Устройство для выявления кардиоаритмии

 

Изобретение предназначено для анализа ритма сокращений сердца и позволяет повысить достоверность выявления нарушений кардиоритма путем обеспечения возможности оперативного контроля работоспособности основных узлов устройства. Снимаемый с обследуемого датчиком 1 электрокардиосигнал псЗдается в блок 2 выделения R-зубцор, который по каждому R-зубцу фор мирует нормированный синхроимпульс. Когда устройство с помощью переключателя 8 переводится в режим диагностики, синхроимпульсы поступают непосредственно в блок 3 обработки RR-интревалов, выявляющий аритмии, наличие которых индицируется блоком 4 индикации. В режиме проверки работоспособности на вход блока 2 выделения R-зубцов поступает нерегулярная поверочная последовательность синхроимпульсов, формируемая с помощью блока 6 задержки и элемента ИЛИ 7. Если контрольный индикатор 5 сигнализирует о наличии аритмии, выявленной блоком 3 обработки RR-интервалов, это свидетельствует о нормальной работе основных блоков устройства и тем самым о достоверности получаемой с помощью устройства информации о характере кардиоритма . 1 з.п.ф-лы. 5 ил. i (Л со фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„SU„„1301377 А1

15Р 4 А 61 В 5/04

1 г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3960901/28-14 (22) 04.10.85 (46) 07.04.87. Бюл. № 13 (71) Белорусский научно-исследовательский институт кардиологии (72) Г. И. Сидоренко и А. П. Воробьев (53) 615.47(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 651785, кл. А 61 В 5/02, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 849581, кл. А 6 1 В 5/04, 30.01.80. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ

КАРДИОАРИТМИИ (57) Изобретение предназначено для анализа ритма сокращений сердца и позволяет повысить достоверность выявления нарушений кардиоритма путем обеспечения возможности оперативного контроля работоспособности основных узлов устройства. Снимаемый с обследуемого датчиком 1 электрокардиосигнал подается в блок 2 выделения

R-зубцов, который по каждому R-зубцу формирует нормированный синхроимпульс. Когда устройство с помощью переключателя 8 переводится в режим диагностики, синхроимпульсы поступают непосредственно в блок

3 обработки RR-интревалов, выявляющий аритмии, наличие которых индицируется блоком 4 индикации. В режиме проверки раоотоспособности на вход блока 2 выделения

К-зубцов поступает нерегулярная поверочная последовательность синхроимпульсов, формируемая с помощью блока 6 задержки и элемента ИЛИ 7. Если контрольный индикатор 5 сигнализирует о наличии аритмии, выявленной блоком 3 обработки RR-интервалов, это свидетельствует о нормальной работе основных блоков устройства и тем самым о достоверности получаемой с помощью устройства информации о характере кардиоритма. 1 з.п.ф-лы. 5 ил.

1301 377

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

Цель изобретения — повышение достоверности выявления нарушений ритма сердца путем контроля выделения R-зубцов и обработки RR-интервалов.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — то же, предпочтительный вариант; на фиг.Ç вЂ” узел вычитания; на фиг.4 — генератор командных импульсов; на фиг.5 — временные диаграммы, поясняющие функционирование устройства.

Устройство для выявления кардиоаритмии содержит (фиг.1) последовательно соединенные датчик 1 электрокардиосигнала (ЭКС) и блок 2 выделения R-зубцов, блок 3 обработки RR-интервалов, блок 4 индикации, контрольный индикатор 5, последовательно соединенные блок 6 задержки и элемент

ИЛИ 7, второй вход которого подключен к выходу блока 2 выделения R-зубцов, а выход — к входу блока 3 обработки КК-интервалов, и переключатель 8, первый вход которого соединен с вторым входом элемента

ИЛИ 7, второй вход — с выходом блока 3 обработки RR-интервалов, первый выход — с входом блока 6 задержки, второй выход— с входом блока 4 индикации, а третий выход — с входом контрольного индикатора 5.

При этом блок 6 задержки содержит (фиг.2) последовательно соединенные генератор 9 импульсов, первый элемент И 10 и счетчик 11 импульсов, выход которого является выходом блока 6 задержки, последовательно соединенные генератор 12 случайный чисел и второй элемент И 13, выход которого подключен к второму входу счетчика 11 импульсов, и триггер 14, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 10, первый вход — с выходом счетчика 11 импульсов и с вторым входом второго элемента И 13, а второй вход является входом блока 6 задержки.

В предпочтительном варианте выполнения устройства блок 3 обработки RR-интервалов содержит (фиг.2) генератор 15 импульсов, делитель 16 частоты, два счетчика

17 и 18 импульсов, узел 19 вычитания, элемент 20 сравнения и узел 21 управления.

Элемент 20 сравнения может быть выполнен в виде компаратора кодов. Узел 21 управления может быть выполнен в виде управляемого генератора 22 командных импульсов и трех триггеров 23, 24 и 25, образующих распределитель импульсов с тремя выходами и самоостановом (фиг.2).

Блок 4 индикации может быть реализован, например, на последовательно соединенных счетчике 26 импульсов (обнуляемом при включении устройства), дешифраторе 27 и цифровом индикаторе 28 (фиг.2).

Узел 19 вычитания в предпочтительном варианте выполнения содержит (фиг.З) реверсивный счетчик 29 импульсов, триггер 30, два элемента И 31 и 32 и элемент ИЛИ-HE 33

Управляемый генератор 22 командных импульсов содержит (фиг.4) два триггера 34 и 35, элемент И 36, генератор 37 импульсов и формирователь 38 импульсов, выполненный, например, в виде дифференцирующей

RC-цепи. Переключатель 8 может быть выполнен в виде двух связанных ключей 8-1 и 8-2 (фиг.2) . Контрольный индикатор 5 представляет собой световой индикатор, выполненный, например, в виде индикаторной лампочки.

Устройство для выявления кардиоаритмии работает следующим образом.

Устройство имеет два режима работы— режим диагностики аритмии и режим проверки работоспособности устройства. В режиме диагностики аритмии с помощью переключателя 8 (фиг.5в, положение 1) связь между блоком 2 выделения R-зубцов и блоком 6 задержки размыкается, а блок 4 индикации подключается к выходу блока 3 обработки

RR-интервалов. ЭКС с датчика 1 (фиг.5а) подается на вход блока 2 выделения R-зубцов, который по каждому R-зубцу ЭКС формирует прямоугольный синхроимпульс (СИ), поступающий через элемент ИЛИ 7 на вход блока 3 обработки RR-интервалов (фиг.5б) .

Последний анализирует информацию о временных интервалах между поступающими на его вход импульсами (фиг.5д) следующим образом. По каждому входному импульсу осуществляется последовательное формирование на выходах триггеров 23, 24 и 25 узла 21 управления (фиг 2) трех управляющих импульсов К1, К2, и КЗ (фиг.5ж), следующих с частотой, определяемой управляемым генератором 22. По управляющим импульсам К1, К2, и КЗ в блоке

3 обработки RR-интервалов выполяются следующие операции: К1 — сравнение кодов в элементе 20 сравнения; К2 — перезапись содержимого из счетчика 18 в узел 19 вычитания; КЗ вЂ” сброс (установка в нулевое состояние) счетчиков 17 и 18.

Тактовые импульсы (ТИ), поступающие с выхода генератора 15 (фиг.5е), подсчитываются счетчиком 18 и счетчиком 17, на вход которого ТИ подаются через делитель 16, имеющий коэффициент, равный, например, пяти. Поскольку управляющие импульсы К1, К2 и КЗ вырабатываются с приходом каждого К-зубца ЭКС, по окончании каждого RR-интервала счетчик 18 содержит значение, соответствующие длительности RR-интервала, а счетчик 17 содержит значение, равное одной пятой этой длительности..

Узел 19 вычитания определяет значение, соответствующее абсолютной величине разности длительностей предшествующего RR-интервала КК; и текущего.RR-интервала RR;. i.

l30! 377

lARR;I ) 0,2 КК;+1 (2) 55

Это осуществляется путем занесения по импульсу К2 в реверсивный счетчик 29 (фиг.3) значения RR; из счетчика 18, и одновременной установки в единичное состояние триггера 30. Далее ТИ текущего

RR-интервала, поступая через элемент И 31 на вход вычитания реверсивного счетчика 29, производят вычитание длительности RR;+ этого интервала. В случае достижения разностью нулевого значения, элемент ИЛИНЕ 33 формирует сигнал, сбрасывающий триггер 30, и ТИ подаются на вход прямого счета реверсивного счетчика 29. В результате узел 19 вычитания определяет значение!

ЛКК;1 = IRR — КК;,,!. (1) По управляющему импульсу Кl, поступающему с выхода узла 21 управления на элемент 20 сравнения, осуществляется сравнение величины ЛИК;! с непрерывно изменяющейся контрольной уставкой 0,2 КК;1ь

При выполнении неравенства элемент 20 сравнения вырабатывает импульс, соответствующий наличию аритмии сокращений сердца.

Управляющий импульс 13 производит сброс счетчиков 17 и 18, завершая цикл обработки текущего RR-интервала ЭКС.

Формируемые узлом 21 управления импульсы Кl, К2 и КЗ привязаны по фазе к ТИ, т. е. появляются с приходом первого ТИ после формирования очередного СИ (фиг.5) . Эта функция выполняется упра вляемым генератором 22 (фиг.3). Поступающий с выхода элемента ИЛИ 7 СИ (фиг.5д) устанавливает триггер 34 в единичное состояние, которое переписывается в триггер 35 после появления очередного ТИ. Одновременно триггер 34 сбрасывается. Триггер 35 в течение одного периода ТИ разрешает прохождение импульсов с генератора 37 через элемент И 36 на вход управляемого генератора 22. В момент установки триггера 35 формирователь 38 вырабатывает импульс, который по стробирующим импульсам генератора 37 записывается в триггер 23, формируя импульс Кl, и последовательно переписывается в триггеры 24 и 25, вырабатывая соответственно импульсы К2 и КЗ.

С приходом. следующего ТИ триггер 35 сбрасывается и узел 21 управления не меняет своего состояния до появления очередного

СИ. Так как частота генератора 37 превышает не менее чем в 3 раза частоту ТИ, управляющие импульсы формируются в промежутке между двумя первыми ТИ, следующими после СИ, и время обработки RR-интервала ЭКС не превышает одного периода

ТИ.

При наличии аритмии сокращений сердца, выявленной блоком 3 обработки RR-ин5

50 тервалов, импульс с выхода элемента 20 сравнения через переключатель 8 подается на вход блока 4 индикации (фиг.2). Этот импульс увеличивает на единицу содержимое счетчика 26, выходной код которого дешифрируется дешифратором 27 и индицируется в десятичном представлении цифровым индикатором 28. При этом счетчик 26 начинает свою работу с нулевого состояния, устанавливаемого при включении устройства.

В режиме проверки работоспособности устройства с помощью переключателя 8 (положение 11) блок 6 задержки подключается к выходу блока 2 выделения R-зубцов, а к выходу блока 3 обработки

RR-интервалов вместо блока 4 индикации подключается контрольный индикатор 5. В этом режиме СИ на вход блока 3 обработки

RR-интервалов подаются через элемент

ИЛИ 7 как непосредственно с выхода блока 2 выделения R-зубцом, так и после их прохождения через блок 6 задержки.

Таким образом, в режиме проверки блок 3 обработки RR-интервалов производят анализ поверочного ритма, представляющего собой сочетание истинного ритма сердца обследуемого и импульсов, следующих с задержкой по отношению к исходным СИ Rзубцов ЭКС (фиг.5д). Результирующий ритм получается измененным, причем характер изменения зависит от времени задержки и от истинного ритма сердца ооследуемого.

Время задержки определяется статистическими характеристиками выходного сигнала генератора 12 случайных чисел. При поступлении СИ на вход блока 6 задержки триггер 14 устанавливается в единичное состояние, которое обеспечивает прохождение импульсов с выхода генератора 9 через элемент И 10 на счетчик 11. Предварительно в последний с выхода генератора 12 случайных чисел через элемент И 13 заносится код случайно изменяющегося числа и.

Следовательно, счетчик 11 досчитывает импульсы с выхода генератора 9, начиная с числа и, до значения коэффициента N пересчета счетчика 11. Выходной сигнал счетчика 11, являющийся выходным сигналом и блока 6 задержки, переводит в нулевое состояние триггер 14, запрещая прохождение импульсов с выхода генератора 9 через элемент И 10, и разрешает запись через элемент И 13 нового числа и из генератора 12 случайных чисел в счетчик 11, подготавливая блок 6 задержки к приему следующего

СИ. Время задержки олоком 6 задержки определяется в соответствии с соотношением ! з = — — — —, (3), М-и

1 где !з — время задержки блоком 6 задержки;

N — коэффициент пересчета счетчика 11;

n — число, заносимое в счетчик 11 из генератора 12 случайных чисел; — частота импульсов на выходе генератора 9.

1301З77

n= iX — t - f, (4) Для проверки работоспособности датчика 1, блока 2 выделения R-зубцов и блока 3 обработки RR-интервалов на вход последнего необходимо подать аритмичную последовательность СИ, составленную из истинного ритма сердцa обследуемого и импульсов, задержанных относительно инстинного ритма сердца. Если ритм сокращений сердца обследуемого является синусовым, достаточно . обеспечить в блоке 6 задержки, например, среднее время задержки ma— = 0,20 с и дисперсию времени задержки Р =

= 0,0010 с . Таким образом, задержанные импульсы имитируют экстрасистолы, не попадая в середину RR-интервалов и не совпадая с R-зубцами ЭКС обследуемого. Результирующий ряд интервалов между СИ такой, что блок 3 обработки RR-интервалов выявляет наличие проверочной аритмии в соответствии с выражением (2).

Если в исходном ЭКС обследуемого имеются аритмии, вероятные характеристики ритма сердца меняются. Однако в случае использования указанных статистических характеристик времени задержки образование проверочных аритмий все равно достоверно обеспечено, так как аритмии характеризуются сочетаниями нормальных, укороченных и удлиненных RR-интервалов, и их объединение со случайными интервалами образует неправильный ритм. Из выражения (3) следует, что генератор 12 случайных чисел должен формировать случайные числа в соответствии с формулой где 1з распределено случайным образом по нормальному закону со средним значением

m = 0,20 с и дисперсией D3 = 0,0010 с .

Для того, чтобы блок 6 задержки каждый раз обеспечивал новую задержку, необходимо, чтобы период формирования случайных чисел п с указанными характеристиками был меньше минимально возможного периода следования R-зубцов и равен, например, О,! с. Время задержки, создаваемое блоком 6 задержки, может быть и постоянным, например, меньшим половины наименьшего вероятного периода сердечных сокращений.

В процессе анализа формируемого проверочного ритма блок 3 обработки RR-интервалов выявляет наличие аритмии. Сигналы наличия аритмии индицируются контрольным индикатором 5, подтверждающим исправность устройства. Блок 4 индикации при этом не функционирует.

Существует вероятность формирования в режиме проверки правильного ритма. Это может происходить в случае совпадения задержанных импульсов с СИ и в случае попадания задержанных импульсов в середину RR-интервалов при определенных нарушениях исходного ритма сердца. Так как и

55 задержка и истинный ритм сердечных сокращений обследуемого постоянно меняются, путем перевода устройства в режим проверки на более длительное время (например, до 5 с) можно надежно получить на входе блока 3 обработки RR-интервалов нарушенный ритм сердца и проверить работоспособность устройства.

Срабатывание в режиме проверки контрольного индикатора 5 свидетельствует об исправности датчика 1, блока 2 выделения

R-зубцов и блока 3 обработки RR-интервалов. Если хотя бы один из этих блоков неисправен, контрольный индикатор 5 в режиме проверки не работает, что указывает на недостоверность получаемой с помощью устройства информации. При этом контролируется также правильность использования датчика 1 (например, правильность положения электродов, обработки поверхности кожи), а следовательно, и достаточность амплитуды и степени помехозащищенности ЭКС, при которых обеспечивается нормальная работа блока 2 выделения R-зубцов.

Таким образом, устройство обеспечивает повышение достоверности выявления нарушений ритма сокращений сердца посредством оперативного контроля работоспособности основных блоков устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для выявления кардиоаритмии, содержащее последовательно соединенные датчик электрокадиосигнала и блок выделения R-зубцов, блок обработки RR-интервалов, блок индикации и контрольный индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности выявления нарушений ритма сердца путем контроля выделения R-зубцов и обработки RR-интервалов, в него введены последовательно соединенные блок задержки и элемент ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу блока выделения R-зубцов, а выход — к входу блока обработки RR-интервалов, и переключатель, первый вход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, второй вход — с выходом блока обработки RR-интервалов, первый выход — с входом блока задержки, второй выход — с входом блока индикации, а третий выход — с входом контрольного индикатора.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем блок задержки содержит последовательно соединенные генератор импульсов, первый элемент И и счетчик импульсов, выход которого является выходом блока задержки, последовательно соединенные генератор случайных чисел и второй элемент И, выход которого подключен к второму входу счетчика импульсов, и триггер, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, первый вход — с выходом счетчика импульсов и с вторым входом второго элемента И, а второй вход является входом блока задержки.

1301377

Щиг 2 элементу

20 абнения

Рт счет чика 18

1301377 1ЕН

Фиг. Ф

6мОО ОпОЯа 2 ббlОРПР!

Ии06 опта Б адержаи

3ипд зпеиенаа ИПИ7!

8ихИ генератора 1f (7И) ! !

П /(2 f3

Риг. 5!

ЪпОжение леренпючавепя 8 ц

I

ОиОды Цьпа 21 уарабпе-! !

Составитель Э. Балуев

Редактор И. Горная Техред И. Верес Корректор А. Обручар

Заказ 921/3 Тираж 596 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

-8xadg гера Z5

-Входам ггероВ

Фи25