Селектор qrs-комплексов электрокардиосигнала

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для кардиологических исследований. Целью изобретения является повышение надежности селекции QRS-комплексов при одновременном увеличении числа идентифицирующих классов. Предлагаемый селектор содержит фильтр 1 нижних частот, налоговый ключ 2, блок 3 памяти, блок 4 дифференцирования, два блока 5, 9 сравнения, два элемента НЕ 6, 11, три счетчика-дешифратора 7, 10, 13, блок 8 селекции, семь элементов И 12. 21. 26, 28, 29, 30, 31, генератор 14, шесть элементов ИЛИ 15,16. 19.24.33.34. пороговый элемент 17, формирователь 18, четыре триггера 20, 22, 25, 27. регистр 23, элемент 32 задержки. 2 ил. ы Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s А 61 В 5/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4765661/14 (22) 05.12.89 (46) 15.06.92. Бюл. N 22 (71) Пензенский политехнический институт (72) Т.В.Истомина, Л.Ю.Кривоногов, М,А.Сидорова и И.П.Татарченко (53) 615.47 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1502008, кл. А 61 В 5/04, 1989. (54) СЕЛЕКТОР QRS-КОМПЛЕКСОВ ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛА (57) Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для кардиологических исследований. Целью изобретения является повышение надежности селекции QRS-комплексов при одновременИзобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при создании медицинских приборов для кардиологических исследований.

Цель изобретения — повышение надежности селекции QRS-комплексов при.одновременном увеличении числа идентифицируемых классов, На фиг. 1 приведена структурная схема селектора QSR-комплексов 3КС; на фиг. 2— временные диаграммы, поясняющие его работу.

Селектор OR комплексов ЭКС содержит соединенные последовательно фильтр 1 нижних частот, аналоговый ключ 2, блок 3 памяти, блок 4 дифференцирования, первый блок 5 сравнения, первый элемент 6 НЕ, первый счетчик-дешифратор 7, блок 8 селекции, второй вход которого соединен со втоЫЛ 1739967 А1 ном увеличении числа идентифицирующих классов. Предлагаемый селектор содержит фильтр 1 нижних частот, налоговый ключ 2, блок 3 памяти, блок 4 дифференцирования. два блока 5, 9 сравнения, два элемента НЕ

6, 11, три счетчика-дешифратора 7, 10, 13, блок 8 селекции, семь элементов И 12. 21, 26, 28, 29, 30, 31, генератор 14, шесть элементов ИЛИ 15, 16. 19, 24, 33, 34, пороговый элемент 17, формирователь 18, четыре триггера 20, 22, 25, 27, регистр 23, элемент 32 задержки. 2 ил.

Ма рым выходом первого счетчика-дешифратора 7, соединенные последовательно второй блок 9 сравнения. второй счетчик-дешифратор 10, первый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему и (д) четвертому входам блока & селекции. соеди- 0 ненные последовательно второй элемент 11 с »

НЕ и первый элемент 12 И, второй вход «р которого соединен с входом первого элемента 6 НЕ, а первый и. второй выходы соответственно с первым и вторым входами третьего счетчика-дешифратора 13, выход которого подключен к пятому входу блока 8 селекции;вход второго элемента 11 НЕ соединен с выходом второго блока 9 сравнения, генератор .14 импульсов. выход которого соединен со вторыми входами аналогового ключа 2 и блока 3; первый элемент 15 ИЛИ, второй элемент 16 ИЛИ, 1739967 выходы которых соединены со вторыми входами соответственно первого счетчика-дешифратора 7 и второго счетчика-дешифратора 10, соответственно. второй и первый выходы которого подключены к первым входам первого элемента 15 ИЛИ и второго элемента 16 ИЛИ, вторые входы которых подключены к первому выходу блока 8 селекции.

Соединенные последовательно пороговый элемент 17 и формирователь 18, выход которого подключен к третьим входам первого элемента 15 ИЛИ и второго элемента

16 ИЛИ и шестому входу блока селекции 8,,вход порогового элемента 17 соединен с выходом фильтра 1 нижних частот. Блок 8 селекции содержит соединенные последовательно третий элемент 19 ИЛИ, первый триггер 20, второй элемент И 21, второй триггер 22, регистр 23, соединенные последовательно четвертый элемент 24 ИЛИ, третий триггер 25,. третий элемент 26 И четвертый триггер 27, выход которого подключен ко второму входу регистра 23, четвертый элемент 28 И, пятый элемент 29.И. шестой элемент 30 И, седьмой элемент 31

И, элемент 32 задержки, пятый элемент 33

ИЛИ, шестой элемент 34 ИЛИ, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы регистра 23 соединены соответственно с первым; вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входами шестого элемента 34 ИЛИ и являются шестью выходами блока 8 селекции, седьмой выход которого подключен к выходу шестого элемента 34 ИЛИ и первому входу пятого элемента 33 ИЛИ, а первый вход блока 8 ,селекции — к первому входу четвертого элемента 24 ИЛИ, второй вход — ко второму входу третьего элемента 26 И и. второму входу первого триггера 20, третий вход — ко второму входу третьего триггера 25 и второму входу второго элемента 2 1 И, четвертый вход- к первому входу третьего элемента 19

ИЛИ, пятый вход — к вторым входам третье го элемента 19 ИЛИ, пятый вход — к вторым входам третьего элемента 19 ИЛИ и четвертого элемента 24 ИЛИ, шестой вход — к третьим входам третьего элемента 19 ИЛИ и четвертого, элемента 24 ИЛИ, первые Bxo: ды. четвертого. элемента 28 И и шестого элемента 20 И соединены с выходом второго триггера 22, первые входы пятого элемента

2 И седьмого элемента 31 И вЂ” с выходом четвертого триггера 27; вторые входы пятаго элемента 29 И и шестого элемента 30 И— с выходам второго элемента 21 И, вторые входы четвертого элемента 28 И и седьмого элемента 31 И вЂ” с выходом третьего элемента 26 И, выходы четвертого элемента 28 И, пятого элемента 29 И, шестого элемента 30

И и седьмого элемента 31 И соединены со ответственно с третьим, четвертым, пятым и шестым входами регистра и соответственно

5 с вторым, третьим, четвертым и пятым входами пятого элемента 33 И, выход которого соединен со вторыми входами второго триггера 22 и четвертого. триггера 27, а также входом элемента 32 задержки, выход кото10 рого подключен к седьмому входу регистра

23.

Устройство работает следующим образом.

Фильтр 1 нижних частот осуществляет

15 уменьшение уровня высокочастотных шумов и помех, содержащихся во входном электрокардиосигнале (фиг, 2, а). С помощью аналогового ключа 2 и генератора 14 импульсов осуществляется квантование ре20 ализации по времени, что позволяет исключить влияние низкочастотных колебаний изолинии. При помощи блока 3 памяти сигнал преобразуется в ступенчатое напряжение с длительностью ступенек, равной

25 периоду квантования, например 4 мс. Затем производится измерение крутизны фронтов зубцов входного ЭКС, что достигается путем дифференцирования ступенчатого сигнала в блоке 4 дифференцирования и сравнения

30 с порогами в первом блоке 5 сравнения с отрицательным порогом и втором блоке 9 сравнения с положительным порогом, Вели-. чина ступенек несет информацию о мгHO венной крутизне сигнала с помех как.

35 функции времени. При пересечении сигналом порогового уровня Un выходной сигнал первого блока 5 сравнения переходит из уровня логической единицы в уровень логического нуля, инвертируется первым эле40 ментом 6 НЕ и поступает на вход первого . счетчика-дешифратора 7. При приходе подряд трех и более импульсов появляется сигнал логической единицы на его выходе (фиг.

2, д). Сброс первого счетчика-дешифратора

45 7 осуществляется сигналом логической единицы с выхода первого элемента 15 ИЛИ,.

- который появляется при наличии сигнала на выходе переполнения первого счетчика-дешифратора 7, при наличии сигнала "Есть

50 QRS" на первом выходе устройства или сигналом, соответствующим выходу ЗКС из зоны ".нуля". При пересечении сигналом пороговогоуровня U> входной сигнал второго блока 9 сравнения переходит из уровня

55 логического нуля в уровень логической единицы и поступает на вход второго счетчикадешифратора 10. При приходе подряд. трех и более импульсов появляется сигнал логической единицы на его выходе (фиг. 2, е).

Сброс второго счетчика-дешифратора 10

1739967 осуществляется сигналом логической еди- на входы второго и третьего элементов 21 и ницы с выхода второго элемента 16 ИЛИ, 26 И, на вторые входы которых поступают который появляется при наличии сигнала сигналы соответственно с первого и третьепреполнения на выходе второго счетчика- го входов устройства. Таким образом, на дешифратора 10, при наличии сигнала "Есть 5 выходе третьего элемента 26 И формирует0P" на первом выходе устройства или сиг- ся сигнал логической единицы(фиг. 2, и) при налом, соответствующим выходу ЭКС из зо- наличии во входном ЭКС положительного и ны "нуля". Если0сигналанаходится между отрицательного фронтов с тремя и более пороговыми уровнями Un и -Un (в зоне "ну- пересечениями порогов(положительный эуля"), с. выхода второго элемента 11 НЕ про- 10 бец), а на выходе второго элемента 21 И— инвертированный сигнал (логическая "1") при наличии во входном 3КС отрицательнопоступает на вход первого элемента 12 И, го и положительного фронтов с тремя и бона второй вход которого поступает сигнал лее пересечениями порогов(отрицательный логической единицы с выхода первого блока зубец) (фиг. 2к). При этом допускается нали5 сравнения. C первого входа первого эле- 15 чиенеболеетрех "нулевых" конечных. разностей мента 12 И сигнал поступает на первый вход при смене знака разности. С выходов второго и третьего счетчика-дешифратора 13, При. третьего элементов 21, 26 М И сигналы о приходе подряд трех и более импульсов rio- наличии положительного и отрицательного является сигнал логической единицы на его зубцов поступают на второй и четвертый выходе. Сброс третьего счетчика-дешифра- 20 триггеры 22 и 27. В дальнейшем с помощью тора 13 осуществляется сигналом.логиче- этих триггеров сигналы о наличии соответской единицы со второго выхода первого ственно положительного и отрицательного элемента 12 И, который появляется при пре- импульсов запоминаются .и поступают на вышении сигналом одного из пороговых входы регистра 23 (фиг. 2, л, м). Затем эти уровней (выход из зоны "нуля"). Организа- 25 сигналы о полярности предыдущих импульция проверки выхода ЭКС из зоны "нуля" сов подаются на входы четвертого, пятого, осуществляется следующим образом, шестого и седьмого элементов 28-31 И, на

После фильтрации ЭКС подается на по- другие. входы которых поступают. сигналы, роговый элемент 15 (фиг. 2, б). С помощью несущие информацию о полярности теку.формирователя 18 коротких импульсов по 30 щих импульсов.с выходов второгои третьего разным фронтам сигнала с выхода порога- элементов 21, 26 И. Возможное число комвого элемента 17 формируются импульсы бинаций полярностей первых двух импуль.(фиг. 2в), поступающие затем на третьи вхо- сов QRS-комплекса равно четырем (фиг. 2, ды. элементов 15 и 16, или формирование н-р). Видидеальныхжелудочковыхкомплекэоны "нуля" позволяет "разбить" QRS-ком-. 35 сов для каждого класса изображен на фиг. 2 плексы на импульсы положительной иотри- а(3-6). Сигналы с выходов четвертого, пятоцательной полярности. что существенно ro, шестого и седьмого элементов И 28 — 31 расширяет возможности анализа их формы. поступают на входы регистра 23. а также на

Вид идеальных QRS-комплексов, представ- входы пятого элемента 33 ИЛИ для органиляющих шесть диагностируемых селекто- 40 зации приоритетного сброса второго-и четром классов по форме, изображен на фиг.2, вертого триггеров 22, 27, так как наличие

А (1-6)., сложного QRS-комплекса, Состоящего из

На входы третьего и четвертогоэлемен- двух импульсов, должно исключать инфортов 19 и 21 ИЛИ заведен-дополнительный мацию о простом комплексе QRS, поступивсброс с выхода формирователя 18 коротких 45 шую на первый или второй входы регистра импульсов, с помощью которого и произво-. 23 ранее. После этого сигналом с выхода дится "разбиение" QRS-комплексов на от- элемента ИЛИ 31 с небольшой задержкой дельные импульсы и их анализ. на элементе 26 задержки необходимой для

Селекция первого положительного или, сброса второго и четвертого триггеров 22, отрицательного импульса осуществляется 50 2?, осуществляется стробирование регистследующим образом. ра 23 с целью записи достоверной ичформаСигналы уровня логической единицы на ции, имеющейся к этому времени на его первом и третьем входах устройства уста- входах. С выходов регистра 23 сигналы, обьнавливают в единичное состояние первый и единенные шестым элементом 34 ИЛИ, обтретий триггеры 20, 25, сброс которых осу- 55 разуют выход "Есть QRS". Кроме того;- этот ществляется при появлении уровней логи- сигнал служит для дополнительного сброса ческой единицы на выходах третьего и второго и четвертого триггеров 22, 27-на тот четвертогоэлементов 19и24 ИЛИ соответ- случай, если, имели место QRS-комплексы ственно. С выходов первого и третьего триг- простой формы и не произошло приоритетгеров20и25(фиг.2,ж,з)сигналы поступают ного сброса этих триггеров.

1739967

Предлагаемый селектор позволяет надежно селектировать 6 классов по форме

QRS-комплексов ЭКС за счет применения совокупного анализа крутизны и длительности как положительных, так и отрицатель- 5 ных фронтов зубцов ЭКС и помех, также за счет применения зоны "нуля", "разбивающей" сложные QRS-комплексы на простые импульсы положительной и отрицательной полярности; 10

Применение. данного селектора QRSкомплексов ЭКС позволит повысить качество автоматического анализа ЭКС, а также произвести селекцию QRS-комплексов по. их форме. 15

Формула изобретения

Селектор QRS-комплексов электрокардиосигнала, содержащий соединенные по- 20 . следовательно фильтр нижних частот, аналоговый ключ, блок памяти, блок дифференцирования, первый блок сравнения, первый элемент НЕ, первый счетчик-дешифратор, блок селекции, второй вход кото- 25 рого соединен с вторым выходом первого счетчика-дешифратора, .соединенные последовательно второй блок сравнения, второй счетчик-дешифратор, первый и второй выходы которого подключены, соответст- 30 венно к третьему и четвертому входам блока селекции, соединенные последовательно второй элемент HE и первый элемент И, второй вход которого соединен с входом первого элемента НЕ, а первый и второй 35 выходы соответственно с первым и вторым входами третьего счетчика-дешифратора, выход которого подключен к пятому входу блока селекции, вход второго элемента НЕ соединен с выходом второго блока сравне- 40 ния, генератор импульсов, выход которого соединен с вторыми входами аналогового ключа и блока памяти, первый и второй элементы ИЛИ, выходы которых соединены с вторыми входами соответственно первого и 45 второго счетчиков-дешифраторов, второй и. первый выходы которых подключены к пер- . вым входам соответственно первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к первому выходу блока селек-- 50 цйи, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности селекции QRS-ком-. плексов при одновременном увеличении числа идентифицируемых классов, в него введены соединенные последовательно пороговый элемент и формирователь, выход которого подключен к третьим входам первого и второго элементов ИЛИ и шестому входу блока селекции, вход порогового элемента соединен с выходом фильтра нижних частот, блок селекции содержит соединенные последовательно третий элемент ИЛИ, первый триггер, второй элемент И, второй триггер, регистр 23, соединенные последовательно .четвертый элемент ИЛИ, третий триггер, третий элемент И, четвертый триггер, выход которого подключен к второму входу регистра, четвертый, пятый, шестой и . седьмой элементы И, элемент задержки, пятый и шестой элементы ИЛИ, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы регистра соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым,.пятым и шестым входами шестого элемента

ИЛИ и являются шестью выходами блока селекции,.седьмой выход которого подключен к выходу шестого элемента ИЛИ и первому входу пятого элемента ИЛИ, а первый вход блока селекции — к первому входу четвертого элемента ИЛИ, второй вход — к второму входу третьего элемента И и второму входу первого триггера, третий вход — к второму входу третьего триггера и второму входу второго элемента И, четвертый вход — к . первому входу третьего элемента ИЛИ, пятый вход —. к вторым входам третьего и четвертого элементов ИЛИ, шестой вход — к третьим входам третьего и четвертого элементов ИЛИ, первые входы четвертого и шестого элементов И соединены с выходом второго триггера, первые входы пятого и седьмого элементов И вЂ” с выходом четвертого триггера, вторые входы пятого и шестого элементов И вЂ” с выходом второго элемента И. вторые входы четвертого и седьмого элементов И вЂ” с входом третьего элемента И, выходы четвертого, пятого, шестого и седьмого элементов И соединены соответственно с третьим, четвертым. пятым и шестым входами регистра И соответственно, с вторым. третьим, четвертым и пятым входами пятого элемента И, выход которого соединен с вторыми входами второго и четвертого триггеров, а также входом элемента задержки, выход которого подключен к седьмому входу регистра.

1739967

C иг.2;

Составитель Б;Фигурин

Редактор Н.Горват Техред М.Моргентал Корректор Т.Малец

Заказ 2029 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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