Устройство для урежения сердечного ритма

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ti) 611621

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву;— (22) Заявлено29.07.75 (21) 2164980/28-13 (51) М. Кл.

A 61 и 1/36 с присоединением заявки № (23) ПриоритетГасударственный намнтет

Сената Мнннстраа СССР не делам изобретений и атнрмтнй (43) Опубликовано25,06.78.Бюллетень №23 (53) УДК 615 471 (088.8) (45) Дата опубликования описания 23.05.78

В. A. Беззубчиков, А, И. Васильев, Е. H. Капитанов, С. С. Григоров и В. A. Тафипольский (72) Авторы изобретения

I

Всесоюзный научно-исследовательский и ис фвтельйый.институт медицинской техники (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УРЕЖЕНИЯ СЕРДЕЧНОГО РИТМА

Изобретение относится к медицинской . технике, в частности к электрокардиостиму ляторам, Известно устройство для урежения сердечного ритма, содержащее выделитель Язубцов, схему задержки,демандгенератор (1).

Однако недостатком известного устрой-: ства является необходимость ручной установки временного положения урежаюших стимулов, что требует высокой квалификапии, медицинского персонала, непрерывного наблюдения за,пациентом в процессе стиму>шшии и не исключает возможность срыва стимушшии. или возникновения осложнений вследствие> субъективных ошибок или-несвоевременной коррекции параметров стимуляции.

11елью изобретения является повышение безопасности и эффективности электростиму ляционного урежения сердечного ритма путем. автоматизации установки и коррекции временного положения урежакмцих стимулирующих импульсов.

Это достигается тем, что устройство содержит датчик механической деятельности

2 сердца, выделитель заднего фронта, формирователь строба, формирователь длительности рефрактерного периода, блок оценки эффективности урежающих. стимулов и схему за,:прета, причем выход датчика механической деятельности сердца соединен с первыми входами вьщелителя заднего фронта и блокй оценки эффективности, первый выход вьщелителя заднего фронта соединен со вторым .входом. блока оценки эффективности, а второй выход с первым входом схемы задержки.

Блок оценки эффективности первым и щ вторым выходами соединен соответственнс со вторым и третьим входами выделителя заднего фронта и схемы задержки; выход схемы задержки соединен со входом форми рователя строба и первым входом формиро-.

2а serena стимулирующих импульсов, выход формирователя строба соединен с первым входом формирователя длительности рефрак-, терного периода, выход которого соединен с третьим входом блока оценки эффектив ности, 611621

Выделитель R -зубцов соединен со схе мой запрета, которая выходом соединена с четвертым входом блока оценки эффективности, со вторым входом формирователя длительности рефрактерного периода и входом

", деманд-генератора, который выходом соеди ,нен со вторым входом формирователя сти;:мулирующих импульсов, выход. которого coeia инеи со входом выделителя Я -зубцов.

Помимо этого формирователь длительно сти рефрактерного периода может быть выполнен в виде последовательно соединенньи логической схемы ИЛИ, .генератора пилооб разного напряжения, пикового детектора и компаратора, нри этом второй вход логи- is ческой схемы ИЛИ соединен со вторым вхо.дом пикового детектора, первый вход которого соединен с первым входом компарато ра, причем первый вход схемы ИЛИ соеди-. нен с выходом формирователя.строба, вто- 29 рой ее вход соединен с выходом схемы эа ,прета, а выход компаратора соединен с чет вертым входом блока оценки эффективности1

Кроме того, блок оценки. эффективности 2Ç содержит компаратор, каскад задержки и две схемы И, причем первый вход компара. тора соединен с выходом датчика механи- ческой деятельности сердца, второй вход соединен с первым выходом выделителя зад- 30 него фронта, выход компаратора соединен со входом каскада задержки, выход которо. го соединен с первым входом первой схем

И, вторые входы обеих схем И соединены с выходом формирователи длительности реф4 ° рактерного периода, первый вход второй схемы И соединен со. входом деманд-гене, ратора, выходы схем И соединены соответ ственно со вторым и третьими входами вы делителя заднего фронта и схемы задержки, 40 .На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для урежения сердечного ритма; на фиг. 2 - функциональная схема формирователя длительности, рефрактерного периода; на фнг. 3 - функциональная схема блока оценки эффективности урежающих сти» мулов ; на фиг. 4 - эпюры напряжений, поясняющие работу предлагаемого устройства,, на фнг. 5 - эпюры напряжений, поясняющие

50 работу формирователя длительности рефрак терного периода, на фнг. 6 - эпюры напря-. жений, поясняющие работу блока оценки эф фективности урежающих стимулов.

Функциональная схема устройства (см. фиг.I$ содержит датчик 1 механической деятель . ности сердца, выделитель 2 заднего фронта схему 3 задержки, формирователь 4 строба, выделитель 5 Я-еубцов, схему 6 запрета, деманд-генератор 7, формирователь 8 длиоценки эффективности урежакыцих: стимулов, формирователь 10 стимулирующих имцульсоВ

Датчик 1 механической деятельности сердца формирует сигнал, пропорциональный величине измеряемого им параметра, например внутрижелудочкового давления. Во время систолического сокращения желудочков на выходе датчика 1 механической деятельности сердца возникает импульсный сигнал, соответствующий подъему давления во времи систолы (см. фиг. 4а), Этот cari нал поступает на вход выделителя 2 задню го фронта, где формируется сигнал, совпадакипнй по времени.с определенной точкой заднего фронта волны давлении (см. фиг.4б моменты Ф,< P )., положение которой зависит от величины порогового напряжения.

Этот си. гнал с выхода выделителя заднего .фронта подается на вход схемы 3 задеряаа ..

Кроме, этого выделитель 2 заднего фронта формирует напряжение, амплитуда кото-. рогу составляет определенную часть, например 0,1 от максимальной амплитуды выходного сигнала датчика 1 механической деятельности сердца (см. фнг. 4 в).

Это напряжение поступает на один из входов блока 9 оценки эффективности урежающих стимулов, Схема 3 задержки выра4. батывает импульс (см. фиг. 4, r), задним, фронтом которого осуществляется запуск формирователя 4 строба и формирователя

10 стимулирующих импульсов, Формирователь 4 строба осуществляет формирование импульсов (см. фиг. 4, д), длительность которого несколько больше длительности ю »

1 тервала времени, в течение которого после нанесения стимулирующего импульса на

ЭКГ возникает вызванный им .экстрасистолический 6Л S -комплекс, например 50мсф .

- Формирователь 10 стимулнруюп их импуль сов в момент появлении заднего фронта вы

:ходного импульса схемы задержки вырабатывает урежающий стимулирующий импульс, который совпадает по времени с конечной фазой систолы - фазой относительной реф, рактерности и, таким образом, вызывает гемодинамически неэффективную экстрасистолу (см. фиг. 4, е, моменты tg, 4<>) ° .На вход:выделителя 5 К-иубцов поступаер .внутриполостная ЭКГ (см. фиг. 4, e). При появлении QR S -комплекса выделнтель 5

: ф -зубцов формирует синхроимпульс (см. фиг. 4, ж) который поступает на вход схе мы 6 запрета.

Схема 6 запрета пропускает импульсы, соответствующие естественным или гемоди . намически эффективным, вызванным QQSкомплексом (см. фиг, 4, е, моменты .t,t,) и не пропускает QRS -комплексй, „

611621

5 фнг. 4, з), так как в это время она заперта выходным импульсом формирователя

4 строба. Выходные импульсы схемы 6 за; прета подаются на один из входов формиро . serena 8 длительности рефрактерного пе риода, а также осуществляют.сброс деманд генератора 7. Деманд-генератор 7 вырабатывает импульсы с периодом, следования, равным выбранной длительности сердечного цикла..lw,.фиг..4, нынтервал t -Ф ). ко- 10 торые поступают на вход формирователя 10 стимулируихпих импульсов (см. фиг. 4, и).

При атом формирователь 10 стимулирующих

:импульсов вырабатывает стимулирующие нм

В пульсы, которые вызывают эффжтнвное сок,ращение желудочков (св . фнг. 4, е, момен т 12, 4т). Если же естественный ЦРВкомппекс появляется через время, меньшее, чем период деманд-генератора 7, после пре,дыдущего гемодинамически эффективного ЦИ 20 комплекса (см. фиг. 4, е момент t< ), то соответствующий ему импульс схемы 6 запрета сбрасывает 1деманд-генератор 7 и ,очередной гемодииамически эффективный стимул наносится после этого через время, 2 равное периоду деманд-гейератора, (см. фиг. 4, е момент 1 ).

Таким образом, после включения устрой: ства и появления Ц ЙЬ -комплекса и соот ветствукипей ему волны желудочного давле- 30 ния в устройстве формируются и наносятся . на сердце два стимулирующих импульса: один - в конечную фазу систолы, который вьзывает гемодинамически неэффективную экс урасистолу и удлинение рефрактерного периода, и второй — через время, равное периоду деманд-генератора, вызывающий эффективное сокращение желудочков. Последующие стимулирующие импульсы формируются аналогично с задержкой относительно пос- 40 леднего аффективного сокращения 1желудоч ков и соответствующего ему ЯЯЬ -комплек4са. . Формирователь B длительности рефрак» терного периода вырабатывает импульс (см. фиг. 4, к), начало которого совпадает с моментом нанесения урежакипего стимула>, а длительность равна длительности задержки этого стимула относительно предыдущего QRS -комплекса (см. фиг..4, .е) .интервалы t<, ЗА в,Кз а.).

Блок оценки эффективности урежаюших стимулов осуществляет оценку электрической и механической эффективности урежаю щих стнмулируккпих импульсов. Если во время действия импульса, формирователя длительности рефрактерного периода появля ется, естественный 9% Ь «комплекс (см. фиг. 4, е,момент t6), это свидетельст60

Г шествуюше о урежаюшего стимула (см. фиг. 4, е, момент t ®) и с одного из выходов блока оценки эффективности урежающих стимулов 9 на один из входов выделителя заднего фронта и один иэ входов схе мы 4 задержки подается импульс (см. фиг.. 4, л), уменьшается порог выделения заднего фронта, увеличивается длительность импульса схемы задержки и,таким образом увеличивается длительность задержки урежающих стимулов относительно предшествующих Я R S -комплексов, Если во время действия импульса форьа3рователя длительности рефрактерного кериода сигнал механической активности сердца превысит пороговое значение (см. фиг. 4,а, интервал 4 q Ф; о) это свидетельствует о механической эффективности урежаюшего стимула (см. фиг. 4, е,момент 10 ) и с одного иэ выходов блока оценки эффективности урежающих стимулов 9 иа один иэ входов выделителя 2 заднего фронта и на один из входов схемы 3 задержки подается импульс (см. фиг. 4, м, момент 11о ).

При этом увеличивается порог выделения заднего фронта, уменьшается длительность импульса. дадержкн, таким образом, умень шается длительность задержки урежаюших стимулов относительно, предшествующих

Я R S м-комплексов

Функциональная схема. формирователя длительности рефрактерного периода, (см. фиг. 2) содержит схему 11 ИЛИ, генератор 12 пилообразного напряжения, пиковый детектор 13, компаратор 14, При появлении QRS -комплекса, соответ ствующего эффективному сокращению желудочков (см. фиг. 5, б, моменты t, t } на один из входов схемы 11 ИЛИ и управляющий вход пикового детектора 13 с выхода схемы запрета поступает импульс (см» фиг. 5, в, моменты 1„, 1 ). При атом происходит сброс выходного напряжения пикового детектора, С выхода схемы

11 ИЛИ .импульс поступает на вход генера; тора 12 пилообразного напряжения и про- исходит сброс .его выходного напряжения, после чего аяо начинает увеличиваться по линейному закону (см. фиг. 5, д). Выходное напряжение пикового детектора 13 (см. фиг. 5, е) повторяет напряжение ге нератора 12 пилообразного напряжения.

В момент нанесения урежающего стиму ра на другой вход схемы ИЛИ поступает импульс с выхода формирователя строба (см. фиг. 5 г, моменты. t, ). Импульс с выхода схемы ИЛИ осущесчэляет сброс вы. кодного напряжения генератора 12, пилообразного напряжения значение которого в пиковым nereK о11621

<гором 13. При этом возникает разность напряжений на входах компаратора 14, и

g& его выходе появляется напряжения (см. фиг, 5, ж моменты 1, t>), которое действует до момента, когда напряжение на вь|Моде генератора 12 пилообразного напряженйя не достигает величины выходного напряжения пикового детектора 13 (см. фиг. 5, ж момент Ф ) или же до момента появления естественйого QRS-комплекса в том случае, если урежаюший стимул неэффективен (фиг.Р> ж, момент 4a) .

Функциональная схема блока оценки эффективности урежаюших стимулов (см. фиг.4) оодержит комиаратор 15, каскад 16 зар д держки, схемы, 17 и 18 И, На один из входов компаратора 15 поступает выходной сигнал датчика механической деятельности сердца ..(см. фиг. 6,а )

На другой вход поступает пороговое напри- М жение с выделителя заднего фронта (cM. фиг. 6, в). B интервалы времени, когда, выходной сигнал с датчика механической деятельности сердца превышает пороговое напряжение, с выхода компаратора 15 на 2$ вход каскада 16 задержки подается напряжение (см. фиг. 6, г), Каскад 16 задержки формирует импульсы (см. фиг. 6, г}, задержанные относительно переднего фронта сигнала компаратора 15 на интервал вре- зО мвии, длительность которого выбирается так, чтобы импульс на выходе каскада 16 задержки появлялся после импульса на вы ходе схемы запретa (см. фиг, 6, д), соответствуюшего ЦЙ8 -комплексу, во врем9 ЗЗ которого началось сокращение сердца.

Выходной импульс с каскада 16 задерж+ ки поступает на один из входов схемы 17

И. Если он совпадает по времени (см. фиг, 6, ж,, момент t< ) с импульсом фор- 4 мирователя длительности рефрактерного пе. риода (см; фиг. 6, е интервал - 1 ), подаваемым на другой вход схемы 17 И, то на выходе схемы 17 И возникает импульс, который подается на один из входов. выделителя заднего фронта и на один из входов схемы задержки. На один из входов схемы 18 И при появлении QR5 -ком . плексов поступают импульсы с выхода схе

« М мы запрета (см. фиг. 6, д). Если импульс схемы запрета совпадает по времени (см., фиг. 6, д, момент Й ) с импульсом формирователя длительности рефрактерного пе риода подаваемым на другой вход схе5S мы 18 И, возникает импульс, который подается на один из входов выделителя зад-. него фронта и на один из входов схемы задержки.

Таким образом устройство обеспечивает безопасности электростимуляционного урежения сердечного ритма благодаря непре-. рывной и автоматической коррекции времен ного положения стимулирующих: импульсов что исключает возникновение осложнений вследствие неправильной установки задерж ки или же срыв стимуляции.

Формула изобретения

; 1. Устройство для урежения сердечного ритма, содержащее выделитель Я -аубцов, деманд-генератор, схему задержки. и форьпврователь стимулирукмцих импульсов, о тл и ч а ю щ э е с я тем, что, с целью п6вышения эффективности и безопасности элефтростимуляционного урежения сердечного ритма путем автоматизации установки и коррекции временного положения урежакпшф стимулирующих импульсов, оно содержит датчик механической деятелыюсти сердца, выделитель заднего фронта, формирователь строба, формирователь длительности рефрактерного периода, блок оценки эффективности и схему запрета, причем выход датчика механической деятельности сердца соединен с первыми входами выделителя заднего фронта и блока оценки эффективности, первый выход выделителя заднего фронта соединен со вторым входом блока. оценки эффективности, а второй выход с первым входом схемы задержки; блок оценки эффек,тивности первым и вторым выходами соеджнен соответственно со вторым и третьими входами выделителя заднего фронта и схемы задержки, выход схемы задержки соедщнен со входом формирователя строба и первым входом формирователя стимулирук ших импульсов, выход формирователя стробЬ соединен с первым входом формирователя длительности рефрактерного периода, выход которого соединен с третьим входом блока оценки эффективности; выделитель

Й. --зубцов соединен со схемой запрета, ко торая выходом соединена с,четвертым вхоч дом блока оценки. эффективности, со. вторым входом формирователя длительности. рефрен терного периода и входом деманд-генератора, который выходом соединен со вторым входом формирователя стимулирующих импуль сов, выход которого соединен со входом вь целителя Я -зубцов.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю«ч е е с я тем, что формирователь длитель; ости рефрактерного периода выполнен, в

Виде последовательно соединенных логичес-. кой схемы ИЛИ, генератора пилообразно го напряжения, пикового детектора и компа,pampa, при этом второй вход логической

611621

10 . 9,нового дечЪктора, первый вход которого со4» динен с первым входом компаратора, причеи первый;вход, схемы ИЛИ соединен с выхода(м форми ователя строба, второй ее вход соединен с .выходом схемы запрета, а выход компаратора соединен с четвертым входом блока оценки эффективности.

3. Устройство: по и. 1, о т л и ч а ю4 щ е е с я тем, что блок оценки эффектив -: ности содержит компаратор, каскад задерж- ки и две схемы И, причем первый вход компаратора соединен с вьцсодом датчика меха» нической деятельности сердца, второй вход соединен с первым выходом выделителя зад него фронта, выход компаратора соединен со входом каскада задержки, выход которо го соединен с первым входом первой схемы И, вторые входы обеих схем И соединены с выходом формирователя длительносф рефрактерного периода, первый вход второй схемы И соединен со входом деманд-генератора, выходы схем И соединены соответственно со вторыми и третьими входами выделителя заднего фронта и схемы задержкщ

Источники информации, принятые во внич мание при экспертизе:

1. Вредикис Ю, Ю, Очерки клинической электроники, M., Медицина, 1974, с. 1ф8»102, 611621

Состанитепь В. Гоиовин

Редактор А Вер Техред3. Фанта Корректор: Е. Папп

Заказ ЗЗЗЗ/7 Тараа 703 Подписное

Ш4ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по деаам изобретений н отирьгжй

113035, Москва, Ж 35, Paymcaas наб., д. 4/5 аи ППП Патент, г. Уигород, уи. Проектнан, 4