Устройство для исследования акустического поля сердца

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) А 61 В 5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3631186/28-13 (22) 18.04.83 (46 ) 07.02.85.Бюл, М 5 (72) В,И,Голубев, В.1.,Новиков, Н.А.Онищенко, В.А.Печатнов и В.П.Расторгуев (71 ) Научно-исследовательский инсти тут трансплантологии и искусственных органов (53 ) 615,47 (088. 8 ) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 454897, кл, А 61 В 5/02, 1975.

2. Патент США Р 3985121, кл. А 61 В 5/02, 1976. (54 )(57 )1.УСТРОЙСТВО ДНЯ ИССЛЕДОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЯ СЕРДЦА, содержащее электроакустические каналы, каждый нз которых состоит из последовательно соединенных контактного микрофона, усилителя и элемента стробирования, второй вход которого соединен с выходом блока формирования стробирукнцих импульсов, вход которого соединен с источником электрокардиосигнала, а также блок корреляционной обработки сигналов и дисплей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и оперативности анализа тонов и шумов сердца, в него дополнительно введены аналого-цифровые преобразователи по числу каналов, входы которых соединены с выходами соответствующих элементов стробирования, а выходы — с группой первых входов блока корреляционной обработки сигналов; цифровой интегратор, первый вход которого соединен с выходом блока корреляционной обработки сигналов, а второй вход — с источником...80„„1138115 А частоты квантования, анализатор сигнала, первый вход которого соединен с выходом цифрового интегратора,таймер, первый выход которого соединен с вторым входом блока корреляционной обработки сигналов, а второй выход— с вторым входом анализатора сигнала и входом синхронизации дисплея, выполненного в виде цветного телевизионного монитора, дешифратор цвета, вход которого соединен с выходом анализатора сигнала, а выходы — с входами блока цветности дисплея, и пульт выбора координат, соединенньпЪ с третьим входом блока корреляционной обработки сигналов. 9

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок корреляционной обработки сигналов содержит последовательно соединенные первый счетчик, вход которого является вто- д рым входом блока, и постоянное запоминающее устройство, второй вход которого является третьим входом блока,а выходы соединены соответственно с входами счетчиков адреса, выходы которых соединены с вторыми входами оперативных запоминающих устройств, первые входы которых являются первьв» . ми входами блока, а выходы оперативных запоминающих устройств попарно соединены с входами соответствующих элементов умножения, выходы которых соединены с входами выходного элемента умножения, выход которого является выходом блока корреляционной обработки сигналов.

3. Устройство по п.1, о т л и .ч аю щ е е с я тем, что цифровой ин.тегратор содержит последовательно соединенные второй счетчик, первый

1138115 .вход которого является вторым входом цифрового интегратора, и регистр сдвига„ выход которого является.-.выходом цифрового интегратора, а также компаратор, первый вход которого соединен с выходом второго счетчика, второй вход является первым входом цифрового интегратора, а выход соединен с вторым входом второго счетчика.

4, Устройство по п,1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что анализатор

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к диагностическим устройствам фонокардиаграфического типа, и может быть использовано при диагностике заболеваний 5 сердечно-сосудистой системы.

Известен экспресс-анализатор шумов сердца, содержащий последовательно соединенные:микрофон, усилитель, паласовые фильтры и детекто- 1<» ры, электроды, соединенные с усилителем и кардиосинхронизатором,формирователь стробирующих импульсов, интеграторы 11) .

Однако данное устройство со стра- 15 бированием и частотной фильтрацией не дает информации о локализации аномальных звуков в точке, из которой ани исходят, особенно на фоне функционных шумов и помех. 20

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является детектор сердца, который может использоваться для исследования акустического поля сердца, содержащий элект- д5 роакустические каналы, каждый из которых состоит из последовательно ! соединенных контактного микрофона, усилителя и элемента стробирования, второй вход которого соединен с выходом блока формирования стра бирующих импульсов, вход которого соединен с источником электрокардиосигнала, а также блок корреляционной обработки сигналов и дисплей (2) .

Недостаток известного устройства состоит в том, что в нем проводится сигнала содержит .микропроцессор,соединенный с выходом блока ввода данных, вход которого является первым входом апализатора сигнала, входом-выходом оперативного запоминающего устроиства, входом-выходам пос.тоянного запоминающего устройства, входом блока вывода данных, выход которого является выходом анализатора сигнала, причем синхронизирующий вход микропроцессора является вторым входом анализатора сигнала, корреляция между эталонным сигналом нормального сердца, записанным на магнитную ленту, и сигналом с исследуемого сердца, что не позволяет получить визаульную фонокардиографическую картину звуков сердца, что приводит к ошибкам в диагностике заболеваний. Кроме того, устройство производит корреляцию звуковых сигналов после их фильтрации в полосе до бОО Гц, что позволяет получить информацию об основных звуках сердца без детальной информации о систолическом или диастолическом шумах.

Цель изобретения — повышение точности и оперативности анализа тонов и шумов сердца, Поставленная цель достигается тем, что в устройство для исследования акустического поля сердца, содержащее элактроакустические каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных контактного микрофона, усилителя и элемента стробирования, второй вход которого соединен с выходом блока формирования стробирующих импульсов, вход которого соединен с источником электрокардиосигнала, а также блок корреляционной обработки сигналов и дисплей, введены аналого-цифровые преобразователи по числу каналов, входы которых соединены с выходами соответствующих элементов стробирования, а выходы — с группой первых входов блока корреляционной обработки сигналов, цифровой интегратор, 1138115 первый вход которого соединен с выходом блока корреляционной обработки сигналов, а второй вход — с источником частоты квантования, анализатор сигнала, первый вход которого cоединен с выходом цифрового интегратора, таймер, первый выход которого соединен с вторым входом блока корреляционной обработки сигналов, а второй выход — с вторым входом !О анализатора сигнала и входом синхронизации дисплея, выполненного.:в виде цветного телевизионного монитора, дешифратор цвета, вход которого соединен с выходом анализатора сиг- 15 нала, а выходы — с входами блока цветности дисплея, и..пульт выбора координат, соединенный с третьим входом блока корреляционной обработки сигналов, N

Кроме того, блок корреляционной обработки сигналов содержит последо:вательно соединенные первый счетчик, вход которого является вторым входом блока. и постоянное запоминаю- 25 щее устройство, второй вход которого является третьим входом блока, а выходы соединены соответственно с входами счетчиков адреса, выходы которых соединены с вторыми входами оператив-30 ных запоминающих устройств, первые входы которых являются первыми входами блока, а выходы оперативных запоминающих устройств попарно соединены с входами соответствующих элементов умножения, выходы которых соединены с входами выходного элемента умножения. выход которого явля-, ется выходом блока корреляционной об работки сигналов.

Кроме того, цифровой интегратор содержит последовательно соединенные второй счетчик, первый вход которого является . вторым входом цифрового интегратора, и регистр сдвига, выход 5 которого является выходом цифрового интегратора, а также компаратор, первый вход которого соединен с выходом второго счетчика, а второй вход является- первым входом цифрового интегратора, а выход соединен с вторым входом второго четчика, Кроме того, .анализатор сигнала, содержит микропроцессор, соединенный с выходом блока ввода данных, вход Ы которого является первым входом анализатора сигнала, входом-выходом . оперативного запоминающего устройства, входом-выходом постоянного запоминающего устройства, вхбдом блока вывода данных, выход которого является. выходом анализатора сигнала, причем синхронизирующий вход микропроцессора является вторым входом анализатора сигналя.

На чертеже изображена структурная схема устройства для исследования акустического поля сердца.

Устройство содержит электроакустинеские каналы 1,- включающие последовательно соединенные контактные микрофоны 2, усилители 3, элементы

4 стробирования, вторые входы которых соединены с выходом блока 5 формирования стробирующих импульсов, к входу которого подключен источник электрокардиосигнала, (не обозначен ), а также блок 6 корреляционной обработки сигналов, дисплей

7, аналого-цифровые преобразователи

8, входы которых соединены с выходами соответствующих элементов 4 стробирования, а выходы — с группой первых входов блока 6 корреляционной обработки сигналов, цифровой интегратор 9, первый вход которого.:соединен с выходом блока 6 корреляционной обработки сигналов, а второй вход — с источником частоты квантования, анализатор 10 сигнала, первый -вход которого соединен с выходом цифрового интегратора

9, таймер 11, первый выход которого соединен с вторым входом блока 6 корреляционной обработки сигналов, а второй выход — с вторым входом анализатора 10 сигнала и входом синхронизации дисплея 7, выполненного в виде цветного телевизионного монитора, дешифратор )2..цвета, вход которого соединен с выходом анализатора

10 сигнала, а выходы — с входами блока цветности дисплея 7, пульт 13 выбора координат, соединенный с третьим входом блока 6 корреляционной обработки сигналов, содержащего последовательно соединенные первый счетчик 14, вход которого явля, ется вторым входом блока 6, и постоянное запоминающее устройство 15, второй вход которого является треть им входом блока 6, а выходы соединены, соответственно с входами счет чика 16 адреса, выходы которых соединены с вторыми входами оперативных заломинающих устройств 17,первые

1138115 входы которых являются первыми входами блока 6, а выходы оперативных запоминающих устройств 17 попарно соединены с соответствующими входами элементов 18 умноже- 5 ния, выходы которых соединены с входами выходного элемента 19 умножения, выход которого является выходом блока 6.

Кроме того, цифровой интегратор 9 содержит последовательно соединенные второй счетчик 20, первый вход которого является вторым входом цифрового интегратора 9, и регистр 21 сдвига, выход которого является выходом цифрового интегратора 9, а также компаратор 22, первый вход которого соединен с выходом второго счетчика 20, второй вход является первым входом цифрового, интегратора 9, à 20 выход соединен с вторым входом второго счетчика 20, 1

Кроме того, анализатор 10 сигнала содержит микропроцессор 23, соединенный с выходом блока 24 ввода дан- 25 ных, вход которого является первым входом анализатора 10 сигналы, входом-выходом оперативного запоминающего устройства 25, входом-выходом по. тоянного запоминающего устройства

26, входом блока 27 вывода данных,выход которого является выходом анализатора 10 сигнала, причем синхронизирующий вход микропроцессора 23 является вторым входом анализатора 10 сигнала.

Устройство для исследования акустического поля сердца работает следую. щим образом.

Контактные микрофоны 2 (датчики ) 4О устанавливаются на грудную клетку в следующей последовательности: первый микрофон ставится на второе межребе— рье справа на 4-5 см от срединной линии, второй микрофон — слева во вто-4 ром межреберье на 5 см слева от срединной линии, третий микрофон — в пятом межреберье на верхушечной точке сердца, четвертый — в пятом межреберье справа от срединной линии.

Электрические сигналы фонокардиограммы поступают с микрофонов 2, расположенных в различных точках выслушивания, на усилители 3, которые усиливают сигналы по амплитуде, и далее на элементы 4 стробирования, управляемые блоком 5 формирования стробирующих импульсов, который вырабатывает строб, связанный с вершиной зубца электрокардиограммы. Полученные четыре стробированных сигнала направляются в аналого-цифровые преобразователи 8, которые осуществляют преобразование электрических сигналов в цифровую двоичную информацию, которая поступает синхронно на четыре оперативных запоминаюших устройства 17, причем счетчики 16 адреса при этом работают синхронно. После записи информация, хранимая в оперативных запоминающих устройствах 17, считывается асинхронно, осуществляя режим сканирования цифровой задержки в соответствии с программой, заложенной в постоянное запоминающее устройство 15, управляемое счетчиком 14, определяя таким образом временные задержки каналов. и соответст- венно сканирование по конкретным точкам области сердца. Далее инфор— мация, задержанная в соотношениях

e, ., ., . 4 л + < „ + г + +

1 \ 7 8 5 1 1 1 где < „ ь — соответствующие времена задержки каналов; соответствуюшие расстояния от датчиков до локализации точки; ч — скорость звука, поступает попарно на два элемента 18 умножения, а полученные в результате операции умножения числа поступают на выходной элемент 19 умножения. 11оследнее произведение вводится в цифровой интегратор 9, причем счетчик ?О со скоростью, задаваемой значением .. управляющей частоты f „н, (равной, например, 10 кГц)> отслеживает входные значения путем сравнения их с его выходными значениями на компараторе 22. Таким образом, рассмотренные функции тракта реализуют вычисленные взаимно корреляционные функции четырех независимых функций времени.

Информация о корреляционной функции, прошедшая через регистр 21 сдвига поступает на блок 24 вводя данных микропроцессора 23 и с него на оперативное запоминающее устройство 25 для хранения. Блок 24 ввода данных преобразует информацию,поступающую с регистра 21, параллельным кодом в информацию, на которой работает центральный микропроцессор 23, входные данные в который г-.оступают

1138115 из оперативного запоминающего устрой ства 25. Анализатор 10 сигналов производит вычисление коэффициентов Фурье методом быстрого преобразования (БПФ ) и результаты вычислений передает в оперативное запоминающее устройство 25. Вычисление производится в соответствии с математическим обеспечением БПФ, заложенным в виде программы в постоянное запоминающее устройство 26.

Работа всех блоков анализатора 10 сигнала синхронизуется таймером 1 1, который управляет также разверткой дисплея 7 и счетчиком 14 сканирую; щей системы (блоки 14-16 блока 6 корреляционной обработки сигналов ).

Затем результаты вычисления коэффициентов Фурье через блок 27 вывода данных преобразуются к виду, удобному для использования в дисплее 7 .(цветном телевизионном мониторе), и поступают на дешифратор 12 цвета.

Сначала последовательно поступает информация о коэффициентах Фурье каждой пространственной точки области сердца, причем различным группам спектральных составляющих присваиваются различные цвета, Одновременно таймер 21 синхронизирует развертку дисплея 7, подавая тактовые импульсы на вход синхронизации, Дисплей 7, управляемый дешифратором 12, воспроизводит цветную картину области сердца, по которой можно определить патологические отклонения.

При необходимости локализованный участок можно подробно проанализиро,вать, получив на экране изображение его рельефной. спектральной картины, В этом случае на дешифратор 12 поступает сначала информация о спектральных составляющих первого временного сечения, затем второго и т,д,, причем информация о коэффициентах выдается последовательно — от младших мономеров к старшим. Затем цикл выдачи неоднократно повторяется, одновременно таймер li синхронизирует развертку дисплея 7, Различным величинам коэффициентов присваиваются различные цвета. Таким образом воспроизводят цветную картину рельефа акустического сигнала выбранной точки.

Предлагаемое устройство позволяет получить цветное рельефное изображение спектральной картины любого выбранного участка .плоской акустической картины области сердца, для чего к входу постоянного запоминающего устройства 15 подключен пульт

13 выбора координат точки выслушива-. ния, а к микропроцессору 23 подключено постоянное запоминающее устройство 26, задающее программу быстрого преобразования Фурье. При этом сигнал сохраняет точный спектральный состав с учетом фазы каждой составляющей, и вся картина получает изображение в виде контурных спектральных линий равной амплитуды.

Работа предлагаемого устройства позволяет записать один сердечный цикл и, освободив пациента, обработЗО ку сигнала, а его анализ и диагностику проводить в его отсутствие. Это дае" возможность получить объективную картину акустических явлений в клапанном и мьппечном аппаратах сердца, различить фазовые соотношения акустических феноменов в систолу и диастолу, обнаружить и рассмотреть акустическую картину от звуков коронарных сосудов, их различие в

40,систолу и диастолу, позволяет определить уровень выбросов в тонах и локализовать эти выбросы, и по всем этим данным охарактеризовать состояние сердечно-сосудистой системы и патологические отклонения от нормы.

Устройство позволяет проводить ран . нюю диагностику сердечных заболеваний.

ВНИИПИ Заказ 10582/3 Тиран 722 Подписное

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