Система анализа электрокардиографических данных Советский патент 1981 года по МПК A61B5/04 

(54) СИСТЕМА АНАЛИЗА ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИЧЕСКИХ

ДАННЫХ

Изобретение огносигся к медицинской технике, а именно к системам электрокар диографической диагностики сердечно-со- судистык заболеваний. Известно устройство для анализа электрокардиографических данных, содержащее блок ввода фиксированных отсчетов, блок памяти, блок выделения опорной точки, блоки арифметического и логического сгла живания, блок определения характерных временных и амплитудных соотношений ЭКГ TI . Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является система анализа электрокардиографических данных содержащая устройство ввода фиксированных отсчетов электрокардиограммы, блок памяти, блок выделения опорных точек, блоки арифметического и логического сгла живания, блок определения характерных временных точек, блок анализа временных и амплитудных соотношений, блок оценки помех, блок коррекции изоляции, а также блок морфологической диагностики, причем устройство ввода 1фиксированных отсчетов электрокардиограммы подключено к первому вхоиу блока памяти, третий выход которого соединен с первым входом блока арифметического сглаживания, подключенного выходом ко входу блока логического сглаживания, выход которого соединен с первым., входом блока определения характерных временных точек, подключенного выходом к первому входу блока коррекции изоляции, второй выход блока опенки помех соединен с первым входом блока анализа временных и амплитудных соотношений И Недостатком известной системы анализа электрокардиографических данных является невозможность проведения дна г ностикв широкого класса заболеваний сердечно-сосудистой системы. Цель изобретения - обеспечение возожности улучшения диагностики сердечно-сосудистых заболеваний путем выделеия и анализа типичного кардиоцикла. Указанная цель достигается тем, что в систему для анализа электрокардиографических данных, содержащую устройство ввода фиксированных отсчетов электрокардиограммы, блок памяти, блок выделения опорных точек, блоки арифметического и логического сглаживания, блок определения характерных временных точек, блок анализа временных и амплитудных соотношений, блок оценки помех, блок коррекции изоляции, а также блок морфологической диагностики, причем устройство ввода фиксированных отсчетов электрокардиограммы подключено к первому входу блока памяти, третий выход которого соединен с первым входом блока арифметического сглаживания и входом блока оценки помех, первый выход которого соединен со вторым входом блока арифметического сглаживания, подключенного выходом ко входу блока логического сглаживания, выход которого соединен с первым входом блока определения характерных временных точек, подключенного выходом к первому входу блока коррекции изолинии, второй выход блока оценки помех соединен с первым выводом блока анализа временных и амплитуцных соотношений, введены устройство ввода группы отделений, блок определения условных границ комплксов9В5 ,блок вы бора типичного кардиоцикла, блок задания режима и устройство анализа ритма, причем выход устройства ввода группы отведений соецинен со вторым входом блока памяти и первым входом блока определения услежных границ комплексов 6.RS пер вый выход которого соединен с третьим входом блока памяти, второй - со вторым входом блока запания режима, первый выход которого псадключек к устройству ввода фиксированных отсчетов электрокардиограммы, четвертый выход - к устройству ввода группы отведений, третий выход к третьему входу блока анализа временных и амплитудных соотношений, а второй выход - к шестому входу блока памяти, первым выходом подключенного к блоку выделения опорных точек, вторым - ко второму входу блока анализа временных и амплитудных соотношений, четвертым ко второму входу блока коррекции изоли НИИ, пятым - ко вторсм«4у входу блока определения характерных временных точек, шестьп - ко второму входу блока опреде ления условных границ комплексов йвЭ , третий выхбд которого соединен со вторым входом устройства, анализа ритма, первый выход блока анализа временных и амплитудных соотношений соединен со входом блока выбора типичного кардиоцикла, агорой - с первым входом устройства анализа ритма, второй выход блока выделения опорных точек соединен с четвертым входом блока памяти, а первый выход - с первым входом блока задания режима, третий вход которого соединен с первым выходом блока выбора типичного кардиоцикла, своим вторым выходс м соединенного со входом блока морфологической диагностики, второй выход блока оценки помех соединен с седьмым входом блока памяти, пятый вход которого соединен с выходом блока определения харак- , терных временных точек, восьмой - с выходом блока коррекции изоляции, девятый - с выходом блока логического сглаживания. На чертеже изображена структурная схема системы анализа электрокардиографических данных. Система анализа электрокардиографических данных содержит устройство 1 ввода фиксированных отсчетов электрокар)- диограммы, блок 2 памяти, блок 3 выделения опорных точек, блоки 4 и 5 арифметического и логического сглаживания, блок 6 определения характерных временных точек, блок 7 анализа временных и амплитудных соотношений, блок 8 оценки помех, блок 9 коррекции изоляции, блок 1О морфологической диагностики, причем устройство 1 ввода фиксированных отсчетов электрокардиограммы подключено к первому входу блока 2 памяти, третий выход которого соединен с первым входом блока 4 арифметического сглаживания и входом блока 8 оценки помех, первый выход которого соединен со вторым входом блока 4 арифметического сглаживания, подключенного выходом ко входу блока 5 логического сглаживания, выход которого соединен с- первым входом блока 6 определения характерных временных точек, подключенного выходом к первому входу блока 9 коррекции изолинии, второй выход блока 8 оценки помех соединен с первым входом блока 7 анализа временных и амплитудных соотношений. Кроме того, система имеет устройство 11 ввода груп- пы отведений, блок 12 определения условных, границ комплексов (XR5 , блок 13 выбора типичного кардиоцикла, блок 14 задания режима, устройство 15 анализа ритма, причем выход устройства 11 ввода группы отведений соединен со вторым входом блока 2 памяти и первым входом , блока 12 определения условных границ комплексов (JfiS ( первый выход которого 58 соединен с третьим вхоцом блока 2 памяти, второй - со вторым входом блока 14 задания режима, первый выход которого подключен к устройству 1 ввода фиксированных отсчетов электрокардиограммы, четвертый выход - к устройству 11 ввода группы отведений, третий выход - к третьему входу блока 7 анализа временных и амплитудных соотношений, а второй выход - к шестому входу блока 2 памяти, первым выходом подключенного к блоку 3 выделения опорных точек, вторым - ко второму входу блока 7 анализа временных н амплитудных соотношений, четвертым - ко второму входу блока 9 коррекции изолинии, пятым - ко второму входу блока б определения характерных временных точек шестым - ко второму входу,блока 12 определения условных границ комплексов GlRS, третий выход которого соединен ее вторым входом устройства 15 анализа ритма, первый выход блока 7 анализа временных и a rплитyдныx соотношений сое динен со входом блока 13 выбора типичного кардиоцикла, второй - с первым вхо дом устройства 15 анализа ритма, второй выход блока 3 выделения опорных точек соединен с четвертым входом блока 2 па мяти, а первый выход - с первым входом блока 14 задания режима, третий вход ко торого соединен с первым выходом блока 13 выбора типичного кардиоцикла, своим вторым выхоПом соединенного со входом блока 10 морфологической диагностики, второй выход блока 8 оценки помех соединен с сецьмым входом блока 2 памяти, пятый вхоа которого соединен с выходом блока 6 определения характерных временных точек, восьмой - с выходом блока 9 коррекции изолинии, девятый - с выходом блока 5 логического сглаживания. Система работает следующим об|зазом. В первом режиме систе1иа работает с данными, представленными на ее входе в виде графической записи. По сигналам, по- ступающим с первого выхода блока 14 эапания режима на вход устройства 1 на первый вход блока 2 с выхода устройства 1 заносятся отсчеты одного отведения ЭКГ. Шаг дискретизации соответствует частоте дискретизации 250 Гц (в масштабе графика). Поступление отсчетов в блок 2 прекращается по сигналу с блока 14. К этому моменту в блок 2 поступает N отсчетов отведения. С первого выхода блока 2 эти отсчеты поступают на вход блока 3 для определения опорных точек в начале и в конце каждого комплекса ftps данного отведения. За опорную точку 116 в начале комплекса URS .принимается номер ;j отсчета Xj цпя которого 2превосходят заданный порог-. 11осле определения опорной точки с третьего выхода блока 3 на четвертый вход блока 2 посгугГает сигнал, по которому запрещается ввоа t отсчетов из блока 2 в блок 3. Затем отсчеты вновь начинают поступать из блока 2 в блок 3 для определения следующей опорной точки. Найденные значения j , Ja со второго выхода блока 3 заносятся в блок 2. На участке записи одного отведения ЭКГ должно быть найдено не менее С опорных точек, иначе отведение считается низковольтным и с первого выхода блока 3 на первый вход блока 14 поступает сигнал запрета анализа данного ог- . ведения. При поступлении трех таких сигналов обработка данной ЭКГ прекращается. После определения опорных точек в началах комплексов (iR5 в блоке 3 произво,I дится поиск опорных точек у в концах комплексов, для чего отсчеты отведения из блока 2 поступают в блок 3 в обратном порядке, т.е. начиная с N -го отсчета. Найденные номера отсчетов , jo также заносятся в блок 2. Для дальнейшего анализа выбирается первый от начала отведения комплекс. Отсчеты, начиная с номера j 1 J где Conei: (т.е. с. отсчета, отстоя.-цего на t. отсчетов о опорной точки в начале 1-го комплекса), посту- пают с третьего выхода блока 2 на первый вход блока 4 и вход блока 8, где производится скользящее усреднение по п текущим отсчетам, определение максимальных значений разностей на m участках по f отсчетов каждьсй и опрецеление амплитуды помехи А. Отсчеты, прошедшие скользящее усреднение, с выхода блока 8 поступают в блок 4, туда же поступает найденное значение А. Амплитуда А сравнивается в блоке 8 с заданным порогом, и при его превышении со второго выхода блока 8 на входы блоков 2 и 7 поступает сигнал, свидетельствующий о непригодности данного комплекса для анализа, после чего из блока 2 для дальнейшей обработки выбираются отсчеты, соответствующие следующему комплексу отделения. В блоке 4 производится арифметическое сглаживание, т.е. определегние разностей fb между отсчета- ми, поступающими из блока 2, и сравнение разностей ( с порогом .. При этом, если |(%.| 4 г|д отсчету Х присваивается значение усредненного отсчета X« -,i еслиIli I 7, проверяется принадлежность X первому зубцу комплекса (ЗС5 или случайному выбросу. Условия нахождения зубца слецующие: амплитуда зубца не менее / (« , его длительность не менее Т До опорной точки не может быть более двух зубцов. Отсчеты после блока 4 поступают на вход блока 5 для логического сгла живания. В блоке 5 производится устранение одиночных выбросов, оставшихся после арифметического сглаживания: при выполнении условия {(. )(:( 0 отсчету У присваивается значение X - «, С выхода блока 5 обработанные отсчеты поступают на девятый выход блока 2 и первый вход блока 6, где для определени начала комплекса QQ (отсчет с номером 1% определяется путем сравнения отсчетов участок наибольшей длительности, на котором значения отсчетов равны между собой. Значение q, равно номеру крайнего справа отсчета найденного участка. Найденное значение с поступает на пятый вход блока 2 и первый вход блока 9 Для определения номера отсчета, соответствующего концу 1-го комплекса 61RS (точка 1i ), определяется начало 2-го комплекса flRS (точка л ) и производится коррекция изолинии в блоке 9. Начало 2-го комплекса определяется так же как определялось начало 1-го комплекса (точка ( ), но обработку в блоках 4, 8, 6 и 5 проходят отсчеты, начиная с номера ( где k Con5 :Лpи4weтичecкoe сглаж;ивание прекращается в точке j най денное значение поступает на входы блоков 2 и 9. В блоке 9 производится коррекция изоляции, для чего с четверто го выхода блока 2 на второй вход блока 9 поступают отсчеты, номера которых заключены между найденными ранее значениями и cj.g . Скорректированные зна чения отсчетов с выхода блока 9 поступа ют на восьмой вход блока 2. После коррекции изолинии производится определение номера отсчета, соответствующего концу 1-го комплекса dRS. Конец комплекса оп ределяется так же, как определялось его начало, на обработку в блоках 4, 8, 6 и 5 проходят отсчеты, начиная с номера +(jB направлении к отсчету с номером j (опорная точка в конце 1-го комплекса flR5- ).Наденное в блоке 6 значение ti поступает на пятый вход блока 2, на девятый вход блока 2 с выхода блока 5 поступают обработанные отсчеты. Ана огично определяются начала и концы следующих комплексов QftS. Поиск конца последнего комплекса Qk6s не производится, и из дальнейшего анализа н исключается. Для определения остальых характерных точек комплекса G5fiS точек пересечения зубцов QlR и S с изоинией) на второй вход блока 6 с пятого ыхода блока 2 поступают отсчеты, ноера которых заключены меноду значениями: 1. отсчетов, соответствуюие точкам пересечения зубцов GIR и Q заносятся с выхода блока 6 в блок 2 по пятому входу. Затем со второго выхода блока 2 на второй вход блока 7 поступают номера О7счетов, соответствующих характерным точкам всех анализируемых комплексов, и значения отсчетов, : прошедших обработку. В блоке 7 в зависимости от сигнала с блока 14, задающего режим работы, вычисляются те или иные временные и амплитудные параметры кардиоциклов. В первом режиме определяют врачебные признаки для последующего морфологического анализа. Измеренные признаки всех кардиоцнклов с первого выхода блока 7 поступают в блок 13, где производится выбор типичного кардиоцикла (для морфологического анализа достаточно иметь врачебные признаки лищь одного кардиоцикла в отведении). Для этого каждому кардиоциклу в зависимости от его структуры, т.е. образующих его зубцов, присваивают соответствующий код. Затем определяют число комплексов с одинаковым кодом и выбирают группу, образованную из наибольшего числа комплексов с одинаковым кодом. Значения признаков типичного кардиоцикла вычисляют путем усреднения соответствующих признаков этой группы. Полученные значения признаков поступают со второго выхода блока 13 в блок Ю. После провеаения этих вычислений с первого выхода блока 13 в блок 14 поступает признак конца обработки данного отведения, и по сигналу с -блока 14 в устройство 1 начинается ввод и анализ следующего отвецения. По окончании обработки всех отеедеНИИ ЭКГ найденные значения признаков типичных кардиоциклов анализируются в блоке 10, где производится морфологический анализ и выносится соответствующее диагностическое заключф ие. Во вто- ром режиме система работает с электрокардиографическими данными, представленными на выходе устройства 11 синхронно взятыми отсчетами трех отведений. По сигналу -с четвертого выхода блока 14, поступающему на устройство 11, в блок 2 по второму входу заносятся синхронно взятые отсчеты трех отведений. Частота взятия отсчетов в каждом отведении составляет 25О Гц. Одновременно эти же отсчеты поступают на первый вход блока 12 цля определения условных границ комп лексов (5 -отсчетов с номерами иШпи.При этом в блоке 12 сначала с целью увеличения отношения сигнал-шум строится обобщенное отведение. Значения отчетов отведения Q с первого выхода блока 12 поступают на третий вход блока 2. В блоке 12 строится гистрограмма распределения значений отсчетов обобщенного отведения и определяется мо да гистрограммы И, которая характеризует амплитуду помехи на обобщенном отведении. Далее вычисляются два порога Р И + И и РГ, И + И,, где И и H,j постоянные величины. После этого отсчеты обобщенного отведения с шестого выхода блока 2 поступают на второй вход блока 12, при этом производится их срав нение с порогом Р. В регистре блока запоминается номер гпр первого отсчета на отв;едении, такого, что Smoi Ri. Далее среди отсчетов в интервалеТтр -К ,nip где.СХ П94|Устанавливается левая условная граница первого комплекса flR5- устанавливается номер отсчета, начиная с которого значение больше Р. Права условная граница первого комплекса определяется в интервале mp.m -f-kg , где k(pCOnSt,T.e. определяется номер отсчета ti(j как номер последнего отсчета такого Ра.Еслит„-т 1 ипит,-п1 rneV, и 1с постоянные, то найденные 6 значения т, и 2 определяют границы случа йного выброса, а не комплекса QRS. В этом случае запомненные в регистрах бло ка зиаченият|} ,щл сбрасываются и поиск ус ловных границ продолжается. Аналогичным образом ищутся границы остальных комплексов 61R5. Найденные значения условных границ с первого выхода блока 12 псюгупают в блок 2. После нахождения условных границ всех комплексов в блоке 12 вычисляется среднее значение Rft интервала (ftЯ -интервал - интервал между соседними комплексами QRS , характе ризующий ритм сердешых сокращений) по формуле: . . k-f RR. RR, , t- -г где«и; т. 1с - число комплексов в отведении. Обработка данных в блоке 12 может быть прервана, если значение И превышает заданный порог (случай большой помехи) или если величина RR превышает за данный порог. При этом соответствующий сигнал поступает со второго выхода блока 1 2 на второй вход блока 14. Если значение R R лежит в пределах, соогветствующих частоте сердечных сокращений 15О-250 ударов в мин. возможен лишь частичный анализ ритма. В этоМ случае параметры ритма, опрецеленные; в блоке 12, поступают с третьего выхода блока на второй вход устройства 15 для частичного анализа. После определения условных границ комплексов производится определение их точных границ и измерение параметров кардиоцикпов по отдельным отделениям. При этом дпя каждого отведения выполняется вся последовательность операций, описанных для перво го режима. Основным отличием является то, что за счет испсхльзования обобщенного отведения повышается надежность определения комплексов ftRs и при этом сужается область поиска точек на комплексах 9.RS : в блок 3 из блока 2 поступают ординаты, начиная с номера т для поиска опорных точек в начале V комплекса QRs и с m л для поиска опорных точек в конце -k -го комплекса QR5. , После обработки очередного отведения группы со второго выхода блока 14 на шестой вход блока 2 поступает сигнал начала анализа следующего отведения этой же группы. Во втором режиме в блоке 7, помимо вычисления признаков для морфо- ; логического анализа, определ5потся дополнительные параметры, необходмые для анализа ритма. Определенные в блоке 7 дополнительные признаки поступают со второго выхода блока 7 на первый вход устройства 15, где проводится диагностика ритма. Система анализа электрокардиографических данных обеспечивает возможность улучшения диагностики сердечно-cocy-i. .дистых заболеваний путем выделения и анализа типичного кардиоцвкла, что поа- воляет расширить класс диагносцнрувмых нарушений сердечной деятельности и производить обработку электрокардиографических данных, представленных в виде графической записи и в форме электрического сигнала. Формула изобретения Система анализа электрокардиографических данных, содержащая устройство ввода фиксированных отсчетов электрокардиограммы, блок памяти, блок выделения опорных точек, блоки ари4метического и

логического сглаживания, блок определения, характерных временных точек, блок анализа временных и амплитудных соотношений, блок оценки помех, блок коррекции изолинии, а также блок морфологической аиагностики, причем устройство ввоаа фиксированных отсчетов электрокардиограммы подключено к первому входу блока памяти, третий выход которого соединен с первым вхоаом блока арифметического сглаживания и входом блока оценки помех, первый выход которого соединен со вторым вхоаом блока арифметического сглаживания, подключенного выходом ко входу блока логического сглаживания, гаы ход которого соединен с первым входом блока определения характерных временных точек, подключенного выходом к первому входу блока коррекции изоляции, второй выход блока оценки помех соединен с первым входом блока анализа временных и амплитудных соотношений, отличающаяся тем, что, с целью улучшения диагностики сердечно-сосудистых заболеваний путем выделения и анализа типичного карпиоцикла, в систему введены устройство ввода группы отведений, блок опрепеления условных границ комплексов ЛЯЗ,5пок выбора типичного карциоцикла, блок задания режима и устройство анализа ритма, причем выход устройства вво-. яа группы отведений соединен со вторым вхоаом блока памяти и первым вхоаом блока определения условных границ комплексов QfiS , первый выход которого соеаинен. с третьим вхоаом блока памяти, оторой - со вторым входом блока задания режима, первый выход которого поцключе к устройству ввода фиксированных отсчеtoB электрокардиограммы, четвертый выход - к устройству ввода группы отведений, третий вычоц - к третьему входу блока анализа временных и амплитудных соотношений, а второй ЕЫ5СОД - к шестому входу блока памяти, первым выходом подключенного к блоку выделения опорных точек, вторым - ко второму входу блока анализа временных и амплитудных соотношений, четвертым - ко второму входу блока коррекции изолинии, пятым - ко второму входу блока определения характерных временных точек, шестым - ко второму входу блока определения условных границ комплексов , третий выход которого соединен со вторым входом устройства

анализа ритма, первый выход блока анализа временных и амплитудных соотношений соединен со входом блока выбора типично го кардиоцикла, второй - с первым входгл устройства анализа ритма, второй выход блока выделения опорных точек соединен с четвертым вхопом блока памяти, а перший выход - с первым входом блока задания режима, третий вход которого соединен с первым выходом блока выбора

типичного кардноцикла, своим вторым выхопом соециненного со входом блока морфологической диагностики, второй выход блока оценки помех соединен с седьмым вхоаом блока памяти, пятый вход которого соединен с выходом блока определения характерт ых временных точек, восьмой с выфдом блока коррекции изолинии, девятый - с выходом блока логического сглаживания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

(прототип).