Вектор-кардиограф Советский патент 1982 года по МПК A61B5/04 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Известен векторкардиограф, содержащий электроды, коммутатор для выбора необходимых отведений, два предварительных усилителя, блок пи- : тания, регулирующий блок, аналоговый моделирующий блок, два выходных усилителя, регистрирующий блок, выполненный в виде двух однокоординатных самописцев, причем два выхода моделирующего блока, выполненного по схеме непрерывного действия время-импульсного типа, последовательно через усилители соединены с двумя однокоординатными самописцами 1 ,

Однако известный векторкардиограф обладает низкой автоматизацией обработки исследуемой информации. При бор требует ручной установки коэффициента усиления по каждому каналу. Прибор вычисляет не пространственные, а плоскостные характеристики вектора электрической активности сердца, то есть вычисляет величину проекции модуля на одну из выбранных плоскостей, определяемую выбранными

огредениями и соответственно вычисляет аргумент модуля в этой плоскости. Кроме величины модуля и аргумента вектора в плоскости он не дает никаких других характорис-.гик вектора эле ктрической активности сердца (таких как скорость вектора, направление вектора в разных октантах и другие. Кроме того, этот прибор

10 не дает возможность просмотреть форму петель вектора, вычислить их площадь, определить точки пересечения петель, их направление, в приборе применены однофукнциональные

15 регистраторы, то есть каждый регистратор регистрирует во времени один показатель, что увеличивает объем аппаратуры и уменьшает автоматизацию. Выбор коэффициента уси20ления усилителей производится оператором вручную, что занимает много времени, приводит не всегда к оптимальному коэффициенту усиления по каждому каналу в отдельности, так 25 как коэффициент усиления в обоих

каналах в этом приборе всегда должен быть одинаков.

Наиболее совершенным является известный векторкардиограф, содер30жащий коммутатор отведений с подключенными к его входам .электродами, к выходам которого подключены три канала, кгикдый из которых включает последовательно соединенные дифференциальный усилитель, делитель напряжения, переключатель коэффициента усиления, оконечный усилитель и аналого-цифровой преобразователь, а выход Кс1ждого канала соединен соответственно с первым, вторым или третьим входами буферного запоминающего устройства, первый, второй и третий програмг. моделирующие . блоки, к выходам которых: подключены четвертый вход буферного запоминающего устройства, регистрирующий блок, два цифроаналоговых преобразователя и электронно-лучевой индикатор, а ко входам подключен выход буферного запоминающего устройстваблок управления вычислением и выдачей результатов, к первому выходу которого подключен блок управления приемом,.причем выходы двух цифроаналоговых преобразователей подключены ко входам электронно-лучевого индикатора, выходы блока управления вычислением и. выдачей результатов подключены соответственно ко входам программных моделирующих блоков и к пятому входу буферного запоминающего устройства, первый и второй выходы блока управление приемом соединены с шестым входом буферного запоминающего устройства и со входами управления аналого-цифровых преобразователей 2 J.

Однако известный векторкардиограф имеет недостаточную степень ав томатизации и низкую точность измерения из-за необходимости ручной регулировки коэффициента усиления с визуальным.контролем по регистратору, что приводит к росту погрешности.

Целью изобретения является повышение точности измерения и автоматизация вычисления векторкардиографических параметров.

Эта цель достигается тем, что в векторкардиографе, содержащем коммутатор отведений с подключенными к его входам электродами, к выходам которого подключены три канала, каждый из которых включает последовательно соединенные дифференциальный усилитель, делитель напряжения, переключатель коэффициента усиления оконечный усилитель и аналого-цифровой преобразователь, а выход каждого канала соединен соответственно с первым, вторым или третьим входами буферного запоминающего устройства, первый, второй и третий программные г оделиругощие блоки, к выходам которых подключены четвертый вход буферного запоминающего у-стройства, регистрирующий блок, два цифроаналоговых преобразователя и электронно-лучевой индикатор, а ко входам подключен выход буферного запоминающего устройства, блок управления вычислением и выдачей результатов, к первому выходу которого подключен блок управления приемом, причем выходы двух цифроаналоговых преобразователей подключены ко входам электронно-лучевого индикатора, выходы блока управления вычислением и выдачей результатов подключены соответственно ко входам программных моделирующих блоков и к пятому вхо5 ДУ буферного запоминающего устрой- ства, первый и второй выходы блока управления приемом соединены с шестым входом буферного запоминающего устройства и со входами управления

Q аналого-цифровых преобразователей, отличительной особенностью является то, что векторкардиограф содержит программный модулирующий блок установки масштаба, три регистра

5 масштаба, три регистра уточнения масираба, третий цифроаналоговый преобразователь, причем в каждый из программных моделирующих блоков дополнительно включен блок учета масштаба, а коммутатор отведений и каждый из трех переключателей коэффициента усиления выполнены в виде электронных коммутаторов, при этом входы программного моделирующего блока установки масштаба сое.динены

5 соответственно с третьим выходом блока управления приемом, с выходами трех аналого-цифровых преобразователей и с шестым выходом блока управления вычислением и выдачей результата, а выходы - с управляющими входами переключателей коэффициентов усиления, с входами регистров масштаба, с входами регистров уточнения масштаба, с входом буферного запоминающего устройства и с входом блока управления вычислением и выдачей результата, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора отведений, выходы регистп ров масштаба и регистров уточнения масштаба соединены со входами каждого из блоков учета масштаба, вход третьего цифроаналогового преобразователя соединен с выходами

е трех программных моделирующих блоков, а его выход соединен со входом электронно-лучевого индикатора.

На чертеже изображена структурная схема векторкардиографа.

0 Векторкардиограф содержит коммутатор 1 отведений с подключенными к его входам электродами 2 - 5, к выходам которого подключены три канала, каждый из которых включает один

5 из последовательно соединенных дифференциальных усилителей 6 - b, делители 9-11 напряжения, переключатель коэффициента усиления, выполненный в виде электронных коммутаторов 12 - 14, оконечные усилители 15 - 17 и аналого-цифр9вые преобразователи 18 - 20, а выход каждого канала соединен соответственно с первым, вторым или -третьим входами буферного запоминающего устройства 21, первый, второй и третий программные моделирующие блоки 22 24, к выходам которьох подключены четвертый вход буферного запоминающего устройства 21, регистрирующий блок 25, два цифроаналоговЕлх преоб|разователя 26 и 27 и электронно-лучевой индикатор 28, а ко входа1ч подключен выход буферного запоминаизщего устройства 21, блок 29 управления вычислением и вьщачей результатов, к первому выходу которого подключен блок 30 управления приемом, причем выходы двух цифроаналоговых преобразователей 26 и 27 подключены ко входам элек&ронно-лучевого индикатора 28, выходы блока 29 управления вычис-утением и выдачей результатов подключены соответственно ко входам программных моделирующих блоков 22 - 24 и к пятому входу буферного запоминающего устройства 21, первый и второй выходы блока 30 управления приемом соединены с шестым входом буферного запоминающего, устройства 21 и со входами управления аналого-цифровых преобразователей 18 - 20, причем векторкардиограф содержит программный моделирующий блок 31 установки масштаба, три регистра 32 - 34 масштаба, три регистра 35 - 37 уточнения масштаба, третий цифроаналоговый преобразователь 38j причем в каждый из программных моделирующих блоков 22-24 дополнительно включен блок 39 - 41 учета масштаба, а коммутатор 1 отведений выполнен в виде электронного коммутатора, при этом входы.программного моделирующего блока 31 установки масштаба соединены соответственно с третьим выходом блока 30 управления приемом, с выходами трех аналого-цифровых преобразователей 18 20 и с шестым выходом блока 29 управления вычислением и выдачей результата, а выходы - с управляющими входами электронных коммутаторов 12 14, с входами регистров 32 - 34 масштаба, с входами регистров 35 - 37 уточнения масштаба, с входом буферного запоминающего устройства 21 и с входом блока 29 управления вычислением и выдачей результата, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора 1 отведений, выходы регистров 32 - 34 масштаба и регистров 35 - 37 уточнения масшта-- ба соединены со входами каждого из блоков 39-41 учета масштаба, вход третьего цифроаналогового преобразователя 38 соединен с выходами трех программных моделирующих блоков 22 - 24, а его выход соединен со входом электронно-лучевого индикатора 28.

Устройство работает следующим об10разом.

На пациента в зависимости от выбранной системы отведений накладываются электроды 2 - 5. Коммутатором 1 они коммутируются таким образом,

5 что на двух выходах коммутатора 1 имеется сигнал, характеризующий проекцию вектора электрической активности сердца на ось X. На других выходах коммутатора 1 имеется сигнал, характеризующий проекцию векто0ра электрической активности сердца на ось Y. На третьих двух выходах коммутатора 1 имеется сигнал, характеризующий проекцию вектора электрической активности сердца на ось Z.

5 Сигнал с первых двух вьоходов коммутатора 1 поступает на вход первого дифференциального усилителя 6 ( на чертеже связь между коммутатором 1 и усилителем 6 условно изображена од0ной линией ). Аналогичным образом сигнал со вторых выходов коммутатора 1 поступает на вход второго дифференциального усилителя 7, ас третьих выходов кoм / yтaтopa IV на вход

5 третьего Дифференциального усилителя 8. С выходов трех дифференциальных усилителей 6-8 сигналы, характеризующие проекции вектора электрической активности сердца соответ0ственно на оси X, Y и Z подаются на три делителя 9-11 выходного напря|Жения дифференциальных усилите лей 6-8.

В первоначальный момент времени

5 t блок 29 управления вычислением переключает электронный коммутатор 1 таким образом, чтобы на входы трех дифференциальных усилителей 6-8 поступал потенциал корпуса и блок 29

0 управления вычислением устанавливает электронные коммутаторы 12 - 14 в положение, в котором масштаб коэффициента усиления тракта равен 1:1. Потенциал корпуса подается для ус5покоения усилителей. В момент времени tj, блок 29 управления выдачей результатов подключает к входам предварительных дифференциальных усилителей 6-8 контрольный сигнал 1 MB. Этот контрольный сигнал проходит на выход каждого канала усилителей и поступает на входы трех аналого-цифровых преобразователей 18 20, с выхода которых че1-ез- блок 31 установки масштаба от поступает и запоминается в трех регистрах 35 - 3 уточн.1ия масштаба. В момент времени tj блок 29 управ ления вычислением и выдачей результатов с помощью электронного коммутатора 1 подключает к входам трех предварительных дифференциальных уси лителей 6-8 сигналы векторкардиографических отведений, а с помощью электронных коммутс1торов 12 14устанавливает масштаб коэффициента усиления усилительного тракта по каждому каналу 2:1, то есть, когда коэффициент деления делителей 9-11 наименьший и через элект юнные коммутаторы 12 - 14 проходит сигнал с наименьшим ослаблением. С выхода делителей 9-11 дифференциальных усилителей 6-8 сигналы подаются на входы трех оконечных усилителей 15- 17, ас выходов этих усилителей усиленные сигналы X, Y и Z подаются на входы трех аналого-цифровых преобразователей 18 - 20, частота оп роса которых соответствует частоте опроса заданной олераторс1м с помощью блока 30 управления приемом. На выходе трех аналого-цифровых преобразо вателей 18 - 20 появляется код, соответствующий сигналам на выходах X, Y и Z. Эти коды поступают на входы программного моделирующего бло ка 31установки масштаба. Так как первоначально масштаб установлен 2: то, если в течение 10 с хотя бы раз в одном (или двух или трех канале сигнал на выходе аналого-цифрового преобразователя 18 ( или 18 и 19 или 18, 19 20) превысит максрзмально допустимый. диапазон сигнала или будет равен ему на выходе аналого-цифрового преобразователя, например в ка налах X и Y (на выходе аналого-циф ровых преобразователей 18 и 19), то программный моделирующий блок 31 установки масштаба даст сигнал на переключение электронных коммутаторов в рассматриваемом случае 12 и 1 которые подключают вход оконечных усилителей 15 и 15 к другому выходу делителя выходного напряжения (в да ном случае выходы делителей 9 и 10) обеспечивая масштаб усиления по ртому каналу равным 1:1. Если же по ле уменьшения по этому каналу (ка,нал X и Y) сигнал на выходе аналого. цифрового преобразователя (АЦП) это го канала будет превышать в течение 10 с максимальнодопустимый (например в канале Y на входе АЦП 19), то есть в этом случае код на выходе этого ДЦП 19 равен в некоторых случаях максимально допустимому, то тогда программный моделирующий блок 31 установки масштаба дает сигнал на переключение электронного коммутатора (в данном случае 13), который подключает вход оконечного усилителя (в данном случае 16) к третьему выходу делителя выходного напряжения (делителя 10), обеспечивая масштаб по этому каналу 1:2. Если же и после уменьшения усиления по этому каналу (предположим в канале Y сигнал достигает 2,35 мВ) сигнал на выходе АЦП этого канала будет превышать (в течение 10 с) максимально допустимый, то аналогичным образом модулирующий блок 31 установки масштаба переключит электронный коммутатор 1 этого канала и установит масштаб усиления 1:4 (то есть 4-е мВ на выходе будут соответствовать 1 мВ кода АЦП). После завершения установки коммутаторов 12. - 14 на правильных масштабах, при которых код на выходе всех АЦП 18 - 20 не равен максимально возможному, а меньше его как для положительных, так и для отрицательных величин, блок 31 установки масштаба устанавливает значение кода масштаба в регистрах 32 34 масштабов (в данном случае двоичный код масштаба X 010,0; Y 100,0; Z 000,1) и вырабатывает сигнал разрешения приема кода в буферное запоминающее устройство 21 и сигнал об окончании установки масштабов в блок 29 управления вычислением -и выдачей результатов. Блок 29 выдает сигналы блоку 30 управления приемом, буферному запоминающему устройству 21, программным модулирующим блокам 2-2 - 24 и управляет вычислительным процессом. Каждый из программных цифровых моделирующих блоков 22 - 24 имеет соответствующий блок 39 - 41. учета масштаба. Программные моделирующие блоки 22 - 24 учитывают масштаб находящихся в буферном запоминакйтем устройстве 21 исходных данных по каждому каналу и производят вычисления векторкардиографических показателей и выдачу результатов этих показателей и форм ВКГ петель с максимально возможной точностью. Предлагаемый векторкардиограф поз -воляет повысить точность измерения за счет уменьшения относительной погрешности определения векторкардиографических параметров в 3 раза по сравнению с известным способом, обеспечивает автоматизацию вычисления векторкардиографических параметров, что улучшает точность диагностирования заболеваний сердечно-сосудистой системы на 20% и уменьшает время диагностирования в 5 раз. Формула изобретения Векторкардиограф, содержащий коммутатор отведения с подключенными к его входам электродами, к вьлходам которого подключен три канала, каждый из. которых включает последовательно соединенные дифференциальный усилитель, делитель напряжения, переключатель коэффициента усиления, оконечный усилитель и аналого-цифровой преобразователь, а выход каждого канала соединен соответственно с пер вым, вторым или третьим входами буферного запоминающего устройства, первый, второй и третий программные моделирующие блоки, к выходам которого подключены четвертый вход буферного запоминающего устройства, ре гистрирующий блок, два циФроаналоговых преобразователя. и электроннолучевой индикатор, а ко входам подк лючен выход буферного запоминающего устройства, блок управления вычислением и выдачей результатов, к перэому выходу которого подключен блок управления приемом, причем, выходы двух цифроаналоговых преобразователе подключены ко входам электронно-лучевого индикатора, выходы блока управления вычислением и выдачей результатов подключены соответственно ко входам программных моделирующих блоков и к пятому входу буферного запоминающего устройства, первый и второй выходы блока управления приемом соединены с шестым входом буферного запоминающего устройства и со входами управления аналого-цифровых преобразователей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и автоматизации вычисления векторкардиографических параметров, содержит программный моделирующий блок установки масштаба, три регистра масштаба, три регистра уточнения масштаба,, третий цифроаиалоговый преобразователь, причем в каждый из програм1ч1ных моделирующих блоков дополнительно включен блок учета масштаба, а коммутатор отведений и каждый из трех переключателей, коэффициента усиления выполнены в виде электронных KOMNTyтаторов, при этом входы программного моделирующего блока установки масштаба соединены соответственно с третьим выходом блока управления приемом, с выходами трех аналого-цифровых преобразователей и с шестым выходом блока управления вычислением и выдачей результата, а выходы - с управляющими входами переключателей i коэффициентов усиления, с входами регистров масштаба, с входами регистров уточнения масштаба, с входом буферного запоминающего устройства и с входом блока управления вычислением и выдачей результатов, выход ко- v торого соединен с управляющим входом коммутатора отведений, выходы регистров масштаба и регистров уточнения масштаба соединены со входами каждого из блоков учета масштаба, вход третьего цифроаналогового преобразователя соединен с выходами трех программных моделирующих блоков, а его выход соединен со входом электронно-лучевого индикатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР. № 465183, кл. А 61 В 5/02, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2593874/28-13, кл. А 61 В 5/04, 1977 (прототип).