Устройство для измерения ударного объема сердца

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УДАРНОГО ОБЪЕМА СЕРДЦА, содержащее последовательно соединенные усилитель дифференцированной реоплетизмограммы и интегратор, а также суммирующий усилитель, множительно-делительный блок и формирователь управляющих сигналов, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения ударного объема сердца в каждом цикле его сокращения, в него введены первый элемент памяти, включенный между интегратором и суммирующим усилителем, второй элемент памяти, включенный между суммирующим усилителем и множительно-делительным блоком, последовательно соединенные таймер, третий элемент памяти и блок перемножения, выход которого соединен с инвертирующим входом суммирукицего усилителя, четвертый элемент памяти, выход которого подключен к второму входу блока перемножения , и последовательно соединенные компаратор и блок логического сложения, выход которого соединен с управляющими входами первого, третьего и четвертого элементов памяти, а второй вход - с управляющими входами интегратора и второго элемента памяти , с входом таймера и с выгходом фор (Л мирователя управляющих сигналов, причем первый вход компаратора соединен с выходом усилителя дифференцированной реоплетизмограммы и с информационным входом четвертого элемента памяти , а второй вход компаратора подключен к второму входу блока пере00 00 множения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (И) 3(51) A 61 В 5/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3549889/28-13 (22) 08.02.83 (46) 30.04.84. Бюл. У 16 (72) А.И.Прошпяков, А.И.Волков, В.А.Волков и В.Н.Дороговцев (53) 615.47(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 561555, кл. A 61 В 5/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

)1» 749382, кл. А 61 В 5/02, 1978. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УДАРНОГО ОБЪЕМА СЕРДДА, содержащее последовательно соединенные усилитель дифференцированной реоплетизмограммы и интегратор, а также суммирующий усилитель, множительно-делительный блок и формирователь управляющих сигналов, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения ударного объема сердца в каждом цикле его сокращения, в него введены первый элемент памяти, включенный между интегратором и суммирующим усилителем, второй элемент памяти, включенный между суммирующим усилителем и множительно-делительным блоком, последовательно соединенные таймер, третий элемент памяти и блок перемножения, выход которого соединен с инвертирующим входом суммирующего усилителя, четвертый элемент памяти, выход которого подключен к второму входу блока перемножения, и последовательно соединенные компаратор и блок логического сложения, выход которого соединен с управляющими входами первого, третьего и четвертого элементов памяти, а второй вход — с управляющими входами интегратора и второго элемента памя-: ти, с входом таймера и с выходом фор- мирователя управляющих сигналов, причем первый вход компаратора соединен

1 с выходом усилителя дифференцированной реоплетизмограммы и с информационным входом четвертого элемента памяти, а второй вход компаратора подключен к второму входу блока перемножения.

1088705

Изобретение относится к медицинской технике, а именно, к реоплетиэмографическим диагностическим устройствам.

Известно устройство для исследования центральной гемодинамики, . предназначенное для измерения ударного объема сердца и содержащее реоплетизмограф, усилитель, дифференциа.ор, блок выделения положительной 10 полуволны, блок выделения отрицательной полуволны и интегратор jl) .

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения ударного объема сердца, обусловленная интегрированием относительно фиксированного нулевого уровня дифференцированной реоплетизмограммы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является рео- 2О плетизмограф, предназначенный для измерения ударного объема сердца и содержащий последовательно соединенные усилитель дифференцированной реоплетизмограммы и интегратор, а 25 также суммирующий усилитель, множительно-делительный блок и формирователь управляющих. сигналов (2) .

Недостатком известного устройства является то, что для вычисления ударного объема сердца в текущем цикле его сокращения используются данные о минимуме дифференцированной реопле1измограммы предыдущего цикла работы сердца.

Однако наложение дыхательных волн, экстрасистол и других видов аритмии приводит к изменению амплитудновременных параметров реоплетизмограммы от периода к периоду более, чем в два раза. Поэтому обеспечить высокую точность измерения .ударного объема сердца в текущем цикле работы сердца таким устройством невозможно.

Цель изобретения — повьппение точ45 ности измерения ударного объема сердца в каждом цикле его сокращения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения ударного объема сердца, содержащее последовательно соединенные усилитель дифференцированной реоплетизмограммы и интегратор, а также суммирующий усилитель, множительно-делительный блок и формирователь управляющих сигналов, введены первый элемент памяти, включенный между интегратором и суммирующим усилителем, второй элемент памяти, включенный между суммирующим усилителем и множительно-делительным блоком, последовательно- соединенные таймер, третий элемент памяти и блок перемножения, выход которого соединен с инвертирующим входом суммирую- щего усилителя, четвертый элемент. памяти, выход которого подключен к второму входу блока перемножения, и последовательно соединенные компаратор и блок логического сложения, выход которого соединен с управляющими входами первого, третьего и четвертого элементов памяти, а второй вход — с управляющими входами интегратора и второго элемента памяти, с входом таймера и с выходом формирователя управляющих сигналов, причем первый вход компаратора соединен с выходом усилителя дифференцированной реоплетизмограммы и с информационным входом четвертого элемента памяти, а второй вход компаратора подкгпбчен к второму входу блока перемножения.

Такое выполнение устройства обеспечивает повышение точности вычисления ударного объема сердца в каждом цикле его сокращения, благодаря тому, что в течение каждого цикла работы сердца кривая дифференцированной реоплетизмограммл интегрируется относительно произвольного фиксированного уровня с одновременным вычислением постоянной интегрирования в виде поправки, равной произведению времени интегрирования и текущего значения дифференцированной реоплетизмограммы относительно выбранного фиксированного уровня. Сумма результата интегрирования и поправки.на момент достижения дифференцированной реопле," тизмограммой минимального значения определяет, с точностью до постоянного коэффициента, значение ударного объема сердца в текущем периоде его сокращения.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для измеренЖ ударного объема сердца.

Устройство содержит последовательно соединенные усилитель 1 дифференцированной реоплетизмограммы, интегратор 2, первый элемент 3 памяти, суммирующий усилитель 4, второй элемент 5 памяти и множительно-делительный блок 6, последовательно соединенные таймер 7, третий элемент 8 памяти и блок 9 перемножения, выход кото l088705 рого соединен с инвертирующим входом суммирующего усилителя 4, четвертый элемент 10 памяти, выход которого подключен к второму входу блока 9 перемножения, последовательно соединенные компаратор 11 и блок 12 логического сложения, выход которого соединен с управляющими входами первого 3, третьего 8 и четвертого 10 элементов памяти, и формирователь 13 1б управляющих сигналов, выход которого соединен с управляющими входами интегратора 2 и второго элемента 5 памяти, с входом таймера 7 и с вторым входом блока 12 логического сложения, причем первый вход компаратора 11 соединен с выходом усилителя 1 дифференцированной реоплетизмограммы, а второй вход компаратора 11 подключен к второму входу блока 9 перемножения, Устройство работает следующим образом.

Начало времени интегрирования в каждом цикле работы сердца определяется импульсом, поступающим. с выхода формирователя 13 управляющих сигналов на управляющие входы интегратора 2 и второго элемента 5 памяти, на вход таймера 7 и на второй вход блока 12 логического сложения.

Входным сигналом формирователя 13 управляющих сигналов является какой-либо физиологический сигнал, периодически изменяющийся в ритме 35 сокращения сердца, например, сигналы реоплетизмограммы, электрокардиограммы или артериального давления.

В частности, при использовании сигнала реоплетизмограммы, импульс на вы- 40 ходе формирователя 13 управляющих сигналов появляется в момент смены знака сигнала дифференцированной реоплетизмограммы с отрицательного на положительный, сопровождающийся 45 отчетливым подъемом кривой дифференцированной реоплетизмограммы.

Управляющим импульсом интегратор 2 приводится в исходное состояние, таймер 7 запускается, а на выходе 50 блока 12 логического сложения появляется сигнал, поступающий на управляющие входы первого 3, третьего 8 и четвертого 10 элементов памяти, на выходах которых появляются сигналы, у равные сигналам на их входах.

Сигнал дифференцированной реопле- тизмограммы, с выхода усилителя 1 дифференцированной реоплетизмограммы поступает на вход интегратора 2. Сигнал, пропорциональный значению интеграла дифференцированной реоплетизмограммы, с интегратора 2 поступает на вход первого элемента 3 памяти.

Первый элемент 3 памяти запоминает сигнал, величина которого пропорциональна интегралу дифференцированной реоплетизмограммы на момент поступления управляющего сигнала с выхода блока 12 логического сложения на управляющий вход первого элемента 3 памяти.

С выхода первого элемента 3 памяти сигнал поступает на первый вход суммирующего усилителя 4, на второй (инвертирующий) вход которого поступает сигнал с выхода блока 9 перемножения, формирующего поправку, равную произведению выходных сигналов третьего элемента 8 памяти и четвертого элемента 10 памяти.

Сигнал на выходе третьего элемента 8 памяти пропорционален интервалу времени от смены знака сигнала дифференцированной реоплетизмограммы с отрицательного на положительный, сопровождающейся отчетливым подъемом кривой дифференцированной реоплетизмограммы, до момента появления управляющего сигнала с выхода блока 12 логического сложения и равен сигналу с выхода гаймера 7.

Четвертым элементом 10 памяти запоминается сигнал дифференцированной реоплетизмограммы, который был на выходе усилителя 1 дифференцированной реоплетизмограммы в момент появления управляющего сигнала с блока 12 логического сложения.

При помощи четвертого элемента 10 памяти и комнаратора 11 производится анализ текущего и запомненного значений дифференцированной реоплетизмограммы. Если текущее значение дифференцированной реоплетизмограммы, поступающее с усилителя 1 дифференцированной реоплетизмограммы на первый вход компаратора 11, оказывается меньше или равно запомненному четвертым элементом 10 памяти, выход которого соединен с вторым входом компаратора 11, на выходе компаратора 11 появ. ляется сигнал, .поступающий на первый вход блока 12 логического сложения.

На выходе блока 12 логического сложения появляется сигнал, по которому

1088? 05 с выходов первого 3, третьего 8 и четвертого 10 элементов памяти снимаются сигналы, равные текущим значениям сигналов на входах этих элементов памяти.

Таким образом, в течение цикла ра- 5 боты сердца производится анализ текущих и запомненных значений дифференцированной реоплетизмограммы с целью выявления и запоминания ее минимального значения, а также соответствую- 10 щих минимальному значению дифференци,рованной реоплетиэмограммы интервала времени, прошедшеro с начала цикла работы сердца, и интеграла дифференцированной реоплетизмограммы, кото- И рые запоминаются четвертым 10, третьим 8 и первым 3 элементами памяти, соответственно.

Синхронное управление тремя элементами 3, 8 и 10 памяти выходным 20 сигналом блока 12 логического сложения дает возможность сохранить на выходах этих элементов памяти все данные, необходимые для вычисления значения ударного объема сердца в теку- 25 щем цикле его работы, т.е., если с выхода блока 12 логического сложения в данном. цикле работы сердца больше не поступит управляющих сигналов, следовательно, зафиксированное значе- 3ц ние дифференцированной реоплетизмограммы действительно было минимальным за весь цикл и запомненные значения можно использовать для окончательных вычислений ударного объема серд- З5 ца с помощью суммирующего усилителя 4, второго элемента 5 памяти и множительно-делительного блока 6.

Если в течение этого же цикла с выхода блока 12 логического сложения 4О поступит еще сигнал, то, следовательно, запомненные предыдущие значения не соответствовали абсолютному минимуму дифференцированной реоплетизмограммы в данном цикле работы сердца, 45 и по управляющему сигналу 12 логического сложения сигналы с выходов элементов 3, 8 и 10 памяти будут изменены на новые, соответствующие текущему значению дифференцированной реоплетизмограммы, которое может оказать ся абсолютно минимальным за данный цикл.

Суммирующий усилитель 4 непрерывно складывает подаваемое на его первый вход значение интеграла дифференцированной реоплетизмограммы, запомненное первым элементом 3 памяти, с поправкой, непрерывно поступающей на его инвертирующий вход с выхода блока 9 перемножения.

С выхода суммирующего усилителя 4 значение, равное площади под кривой дифференцированной реоплетизмограммы и пропорциональное величине ударного объема сердца, поступает на вход элемента 5 памяти, Это значение хранится во втором элементе 5 памяти до начала следукпцего цикла работы сердца, т.е. до прихода на управляющий вход элемента 5 памяти импульса с выхода формирователя 13 управляющих сигналов.

После этого хранившееся значение поступает на вход множительно-делительного блока 6, в котором заложены необходимые для вычисления ударного объема сердца постоянные коэффициенты.

Таким образом, с выхода множительно-делительного блока 6 в начале следующего цикла работы сердца снимается сигнал, равный ударному объему сердца и вычисленный непрерывным интегрированием дифференцированной реоплетизмограммы относительно ее минимального значения в текущем-цикле.

Использование для вычисления ударного объема сердца данных, полученных обработкой дифференциальной реограммы только за текущий цикл работы сердца, обеспечивает по сравнению. с известным устройством повьппение точности измерения ударного объема сердца.

Кроме того, расширяется область применения устройства благодаря возможности исследования сердечной деятельности больных со значительной аритмией.

Составитель Э.Балуев

Редактор П.Макаревич Техред А.Ач Корректор А.Тяско

Заказ 273Ь/2 Тираж 688 Подписное

ВНИИПИ Гоц ударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4