Устройство для определения информативных признаков электрокардиосигнала

 

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано при диагностических исследованиях сердечно-сосудистой системы. Изобретение позволяет повысить помехоустойчивость и достоверность определения R-зубца электрокардиосигнала. Способ основан на действиях по определению длительности R-зубца электрокардиосигнала на уровне двух различных I Изобретение относится к области медицинской техники и может быть испсшьзовано при диагностических исследованиях сердечно-сосудистой системы . Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и достоверности определения R-зубца электрокардиосигнала (ЭКС). На фиг. 1 представлен аппроксимированный треугольником R-зубец ЭКС; порогов и последующем расчете длительности на уровне изолинии. Устройство для реализации способа содержит блок 1 первичной обработки, соединенный с входами пороговых 2 и 3 элементов, на другие входы которых поступают сигналы от задатчика 4,констант, выходы пороговых элементов 2 и 3 соединены с соответствующими входами элемента 9 запрета, элемента 10 памяти, элемента 5 задержки , коммутатора 8, генератора 6 импульсов и блока 14 определения параметров . Выход элемента 9 запрета соединен с одним из входов временного селектора 12. Выход генератора 6 импульсов через умножитель 7 частоты и коммутатор 8 подключён к входу счетчика 11, выход которого соединен с входом формирователя 13 и входом блока 14 определения параметров, другой вход счетчика соединен с выходом элемента 5 задержки, дополнительный вход коммутатора 8 с выходом генератора 6 импульсов 2 с.п. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил. ГО 00 на фиг. 2 - функциональная схема устройства. Способ реализуется следующим образом . Осуществляют измерение длительностей каждого предварительно обработанного (усиленного и отфильтрованного ) входного импульса (R-зубца ЭКС и импульсных помех) на двух пороговых зфовнях - дополнительном (и,) и заданном (U) (фиг. 1). За

Взамен ранее изданного

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК дд 4 А 61 В 5/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3883617/63 (22) 12.04.85 (46) 23.02.89. Бюл. ¹ 7 (71) Особое конструкторское бюро биологической и медицинской кибернетики (72) M.M. Николаев и Б.Ф. Шкапин (53) 615.471.612.171-073(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 590756, кл. G 06 F 15/42, 19. 11.75.

Авторское свидетельство СССР № 659145, кл. А 61 В 5/04, 19.07.75.

Авторское свидетельство СССР № 412887, кл. А 61 В 5/04, 19.02.71. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ

R-ЗУБЦА ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛА И УСТ.РОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано при диагностических исследованиях сердечно-сосудистой системы.

Изобретение позволяет повысить помехоустойчивость и достоверность определения R-зубца электрокардиосигнала.

Способ основан на действиях по определению длительности R-зубца электрокардиосигнала на уровне двух различных

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано при диагностических исследованиях сердечно-сосудистой системы.

Цель изобретения — повьппение помехоустойчивости и достоверности определения R-зубца электрокардиосигнала (ЭКС) .

На фиг. 1 представлен аппроксимированный треугольником R-зубец ЭКС;

„„Я0„„1289460 А 1 порогов и последующем расчете длительности на уровне изолинии. Устройство для реализации способа содержит блок 1 первичной обработки, соединенный с входами пороговых

2 и 3 элементов, на другие входы которых поступают сигналы от задатчика 4.констант, выходы пороговых элементов 2 и 3 соединены с соответствующими входами элемента 9 запрета, элемента 10 памяти, элемента 5 задержки, коммутатора 8, генератора 6 импульсов и блока 14 определения параметров. Выход элемента 9 запрета соединен с одним из входов временного селектора 12. Выход генератора 6 им3 пульсов через умножитель 7 частоты и коммутатор 8 подключен к входу счетчика 11, выход которого соединен с входом формирователя 13 и входом ( блока 14 определения параметров, другой вход счетчика соединен с выходом элемента 5 задержки, дополнительный Ф®» вход коммутатора 8 с выходом генера- Я тора 6 импульсов, 2 с.п. и 2 з.п. Я) ф-лы, 2 ил а я

2 на Фиг. 2 — функциональная схема устройства.

Способ реализуется следующим образом.

Осуществляют измерение длительностей каждого предварительно обработанного (усиленного и отфильтрованного) входного импульса (R-зубца

ЭКС и импульсных помех) на двух пороговых уровнях — дополнительном (U1) и заданном (Ug) (фиг. 1) . За1289460 тем, основываясь на аппроксимации

R""çóáöoâ ЭКС и сигналов помех импульсами треугольной формы, определяют длительность основания Си входных импульсов ЭКС на уровне изолинии по формуле (t — t ) — --- + t (1)

U8 и н е U U 6

8 н где t — длительность импульса R— н зубца на уровне йзолинии;

t — длительность импульса входного сигнала на заданном пороговом уровне; — длительность импульса входо ного сигнала на дополнительном пороговом уровне;

U — величина дополнительного лоб рога;

Uö — величина заданного порога.

Выражение (1) справедливо при Пп»

»Uн и t и) О, при этом значение U определяется минимально (физиологически) возможной амплитудой R-зубца, которая, в свою очередь, зависит от вида отведения и других факторов.

Найденное значение t „сравнивают со значениями длительности К-зубца

ЭКС, определяемыми возможным заданным физиологическим пределом. Выделяют импульс, длительность которого находится в заданном временном пределе, и отселектированный таким образом импульс ЭКС принимают за R-зубец.

Приведенная аппроксимация R-зубца импульсом треугольной формы позволяет определять не только длительность сигнала на уровне иэолинии,.но и такие параметры R-зубца, как амплитуду (U) отселектированного R-зубца.

U = (U -U) — — —, (2)

tu и н длительность переднего фронта

Си

t (3) н "ь . Устройство, реализующее описанный способ, содержит (фиг. 2) блок 1 первичной обработки ЭКС (усиления и ° фильтрации), вход которого подключен к входной шине устройства, а выход— к входам пороговых элементов 2 и 3, задатчик 4 констант, элемент 5 задержки, последовательно соединенные генератор 6 импульсов, умножитель 7 частоты и управляемый коммутатор 8, элемент 9 запрета, элемент 10 памяти, счетчик 11 импульсов, последовательно соединенные временной селектор 12 и формирователь 13, а также блок 14 определения параметров Блок 14 включает регистр !5, второй элемент 16 задержки, блок 17 деления, второй счетчик 18, второй регистр 19, блок

20 умножения, третий счетчик 21, претий регистр 22 и второй блок 23 умножения.

Устройство работает следующим об10 разом.

В исходном состоянии при отсутствии сигнала на входной шине устройства на выходе порогового элемента

3 присутствует напряжение логического

"0", которое удерживает генератор 6 импульсов в режиме нулевого выходного сигнала, а через элемент 5 задержки это напряжение устанавливает элемент

10 памяти в нулевое состояние и осуществляет сброс счетчиков 11, 18, 21.

На выходе порогового элемента 2 также присутствует напряжение логического

"0", которое устанавливает управляемый коммутатор 8 в режим передачи сигнала с выхода умножителя 7 частоты на счетный вход счетчика 11, а счетчик 21 — в режим счета тактовых импульсов. Напряжением логического

"0" с выхода элемента 10 памяти эле 0 мент 9 запрета переводится в состояние, при котором отключается управляющий вход временного селектора 12 от выхода порогового элемента 3, а счетчик 18 этим напряжением устанавливается в режим счета тактовых им35 пульсов.

Предварительно усиленный ЭКС вместе с помехами поступает с входной шины устройства через блок 1 первичной обработки на сигнальные входы пороговых элементов 2 и 3, на опорные входы которых подаются пороговые напряжения П и и U> соответственно (Ug»

» U „) с первого и второго выходов задатчика 4 констант.

На выходе порогового элемента 2 вырабатывается прямоугольный импульс соответствующий времени превышения входным сигналом уровня U, а на выходе порогового элемента 3 выраба50 тывается прямоугольный импульс дли-. тельностью t„, соответствующей рремени превышения входным сигналом уровня U

При превьппении входным сигналом

55 порогового уровня Uq на выходе поро гового элемента 3 возникает напряжение логической "1", которое запускает генератор 6 импульсов, формиру1289460

Если амплитуда входного сигнала уменьшилась ниже уровня U то элемент 3 переходит в исходное состояние, при котором генератор 6 импульсов прекращает формирование тактовых импульсов, а временной селектор 12 переводится по своему управляющему входу (задним фронтом выходного импульса порогового элемента 3) в режим сравнения длительности t. основания . входного импульса с допустимыми пределами ее изменения, которые устанавливаются задатчиком 4 констант по его пятому и шестому выходам. К этому времени счетчиками 11, 18 и 21 зафикющий тактовые импульсы с частотой Г и снимает сброс с элемента IO памяти и со счетчиков 11, 18 и 21 импульсов. При этом счетчики 18 и 21 подсчитывают тактовые импульсы, поступающие с частотой F непосредственно с выхода генератора 6 импульсов, а счетчик 11 подсчитывает тактовые импульсы, поступающие с частоУ той F — — — с выхода умножителя 7

U -U н частоты, имеющего коэффициент умноUs жения К = — — —, который устанавлиП ц и ь н вается задатчиком 4 констант по его третьему выходу.

Затем при превышении входным сиг. налом порогового уровня U на выходе порогового элемента 2 формируется напряжение логической "1", которое устанавливает управляемый коммутатор

8 в режим передачи тактовых импульсов с частотой F на счетный вход счетчика 11, переводит элемент 10 памяти в единичное состояние и запрещает подсчет тактовых импульсов счетчиками 18 и 21. При этом элемент 10 памяти переводит элемент 9 запрета в состояние, при котором сигнал с выхода порогового элемента 3 подается на управляющий вход временного селектора 12.

При уменьшении амплитуды входного сигнала ниже уровня U пороговый эле1 мент переходит в исходное состояние, при котором управляемый коммутатор 8 возвращается в прежнее положение передачи на счетный вход счетчика 11 тактовых импульсов с выхода умножи» теля 7 частоты, а счетчик 21 опять переводится в режим подсчета тактовых импульсов. сированы числа, пропорциональные величинам t„, t, и „-С соответственно.

В том случае, когда длительность входного импульса находится в установленных допустимых пределах, на выходе временного селектора 12 формируется импульс, по переднему фронту которого производится перезапись содержимого счетчиков 11, 18 и 21 соответственно в регистры 15, 19, 22 и осуществляется запуск формирователя

13, формирующего на выходной шине устройства импульс, свидетельствующий о наличии на входной шине устройства импульса с заданной длительностью основания, соответствующей выделяемому устройством R-зубцу ЭКС. Длительность выходного импульса формирователя 13 выбирается такой, чтобы она была больше суммарного времени срабатывания временного селектора 12, блока 17 деления, блоков 20 и 23 умножения и интервала задержки, производимой элементом 16 задержки.

По переднему фронту выходного импульса временного селектора 12 также начинается процесс вычисления величин U и t„ rxo формулам (2) и (3) путем запуска через элемент 16 задержки блока 17 деления (по его третьему входу), который производит деление содержимого регистра 15 (t„) на содержимое регистра 22 (t z-t ). Затем выходной код блока 17 деления умножается в блоке 20 умножения на коэффициент К = U > — U поступающий с четвертого выхода задатчика 4 констант, а в блоке 23 умножения — на содержимое регистра 19 °

Через интервал задержки, производимый элементом 5 задержки, сигнал логического "0" с выхода порогового элемента 3 переводит элемент 1О памяти в исходное состояние и производит сброс счетчиков 11, 18,и 2 1. По окончании выходного импульса временного селектора t2 на выходных шинах устройства можно считывать коды ин формативных параметров, определяемые устройством: R — зубца ЭКС, длительности t основания, амплитуды U u длительности t „ переднего фронта °

В конкретном варианте выполнения для .предварительно усиленного в

1000 раз входного сигнала ЭКС могут быть выбраны следующие параметры устройства:

Ug =0,5В; Up=0,25 В, 1289460 диапазон допустимых изменений

t от 40до 55 мс, U

К вЂ” — 2 К =U -U =.0 25. ц Ц 2 1 2 ° 5

Таким образом, изобретение позволяет повысить помехоустойчивость и достоверность определения R-зубца ЭКС. В случае необходимости возможно определение параметров вьщелен10 ного R-зубца, причем качество и достоверность селекции R-зубца не зависят от амплитуды входного сигнала, поскольку критерием для селекции является соответствие величины длитель15 ности основания импульса заданным временным.. интервалам. Действительно, из формулы (1) и фиг. 1 следует, что при изменении амплитуды входного

ЭКС происходит перераспределение длительностей t „ и tB, а значение остается неизменным. Это позволяет выделять R-зубцы в большом диапазоне изменения амплитуды входного сигна25 ла. Все это обеспечивает повышение качества диагностики сердечно-сосудистых заболенаний.

Формула изобретения

1, Способ определения длительности

R-зубца электрокардиосигнала, включающий в себя действия по усилению и фильтрации электрокардиосигнала, измерению его длительности на уровне 35 заданного порога и определению наличия R-зубца по измеренной длительности, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и достоверности определения 40

R-зубца за счет определения его длительности на уровне изолинии, измеряют длительность электрокардиосигнала на уровне дополнительного порога, величина которого не более мини- 45 мальной амплитуды электрокардиосигнала, но не менее величины заданного порога, и при наличии превышения дополнительного порога и длительности элцктрокардиосигнала на уровне изо- 50 линии, находящейся в заданных пределах, судят о наличии К-зубца, причем длительность электрокардиосигнала на уровне иэолинии определяют по формуле

0в (— t B) — — — + в (B н где t д - длительность электрокардиосигнала на уровне изолинии;

t< - длительность электрокардио.сигнала на уровне заданного порога;

t< — длительность электрокардиосигнала на уровне дополнительного порога;

UB - величина дополнительного порога;

Uq — величина заданного порога.

2. Устройство определения длительности R-зубца электрокардиосигнала, содержащее блок первичной обработки, пороговый элемент, временной селектор, элемент запрета и элемент задержки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и достоверности определения R-зубца за счет определения его длительности на уровне изолинии, н него дополнительно введены задатчик констант, второй пороговый элемент, управляемый коммутатор, элемент памяти, генератор импульсов, умножитель частоты, формирователь, счетчик, причем выход блока первичной обработки соединен с первыми входами первого и второго пороговых элементов, вторые входы пороговых элементов соответственно соединены с первым и вторым выходами задатчика констант, выход первого порогового элемента соединен с информационным входом элемента памяти, выход второго порогового элемента соединен через элемент запрета со стробирующим входом селектора времени, с управляющим входом генератора и с элементом задержки, выход которого соединен с вторым входом элемента памяти, с входом "Разрешение" счетчика, выход генератора соединен через умножитель частоты и непосредственно с соответствующими входами коммутатора, выход коммутатора соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с вторым входом временного селектора, выход которого соединен с входом формирователя, третий выход задатчика констант соединен с управляющим входом умножителя частоты, а пятый и шестой выходы задатчика соединены с соответствующими информационными входами временного селектора, выход элемента памяти соединен с вторым входом элемента запрета, выход формирователя соединен с выходной шиной устройства, при этом временной селектор выполнен в виде

12894 двухпорогового элемента сравнения кодов.

3. Устройство по п. 2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможно5 стей, в него введен блок определения параметров, первый вход которого соединен с выходом первого порогового элемента, второй вход — с четвертым выходом задатчика констант, третий вход — с выходом генератора импульсов, четвертый вход — с выходом элемента задержки, пятый входс выходом элемента памяти и шестой вход соединен с выходом счетчика.

4. Устройство по п. 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок определения параметров состоит из трех регистров, двух блоков умножения, блока деления, элемента задержки, двух счетчиков, при этом входы блока определения параметров соответственно соединены с входом "Разрешение" второго счетчика, с управляющим входом .

60 1О первого блока умножения, со счетным входом первого и второго счетчиков, с входами "Сброс" первого и второго счетчиков, с входом "Разрешение" первого счетчика, с входом первого регистра, с входом элемента задержки и с управляющими входами регистров, выходы счетчиков соединены соответ ственно с информационными входами вторorо и третьего регистров, выход первого регистра соединен с первой выходной шиной устройства, информационные выходы первого и третьего регистров соединены соответственно с первым и вторым входами блока деления, управляющий вход которого соединен с выходом элемента задержки, выход блока деления соединен с первыми входами блоков умножения, выход второго регистра соединен со вторым входом второго блока умножения, выходы блоков умножения соединены соответственно с второй и третьей выходными шинами устройства.

1289460

Составитель А. Селиверстов

Техред М. Хоцанич Корректор В ° Романенко

Редактор О. Филипова

Заказ 751 Тираж 644 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,101