Детектор экстрасистол

 

Детектор экстрасистол (ЭС) содержит блок 1 измерения RR-интервала, блок 2 анализа вре.менных соотношений, индикатор 3, с целью обеснечения выделения предсердных, желудочковых, парных и групповых экстрасистол в него введены блок 4 выделения , параметров электрокардиосигнала, блок 5 классификации ЭС, индикатор 6 помехи , фильтр нижних частот, фильтр верхних частот, дифференциатор, триггер Шмидта , делитель частоты, RS-триггер , генератор импульсов, счетчик с детектором, узел триггеров, узел регистров, элемент задержки и логический элемент И. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК д11 4 А 61 В 5/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3937893/28-14 (22) 26.07.85 (46) 29.02.88. Бюл. № 8 (71) Пензенский политехнический институт и Пензенский государственный институт усовершенствования врачей (72) T. В. Истомина, В. Э. Олейников, И. П. Татарченко, В. П. Шевченко и B. М. Шляндин (53) 615.47 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1066537, кл. А 61 В 5/04, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1047464, кл. А 61 В 5/02, 1982. (54) ДЕТЕКТОР ЭКСТРАСИСТОЛ (57) Детектор экстрасистол (ЭС) содержит блок 1 измерения RR-интервала, блок 2 анализа временных соотношений, индикатор 3, с целью обеспечения выделения предсердных, желудочковых, парных и гру»floBblx экстрасистол в него введены блок 4 выделения. параметров электрокардиосигнала, блок 5 классификации ЭС, индикатор 6»омехи, фильтр нижних частот, фильтр верхних частот, дифференциатор, триггер Шмидта, делитель частоты, RS-триггер, генератор импульсов, счетчик с детектором, узел триггеров, узел регистров, элемент задержки и логический элемент И. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1377030

Изобретение относится к меди цинской технике, а именно к устройствам для кардиологических исследований.

Цель изобретения — обеспечение выделения предсердных, желудочковых, парных и групповых экстрасистол.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема детектора экстрасистол; на фиг. 2 — блок выделения параметров электрокардиосигнала;,на фиг. 3 блок классификации экстрасистол; на фиг. 4 — преобразователь входящего в состав блока анализа временных соотношений; на фиг. 5 — таблица обозначений сигналов, формируемых в детекторе экстрасистол; на фиг. 6 — эпюры сигналов, поясняющие работу детектора экстрасистол.

Детектор экстрасистол содержит (фиг. 1) последовательно соединенные блоки 1 измерения .RR-интервала и блок 2 анализа временных соотношений, второй вход синхронизации которого подключен к второму выходу синхронизации блока 1 измерения

RR-интервала, блок 3 индикации, последовательно соединенные блок 4 выделения параметров электрокардиосигнала и блок

5 классификации экстрасистол, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу и к второму входу блока 2 анализа временных ссютношений, а выход — к входу блока 3 индикации, и индикатор 6 помехи, вход которого соединен с вторым выходом блока 4 выделения параметров электрокардиосигнала, третий выход которого подключен к входу блока 1 измерения RR-интервала, а вход — к входной шине детектора экстрасистол.

При этом блок 4 выделение параметров электрокардиосигнала содержит (фиг. 2) последовательно соединенные фильтр 7 нижних частот, вход которого является входом блока 4 выделения параметров электрокардиосигнала, фильтр 8 верхних частот, дифференциатор 9, триггер Шмидта 10, делитель 11 частоты и RS-триггер 12, последовательно соединенные генератор 13 импульсов, счетчик с дешифратором 14, узел 15 триггеров, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к второму, третьему и четвертому выходам счетчика с дешифратором 14, и узел 16 регистров, второй, третий и четвертый входы которых подключены соответственно ко второму, третьему и четвертому выходам узла 15 триггеров, первый, второй и третий выходы — к первой выходной шине блока

4 выделения параметров электрокардиосигнала, а четвертый выход — к второй выходной шине блока 4 выделения параметров электрокардиосигнала, элемент 17 задержки, вход которого соединен с пятым входом узла 16 регистров и с вторым выходом делителя 11 частоты, второй вход которого подключен к пятому выходу счетчика с дешифратором 14 и к второму входу RS-триггера

12, выход которого соединен с вторым входом счетчика с дешифратором 14, и логи5 ческий элемент И 18, первый вход которого соединен с выходом элемента 17 задержки, второй вход — с пятым выходом узла 16 регистров, а выход — с третьей выходной шиной блока 4 выделения паряметров электрокардиосигнала.

Кроме того, блок 5 классификации экстрасистол содержит (фиг. 3) первый анализатор 9, последовательно соединенные второй анализатор 20, третий анализатор 21, второй вход которого подключен к выходу первого анализатора 19, и узел 22 счетчиков импульсов, выход которого является выходом блока 5 классификации экстрасистол, и узел 23 управления, первый вход синхронизации которого подключен к второму входу узла 22 счетчиков импульсов, первый выход — к первым входам первого анализатора 19, и второго анализатора 20. второй и третий выходы — соответственно к второму и третьему входам второго анализатора 20, а второй вход — к второму выходу второго анализатора 20, причем второй вход первого анализатора 19 и третий и первый входы узла 23 управления являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока 5 классификации

Зр " р "и""

В предпочтительном варианте выполнения детектора экстрасистол блок 2 анализа временных соотношений содержит (фиг. 1) первый и второй цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 24 и 25, регистр

35 26, мультивибратор 27, двухступенчатый резистивный делитель 28, два компаратора

29, 30 и преобразователь 31, в состав которого входят (фиг. 4) узел 32 регистров и логический элемент И 33, причем вход стро40 бирования R-преобразователя 31 подключен к входу мультивибратора 27. Узел 15 триггеров блока 4 выделения параметров электрокардиосигнала содержит четыре соответствующим образом подключенные триггеры 34 — 37 (фиг. 2). Узел 23 управления

45 блока 5 классификации экстрасистол содержит (фиг. 3), триггер 38, три логических элемента И 39 — 41, два логических элемента ИЛИ 42 и 43, инвертор 44 и три элемента 45 — 47 задержки. В состав первого ана50 лизатора 19 входят (фиг. 3) три триггера

48 — 50, три логических элемента И 51 — 53 и элемент 54 задержки. Второй анализатор

20 включает (фиг. 3) счетчик с дешифратором 55, три логических элемента И 56 — 58 и логический элемент ИЛИ 59. Третий ана 5 лизатор 21 содержит девять логических элементов И 60 — 68.

Детектор экстрасистол функционирует следующим образом.

1377030

Принцип работы детектора экстрасистол заключается в одновременном анализе как вариаций длительности RR-интервала электрокардиосигнала (ЭКС), так и формы

QRS-комплекса ЭКС, что позволяет выделять предсердные и желудочковые экстрасистолы, а также диагносцировать одиночную, парную- и групповую экстрасистолию (фиг. 5 cHrHa F, — F ) .

Исходный ЭКС поступает на вход блока

4 выделения параметров ЭКС, который осуществляет выделение и первичную классификацию QRS-комплексов по их длительности. На первом выходе блока 4 выделения параметров ЭКС формируются сигналы

В„, В, и В (фиг. 5), соответствующие нормальному QRS-комплексу (В, и желудочковым экстрасистолам первого типа (В ) и второго типа (В ), на третьем выходе— импульсная последовательность, соответствующая желудочковым комплексам ЭКС, а на втором его выходе — сигнал наличия помехи импульсного вида или различных артефакторов (В, ) . Сигнал В поступает на вход индикатора 6 помехи, который позволяет оценить степень насыщенности помехами анализируемого участка ЭКС, а также качество наложения электродов.

Длительности временных интервалов между смежными желудочковыми комплексами ЭКС измеряются блоком 1 измерения

RR-интервала, информация с первого выхода которого поступает на первый вход блока

2 анализа временных соотношений. Анализ сердечного ритма ведется fIQ сокрашенному описанию ЭКС в виде последовательности

RR-интервалов. Оценка степени аритмичности сокрашений сердца проводится путем классификации по трем классам отношения

RR; „IRR,, где RR; — интервал между выделенным желудочковым комплексом и ему предшествовавшим, а RR,, — интервал между предпоследним желудочковым комплексом и ему предшествовавшим. Блок 2 анализа временных соотношений формирует логические сигналы А,, А, А (фиг. 5), отображающие к какому классу принадлежит текуший RR-интервал ЭКС:

А,=1, есаН к 1,2

А, = 1, если 1,2 ) = т0,8

А — — 1, если 0,8 >

Сигнал с выхода синхронизации блока

1 измерения RR-интервала; формируемый по каждому выделенному QRS-комплексу

ЭКС вне зависимости от его типа, подается на вход синхронизации блока 2 анализа временных соотношений и на третий вход (синхронизации) блока 5 классификации экстрасистол, осуществляюшего окончательную классификацию экстрасистолических нарушений и подсчет их количества.

Для этого на первый вход блока 5 классификации экстрасистол подаются данные пер. вичного анализа ЭКС по форме ОК, . ьом

5 плекса (сигналы В,, В, и В,), а на второй его вход — информация, характсризукпцая временные соотношения, выявленныс в сердечном ритме (сигналы А,, А, и Л. ).

Количество экстрасистолических нарушений по всем выделенным классам (, I; индицируется блоком 3 индикации.

Отдельные блоки детектора экстрасистол работают следующим образом.

Блок 4 выделения па раметров ЭКС (фиг. 2) посредством фильтра 7 нижних частот, фильтра 8 верхних частот, дифференциатора 9 и триггера Шмидта 10 осуществляет выделение желудочковых комплексов на фоне сетевой помехи, дрейфа изолинии, а также Т-зубцов ЭКС высокой

20 амплитуды, сравнимой с амплитудой

К-зубца. Фильтр 7 нижних частот и фильтр

8 верхних частот образуют полосовой фильтр с полосой пропускания, соответствующей спектру QRS-комплекса ЭКС (например, с полосой 10 — -35 Гц). Кроме того, фильтр 7 нижних частот является дифференцируюгцим узлом и формирует на выходе сигнал первой производной ЭКС (фиг. 6 ЭКС ). Поэтому на выходе дпфференциатора 9 имеется сигнал второй про3р изводной ЭКС (фиг. 6, ЭКС ), который имеет экстремумы в точках перегиба QRSкомплекса ЭКС. При этом расстояние между двумя соседними максимумами ЭКС соответствует длительности QRS-комплекса исходного ЭКС. Триггер Шмидта !О пре35 образует максимумы ЭКС в импульсы прям оу гол ьной формы, 10 которым делитель

11 путем деления частоты на два формирует информативные импульсы, длительность которых соответствует длительности QRS40 комплексов (фиг. 6).

Счетчик с дешифратором 14 производит подсчет количества тактовых импульсов, которыми генератор !3 импульсов заполняет информативные импульсы, а также осуществляет разделение информативных им45 пульсов, формируемых делителем !! частоты, на пять зон по их длительности.

Первая зона соответствует импульсной помехе (фиг. 6, П,). при этом выходной сигнал со счетчика с дешифратором 14 не снимается и, таким образом, помехи подобного типа устраняются из дальнейшего анализа. Вторая зона соответствует наличию нормального R-зубца (фиг. 6, R). При попадании в эту зону появляется сигнал логической единицы на первом выходе счетчи55 ка с дешифратором 14, который путем перевода триггера 34 узла 15 триггеров в единичное состояние проходит на первый вход узла 16 регистров. Попадание в третью зо!

377030 ну характеризует желудочковую экстрасистолу первогс типа (фиг. 6, ОЖ Э). При этом на втором. выходе счетчика с дешифратором 14 появляется сигнал логической единицы. который сбрасывает триггер 34, переводит триггер 35 узла 15 триггеров в единичное состояние и проходит благодаря этому на второй вход узла 16 регистров.

Четвертая зона охватывает диапазон длительностей Q)RS-комплексов, возникающих при желудочковых экстрасистолах второго типа (фиг. 6, 05К,Э). При попадании в четвертую зону на третьем выходе счетчика с дешифратором 14 появляется сигнал логической единицы, который сбрасывает триггер 35, переводит триггер 36 узла 15 триггеров в единичное состояние и поступает на третий вход узла 16 регистров. Пятая зона соответствует наличию помех, имею-. щих наибольшую длительность (фиг. 6, П, ) .

При этом на четвертом выходе счетчика с дешифратором 14 появляется сигнал логической единицы, который осуществляет сброс триггеров 36 и 37 узла 15 триггеров.

Для формирования выходного сигнала, соответствующего последовательности желудочковых комплексов ЭКС без помех, с первого выхода счетчика с дешифратором

14 осуществляется установка в единичное состояние, а с его четвертого выхода сброс в нулевое состояние триггера 37 узла

15 триггеров. Сигнал о наличии достоверного QRS-комплекса (при попадании во вторую, третью или четвертую зоны) с четвертого выхода узла 15 триггеров поступает на четвертый вход узла 16 регистров, с пятого выхода которо о этот сигнал через логический элемент И 18 (при наличии на первом его входе разрешающего сигнала) проходит на третий выход блока 4 выделения папаметрсв ЭКС. На четвертом выходе узла 16 регистров сигнал логической единицы (B ) формируется только при наличии помехи (как импульсной, так и артефактной) в сходном ЭКС. Этот сигнал через второй выход блока 4 выделения параметров ЭКС поступает на вход индикатора

6 помехи.

Сброс счетчика с дешифратором 14 осуществляется по импульсу переполнения с пятого его выхода при помощи RS-триггера

l2, что обеспечивает запаздывание во времени сигнала сброса счетчика с дешифратором 14 относительно сигнала стробирования узла 16 регистров, необходимое для записи и считывания полученной информации. Импульс переполнения счетчика с дешифратором 14 производит также сброс делителя 1! частоты. Запись сигналов с выходов узла 15 триггеров в узел 16 регистров осуществляется по заднему фронту информативного импульса, поступающего с второго выхода делителя 11 частоты через

5 !

0 !

3Q

40 д элемент 17 задержки. Этот же сигнал разрешает прохождение через логический элемент И 18 сигналов с пятого выхода узла

16 регистров и формирование на третьем выходе блока 4 выделения параметров ЭКС сигнала наличия QRS-комплекса (фиг. 1 и 2, сигнал К). На первом, втором и третьем выходах узла 16 регистров формируются соответственно сигналы В,, В, и Вз (фиг. 5), которые поступают на первую выходную шину блока 4 выделении параметров ЭКС для дальнейшего анализа.

Сигналы A„A и А, несущие информацию о степени аритмичности сердечных сокрашений, поступают на второй вход блока

5 классификации экстрасистол, а именно на третий вход узла 23 управления, на первый вход которого подается сигнал синхронизации по R-зубцу ЭКС (фиг. 3). Сигнал А, соответствует наличию укороченного предэкстрасистолического 1с1с-интервала и запоминается триггером 38 узла 23 управления. Когда приходит сигнал А, свидетельствующий о наличии удлиненного постэкстрасистолического RR-интервала, то срабатывает логический элемент И 40 и с небольшой задержкой на первом выходе узла

23 управления возникает команда Е4 о наличии экстрасистолы. Командой D< через логический элемент ИЛИ 43 сбрасывается триггер 38.

Сигнал укорочения RR-интервала поступает также на вход логического элемента

И 41, и если на его второй вход поступают синхроимпульсы R, то это свидетельствует о наличии парной или групповой экстрасистолии. Сигнал Вз с выхода логического элемента И 41 поступает на счетный вход счетчика с дешифратором 55 второго анализатора 20, который осуществляет подсчет количества смежных укорочений RR-интервалов. Максимальное количество укороченных К К-интервалов при групповой экстрасистоле равно пяти, поэтому шестым импульсом с выхода счетчика с дешифратором

55 производится сброс триггера 38. Сброс счетчика с rrerrrифратором 55 производится сигналом D вместе со сбросом триггера

38 или при приходе сигнала А„по которому с помощью инвертора 44, элемента 45 задержки и логического элемента И 39 формируется короткий импульс сброса. Это необходимо вследствие того, что если за удлиненным постэкстрасистолическим RR-интервалом следует КК-интервал нормальной длительности, то появляется сигнал укорочения А,. Сброс счетчика с дешифратором

55 по сигналу укорочения А, исключает возможность ошибочной диагностики экстрасистол.

Сигнал Dq с первого выхода узла 23 управления подается через первый вход первого анализатора 19 на входы логичес1377030

Формула изобретения ких элементов И 51, 52 и 53, а также с небольшой задержкой на входы сброса триггеров 48, 49 и 50 (фиг. 3). На второй вход первого анализатора 19 поступают сигналы В,, В, и В, (фиг. 5), которые запоминаются триггерами 48 — 50 на некоторое время, необходимое для формирования сигнала D< . При этом на выходах триггеров 48 — 50 появляются сигналы В, В» и

В (фиг. 6). При появлении сигнала Dr, на выходе первого анализатора 19 формируется один из сигналов С,, С,, С, (фиг. 5), поступающий на второй вход третьего анализатора 21. Второй анализатор 20 с помощью логического элемента ИЛИ 59 и логических элементов И 56 — 58 формирует один из сигналов Е,, Е„Е (фиг. 5), который подается на первый вход третьего анализатора 21. Третий анализатор 21 с помощью логических элементов И 60 — 68 формирует сигналы F — F в соответствии с типом выделенной экстрасистолы.

Сигналы F — -Р подаются на первый вход узла 22 счетчиков импульсов, на второй вход которого поступают синхроимпульсы, сформированные по R-зубцам ЭКС. Узел

22 счетчиков импульсов осуществляет подсчет количества нарушений ритма сердца по каждому из девяти типов экстрасистол, выделяемых детектором экстрасистол. Информация, поступающая с узла 22 счетчиков импульсов, отображается блоком 3 индикации.

Использование предлагаемого детектора экстрасистол в клинической практике позволяет существенно расширить диагностические возможности и повысить достоверность диагностики нарушений сердечного ритма, что обеспечит повышение качества профилактики и лечения целого класса заболеваний сердечно-сосудистой системы.

1. Детектор экстрасистол, содержащий последовательно соединенные блок измерения RR-интервала и блок анализа временных соотношений, второй вход которого подключен к второму выходу блока измерения

RR-интервала, и блок индикации, отличающийся тем, что, с целью обеспечения выделения предсердных, желудочковых, парных и групповых экстрасистол, в него введены последовательно соединенные блок выделения параметров электрокардиосигнала и блок классификации экстрасистол, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу и к второму входу блока анализа временных соотношений, а выход — к входу блока индикации, и индикатор помехи, вход которого соединен

55 с вторым выходом блока выделения параметров электрокардиосигнала, третий выход которого подключен к входу блока измерения RR-интервала, а вход — к входной шине детектора экстрасистол.

2. Детектор по п. 1, отличающийся тем, что в нем блок выделения параметров электрокардиосигнала содержит последовательно соединенные фильтр нижних частот, вход которого является входом блока выделения параметров электрокардиосигнала, фильтр верхних частот, дифференциатор, триггер

Шмидта, делитель частоты и RS-триггер, последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик с дешифратором, узел триггеров, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к второму, третьему и четвертому выходам счетчика с дешифратором, и узел регистров, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к второму, третьему и четвертому выходам узла триггеров, первый, второй и третий выходы — к первой выходной шине блока выделения параметров электрокардиосигнала, а четвертый выход— к второй выходной шине блока выделения параметров электросигнала, элемент задержки, вход которого соединен с вторым выходом делителя частоты, второй вход которого подключен к пятому выходу счетчика с дешифратором и к второму входу

RS-триггера, выход которого соединен с вторым входом счетчика с дешифратором, и логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом элемента задержки и с пятым входом узла регистров, второй вход — с пятым выходом узла регистров, а выход — с третьей выходной шиной блока выделения параметров электрокардиосигнала.

3. Детектор по и. 1, отличающийся тем, что в нем блок классификации экстрасистол содержит первый анализатор, последовательно соединенные второй анализатор, третий анализатор, второй вход которого подключен к выходу первого анализатора. и узел счетчиков импульсов, выход которого является выходом блока классификации экстрасистол, и узел управления, первый вход которого подключен к второму входу узла счетчиков импульсов, первый выход — к первым входам первого анализатора и второго анализатора, второй и третий выходы — соответственно к второму и третьему входам второго анализатора, а второй вход — к второму выходу второго анализатора, причем второй вход первого анализатора и третий и первый входы узла управления являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока классификации экстрасистол. з77озо

152

1377() 311

Д2

12) RR(i/RR(kad дВ>ЯЯ; г/RR; яй;, /ия, > i2 нпрнпльньш чяй —

7келудпчкйая экстра- Желудпчкпдоя эксп;спстола пердпгп pocucmona дтпрого типа (Ж,3) muna (7R Э) Кппондо " есть экстрасистола" разрешение сброса разрешение спета экстросистпл

Е2

Е1

0пинпчная экстра-! с

cucmona (0Ý) Парная Экстросистп- )рупподая экстрола (ПЭ) cucmona (IЭ) 1

FI Одиночная npedcepd- Парная предсердная Групппопя npedcepdноя экспросостола 3xcmpocucmona (ппр3) ноя экстрпсистола (Ппр Э) (гпрэ) F6

0пиночноя нселудпч- Парная желудочкпдая пдая зкстросистпла a em pocvcmona перпербого типа (ПЖ,3) Пего muna (Пж,з) Групподоя желудочкодая экстросистола пердого muno (I ж,3) Г7

Fpgnnodая желудпцкпдая z

1 I

1 1

1 1 1

Экс 1 I I

1 3 1

11

11 1 1 1 11 11 11

I 1 I i

ЭКС"

1(gen1 дь 71 чпст07ы

81 8о

ЦАП25

0Э ажгя

0й(, Э р тэв

Ф(7г. 8

Составитель Э. Балуев

Редактор М. Недолуженко Текред И. Версс Корректор 11. Зрдейи

Заказ 510/4 Тираж б55 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35. Раушская наб., д. 4)5

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

П!

Е1+ ES 1-: 2

Предсерднпя зкстраcucmono (пр 3) ь — — — ——

Одиночная желиопц- кпдая экстросостопа птпрпго типа (ОЖг 9) Предположение "ncengлпчкопая зкстрасисmana пердпго тйпп" (ж,) IIopeaz тлудоикодая зкстрпсостпла отороео типа (ПЖ v) Предположение "Желуюочкпдая зкстросистола Юторпго типа (жг