Устройство для анализа биоритмов сердца

 

Изобретение относится к вычислительной технике и медицине и может бь ть использовано для совместного j-лалиэа биоритмов сердца и дыу человека при контроле состояния сердечно-сосудистой системы. Целью изобретения является повышение достоверности зя счет имитации искаженной передачи частотного состава дыхательных влияний на деятельность синоаурикулярного узла сердца в генерируемой им последовательности импульсов. Устройство содержит датчик 1 электрокардиосигнала, усилитель 2, детектор 3 зубца, преобразователь 4 времени в код, цифровой частотный анализатор 5, датчик 6 дыхания, усилитель 7 аналого-цифровой преобразователь 8, цифровой частотный анализатор 9, аналого-цифровой преобразователь 10, генератор 11 тактовых импульсов, цифровой частотный анализатор 12. 2 ил. (О V,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (191 (13) (51)5 С 06 F»/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A ВТОРСИОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4654009/24 (22) 22.02.89 (46) О?.01.91. Бюл. Р 1 (71) 1-й Московский медицинский институт им.И.М,Сеченова (72) Э.14!.Кутерман (53) 681.321(088.8) (56) Патент СНА Р 4458688, кл. G 06 F 15/42, 1984.

Патент СНА 11 - 4450527, кл. G 06 F15/42,,А 61 В 5/02,, А 61 В 5/05, 1984

Лернер Э.Н., Бондарчук В.И.

Автоматический анализ биоритмов сердца и дыхания. Диспансеризация населения и автоматизированные информационные системы. Медицинская техника для диспансеризации всего населения. — Тез.докл.Всесоюзного совещания (4-5 декабря 1984). М., 1984, с.67-69. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА БИОРИТМОВ СЕРДЦА (57) Изобретение относится к вычислительной технике и медицине и может быть использовано для совм стного ;;:ализа биоритмов сердца и дыханля у человека при контроле состояния сердечно-сосудистой системы.

Целью изобретения является повьп ение достоверности за счет имита ;ни искаженной передачи частотного состава дыхательных влияний на деятельность синоаурикулярного узла сердца в генерируемой им последовательности импульсов. Устройство содержит датчик 1 электрокардиосигнала, усилитель 2, детектор 3 зу"ца, преобразователь 4 времени в код, цифровой частотный анализатор 5, датчик 6 дыхания, усилитель 7, аналого-цифровой преобразователь 8, цифровой частотный анализатор 9, аналого-цифровой преобразователь 10, генератор

11 тактовых импульсов, цифровой частотный анализатор 12. 2 ил.

1619309

Изобретение относится к вычислительной технике и медицине и может быть использовано для совместного анализа биоритмов сердца и дыхания у человека при контроле состояния сердечно-сосудистой системы и ее нейрогуморальной регуляции при диагностике, прогнозировании и определении стадии заболевания, при оценке и прогнозировании состояния тяжело больного в процессе лечения, человека-оператора в процессе трудовой деятельности и спортсмена в спортивно-тренировочном процессе. 15

Целью изобретения является повышение достоверности за счет имитации искаженной передачи частотного состава дыхательных влияний на деятельность синоарикулярного узла (САУ) сердца в генерируемой им последовательности импульсов.

На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг. 2 — графики функ- ций спектральной плотности биоритмов дыхания (кривая 0-), сердца (кривая О ) и синтезированного сигнала (кривая Р ).

Устройство содержит датчик 1 электрокардиосигнала, усилитель 2, де- 30 тектор 3 зубца R преобразователь 4 времени в код, цифровой частотный анализатор 5, датчик 6 дыхания, усилитель 7, аналого-цифровой преобразователь 8, цифровой частотный анализатор 9, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 10, генератор 11 тактовых импульсов, цифровой частотный анализатор 12.

В анализе биоритмов сердца в первую 0 очередь рассматривают взаимодействие .дыхательной и сердечно-сосудистой системы, представленное дыхательными волнами (ДВ), и внутрисистемное регулирование, представленное медлен- 45 ными волнами первого (МВ1) и второго (МВ2) порядка, которые связывают с депрессорными и прессорным колебаниями артериального давления. Считают, что ДВ отражают состояние трофотропных, а NB1 и MB2 — эрготропных механизмов регуляции сердечно-сосудистой системы. Для выявления ДВ в биоритмах сердца используют анализ биоритмов дыхания, МВ1 находится в диапазоне 0,17-0,07 Гц, а MB2 — в диапазоне 0,07-0,02 Гц.

-В системе нейрогуморальной регуляции вегетативных функций человека

САУ сердца выступает в качестве моду лятора поступающих на него управляющих сигналов. Для того, чтобы в результате модуляции не происходило искажение частотного состава управляющих сигналов, необходимо чтобы частота модуляции была не менее, чем в 2 раза выше наибольшей частоты, присутствующей в их спектре.

Устройство .работает следующим образом.

С помощью установленных на пациенте датчиков 1 и 6 одновременно снимаются электрокардиосигнал (ЭКС) и сигнал дыхания. ЭКС через усилитель

2 подают на детект6р 3 зубца R, который на каждый зубец Н ЭКС вырабатывает синхроимпульс. Последовательность синхроимпульсов подается на вход преобразователя 4, который осуществляет цифровое измерение интервалов следования зубцов R, преобразуя их в последовательность кодов, поступающую на вход цифрового частотного анализатора

5. На выходе анализатора 5 образуется среднее значение и функция спектральной плотности интервалов следования зубцов. Сигнал дыхания через усилитель 7 поступает на сигнальные входы АЦП. На выходе АЦП 10 образуются цифровые отсчеты сигнала дыхания с частотой следования, задаваемой генератором 11, которые поступают на вход анализатора 12. На выходе анализатора 12 образуется функция спектральной плотности сигнала дыхания.

На выходе АЦП Я образуются цифровые отсчеты сигнала дыхания с частотой следования, задаваемой последовательностью синхроимпульсов, поступающих на его тактовый вход с выхода детектора зубца R. Последовательность цифровых отсчетов сигнала дыхания с выхода АПП 8 поступает на вход цифрового частотного анализатора.9, на выходе которого образуется функция спектральной плотности сигнала дыхания, кодированного с текущим значением периода дискретизации, равным текущему значению интервала следования зубцов R.

Заключение о дыхательном происхождении частотных составляющих биоритмов сердца получают из сопоставления функции спектральной плотности интервалов, образованной на выходе анализатора 5, и функций спектральной плотности сигнала дыхания, обра1619309

6 зованных на выходах анализаторов

12 и 9, При этом для определения масштаба по оси частот Аункции спектральной плотности на BblxoJTRx RHBJIH затора 5 и 9 используют среднее значение интервалов между зубцами, а на выходах анализатора 12 — часто-у генератора 11.

На основе данного устройств". может быть создан прибор;тля оперативного анализа биоритмс>в =ердца и ды— хания, позволяющий на заданном интервале. наблюдения определять сред,— нее значение (частота сердечных сокращений) и среднеквадратичеcкое отклонение (н;.стабильность периода сердечных сокращений) длительностBH интервалов между зубцами К, частоту дыхания, а также функции спектральной плотности биаритмов сердца, дь;кения и синтезированногo сигнала — последовательности кодов„ полученной путем квантования сигнала дыхания с текущим значением периода дискретизации, равным текущему значению интервала между зубцами R ЭКС. По функциям спектральной плотности определяются частота и дисперсия колеба-тельных составляющих нестабильности периода сердечных сокращений, частота и дисперсия колебательных составляющих синтезиро занного сигнала., Все результаты выводятся на цифропечать, причем функции спектральной плотности выводятся как в циАровом, так и в i ðBÀH÷åñêoM виде. Спектральные составляющие биоритмов сердца, имеющие час-.отные аналоги в спектра дыхания или синтезированногo сигнала, связывают с влиянием дыхания. Ин- тегральная, оценка влияния дыхания на биоритмы сердца определяется как сумма дисперсий этих составляющих, По расхождениям в спектрах дыхания и синтезированного сигнала судят о наличии искаженного воспроизведечия сигнала дыхания в биоритмах сердца.

На граАике биоритмов дыхания (фиг.2B) присутствует доминирующий пик на частоте 0,3 Гц с относительной дисперсией 0,72, характеризующий основную частоту дьгхания, и четко выраженный ник на частоте 0,6 Гц с относительной дисперсией 0,12, представляющий первую гармонику. На графике биоритмов сердца (фиг.2б) присутствует доминирующий пик на частоте 0,06 Гц, а также пики на частотах

0,15, 0,8 и 0,ч5 Гц, Макс: мальная частота, которая может присутствовать в биоритмах сердца (0,55 Гн), : пределяе-ся частотой сердечнЫх сокращений (66 уд./мин), в связи с чем в отношении составляющей биоритмов дыхания с частотой 0,6 Гц может проявиться

"перенос" частот. На графике функции спектральной плотности синтезированного сигнала (Avr.2â) присутствует не

-.î:üêî доминирующий пик на частот0,3 Гц, но еде и пики HFt частотах

0,15, 0,2 и 0,45 Гц, не имеющие четких аналсгов в биоритмах дыхания. Инт:-=рпретируя биогитмы ".åoðäöà на основан и с„=.:Iествующе..о представления о диалаэон"..>. ;астот колебательных состагляю.сх и совместного ;..нализа графиков функции спектральной плотности с рдпа и дыхания „получают что пик

HB HBc > те О, 06 Гц с о гносительной р Hr= A "отH 58 представляет мед ленн, волны в с орого порядка, пик на час.тоте 0,15 Гц с D»„ 0,06 представляет медленные волны первого порядка и характеризует участие симпатической нервной сист мы; пик на частоте 0,3 Гц с D „ 0,28 представляет д-..хательные волны и характери зует участле парасимпатической нервной системы, Принадлежность к дыхательным волнам пика на частоте

0,45 Гц с Dот„0,04 на:содится под сомнением, так как он не имеет четкого аналога в биоритмах дыхания.

Рассмотрение граАика функции спектральной плотности синтезированного сигнала псзволяет придти к выводу, что пик на частоте 0,45 Гц относится к дыхательным волнам, пик на частоте

0,15 Гц также связан с дыхательными влияниями на биоритмы сердца, вследствие чего характеризует участие в регулировании сердечно-сосудистой системы не симпатического, а наоборот, парасимпатического отдела вегетативной нервой системы. В результате колебания в диапазоне МВ отсутствуют, а суммарная В „ ДВ оказывается равной 0 38, а не 0,28, как это ошибочно представлялось без учета искаженногс воспроизведения частотного состава сигнала дыхания в биоритмах сердца, Ф о р м у л а изобретения

Устройство для анализа биоритмов сердца, вход электрокардиосигнала которого через последовательно соеди1619309 а2 а(о

6® (4/ 4 аз ан аз а оа р,.> о аи аз 0ss рц

4ЪЫ

Составитель А.Жеренов

Редактор М.Бланар Техред М.Мгргентал Корректор Т.Малец

Заказ 50 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 ненные детектор зубца R и преобразователь времени в код соединен с входом первого цифрового частотного анализатора, вход сигнала дыхания устройства подключен к информационному входу первого аналого-цифрового преобразователя, тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход подключен к входу второго цифрового частотного анализатора, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности за счет имитации искаженной передачи частотного состава дыхательных влияний на деятельность синоаурикулярного узла сердца в генерируемой им последовательности импульсов, в него введены третий цифровой частотный анализатор и второй аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого подключен к входу сигнала дыхания устройства, тактовый вход подключен к выходу детектора зубца R, а выход соединен с входом третьего цифрового частотного анализатора.