Устройство контроля для проведения эргометрических исследований Советский патент 1980 года по МПК A61B5/00 

(54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭРГОМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ . ;

- 1

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к диагноЬтическим устройствам.

. Известно устройство контроля для. проведения эргометрических исследова- 5 НИИ, которое содержит тренажер, датчики биэинформадии, блок вьщеления физиологических параметров, блок вывода данных, блок сравнения, блок к контрольной установки, блок индйка- 10 ции, блок управления нагрузкой, блок : измерения нагрузки 1Однако это устройство обладает рядом недостатков:

отсутствуют обоснованные гранййр 15 норм многих физиологических параметров, поэтому задаваемые пордги вносят фактор субъективности;

низкая помехоустойчивость, так как сЪем физиологической информации ве- 20 дется в присутствии высокого уровня шумов, поэтому каждое кратковременное пре вышение параметра и помехи служат причиной ложной тревоги ;

организм пациента представляет 25 сложную многоиерархическую систему саморегулирования, поэтому данное устройство/ основанное на детерминированных алгоритмах контроля, Неэффективно.30

П Т Б

Фйвд еншшон

1 так как реакций пациентов на физическую нагрузку существенно индивидуальны, устройство не в состоянии подстраиваться под данного пациента. .

В результате снижается Точность раннего выявления патологии сердечнососудистой системы.

Целью изобретения является повышение точности раннего выявления патологии сердечно-сосудистой системы при эргометрических йсслелованиях.

Цель достигается тем, что в предлагаемое устройство введены блок орреляторов, коммутачгор, блок памяти, блок анализа и линейный пороговый элемент, причем датчики биоинформаций, блок вьщеления физиологических параметров, блок корреляторов, коммутатор, блок анализа, линейный пороговый элемент, блок управления нагрузкой и тренажер соединены между собой последовательно, выход трена- . жера присоединен к входу блока измерения нагрузки, выход которого под ключей ко второму входу блока корреляторов, а второй выход коммутатора подключен через блок памяти ко второму входу блока анализа, второй выход которого соединен с входом блока индикации, и второй выход блока выделения параметров подключен к входу блока вывода данных.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства контроля для прове 1ения эргометрических исследований; на фиг.-2 - схема блока анализа; на фиг. 3 .- схема линейного порогового элемента.

Устройство включает установленные на пациенте 1 датчики 2 биоинформации, блок 3 выделения физиологически параметров, блок 4 измерения нагрузки, блок 5 вывода данных, блок 6 корреляторов, коммутатор 7, блок 8 памяти, блок 9 анализа, блок 10 индикации, линейный пороговый элемент 11,, блок 12 управления нагрузкой,тренажер 13 для пациента. При этом датчики 2 биоинформации, блок 3 выделения физиологических параметров, блок б корреляторов, коммутатор 7, блок 9 анализа, линейный пороговый элемент 11, блок 12 управления нагрузкой и тренажер 13соединены между собой Последовательно. Выход тренажера 13 присоединен к входу-блока 4 измерения нагрузки, выход которого связан с входом блока 6 корреляторов. Второ выход блока, 3 выделения физиологических параметров присоединен к входу . блока 5 вывода данных. Кроме того, выход коммутатора 7 связан с блоком памяти, выход которого присоединен ко второму входу блока 9 анализа. Причем, к выходу блока 9 анализа присоединен вход блока 10 индикации.

Блок 5 вывода данных содержит самопишущие приборы, цифропечатающее устройство, преобразователь аналогкод и узел, связи с ЭВМ.

Блок б корреляторов состоит из п (по числу контролируемых параметров) корреляторов, оценивающих коэффициенты корреляции между физиологическими параметрами и нагрузкой ,Kj , ... .Блок может быть реализова 1 как в аналоговом, так и в дискретном варианте.

Линейный .пороговый элемент 11 (фиг. 3) содержит набор сопротивлений, адекватных весовым коэффициентам а , , а, а ... а,, каждого из входных признаков из блока 9, сумматор 14, схему 15 сравнения и элемент 16 с гистерезисной характеристикой. При совпадении на схем совпадений В , В j В j вырабатываются логические 1, в противном случае - О.

л

На входы 01 и 02 схем сравнения 09-1 , 09-2,... 09-п поступают модули коэффициентов корреляций /KxN/ и /Kjj.fi/(исходных и текущих). На вьтходах схем сравнений , В Bjl формируются сигналы типа

В . ,. .

Jo, если /K°.J- /K./Vii, где Д1 - заданные величины допусков. Тайим образом, при сохранении знаКОВ коэффициентов корреляций и раз- , личиях их подулей в пределах заданный допусков д (i 1, 2, ... п) во время эргометрической пробы на выходе блока 9 анализа формируется многомерный логический сигнал типа: В 1 1 1 1 ... 1 .

А при нарушениях знаков коэффициентов корреляций И значительных отличиях их модулей по сравнению с исходными коэффициентами на выходе блока анализа содержится больше логическ их нулей, чем единиц. Например,

В 0. 1001...00. Выходной сигнал блока 9 анализа поступает на входы линейного порогового элемента 11 и блока 10 индикации.

На выходе сумматора 14 формируется величина yi

| ,1

Ь- ,.а.Ь-.(2)

где а. , а - весовые коэффициенты признаков, задаваемые

сопротивлениями; Ь-, Ь- - входные двоичные /О, l}

признаки, поступающие со схем совпадений и

схем сравнений блока

анализа.

В .схеме 15 сравнения порогового элемента осуществляетсяпроверка усЛОВИЯ1, к , ,

5.а, , ;-ь;. D. (3) где - подбираемая в, процессе обучения величина. .

Если условие (З) выполняется,, то элемент 16. -с гистерезисной характеристикой вырабатывает разрешающий сигнал, который включает блок 12 управления, нагрузкой. При невыполнении условия (3) происходит переключение элемента 16 в противоположное состояние. При этом происходит автоматическое выключение нагрузки, задаваемой блоком 12. Причем, линейныйпороговый элемент 11, являющийся элементом распознавания, в процессе,исследоваНИИ мйжет улучшать свою работу путем

изменения коэффициентов а, а;,,, а, а, а и величины порога О (режим обучения). Обучений производит квалифицированный врач-исследователь.

Устройство работает следующим образом..

Пациент 1 располагается на тренажере 13. Сигналы датчиков 2 биоинформации поступают на вход блока,3 выделения физиологических параметров. Физиологические параметры x(t), X2(t) , Xv,(t) поступают на входы блока 5 вывода данных и блока б.

.корреляторов. Одновременно в блоке 4 оценивается предлагаемая пациенту физическая нагрузка N(t). .Вначале пациенту предлагают легко переносимую им физическую нагрузку (тест-дозу), в блоке б корреляторов оцениваются коэффициенты корреляции контролируемых параметров x(t), х-г(ь), ... Xv,(t) с нагрузкой N(t) по известному выражению . i|(ir ;oMN, исходные значения пара,где х., метра и нагрузки (NO О так как нагрузка в исхо ный .момент равна нулю); i i значения параметра и на грузки в j-ый момент; Х и; Ii ) 1 Н VK ,,2. 4 V« .5 SN й , ( - NO) . i - номер параметра; . j - текущее время; m - число измерений. .Коэффициент K5(.j,выражает степень л нейной связи мeждV xj(t) и нагрузкой N(t). Таким образом, нормальную, безопасную реакцию данного пациента на физическую нагрузку представляют вектором, составляющими которого явл ются исходные коэффициенты корреля О ХоН XoNJЭти коэффициенты через коммутатор 7 заносятся в блок 8 памяти. В дальнейшем проводят исследовани по намеченной врачом программе. Нагрузка при этом может меняться ступенчато, случайно с нормальным или другим законом распределения, как псевдослучайная двоичная последовательность и т.п. Для этого в блоке 1 управления нагрузкой содержится программное устройство. При выполнении эргометрической пробы непрерывно либо циклически оце ниваются текущие коэффициёнты корре x.,N ХпН которые через коммутатор 7 поступают в блок 9 анализа. В бл9ке 9 происходит -сравнение текущих исходных К -л-лоступающих из блока 8 п§мяТи коэффициентов корреляций по знаку и мо дулю. Сигнал из блока 9 индицируется блоком 10 индикации и поступает на линейный пороговый элемент 11.Линейный пороговый элемент 11 обучается для данного набора физиологических сигналов и идентифицирует момент нарушения корреляционных.связей между динамикой состояния пациента и. нагрузкой. Исчерпание резервов кардиоре пираторной системы обязательно сопро вождается нарушением функционального единства и распадом корреляционных связей, сменой знаков коэффициентов корреляций. Это явление служит более надежным информативным критерием остановки исследований, чем превышение аких-либо заданных субъективных допусков. Тем самым индивидуализируется процесс проведения эргометрических исследований, то есть решаются вопросы обеспечения безопасности испытуемого и объективизации количественных критериев динамических резервов организма. Реализованный в устройстве алгоритм индивидуален еще тем, что базой отсчета является реакция данного пациента на тест-дозу, безопасную для него, а не субъективные априорные уставки Кроме того, качество контроля выше и инвариантно к помехам, так как при корреляционном анализе сложных объектов играют определяющую роль характеристики процессов, а не отдельнЕ 1е их значения. Объем выполненной работы до момента oqтaнoвки t Л-1 N(4,dt (7) о служит субъективной количественной оценкой резервов кардиореспираторной системы организма. Резервы являются денной диагностической информацией. Устройство обеспечивает раннее выявление патологии сердечно-сосудистой системы для оценки динамики резервов в процессе лечебных воздействий в условиях кардиологических центров, для профессионального отбора в практике авиакосмической медицины, для определения степени тренированности спортсменов. Формула изобретения Устройство контроля для проведения эргометрических исследований, содержащее датчики биоинформации, блок выделения физиологических параметров , блок вывода данных г блок индикации, блок измерения нагрузки, -блок управления нагрузкой и тренажер, о тличающеёся тем, что, с целью повышения точности раннего выявления патологии сердечно-сосудиртой системы при эр ометрических исследованиях, в негр введены блок корреляторов , коьшутатор, блок памяти, блок анализа и линейный пороговый элемент, причем датчики биоинформации, блок выделения физиологических параметров, блок корреляторов, коммутатор, блок анал.иза, линейный пороговый элемент, блок управления нагрузкой и тренажер соединены между собой послтадовател ьно, выход трейажёра дрисоединен к входу блока измерения нагрузки, выход которого подключен ко второму входу блока корреляторов, а второй . выход коммутатора подключен через блок памяти ко второму ходу блока | анализа, второй выход которого соединен с входом блока индикации, и втоЬой выход блока выделения параметров йодклю.чен к входу блока вывода данных.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 3845576, НКИ 128-2.05, опублик. 1974.

«1/

ffn.