Устройство для построения гистрограммы -интервалов Советский патент 1980 года по МПК A61B5/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ГИСТОГРАММЫ RR-ИНТЕРВАЛОВ

.-f

Изобретение относится к области медицинской техники и предназначено для автоматического анализа ЭКГ. Известно устройство для построения гистограмм RR-интервалов, содержащее селектор R-зубца ЭКГ, блок программ, вентиль, преоб,разователь временной интервал-код, оперативное запоминающее устройство, разностно-статистический преобразователь, схему инкремента блок микропрограммного управления, блок отображения и генератор тактовых импульсов, взаимосвязанные таким образом, что выход селектора R-3)6ua подключен к входу блока программ, выходы блока программ подключень к третьему входу схемы усреднения, к первому входу вентиля, блокУ микропрограммного управле1шя, блоку отображения, выход вентиля подключен к входу преобразователя временной интервал-код, выход которого подсоеди нен к второму входу разностно-статистического преобразователя, выход которого подключен k магистрали данных, разрядные шины ко торой подключены поразрядно к числовому вхбду оперативного запо 1инающег6 устройства к входу и выходу схемы инкремента, чисЛовому входу блока отображения и к второму входу схемы усреднения, а блок микропрограммного управления подключен выходами к управляющему входу оперативного запоминающего устройства, первому входу схемы усреднения, управляющим входам схемы инкремента и блока отображения , выход генератора тактовых импульсов подключен к синхронизирующим входам блока программ, блока мик ропрограммного управления, а выход усреднителя подключен к- первому входу разностноаГатистического преобразователя и ко второму входу вентиля fl. Недостаток известного устройства заключается в том, что нестационарность L дисперсии RR-интервалов, характерная для многих болезней сердечно-сосудистой системы, приводит к ошибкам в оценке этой важной статистической характеристики ритма сердца, .если для получения этой оценки использовать накопленную в запоминающем устройстве гистограмму. Целью изобретения является улучшение диагностики заболеваний сердца путем повыше1НИЯ1 точности анализа нестационарных . Цель достигается тем, что в устройство, содержащее селектор R-зубца ЭКГ-сигнала, блок программ, вентиль, преобразователь в ременной интервал-код, оперативное запОминающее устройство, разнос1-но-статистический преобразователь, схему инкремента, .блок микро1 граммноГо управления, блок отображения и генератор тактовых импульсов, введены блок формирования адреса onepafHBHoro запоминающего устройства, регистр оперативного запоминающего устройства, схема декремента, счетчик адреса. При этом первый вход блока формирования адреса подключен к выходу регистра оперативного запоминающего устройства, второй вход - к выходу разност гто-статистического преобразователя, третий вход - к выходу блока микропрограммного управления, выход блока формйровайия адре;са подключен к адресному входу операт ш ного заНомйна101щёго устройства, выход которого подключен кчисловому входу регистра оперативного запоминающего устройства и к магистрали данных, второй вход регистра подключен к выходу блока микропрограммного управления,; выход генератора - актовых импульсов подключен к входу счетчика адрес выход которого подключен к входу блока отображения, первый вход я выход схемы декремента подключены к магистрали данных, а второй вход схемы декремента подключен к выходу блока микропрограммного управления. Кроме этого, в блок отображения дополнительно введены генератор строчной развертки, три преобразователя код-аналог, усилитель кадровой развертки положения, счетчик луча в строке , тактовый генератор заполнения строки, схема сравнения, регистр данных, блок управления регистрацией, счетчик координаты X, формирователь видеосигнала, электроннолзЧевая трубка и двухкоординатный регистратор. Причем первый вход регистра данных подключен к магистрали данных, вход первого преобразрва1теля код-аналог подключен к выходу счетчика адреса, выход генератора строчной развертки подключен к первому входу электроннолучевой трубки и к первому входу счетчика положения луча, второй вход которого подключен к выходу тактового генератора заполнений строки, выход регистра данных подключен к второму входу схемы сравнения, первый вход которой соединен с выходом счетчика положения луча, а выход подключен через формирователь виде осигнала к второму входу электроннолучевой трубки, выход первого преобразователя коданалог подключен через усилитёль кадровой ,развертки к третьему входу злектроннолу чеврй трубки, первый вход второго преобразователя код-аналог соединен с магистралью данных и входом регистра данных, второй вход второго преобразователя код-аналог подключен к первому выходу блока управления регистращ1ей, второй выход которого через счетчик координаты X и третий преобразователь код-аналог подключен к входу X двухкоординатного регистратора, к входу у которого подключен выход второго преобразователя код-аналог, синхронизующее входы генератора строчной развертки, генератора заполнения, Олока управления регистрацией и регистра данных прдключень к выходу блока микропрограммного управления, а второй вход блока управления регистрацией подключен к выходу генератора тактовых импульсов. . На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока, отображения устройству построения гистограммы. RR-интервалов ЭКГ. Устройство постоит из селектора 1 R-зубца, блока 2 программ, вентиля 3, преобразователя 4 временной интервал-код (ПИК), счетчика 5 адреса отображения, блока б программного управления, разностно-статистического преобразователя (РСП) 7, блока 8 формирования адреса, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 9, регистра 10 оперативного запоминающего устройства, схемы 11 инкремента, схемы 12 декремента, схемы 13 усреднения, генератора 14 тактовых импульсов (ГТИ), магистрали 15 данных и устройства 16 отображения. Вход селектора 1 R-зубца подключен к источнику ЭКГ-сигнала (не показан), выход селектора - к одному из входов блока 2 программ. Другой вход блока программ подсоединен к органам управления передней панели, тактовый вход блока программ - к выходу генератора 14, управляющий вход вентиля 3 - к одному из выходов блока 2 программ, а тактовый вход вентиля 3 - к выходу генератора 14. Управляющий вход преобразователя 4 (ПИК) подключен к одному из выходов блока 2 программ, счетный вход ПИК 4 - к выходу вентиля 3. Выходы ГСП 7 подключень соответственно к выходам ПИК 4 и схемы 13 усреднения. Входы блока 8 формирования адреса подключены соответственно к выходам регистра ОЗУ 10, ГСП 7, счётчика5 адреса отображения, блока 6 микропрограммного управления. Кроме того, выход РСП 7 подключен также к магистрали 15 данных, а выход 5 адреса отображения - к входу устройства отображения. Выходы ОЗУ 9 подключены следующим образом: адресный вход - к выходу блока

8 формирования адреса, управляющий вход к одному из выходов блока 6 микропрограммного управления, информационный вход - к магистрали 15 данных.

Информационный вход регистра ОЗУ 10

подключен к выходу ОЗУ 9, управляющий вход регистра ОЗУ 10 - к бдному из выходов блока 6 микропрограммного управления. Кроме того, выход ОЗУ 9 подключен также к магистрали 15 данных.

Входы схемы 13 усреднения подключены соответственно к выходам блока 2 программ,блока 6 микропрограммного зправления и к магистрали 15 данных.

Управляющий вход блока ,6 микропрограммного управления подключен к одному из выходов блока 2 программы, а тактовый вход - к выходу ГТИ 14.

Информационный вход схемы инкремента И пЬйключен к магистрали 15 данных, управляющий - к выходу блока 6 микропрограммного управления. Выход схемы 11 инкремента подключен к магистрали 15 данных.

Аналогичным образом подключены входы и выходы схемы декремента 12.

Вход счетчика 5 адреса отображения подключен к выходу ГТИ 14.

Входы устройства 16 отображения подключены соответственно к магистрали 15 данных, выходам блока 6 микропрограммного управле ния, счетчика 5 адреса отображения, блока 2 программы.

Блок 16 отображения (фиг.2) содержит регистр 17 данных, генератор 18 строчной развертки, счетчик 19 положения луча в строке, тактовый генератор 20 заполнения, схему 21 сравнения, формирователь 22 видео-сигнала преобразователь 23 код-аналог, усилитель 24 кадровой развертки, электроннолучевую трубку 25, блок 26 управления регистрацией, преобразователь 27 код-аналог, счетчик 28 координаты X, преобразователь 29 код-аналог, двухкоординатный регистратор 30.

Синхронизирующие входы генератора 18 . строчной развертки, генератора 20 заполнения стро ки, регистра 17 данных и блока 26 управления регистрацией подключены к выходу блока 6 микропрограммного управления,

;Вход преобразователя: 23 код-аналог подключен к выходу счетчика 5 адреса отображения X, выход преобразователя к входу усилителя 24 кадровой развертки, вькод которого, в свою очередь, подключен к отклоняющей системе ЭЖ 25.

Выход генератора 18 строчной развертки подключен к отклоняющей системе ЭЛТ 25 и к установочному входу счетчика 19 положения луча в строке, выход тактового генератора 20 з;1 юлнения строки подключен

к счетному входу счетчика 19, информационный вход регистра 17 данных подключен к магистрали 15 данных, выходы регистра 17 и счетчика 19 подключены к входам схемы 21 сравнения, выход этой схемы через формирователь 22 видеосигнала подключен к модулятору ЭЛТ 25, управляющий вход блока управления регистрацией подключен к выходу блока 2 программ, информационный вход преобразователя 27 код-аналог подключен к магистрали 15 данных, а его управляющий вход подключен к первому выходу блока 26 управления регистрацией, выход преобразователя 27 подключен к входу У регистратора 30, второй выход блока 26 управления регистрацией через счетчик 28 и преобразователь 29 подключен к входу X регистратора 30.

Селектор R-зубца вьщеляет R-зубец из ЭК-сигнала и преобразует его в управляющий шгнал для блока программ. Преобразователь временной интервал-код выполняет преобразование НЯ-интервалов в п-разрядный двоичный код для дальнейщей о.бработки и хранения. Блок ОЗУ служит для хранения кодов RR интервалов и значений классов гистограммы. лок фор1ушрования адреса формирует адрес ОЗУ под воздействием управляющих команд.

Схелй усреднения выполняет операцию вычисления среднего значения RR-интервала по заданной длине реализащш, схема инкрементаоперацию увеличения, а схема декремента операцию уменьшения входного кода на единицу. Магистраль данных служит для обмена данными между блоками устройства. Блок отображения обеспечивает представление исследуемого сигнала на экране ЭЛТ и для регистрации его на двухкоординатном регистраторе. Блок программ управляет режимами работы узлов устройства. Блок микропрограммного управления обеспечивает формирование управляющих И синхронизирующих команд дпя узлов. и блоков устройства.

Информация в ОЗУ 9 размещается следующим образом.

Ог адреса АО до адреса С общее количество адресов ОЗУ 9) записьтаются коды RR-интервалов, причем по адресу А g записан первый, а по адресу АО записан последний интервал текущей реализации. От адреса ы/г-и ВДР размещена гистограмм распределения RR-интервалов, причем по адресу А записано значение минимального, а по адресу .t максимального класса гистограммы.

Устройство работает циклически, причем предусмотрено два вида циклов - отображения и обработки. Оба цикла содержат одинаковое количество тактоВ (равное N) и

- «-.

. ftcfeiot одмнаковуй дтг ггельность, которая ипределяется, в основном, требованиями блок отображения.s „ , Часюта следования тактов принята равной частоте строчной развертки. Длительности цик лов равны периоду кадровой разве рткй (кадр содержит N строк). Направление строчной развертки - вертикальное (сверху вниз), нап|)авление кадровой развертки - гориз нтальное (справа налево). Для получения устойчивого (немерцающего) изображения на экране ЭЛТ необходимо, чтобы частота кадров бьша больше 30-40 Гц. Следовательно, длительности циклов отображения и обработки имеют значения 25-30 мс, что значительно меньше минимально длительности RR-интервала . Устройство работает следующим образом. Во время цийла отображения, состоящего из N такюв, информащя из ОЗУ 9 по магистрали даннь1х передается в регистр 17 отображения. Период заполке1шя счетчика 19 положениялуча |ра1венг длителшбсти хода строчной развертки, формируемой генератором 20. Таким образом; ЭиапейЙЮХо а в счетчике 19 однознйчно соответствует положение луча в строке (на экране ЭЛТ 25). Схема 21 сравнения в каждом такте срав;rialf зйЗчениё кода в регистре Т7 c iJSflOM счетчика положения л}ча и по сигналу говпадения формирователГ22 видебс гнзла засвешша т требуемый участок строки. Таким образом, все изображение формируется из т резков строк развертки k за JIT л отображения счетчик 5 адреса ййрбсГГвге ки (адреса)ОЗУ 9. В первол половирге экрана Э.П 25 фor руетсй текущая ритмограмма, а во второй соотвегс1вующая ей гистограмл а RR-FHTepsaлов. с приходом очередного R-зубца ЭКГ с-глекгор 1 выделяет R-зубец и BiSfief t SfC на блок 2 программ, переводя устройство в режим обр1аботки.Вентиль 3 закрьпэается и, преобразователь 4 времешюй шШрвал-Код формирует код, соответствующий длитель- ,, ностй закозгшвшегося RR-интервала. С начзлом iSjiioia обработки блок б микро программного управления переходит к форГушроЬаиию микропрограммы -обработки. Щкл обработки состоит из двух равнь1Х (по даительности) частей - обработки ритмограммы и обработкой гистограммы. В соо етствии с микропрограммой обработки гистограммы в 1В(с2адб1й таК|-е информация сштьгааётся из ОЗУ 9 в регистр ОЗУ 10 1ГШрШШй Ш , отображение, как .описано выще. Кройетого Мждр«:, значеш1е кода, coowe-rctBy ifeiifee опре:-,tiito;iJ;Wift ;-j; « S-lf i;«

&Я5 Ж- -лГ:..

8 деленному RR-йнтервалу, поступает на усреднитель 13, гдепроизводится вычисление среднего значения ЯЯ-интерзала за заданный объем выборки скользящего усреднения. Значение кода, записанное в ячейке с адресами А находш-сй к момещ-у окончаЕШя i-ro такта в регистре. ОЗУ Л0. В ,(i 1)-ом такте код из регистра 10 записан в ячейку ОЗУ 9 с адресом А, , а в регистр 10 поступил код, хранивщийся в ячейке А;, . Таким образом, с каждым тактом цикла обработки ритмограммы происходит перемещение в ОЗУ 9 запиcajfflbix значений .разностей RR-интервалов на один адрес в сторону возрастания, а с окончанием цикла вся ритмограм 1а смещена на адрес. При выполнении первого такта обработки ритмограммы в ячейку ОЗУ 9 с адресом АО записывается новое значете кода, соответствующее только что закончивще.муся и измеренному RR-интервалу, которое сформировано в преобразователе 4 (как описано выше). Цикл обработки ритмограммы зака1г-йГ 5ается выполне гаем описанных деиствиц с кодом, записанным в адрес ОЗу 9 А /2 . При этом значение кода, записанное ич в регистр 10, сохрраняется в нем и в следуюпдай адрес не записывается. Следовательно, за время вышеописанного tiJlKia в первой половине ОЗУ 9 (Ao-.,) формируется масеи в коДов RR-йнтервалов задагшой длины реализации, включая и только что закончившийся. Кроме того, производи 1ся вычисление среднего значения RR-интервалов за заданное их число (от К О до К N/2 -в заввс-имостиОт предустановки блока программ). При К О (Т ср 0) разностно-сяатистическое преобразование в построепки гистограммы не Производится, а гистограмма строится непосредств.ершо по вь борке ВВ-ин1ервалов. Продолжая цикл обрзСочки, устройство в (N/2 + 1)-ом также переходит к обработке гистограммы RR-интер-вг-ов по реализации, хранящейся в зоне ОЗУ 9 от АО до Ш...окр.нчании такта А, в регистре 10 ОЗУ находится код, соотпетСтвуюгций длительности RB-интервала начала предыдущей вглборки. Хранение средних значений tf усредни геле 13 производится обьганым образом - как в сдвиговом регистре. Объем сдвигового регистра, необходимый для этого, определяется длиной реализации М., степенью ддюкретйзаили RR-иатервалов н размером выборки скользящего усреднения К. Вновь вышсленное значение среднего пасту/Гает в первую ячейку, регистра. При этом все значения в регистре схемы 13 усреднения сдвигаются. Следовательно, фикскрованной реализации соответствует своё cjSeaftee значение, хранящееся в сдвиговом регистре схемы 13. Поскольку с вычислением нового эначенйяГ RR-интервала реализация, гго котброй производится построение гистограммы, изменяется/ вводятся соответствующие корректировки в ил1еющуюся гисто фамму. Для этого новое значение кода, полученного после разностно-статистического преобразования вновь измеренного RR-интервала, поступает на один из входов блока формирования адреса, образуя адрес ячейки ОЗУ 9 (соответствующий определенному классу гис тограммы), в которой должна быть прибавлена единица. Суть разностно-статИстйческого преобразования заключается в нахождении разности между вновь измеренным ЯВ-интервалом и новым значением скоЛьЭйЩегб tjSfeS- него, вычисленного по последним К интервалам анализируемой реализации. Это означает, что в первом такте цикла обработки гистограммы разностно-статиСтический преобразователь 7 производит операцию вычитания вновь измеренного ВП-иьтервала из вновь вычисленного скользяшего среда;егЪ.г Иолз енная разность посредством блока форм рования адреса определяет ячейку ОЗУ, к содержимому которой с помощью схемы 11 инкремента прибавляется . При этом также разностно-статистический преобразовател вычисляет значение класса гкстограммь, из которого необходимо вычесть единицу, и это значение кода также пост пзет на блок 8 формирования адреса. Эти опсрацгщ нредшествуйт циклу отображешга гн ;гограммы. В каждом такте (соответствующем определенному классу гистограммь) этого lyiKna выпо няются уже описанные выше операции отобра жения (аналогично отображению, ргггмограм- / мы). Кроме того, в каждом .-гакт производится сравнение адреса отобра5к Л-1ия. со счетчика 5 со значениями, храня;и;н ийся г. блоке формирования адреса. При несовпадений этих адресов значение данного гистограммы (ячейки ОЗУ 9) не Илмегчягтся. По адресу, соответствующему «овому значсЕшю RR-интервала (с учетом р зностно-с агастического преобразования), к значению кода прибавлягрт единицу, а по адресу, соответстаующемувыбьгешему из реализации инт ;рвалу7в.1чи1ают единиц}. Таким образом, после завершения обработки гистограммы в .ОЗУ 9 формируется новая гистограмма, соответствующая распределекию интервалов в новой реглизации. С завершением обработки ритмограммы. а гистограммы, которые занимают один цИкл адресного счетчика 5, устройство вновь переХОДИТ к циклу отображения, который повторяе-тся71е Т1рйШда йб 6 б R-зубца. Этим обеспечивается непрерывное отображение мгновенной гистограммы фиксированного размера выборки. При необходимости каждая из этих гйстограмм м6; ет быть выведена через преобразователь 27. и счетчик 28 с помощью блока управления 26 для затки на двухкоординатном регистраторе 30 в графической форме для последующего хранения и обработки. Таким образом, указанное устройство повышает точность анализа нестационарных аритмий средца. Формула изобретения i. Устройство для построения гистограммы ЙН-йнтервал6в, содержащее селектор R-эубца ЭКГ-сигнала, блок программ, вейтияь, преобразователь временной интервал-код, оперативное запоминающее устройство, разностно-статистический преобразователь, схему инкремента, блок микропрограммного з рашления, блок отображения и генератор тактовых импульсов, взаимосвязанные таким образом, что выход селектора R-зубца подключен .к входу блока программ, выходы блока программ подключены к третьему входу схемы усреднения, к первому входу вентиля, блоку микропрограммного отравления, блоку отображения, выход ветяпя подключен к, вхойу преобразователя времеяйай интервал-код,Вь1хоЯ кЬ 0рбгЪ ПОдклйЧе1й к второглу входу разностно-статистического преобразователя, выход которого подключен к магистрали данных, разрядные тины которой подключены поразрядно к числовому входу оперативного запоминающего устройства, к входу и выходу схемы инкремента, числовому входу блока отображения и к второму входу схе.мы усреднения, а блок микропрограммного управленля подключен выходами к управляющему входу оперативного запоминающего устройства, первому входу схемЬ усреднения, управляющим входам схемы инкремента и блока отображения, выход генератора тактовых импульсов подключен к синхронизирующим входам блока программ, блока микропрограммного управления, а выход усреднителя подключён к терйШуЖбдурЙйостно ста;тистйчёскЬг6 прёоб|йзЬв1атёля второму входу вентилЯзО тличающееся tek, 1йо,с цёлью улуШеШядиагност11к заболеваний сердца путем повыщения точности анализа нестационарных аритмий, в него введены блок формирования адреса оперативного запоминающего устройства, регистр оперативного запоминающего устройства, схема декремента и счетчик адреса, при этом первый вход блока формйрОваШйадреса пвдкййчен к Bbikofly регистра оператавкого запоминающего устройства, второй вхой - к выходу разностио-статистического преобразЬ вйтеЛя, третий вход - к выходу блока микропрограм «ного управления, выход блока формирования адреса гтодключен к адресному В5(оду Ъпера-гкв ного запоминающего устройства, BЬLXOД которого подключен к числовому входу регистра оперативного запоминающего устройства и к магистрали данных, второй вход регистра подключён к выходу блока микропрограммного управления, выход генератора тактовых импул сов подключен к входу счетчика адреса, выхо которого подключен к входу блока отображения, первый вход и выход схемы декремента подключены к магистрали данных, а второй вход схемы декремента подключен к выходу блока микропрограммного управле1шя. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что блок от6бра1жешш содер жит генератор строчной разверткй,,;трипреоВразователя код-аналог, усилитель кадровой развертки, электро1шолучевую трубку, тактовый генаратор заполнения строки, схему сравнения, счетчик положения луча в строке, формирователь видеосипгапа, регистр данных, блок управления регистрацией, счетчик координаты X и двухкоординатный регастратор, причем первый вход регистра данных подключен к магистрали да1шых, вход первого преобраюйателя код-аналог подключен к выходу счетщ1ка адреса, выход генератора строчной развертки подключен к первому входу элек i J;.«-.r :-5«v912троннолзчевой трубки и к первому входу счетчика положения луча, второй вход Kolt)рого подключен к выходу тактового, генератора заполнершя строки, выход регистра данных подключен к второму входу схейы сравнения, первый вход которой соединен с выходом счетчика положения луча, а выход подключен через формирователь видеосигнала к второму входу электроннолучевой трубки, выход первого преобразователя код-аналог подключен через усилитель кадровой развертки к третьему входу злектроннолучевой трубки, первый вход второго преобразователя коданалог соединен с магистралью данных и входом регистра данных, второй вход второго преобразователя код-аналог подключен к первому выходу блока управления регистрацией, второй выход которого через счетчик координаты X и третий преобразователь кой-аналог подключен к входу X двухкоординатного регистратора, к входу Y которого. подключен выход второго преобразователя . код-аналог. синхронизующее. входы генератора строчной развертки, генератора заполнения, блока управле{шя регистрацией и. регистра данных подключены к выходу блока микропрограммного управления, а второй вход блока управления регистрацией подключен к выходу генератора тактовых импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3880147, кл. 128-2, ОбА, опублик. 1975.