Способ определения сократительной способности сердца и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК A61B5/02 A61B5/05 

(54) СПОСОБ ОПРЕдаЛЕНИЯ СОКРАТИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ СЕРДЦА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

I

Изобретение относится к медицине, а именно к функциональней диагностике заболеваний сердечно-сосудистой системы и может быть использовано в палатах интенсивной терапии и реанимации.

Известен способ определения сократительной способности сердца, который заключается в наложении электродов на область грудной клетки и регистрации тетраполярной грудной реограммы. Одновременно проводят, катетеризацию аорты, измеряют и регистрируют пульсовую кривую давления крови в ней. Далее, через каждые 10 м в течение всего времени изгнания , одновременно определяют произведение значения давления (Ра) в аорте на величину основной реограммы (uZ), а также величину первой производной ( ) Путем экстраполяции зависимости 4| f(Ра-Д1)на орь ординат определяют значение показателя V Yjjjy сократительной способности сердца 11 .

Известно также устройство для исследования сократительной способности сердца, которое содержит четырехэлектродный реограф с блоком вычисления первой производной, измеритель артериального давления, блок обработки и регистрирующий прибор 12,.

Недостатком известного способа яв10ляется то, что для его осуществления необходима катетеризация аорты, что не позволяет дпительно и безопасно для пациента измерять показатели сократительной способности сердца.

IS

Недостатком известного способа является низкая точность определения количественного показателя сократительной способности сердца. Перечис20ленные недостатки известных способа и устройства затрудняют процесс диагностирования, ограничивают область их использования. 3 Цель изобретения - проведение атрд матичного исследования без катетери зации артериальной системы, а также повышение точности определения количес венного показателя сократительной способности сердца при атравматичных исследованиях. Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения сократительной способности сердца путем проведения тетраполярной реограф грудного отдела и измерения давления крови в артериальной системе, с последующим вычислением первой производ ной peoгpaм в l и количественного показателя сократительной способности сердца в период изгнания крови, одно временно с реографией грудного отдел проводят сихронную реографию дуги ао ты, а измерение давления прово дят бескровным измерением плечевого артериального давления, приравнивают полученные значения систоли .некого и диастолическогс давления крови максимальному и минимальному значению реограммы дуги аорты и вычисляют количественный показатель сократительной способности сердца. При 31ом в устройстве для исследования сократительной способности сердца, содержащем четырехэлектродный реограф с блоком вычисления первой производной, измеритель артериального давления, блок обработки и регистрирующей прибор, имеются последовательно соединенные двухэлектро ный реограф, блок тарировки, схема задержки и первый измеритель амплитуды, выход которого соединен со вхо дом блока обработки, последовательно соединенные блок формирования синхроимпульсов ч параллельно включенные второй и третий измеритель амплитуды, вторые входы которых соединены с выходами четырехэлектродного реографа, а выходы с блоком обработки, причем вход блока формирования синхроимпульсов соединен с выходом четырехэлектродного реографа, и блок ввода значений давления, вход которого соединен с выходом измерителя артериального давленияi а выход со вторым входом блока тарировки, При этом блок тарировки выполнен в виде усилителя, охваченного схемой управляемой обратной связи. Кроме того, блок ввода значений давления выполнен в виде двух парал 7 лельыых каналов, включающих в себя последовательно соединенные схему установки напряжения, аналого-цифровой преобразователь и цифровой индикатор и суммирующий усилитель входы которого соединены с выходами схем установки напряжения, а выход с управляющим входом схемы управляемой обратной связи блока тарировки. При этом, блок формирования синхроимпульсов выполнен в виде последовательно соединенных схемы нормирования, первого порогового компаратора, схемы выделения максимума и второго порогового компаратора, причем вторые входы схемы нормирования, схемы выделения максимума и второго порогового компаратора соединены параллельно и соединены с выходом четырехэлёктродного реографа. При этом, электроды двухэлектродного реографа выполнены в виде концентрических плоских электродов - центрального дискового и наружного кольцевого, разделенных зазором, заполненным эластичным изоляционным материалом, причем площади центрального и кольцевого электрода и зазора между ними относятся как 1:20:1. На фиг. I изображена структурная схема устройства для исследования сократительной способности сердца; на фиг. 2 - структурные схемы блока тарировки и блока ввода значений давления; на фиг. 3 - электроды двухэлектродного реографа, вид сверху на фиг. 4 то же;, вид сбоку в сечении; на фиг. 5кривые тетраполярной грудной реограммы и ее первой производной и фокусирующая реограмма аорты, калиброванная значениями систолического и диастолического давления. Устройство содержит четырехэлектродкый реограф с блоком вьгчисления первой производной, который включает в себя систему четырех электродов 1 преобразователь 2 импеданс-напряжение, блок 3 задержки и дифференциатор 4. Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные двухэлектродный реограф, включающий в себя систему фокусирующих электродов 5 и фокусируюи,лй преоб| азователь 6 импеданс -напрях1ение, блок 7 тарировки, схему 8 задержки и первый измеритель 9 амплитуды, выход которого соединен сь входом блока 10 обработки. К выхоам четырехэлектродного реографа подлючен, блок формирования синхроимпульсов, вьтолненный в виде последовательно соединенных схемы 1I нормирования, первого порогового компаратора 12, схемы 13 выделения максимума и isTOpoго порогового компаратора 14. Причем вторые входы схемы 11 нормирования, схемы 13 вьщеления максимума и второго порогового компаратора 14 соединены параллельно и подключены к выходу четырехэлектродного реографа. Блок фор- ю мирования синхроимпульсов последова-. тельно соединен с параллельно включенными вторым и третьим измерителями 15 и 16 амплитуды, вторые входы которых соединены с выходами четырехэлектродного реографа. Выходы измерителей 15 и 16 амплитуды соединены с блоком 10 обработки, выход которого подключен к регистрирующему прибору 17. Кроме того, устройство содержит блок 18 ввода значений давлений, вход которого соединен с выходом измерителя 19 артериального давления, а выход - со BToptiM входом блока 7 тарировки . Блок 18 ввода значений давления (фиг. 2) выполнен в виде двух параллельных каналов, включающих в себя последовательно соединенные схему . 20и 21 установки давления, аналогоцифровой преобразователь 22 и 23, циф ровой индикатор 24 и 25 и суммирующий усилитель 26. Блок 7 тарировки выполнен в виде усилителя 27, охвачен ного схемой 28 управляемой обратной связи. Выходы суммирующего усилителя 26. соединены с выходами схем 20 и 21установки напряжения, а выход с управляющим входом схемы управляемой обратной связи. Электроды 5 двухэлектродного реогр фа выполнены в виде концентрических плоских электродов - центрального дис кового электрода 29 и наружного Кольцевого электрода 30, разделенных зазором 31, заполненным эластичным изоляционным материалом. Причем площади центрального и кольцевого электродов 29 и 30 и зазора между ними относятся как 1:20:1. Способ осуществляют следующим образом. При определении сократительной спо собности сердца на область дуги аорты накладывают дополнительные фокусирующи электроды и регистрируют реограмму аорты, измеряют систолическое и диастолическое давление крови и калибру ют реограмму аорты измеренным давлени

ем. После проведенных измерений расчитывают реографический показатель сократительной способности сердца.

По. результатам регистрации трех , кривых,.показанных на фиг. 5 определяется реографический показатель сократительной способности сердца V., Для этого синхронно на трех указанных кривых определяют их текущее значение. Для вычисления показателя V достаточно измерить текущие Значения кривых в период медленного изгнания крови, то есть начиная с момента времени, соответствующего максимальному. значению первой производной тетраполярной грудной реограммь (например для кривых с , « , в ), измеряются три группы значений (А , 11 3 1Ъ Ъу Р этом в каждый момент времени определяют две координаты у (э фиг. 5 значения А, . A/i-j, и (произведения AQx( Aji, . Aojj)) гДе и 2т- значение тетраполярной грудной реограммы, Ом- значение первой производной тетрапо-г лярной реограммы. Ом/с (дифференциальная реограмма), Д Z Ч - значение фокусирующей реограммы аорты, калиброванное в единицах давления, мм рт. ст. Измерения достаточно производить в трех точках соответствующих, например 0,8; 0,5; О,.2, от величины дифференциальной реограммы. Тогда значения показателя определяются из уравнения прямой, проходящей через две измеренные точки, при условии Vmo.4 (|гг(Уа- y-j Если расчет производить для двух других точек, то ...х У1-т|5гЛй-Уа) (2) По результатам дву5Г измерений можно определить относительную погрешность определения показателя методом экстраполяции. , (1} /2.) Q° Обычно 31та погрешность не превьопаёт 3-5%. Устройство для исследования сократительной способности работает следующим образом. . Электрический сигнал с cиcтe я l электродов 5 поступает на преобразователь 6 импеданс-напряжение и даlee на блок тарировки. В этом блоке 7 дроизводится тарировка величины реограммь аорты значениями систолического и диастолического давлений, вводятся в блок 3 из блока 8 ввода значений систолического и диа«столического давлений Значения сисг толического и диастолического давлений вводятся в схемы 20, 21 установ ки давлений. Эти значения отображаются с помощью аналого-цифровых преобразователей 22 и 23 на цифровых индикаторах 24 и 25. Уровни напряжения на выходах схем 20 и 21, соответствующие измеренным давлениям, подаются одновременно на входы суммирующего усилителя 26, на выходе которого выделяется сигнал, равный разности входных сигналов. Полученный сигнал из усилителя 26 подается на управляющий вход схемы 28 обратной связи, тем самым управляя коэффициентом усиления усилителя 27. Тарированный таким образом сигнал реограммы аорты поступает на схему 8 задержки, которая предназначена для компенсации временных сдвигов между дифференциатором 4 и блбком 7 тарировки. Сигнал с выхода схемы 8 задержки поступает ,на вход измерителя 9 амплитуды, который, например, выполнен в виде пикового детектора. Одновременно электрический сигнал с системы электродов 1поступает на вход преобразователя 2 импеданс-напряжение, с выхода которого сигнал грудной реограммы поступает на схему 3 задержки, которая предназначена дпя компенсации временного сдвига между дифференциатором 4 и преобразователем 2. С выхода 3 задержки сигнал грудной реограьош поступает на второй измеритель 15 амплитуд, который аналогичен первому измерителю 9 амплитуды. Одновременно сигнал с выхода преобразователя 2 поступает на дифференциатор 4, на выходе которого получается сигнал дифференциальной реограммы. С выхода дифференциатора 4 сигнал дифференциальяой реограммы поступает на тре гий измеритель 6 амплитуды, который аналогичен измерителям 9 и 15. Сигналы с трех и:змерителей 9, 15, 16 амплитуд поступают в блок 10 обработки, где определяется показатель сократительной способности сердца и далее на регистрирующий прибор 17, в качестве которого может быть исполь зован цифровой индикатор или перьевой самописец и т.п. Дпя того чтобы измерения проводиЛись в определенные моменты времени фазы медленного изгнания крови, измерители 9, 15, 16 амплитуд открываются для измерений специальными синхроимпульсами, которые вырабатываются блоком формирования синхроимпульсов, который работает следующим образом. Сигнал дифференциальной реограммы с выхода дифференциатора 4 подается одновременно на схему 11 нормирования дифференциальной реограммы, затем на схему 13 нормирования поступает на первый компаратор 12, который вьщает импульс, когда сигнал нормированной дифференциальной реограммы достигнет 2/3 своей величины. Этот импульс запускает схему 13 выделения максимума,на выходе которой выделяется импульс, когда дифференциальная реограмма достигает своего максимального значения. Импульс с выхода схемы 13 выделения максимума открывает второй компаратор 14, на который подается сигнал дифференциальной реограммы. На выходе компаратора 14 вырабатываются синхроимпульсы, которые подаются на измерители 9, 15, 16 амплитуд, открывая их для измерений. Таким образом, данный способ и устройство для исследования сократительной способности сердца обеспечивают высокую точность определения количественного показателя сократительной способности сердца и не требуют катетеризации артериальной системы, исключая вероятность травми- , рования. Формула изобретения 1. Способ определения сократительной способности сердца путем проведения тетрапрлярной реографии грудного отдела и измерения Давления крови в артериальной системе, с последующим вычислением первой производной ре граммы и количественного показателя сократительной способности сердца в период изгнания крови, о тличающийся тем, что, с целью проведения атравматичного исследования без катетеризации артериальной системы, одновременно с реографией грудиого отдела проводят синхронную реографию дуги аорты, а измерение давления крови проводят бесг кровным измерением плечевого артериального давления, приравнивают полученные значения систолического и :аиастолического давления крови максимальному и минимальному значению реограммы дуги аорты и вычисляют количественный пoкaзkтeль сократительной способности сердца. 2.Устройство для исследования со кратительной способности сердца, содержащее четырехэлектродный реограф с блоком вычисления первой производной, измеритель артериального давления, блок обработки и регистрирующий прибор, отличающ с я тем, 4TOj с целью повышения точности определения количественного показателя сократительной способности сердца при атравматичных исследованиях, в нем имеются по следоват.ельно соединенные двухэлектродный реограф, блок тарировки, схема задержки и первый измеритель амплитуды, вы ход которого соединен со входом блока обработки, последовательно сое диненные блок формирования синхроимпульсов и параллельно включенные вто рой и третий Измеритель амплитуды, вторые входы которых соединены с вых дами четырехэлектродного реографа, а выходы с блоком обработки, причем вход блока формирования сигасроимпульсов соединен с выходом четырехэлектродного реографа, и блок, ввода значений давления, вход которого сое динен с выходом измерителя артериаль ного давления, а выход со вторым вхо дом блока тарировки. 3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блок тарировки выполнен в виде усилителя, 0x7 ваченного схемой управляемой обратной связи. 4.Устройство по п, 2, отличающееся тем, что блок ввода значений давления выполнен в виде двух параллельных каналов, включающи в себя последовательно соединенные 710 схему установки напряжения, аналогоцифровой преобразователь и цифровой индикатор и суммирующий усилитель, входы которого соединены с выходами схем установки напряжения, а выход с управляющим входом схемы управляемой обратной связи блока тарировки. 5.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блок формирования синхроимпульсов выполнен в виде последовательно соединенных схемы нормирования, первого порогового компаратора., схемы вьщеления максимума и второго порогового компаратора, причем вторые входы схемы нормирования, схемы выделения максимума и второго порогового компаратора соединены параллельно и соединены с выходом четырехэлектродного реографа . 6.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что электроды двухэлектродного реографа выполнены в виде концентрических плоских электродов - центрального дискового и наружного кольцевого, разделенных зазором, заполненным эластичным изоляционным материалом, причем плрщада цен-i рального и. кольцевого э лектрода и зазора между ними относятся как i:20:t. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Siegel J., Fabian M.,Lankau Ch., Levine M,, Cole A.Nahmad M. СПпГса and experimental use of troracic .impedance plethyxmoqraphy in quantifying myocurdial .-contractil ity.. Surgery, 1970, N 67, № 6, p-. 907-917. 2.В.Ф, Подгорный и др. Автоматизация определения сердечного выброса методом 4-х электродной реокардиографии. - Медицинская техника, 1979, № 2, с. 14-17.