о р м у л а и з о б р ете н и я Способ диагностики функционального состояния органа, включающий регистрацию и измерение интервальных и амплитудных параметров электромагнитной волны возбуждения,отличающийся тем,что, с целью повышения точности и достоверности, определяют минимальное амплитудное значение импульса в последовательности импульсов и устанавливают соответствую- щее пороговое значение для выбранного характеристического импульса, измеряют энергию для каждого импульса указанной последовательности импульсов, превышающего по амплитуде установленное пороговое значение, в части, большей этого порогового значения, фиксируют совокупность интервальных параметров между импульсами, п ревытающими установленное пороговое значение, формируют совокупности фазовых и энергетических характеристик и диагностируют состояние органа при совместном сравнении полученных совокупностей фазовых и энергетических характеристик с эталонными совокупностями фазовых и энергетических характеристик характеристического сигнала того же типа.

Изобретение относится к медицине и медицинской технике. Целью изобретения является повышение точности и достоверности. Поставленная цель достигается тем, что производят регистрацию и измерение интервальных и амплитудных параметров электромагнитной волны возбуждения, определяют минимальное значение импульса в последовательности импульсов и устанавливают пороговое значение, определяют превышение остальных импульсов над пороговым значением, измеряют энергию этой части каждого импульса, формируют совокупности фазовых и энергетических характеристик и при сравнении этих совокупностей с эталонными судят о характере функционального состояния органа. 8 ил.

Ф /

Ф.И.О. : воздет:

e35ful,res

«.И.О. : ВОЗРЛТ:

I35ful-res Диагноз: вдоровый

Фиг. Z

«.и.о. : Bomct:

a34rful.r

«.и.о. :

ВОЗР/СТ:

i34rfol.res

Диагноз: ревматизм

Фиг.З

«.и.о. : ВОЗРЛЛ:

a27ful.res

«.И.О. : ВОЗРЛСТ:

.resДиагноз: Кардиосклероз

/мжжардический/

ut. ..V

«.и.о. :

803Р4С1:

a33ful.res

,И.О. : ВОЗРЛЛ :

гам.гв Диагноз: кардиосклероз ( псстшеиичесКИЙ ).S

г.м.о, : воэр/ет:

a44fui.res

H4ful.res

Диа гно а: ИБО .аритмия фебриляция

предсердий

. . С

«.и.о. : ВОЗРЛЛ:

a24ful.res

ЈР«Ч. -

«.и.о. : возрл; :

a23ful.res

X

X

X

X

.И.О. : ВОЗРЛСТ:

i23fui.res Диагноз: инфаркт

.6

X

X