Устройство для регистрации,воспроизведенияи анализа физиологических сигналов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнк

Социалистичеасик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свид-ву(22) Заявлено 150379 (21) 2736663/28-13 (51) М. КЛ.

A 61 В 5/ОО с присоединением заявки йо— (23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 230581. Бюллетень М19

Дата опубликования описания 230581 (5Ç) УЖ 615.475 (088 8) Ю.H.Ëëåêcàíäðñâ, A.Â.Âèíîãðàäoâ, В. . Галактионов-,, -, н Ю.П.Озерский

1-..

Московский ордена Трудового Красног Знаменй-: "--физико-технический институт и 2-ой Моск вски@;ордена .

Ленина государственный медицинский инс итут им. Н.И.Пирогова (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54 } УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ, ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ

И АНАПИЗА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для медицинской диагностики и может быть использовано для обработки раз5 личных физиологических сигналов, получаемых от пациента, например ЭКГ, ЭЭГ и т. и.

Известно устройство для регистрации, воспроизведения и анализа физиологйческих сигналов, которое содержит блок фильтрации и преобразования и блок памяти предварительной обработки, последовательно включенные блок преобразования и визуальный индикатор, а также блок хранения. Кроме того, устройство содержит клавиатуру для занесения в память буквенноцифровой информации,. графопостроитель и магнитофон f1) .

Недостатком этого устройства яв- В ляется невозможность оперативного качественного и количественного сравнительного анализа физиологических сигналов в автономном режиме, в то время, как использование ЭВМ в клинической практике часто приводит к увеличению сроков принятия реше-. ния по получаемым данным в силу удаленности ЭВМ от места проведения исследований и получения. этих данных.

Отсутствие в устройстве возможности измерения параметров сигналов и воэ можности совмещения различных сигналоа на экране в случае экспрессдиагностики приводит к необходимостИ ручного обмера сигнала после регистрации на бумаге с iëìîùüþ графопостреителя, который занимает много времени, обладает большой трудоемкостью и не обеспечивает оперативный анюжэ сигналов, особенно, когда необходимо провести оперативный сравнительный анализ сигналов, получаемых в разные моменты времени при различных состояниях пациента, что ограничивает воэможности вмешательства исследователя в программу анализа деятельности органов пациента, s частности при исследовании сердца при различных нагрузках, например, иа велоэргометре.

Цель изобретения — повышение точности и уменьшение времени исследования нри экспресс-диагностике пу-, тем у рощ сравнительного анализа физиологических сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены блок компенсации смешения изоляции, блок измерений, блок нормировки .блок

831103

При этом блок измерений выполнен в виде последовательно включенных блока формирователя меток, блока считывания и регистратора результатов измерений на бумажной ленте, формирования окна и блок управле- а также индикатора результатов иэния, при этом блок компенсации сме- мерений, причем первый и второй вхощения изолинии включен между выхо- ды блока формирования меток являдом блока памяти предварительной ются соответственно (й+2)-м и обработки и первым входом блока (й+3)-м входами блока измерения, преобразования, первые (й+1) вхо- второй, третий и четвертый выходы блока ды блока измерений соединены соот- формирования меток являются соответст, вественно с N выходами блока хра- венно первым, третьим и четвертым нения и выходом блока памяти пред- выходами блока измерений, пятый выварительной обработки, (М+2)-й и ход блока формирования меток соеди(й+3)-й входы блока измерений сое- нен со вторым входом блока считывадинены соответственно с первым и вто- ния> третий, четвертый,...и (й+3)-й

10 рым выходами блока управления, третий, входы которого являются соответстчетвертый, пятый, шестой и седьмой венно первым, вторым, ... и (й+1) -м выходы которого соединены соответст- входами блока измерений, второй вывенно со вторым входом блока компенса- ход блока считывания является вторым ции смещения иэолинии, со вторыми выходом блока измерения, а третий вывходами блока памяти предваритель- ход блока считывания соединен со вхоной обработки и блока преобразова- дом индикатора результатов измерений. ния, с первым входом блока хранения На чертеже изображена структурная и. третьим входом блока преобразо- схема предлагаемого устройства для вания, с первым и вторым входами 20 регистрации, воспроизведения и анаблока нормировки, первые М выходов лиза физиологических сигналов. которого соединены соответственно с Устройство содержит последовательпервыми N входами блока управления, но включенные блок 1 фильтрации и (й+1)-й и (й+2)-й входы которого преобразования и блок 2 памяти предсоединены соответственно с первым и )5 варительной обработки, последовательно вторым выходами блока формирования включенные блок 3 преобразования и виокна, (й+1) -й, (й+2 ) -a, (М+3) -a° .° .°. эуальный индикатор 4, а также блок 5 храи (2N+1)-й выходы блока нормиров нения,блок 6 компенсации смещения изоки соединены соответственно с четвеР- линии, блок 7 измерений, блок 8 нормировтым, пятым, шестым, . ° и (й+4) -M ЗО ки,блок 9 формирования окна и блок входами блока преобразования (Й+5)-й,, 10 управления. Блок 6 компенсации сме(й+6)-й ... и (2М+5)-й входы которого щения изолииии включен между выходом соединены соответственно с М выхо- блока 2 памяти предварительной обрадами блока хранения, второй и третий ботки и первым входом блока 3 преобвходы визуального индикатора соедине разования. Первые (й+1) входов блока ны соответственно с первым выходом 7 измерений соединены соответственно блока управления и первым выходом с М .выходами блока 5 хранения и блока измерения, второй выход кото- выходом блока 2 памяти предварительрого соединен с третьим входом .блока . ной обработки, (й+2) -й и (й+3) -й компенсации смещения иэолинии тре" вход блока 7 измерений соединены тий и четвертый- выходы блока измере- 4О соответственно с первым и вторым ний соединены соответственно с (.й+3)-м выходами блока 10 управления. Треи (й-Й)-м входами блока управления тий, четвертый, пятый, шестой и седьвторой вход блока хранения соединен мой выходы блока 10 соединены соотс выходом блока компенсации смеще- ветственно со вторым входом блока 6 ния изолинии. 45 компенсации смещения изолинии, со вторыми -входами блока 2 памяти

Кроме того, блок компенсации сме- предварительной обработки и блока щения изолинии выполнен в виде бло- преобразования, с первым входоЖ ка суммирования и формирователя блока 5 хранения и третьим входом линии смещения,»причем первый вход go блока 3 преобразования, с первым и выход блока суммирования являют- и вторым входами блока 8 нормировся соответственно первым входом ки. Первые и выходов блока8 соедии выходом блока компенсации смеще- нены соответственно с первыми N ния изолинии, второй вход блока входами блока 10 управления, (й+1)-й суммирования соединен с выходом и (й+2) -й входы которого соединены формирователя линии смещения, пер- соответственно с первым и вторым вый и второй входы которого являют- выходами блока 9 формирования окся соответственно вторым и третьим на, (М+1)-й {й+2)-й, (N+3)-g, входами блока компенсации смещения и{2й+1)-й выходы блокй 8 норизолинии. мировки соединены соответственно с бО четвертым, пятым, шестым ... и (й+4) входами блока 3 преобразования, (N+5) -й и (N+6) -й,...и (N+5) -й входы которого соединены соответственно с N выходами блока 5 хранения.

65 Второй и третий входы визуального ин831103

ЬО дикатора 4 соединены соответственно с первым выходом блока 10 управления и первым выходом блока 7 измерения. Второй выход блока 7 соединен с третьим входом блока 6 компенсации смещения изолинии., третий и четвертый выходы блока 7 измерений соединены соответственно с (N+3)-м и (N+4)-м входами блока 10 управления, второй вход блока 5 хранения соединен с выходом блока 6 компенса-,. ции смещения изолинии. При этом блок 6 компенсации смещения изолинии выполнен в виде блока 11 суммирования и формирователя 12 линии смещения, причем первый вход и выход блока 11 суммирования являются соответственно первым входом и выходом блока 6 компенсации смещения изолинии. Второй вход блока 11 суммирования соединен с выходом формирователя 12 линии смещения первый и второй входы которого являются соответственно вторым и третьим входами блока 6 компенсации смещения изолинии. Блок 7.измерений выполнен в виде последовательно включенных блока

13 формирования меток, блока 14 считывания и регистратора 15 результатов измерений на бумажной ленте, а также индикатора 16 результатов измерений, причем первый и второй входы блока 13 формирования меток являются соответственно (М+2 ) -м и (М+3)-м входами блока 7 измерения, второй, третий и четвертый выходы блока 13 формирования меток являются соответственно первым, третьим и четвертым выходами блока 7 измерений, пятый выход блока 13 формирования меток соединен со вторым входом блока 14 считывания, третий, четвертый,... и (М+3)-й входы которого являются соответственно первым, вторым ... и (М+1)-м входами блока 7 измерений. Второй . выход блока 14 считывания является вторым выходом блока 7 измерения, а третий выход блока 14 считывания соединен со входом индикатора 16 результатов измерений. устройство работает следующим образом. физиологический сигнал в аналоговой форме поступает на вход 17 устройства и вход блока 1 фильтрации и преобразования, где производится отфильтровывание сигнала от помех и его аналого-цифровое преобразование. Затем сигнал уже в цифровой форме заносится в память предварительной обработки блока 2 в течение времени, ограниченном объемом памяти..и скоростью записи. Далее сигнал воспроизводится циклически из блока 2 памяти предварительной обработки и поступает в блок .б компенсации смещения изолинии, где происходит компенсация смещения изолинии (обусловленная, например, мышечными потенциалами при исследовании электрокардиограмм) .

Затем сигнал поступает в блок 3 пре обр аз ов ан ия, в к от ор ом производится цифроаналоговое преобразование, причем блок 3 преобразования содержит .(М+1) независимых цифроаналоговых преобразователей с управляемыми усилителями на выходах, и сигнал с блока 6 компенсации смещения изолинии обрабатывается в одном из них (например, в первом). Далее сигнал поступает на (М+1)-канальный визуальный индикатор 4 и воспроизводится в одном из каналов (нап15 ример, в первом). Исследователь имеет воэможность осмотреть весь сигнал целиком и определить характер изменения сигнала в течение времени записи (регистрации) . Кроме того, с

2р помощью блока 9 формирования окна и блока 8 нормировки исследователь имеет возможность просмотреть весь сигнал бопее подробно, как "лупой", при этом блок формирования окна задает размер окна и осуществляет передвижение окна, а блок 8 нормировки задает размер изображения.исследуемой части сигнала на экране визуального индикатора 4. Максимальный размер окна определяется из условия, чтобы в нем размещался один максимально возможный для физиологических сигналов период его повторения. В реапьном времени это составляет одну-две секунды. В процессе подробного просматривания сигнала исследователь определяет наиболее интересные части, которые могут, быть затем переписаны в блок 5 хранения. Блок 5 хранения

4р состоит из М независимых блоков памяти, входы которых объединены.

Размер каждого блока памяти в блоке.

5 хранения равен максимальному размеру окна. Порядок заполнения бло»

45 ков " ти в блоке 5 хранения оп ределяется исследователем, М сигналов из блока хранения при воспро-. изведении попадают соответственно каждый на один из цифроаналоговых преобразователей в блоке 3 преобразования и далее на один из каналов (М+1)-канального визуального индикатора 4. На экране визуального индикатора 4., таким образом, можно одновременно наблюдать.(М+1)

55 изображений сигналов, записанных в блоке 5 хранения и блоке 2 памяти предварительной обработки, причем каждое изображение сигнала из блока 5 хранения маркировано на экране номером блока памяти в блоке 5 хранения, в котором этот. сигнал записан. При этом исследователь может при сравнении различных сигналов с помощьЮ блока 8. нормировки изменять независимо масштабы изображе831103 ния всех сигналов на экране и производить их взаимные перемещения по горизонтали и вертикали, что имеет большое значение при визуальной обработке нескольких сигналов, так как позволяет привести вид сигналов к некоторой базисной форме и производить сравнение по критерию отклонения исследуемого сигнала от базисной форьы, при котором глаз человека обладает наибольшей чувствительностью. За базисную форму можно принять форму сердечного цикла в спокойном состоянии и к ней ,приводить, например, по параметру общей длительности все сердечные циклы под нагрузкой. Используя блок (5

7 измерений, исследователь может также устанавливая метки, сформированные в блоке измерений на интересующие его участки сигналов, измерять временные и амплитудные параметры сиг- Щ налов. Для этого выходы блока 2 памяти предварительной обработки и выходы блока 5 хранения подключены ко входам блока 7.измерений. Ыетки на экране визуального индикатора 25 представляют собой, например, яркостные точки на кривых и могут перемещаться независимо на каждом изображении. Результаты измерений представляются в привычной десятичной форме в милливольтах и миллисекундах, причем абсолютное значение измеряемых параметров не зависит от изменений, вносимых в изображение блоком 8 нормировки. Кроме того, наличие блока 7 .измерений и блока 6 компенсации смещения изолинии позволяет скомпенсировать как статическое, так и динамическое смещение иэолинии сигнала.

Перед перезаписью выбранного участка сигнала из блока 2 памяти предварительной обработки в блок 5 хранения исследователь устанавливает метки, сформированные в блоке 13 формирования меток блока измерений, на изолинию сигнала на всем его протяжении. а; .При этом происходит считывание значений отклонений сигнала от нулевой линии в точках, отмеченных метками, с помощью блока 14 считывания. Результат измерений попадает в форми- щ рователь 12 линии смещения блока компенсации смещения изолинии. Сформированная изолиния затем вычитается из сигнала в блоке 11 суммирования, содержащемся в блоке компенсации смещения изолинии. Результат проведения этой операции перед перезаписью контролируется по экрану. В блоке 7 измерений имеется также индикатор 16 результатов измерений и регистратор результатов измерений 40 на бумажной ленте, которые йредназначены для непосредственного считывания результатов измерений, а также их записи. Блок 10 управления выполняет функции управления работой блока 2 памяти предварительной обработки,. блока 5 хранения,а также синхронизирует работу всего устройства.

Применение предлагаемого устройства обеспечивает облегчение проведения сравнительного анализа сигналов, получаемых в различные моменты времени и при различных состояниях исследуемых органов, возможность измерения параметров сигналов в автономном режиме, регистрацию, воспроизведение и анализ сигналов в нестационарных условиях, например в автомобилях, самолетах, что важно в случаях транспортировки больных с коронарной недостаточностью, в спортивной медицине и т.п.

При этом, по сравнению со средствами анализа физиологических сигналов, не использующих ЭВИ, скорость обработки увеличивается в десятки и сотни раз и во столько же раз уменьшается трудоемкость анализа.

Формула изобретения

1. Устройство для регистрации, воспроизведения и анализа физиологических сигналов, содержащее последовательно соединенные блок фильтрации и преобразования и блок памяти предварительной обработки, последовательно соединенные блок преобразования и визуальный индикатор, а также блок хранения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и уменьшения времени исследования при экспресс-диагностике, путем упрощения сравнительного анализа физиологических сигналов, в устройство введены блок компенсации смещения изсжинии, блок измерений, блок нормировки, блок формирования окйа и блок управления, при этом блок компенсации смещения изолинии включен между выходом блока памяти предварительной обработки и первым входом блока преобразования, первые .(й+1) входы блока измерений соединены соответственно с Й выходами блока хранения и выходом блока памяти предварительной обработки, (й+2)-й и (й+3)-й входы блока измерений соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы которого соединены соответственно со вторым входом блока компенсации смещения изолинии, со вторыми вхсдами блока памяти предварительной обработки и блока преобразования, с первым входом блока хранения и третьим входом блока преобразования, с первым и вторым входами блока нормировки,первые и выходов которого соеди831103

10 иены.соответственно с первыми М входами блока управления, (М+1) -й и (М+2)- и входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока формирования окна, (М+1)-й, (М+2) -й, (М+3) -й... и (2М+1)-й выходы блока нормировки соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым... и (.N+4)-м входами блока преобразования, (М+5)-й, (М+б)-й ... и (2М+5)-й входы которого соединены соответственно с М выходами блока хранения, второй и третий входы визуального индикатора соединены соответственно с первым выходом блока управления и первым

1выходом блока измерения, второй выход которого соединен с третьимвходом блока компенсации смещения изолинии, третий и четвертый выходы блока измерений соединены соответст венно с (М+3)-м и (М+4)-м входами блока управления, второй вход,блока хранения соединен с выходом бло-ка компенсации смещения изолинии.

2. Устройство по п.1, о т л и - . . u а ю щ е е с я тем, что, блок компенсации смещения иэолинии выполнен в виде блока суммирования и формирователя линии смещения, причем первый вход и выход блока суммирования являются соответственно первым входом и выходом блока компенсации.сМещения изолинии, второй вход блока суммирования соединен с выходом фор1 мирователя линии смещения, первый и второй входы которого являются соответственно вторым и третьим входами блока компенсации, смещения изолинии.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что блок измерений выполнен в виде последовательно включенных блока формирования меток, блока считывания и регистратора результатов измерений на бумажной ленте, а также индикатора результатов измерений, причем первый и второй . входы блока формирования мзток являются соответственно (М+2)-м".и(М+3)-м входами блока измерения, второй, 15 третий и четвертый выходы блока Формирования меток являются соответственно первым, третьим и четвертым выходами блока измерений, пятый выход блока формирования меток сое20 динен со вторым входом блока считывания, третий, четвертый, ... и (М+3)-й входы которого являются сО» ответственно первым, вторым,... и (М+1) -м входами блока измерений, 2 . второй выход блока считыйания является вторым выходом блока измерения, а третий выход блока считывания соединен со входом индикатора резуль" татов измерений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 4098267, 128-2.08, 1978.

831103

Составитель Л. Соловьев

Техред М.Голинка Корректор H.Ñòåö, Редактор О.Малец филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4

Заказ 28б 5/1 Тираж 687 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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