Способ анализа ритма сердечных сокращений и устройство для его осуществления

 

1. Способ анализа ритма сердечных сокращений, заключающийся в том, что одновременно с пациента снимают сигналы электрокардиограммы и дыхания и преобразуют длительность текущего кардиоцикла в напряжение , отличающийся тем, что, с целью оценки взаимосвязи ритма сердечньк сокращений с параметрами дыхания, преобразуют также длительность предыдущего кардиоцикла в напряжение, формируют по напряжению, пропорциональному дл и-- . тельности текущего кардиоцикла, и по сигналу дыхания сигнал управления изображением, затем оба сигнала подают на входы двухкоординатного индикатора и по распределению на зкране индикатора графических символов оценивают взаимосвязь ритма сердечных сокращений с параметрами дыхания. (Л S го о CD СП ю Фб/г. ;

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3578066/28-14 (22) 21. 12 ° 82 (46) 07.02.86.Бюл. У 5 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) В.В.Поляков, К.С.Ярош и Е.А.Береэный (53) 615.47(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 527185, кл. А 61 В 5/02, 01.09.72, Электроника и кибернетика в биологии и медицине. Сборник статей.

Пер.с англ., М., ИЛ,, 1963, с.288289. (54) СПОСОБ АНАЛИЗА РИТМА СЕРДЕЧНЫХ

СОКРАЩЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ анализа ритма сердечных сокращений, заключающийся

„,SUÄÄ 1209152 A в том, что одновременно с пациента снимают сигналы электрокардиограммы и дыхания и преобразуют длительность текущего кардиоцикла в напряжение, отличающийся тем, что, с целью оценки взаимосвязи ритма сердечных сокращений с параметрами дыхания, преобразуют также длительность предыдущего кардиоцикла в напряжение, формируют по напряжению, пропорциональному дли-.. тельности текущего кардиоцикла, и по сигналу дыхания сигнал управления изображением, затем оба сигнала подают на входы двухкоординатного индикатора и по распределению на экране индикатора графических символов оценивают взаимосвязь ритма сердечных сокращений с параметрами дыхания.

12091

2. Устройство для анализа ритма сердечных сокращений, содержащее последовательно соединенные датчик электрокардиосигнала, усилитель, детектор Д -зубца, блок преобразования кардиоинтервала в напряжение и регистратор и датчик дыхания, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью оценки взаимосвязи ритма сердечных сокращений с параметрами дыхания, в него введен блок синтеза сигналов, к первому входу которого подключен датчик дыхания, а блок преобразования кардиоинтервала в напряжение выполнен в виде преобразователя двух смежных кардиоинтервалов в напряжения, второй выход которого подключен к второму входу блока синтеза сигналов, причем регистратор выполнен в виде двухкоординатного индикатора, второй вход которого соединен с выходом блока синтеза сигналов.

3. Устройство по п.2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что в нем блок преобразования кардиоинтервала в нап1 ряжение выполнен в виде формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом детектора R --:зубца, 52 первого накопителя, входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам формирователя импульсов, второго накопителя., входы которого подключены соответственно

k третьему и четвертому выходам формирователя импульсов, и коммутатора, первый и второй входы которого соединены. соответственно с выходами первого и второго накопителей, третий и четвертый входы соответственно с пятым и шестым выходами формирователя импульсов, первый выход — с первым входом двухкоординатного индикатора, а второй выход— с вторым входом блока синтеза сигналов, 4. Устройство по п,2, о т л и ч а. ю щ е е с я тем, что в нем блок синтеза сигналов выполнен в виде суммирующего усилителя, а датчик дыхания содержит последовательно соединенные переменный резистор и подстроечный резистор, подключенные к источнику переменного напряжения с заземленной средней точкой, причем точка соединения переменного и подстроечного резисторов подключена к первому входу блока синтеза сигналов, Изобретение относится,к медицине, а именно к методам контроля и диагностики функционального состояния сердечно-сосудистой системы организма. 5

Цель изобретения — оценка взаимосвязи ритма сердечных сокращений с параметрами дыхания.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства для 1О анализа ритма сердечных сокращений; на фиг.2 — схемная реализация датчика дыхания; на фиг.3 — структурная электрическая схема формирователя импульсов, первого и второго накопите-15 лей и коммутатора; на фиг„4 — временные диаграммы прохождения сигналов по цепям устройства при осуществлении предлагаемого способа," на фиг.5— изображение на экране электронно- 20 лучевой трубки (ЭЛТ). распределения графических символов, полученное при осуществлении предлагаемого способа.

Устройство содержит последовательно соединенные датчик 1 электрокардиосигнала (ЭКС), усилитель 2, детектор

3R -зубца ЭКС блок 4 преобразования кардиоинтервала в напряжение и регистратор 5, последовательно соединенные датчик 6 дыхания и блок 7 синтеза сигналов, причем блок 4 преобразования кардиоинтервала в напряжение выполнен в виде преобразова-теля двух смежных кардиоинтервалов в напряжения, второй выход которого подключен к второму входу блока 7 синтеза сигналов, а регистратор 5 выполнен в виде двухкоординатного индиктора, второй вход которого соединен с выходом блока 7 синтеза сигналов.

3 1

При этом блок преобразования кардиоинтервала в напряжение содержит (фиг.1) формирователь 8 импульсов, вход которого соединен с выходом детектора R --зубца 3, первый накопитель 9, входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам формирователя 8 импульсов, второй накопитель 10 входы которого подключены соответственно к третьему и четвертому выходам формирователя

8 импульсов, и коммутатор 11, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого накопителя 9 и второго накопителя 10, третий и четвертый входы— соответственно с пятым и шестым выходами формирователя 8 импульсов, первый выход — с первым входом двухкоординатного индиктора, а второй выход — с вторым входом блока 7 синтеза сигналов °

Блок 7 синтеза сигналов может быть выполнен в виде суммирующего усилителя, а двухкоординатный индикатор — в виде осциллоскопа с ЭЛТ, входы которого являются входами развертки луча по горизонтальной (Х) и вертикальной (У) осям ЭЛТ.

Кроме того, датчик дыхания содержит (фиг.2) последовательно соединенные переменный 12 и подстроечный 13 резисторы, подключенные к источнику 14 переменного напряжения с заземленной средней точкой, причем точка соединения переменного 12 и подстроечного 13 резисторов подключена к первому входу блока 7 синтеза сигналов. При этом источник 14 переменного напряжения может быть выполнен, например, на трансформаторе, вторичные обмотки которого включены последовательно и точка их соединения заземлена, а первичная обмотка подключена к источнику первичного переменного напряжения. Переменный резистор 12 конструктивно может быть выполнен в виде заполненной графитом резиновой трубки и укреплен на корсете, охватывающем грудную клетку пациента.

Формирователь 8 импульсов (фиг.3) содержит последовательно соединенные первый 15 и второй 16 одновибраторы и счетный триггер 17, первый 18 и второй 19 элементы И, первые входы которых подключены к выходу первого однбвибратора 15, а выходы соединены соответственно с

209152 4

55 третьим и четвертым входами коммута-тора 11, третий элемент И 20 и четвертый элемент И 21, первые входь1 которых подключены к выходу второго одновибратора 16, а выходы соединены соответственно с первым входом первого накопителя 9 и с первым входом второго накопителя 10 причем вторые входы первого элемента И 18 и четвертого элемента И 21 подключены к первому выходу счетного триггера 17 и к второму входу первого накопителя 9, вторые входы второго элемента И 19 и третьего элемента И 20 подключены к второму выходу счетного триггера 17 и к второму входу второго накопителя

10, а вход первого одновибратора

15 соединен с выходом детектора

R-зубца 3.

Первый накопитель 9 (фиг.3) содержит первый конденсатор 22, подключенный к первому входу коммутатора 11, через первый ключ 23 к источнику 24 постоянного тока и через второй ключ 25 к нулевой шине, причем управляющие входы первого 23 и второго 25 ключей соединены соответственно с первым выходом счетного триггера 17 и с выходом третьего элемента И 20, а вторая обкладка первого конденсатора 22 подключена к нулевой шине. Второй накопитель

10 (фиг,3) содержит второй конденсатор 26, подключенный к второму входу коммутатора 11, через третий ключ

27 к источнику 24 постоянного тока и через четвертый ключ 28 к нулевой шине, причем управляющие входы третьего и четвертого ключей 27 и 28 соединены соответственно с вторым выходом счетного триггера 17 и с выходом четвертого элемента И 21, а вторая обкладка второго конденсатора 26 подключена к нулевой шине.

Коммутатор 11 (фиг.3) содержит включенные между его первой Х и второй У выходными шинами последовательно соединенные пятый 29 и шестой 30 ключи и последовательно соединенные седьмой 31 и восьмой

32 ключи, причем управляющие входы шестого 30 и седьмого 31 ключей подключены к выходу первого элемента

И 18, а управляющие входы пятого 29 и восьмого 32 ключей соединены с выходом второго элемента И 19.

Способ осуществляют следующим образом.

5 12091

С помощью наложенных на пациента датчиков 1 ЭКС и датчика 6 дыхания одновременно снимают сигналы ЭКС и дыхания. Сигнал ЭКС (фиг. 4a) подают через усилитель 2 на детектор t, -зуб5 ца 3, который на каждый -зубец ЭКС вырабатывает синхроимпульс, последовательность которых подают на вход блока 4 преобразования кардиоинтервала в напряжение, Этот блок 4 на своих выходах Х и У формирует, соответственно, сигнал, пропорциональный длительности предыдущего кардиоцикла (интервала RR) и сигнал, пропорциональный длительности текущего

15 кардиоцикла.

Сигнал дыхания (фиг.4m) подают на первый вход блока 7 синтеза сигналов, на второй вход которого поступает сигнал с выхода У блока 4 преобразования кардиоинтервала в напряжение. В момент каждого очередного сердечного сокращения блок 7 синтеза сигналов формирует сигнал управления изображением, несущий информацию как о длительности теку щего кардиоцикла, так и о глубине и/или фазе дыхания пациента (фиг.4У) который подают на вход У вертикального отклонения двухкоординатного индикатора 5, на вход Х горизонтального отклонения которого поступает сигнал, прогорциональный длительности предыдущего кардиоцикла (фиг.4Х). Таким образом, на экране двухкоординатного индикатора 5 обра35 зуется символ, положение которого относительно начала координат экрана характеризует длительности текущего и предыдущего кардиоциклов, 40 а его размеры, форма или цвет отображают глубину и/или фазу дыхания.

В одном из вариантов выполнения устройства, в котором конструкция датчика 6 дыхания дана на фчг.2, 45 блок 4 преобразования кардиоинтервала в напряжение имеет конструкцию представленную на фиг.3 и используются суммирующий усилитель и осциллоскоп с ЭЛТ, формируемый на экране ЭЛТ символ (фиг.5) имеет

50 вид вертикальной линии, длина 3 когорой пропорциональна глубине вдоха а координаты Х и У которой на экране ЭЛТ пропорциональны длительности соответственно предыдущего (КК;) и текущего (Ж;„ ) кардиоциклов. При этом устройство работает

"-ледующим образом, 52 Ь аждыи синхроимпульc, формируе мый детектором К -зубца 3 при поступлении на его вход ЭКС, первый одновибратор 15 вырабатывает импульс длительностью несколько миллисекунд, Этот импульс открывает через соответ. ствующий первый 18 (фиг.4а) или второй 19 элементы И (фиг.4с), определяемый состоянием счетного триггера

17 (фиг,4е и фиг.4д), или шестой

30 и седьмой 31 ключи, или пятый

29 и восьмой 32 ключи. При этом напряжения на первом и втором конденсаторах 22 и 26, пропорциональные длительностям двух последних смежных кардиоинтепвалов. подаются на выходы Х и У коммутатора 11 так, что на выход У подается сигнал, пропорциональный длительности только что закончившегося кардиоцикла яК,, а на выход .Х вЂ” сигнал, пропорциональный длительности предыдущего кардиоцикла RR, (фиг.4, Х). Затем сигналы с выходов коммутатора 11 поступают на соответствующие входы развертки осциллоскопа 5, на экране которого засвечивается точка (при отсутствии сигнала дыхания) с соответствующими координатами.

Второй одновибратор 16, запускаемый по заднему фронту импульса первого оцновибратора 15, также вырабатывает импульс длительностью несколько миллисекунд, который, при наличии логическои "1" на первом выходе счетного триггера 17 (фиг.4е), через элемент И 21 (фиг.4в) открывает четвертый ключ 28 и разряжает второй конденсатор 26 (фиг.4h). Зад- ний фронт этого импульса перебрасывает счетный триггер 17 в другое устойчивое состояние, при котором .логический "0" на первом его выходе (фиг.4е) закрывает первый ключ 23 и на первом конденсаторе 22 фиксируется напряжение, пропорциональное длительности предыдущего кардиоинтервала (фиг, 4f) а логическая "1" на втором выходе счетного триггера l7 (фиг.4g) открывает третий ключ

27, через который начинается линейный заряд второго конденсатора 26 до напряжения, пропорционального длительности текущего кардиоинтервала (фиг.4h). С приходом следующего синхроимпульса снова происходит передача напряжений с первого и второго конденсаторов 22 и 26 (через пятый и восьмой ключи 29 и 32) на

1209152

20

Г

9>ие. Ю соответствующие выходы Х и У коммута

1 тора 11, сигналы на которых определяют положение на экране ЭЛТ осциллоскопа 5 следующей точки и т,д.

Датчик 6 дыхания (фиг.2) первоначально с помощью подстроечного резистора 13 регулируется так, что при максимальном выдохе пациента напряжение на выходе датчика 6 дыхания равно нулю. Тогда при каждом вдохе заполненная графитом резиновая трубка, являющаяся переменным резистором 12, растягивается, увеличивая свое сопротивление, и на выходе датчика 6 дыхания появляется переменное напряжение (фиг.4ш), амплитуда которого пропорциональна изменению сопротивления переменного резистора 12, а следовательно пропорциональна глубине вдоха. Это напряжение поступает на первый вход суммирующего усилителя, на второй

Вход которого поступает напряжение, пропорциональное длительности предыдущего кардиоцикла и определяющее отклонение по вертикали соответствующей точки на экране ЭЛТ осциллоскопа. Переменное напряжение, 1 частоту которого выбирают так, что эа время действия импульса отклонения луча по оси У укладывается несколько осцилляций этого напряжения, суммируясь с импульсом отклонения по оси У (фиг.4 у) образует при засветке на экране ЭЛТ уже не точку, а вер. тикальную линию, длина 1 которой пропорциональна глубине вдоха, а положение на экране отображает длитель ности соответствующих кардиоциклов (фиг.5).

Сформированное в течение заданного периода наблюдение, двумерное распределение символов (например, вертикальных линий) отображают динамику ритма сердечных сокращений с учетом глубины и фазы дыхания. Таким образом, способ анализа ритма сердечных сокращений и предлагаемое устройство для его осуществления дают возможность контролировать функциональную связь дыхания и ритма сердечных сокращений, что обеспечивает проведение оперативной и достоверной диагностики нар-,лений этой связи и видов аритмии сердца, 1 209152

0,0 д8 12

Рве. Х

1Ю як

Составитель Э.Балуев

Техред Т.Тулик Корректор И.Иуска

Редактор М.Бланар

Заказ 336/6 Тира к. 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий, 113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5

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