Устройство для вычисления параметров диаграмм, разрежения индикаторов при исследовании сердечно-сосудистой системы

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Ресттублик и 920744 (63 ) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22)Заявлено 09.0).80 (21) 292?256/18-24

1 (5 3 ) М. Кл. с присоединением заявки РЙ

G 06 F 15/42

3Ъаудерстеенный кемнтет (23} Приоритет

СССР ав делам нмбретеикй н отхрытнй

Опубликовано 15,04,82. Бюллетень № 14 (S8) УД3(681.З25..22(088.8) Дата опубликования описания 15.04.82 (72) Автор изобретения

Ф. M. Тищенко (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИАГРАММ

РАЗРЕЖЕНИЯ ИНДИ1<АТОРОВ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ

СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполвэовано для вычисления параметров диаграмм разрежения индикаторов, в том числе в медицине для определения величины сердечного выбро са.

Известно устройство для вычисления диаграммы разрежения индикаторов, содержащее функциональный пре образователь, интегратор, распре10 делитель, два счетчика, два триггера, два элемента ИЛИ, элемент И, ре— гистр, дешифратор, преобразователь код-частота, два элемента 2И-ИЛИ, генератор и выходы устройства, кото15 рыми являются информационные выходы интергатора и один из выходов пер— ваго триггера (l) .

Однакб указанное устройство обес.20 печивает только вычисление площади под диаграммой разрежения.

Наиболее близким по техническому решению к предложенному является устройство для вычисления диаграмм разрежения, содержащее функциональный преобразователь, интегратор, распределитель, три счетчика, три триггера, два элемента ИЛИ, элемент И, регистр, дешифратор, преобразователь код-частота, три элемента 2И-ИЛИ, элемент задержки и генератор частоты (2j .

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности при определении сердечного выброса по диаграмме разрежения индикатора, поскольку в результате вычисления определяется не величина сердечного выброса, а среднее время циркуляции индикатора. Чтобы определить величину сердечного выброса дополнительно требуется: измерить объем циркулирующей крови другим специальным устройством предназначенным для этой цели, а также вычислить сердечный выброс как частное от деления объФ

3 92 ема крови на среднее время циркуляции.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет определения сердечного выброса.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее первый функциональный преобразователь амплитуды в частоту, выход которого соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И-ИЛИ, первый реверсивный счетчик, первый выход которого соединен с первыми входами регистра и дешифратора, первый и второй триггеры, первые входы которых соединены с управляющим входом устройства, первый выход первого триггера соединен: с управляющим входом интегратора, пер вый выход которого соединен с первым входом распределителя импульсов, пер, вый выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и первым входом первого реверсивного счетчика, второй выход распределителя импульсов соединен с первыми входами первого элемента И и второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом вычитания первого реверсивного счетчика, второй ь0лход которого подключен к второму входу первого элемента И, вьгход которого соединен с вторым входом распределителя импульсов, третий выход которого соединен с вторыми;входами второго элемента ИЛИ и регистра, выход которого соединен с входом преоб разователя код-частота, четвертый выход распределителя импульсов соединен с вторыми входами дешифратора и первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сложения первого реверсивного счетчика, выход дешифратора соединен с вторым входом «второго триггера, первый выход которого соединен с вторыми входами первого и второго элементов И-ИЛИ, второй реверсивный счетчик, выход которого соединен с вторым входом первого триггера, второй выход второго триггера соединен с третьим входом распределителя импульсов и третьими входами первого и второго элементов И-ИЛИ, четвертые входы которых соединены соответственно с выходами преобразователя код-частота и генератора частоты, второй выход первого триггера соединен с входом первого

0744,ф элемента задержки, выход которого соединен с первым входом третьего триггера, второй вход которого соединен в сторым выходом интегратора, первый выход третьего триггера соединен с вторым входом третьего эле3 мента И-ИЛИ и с первым входом счетчика, второй вход которого соединен с выходом генератора частоты, выход второго элемента И-ИЛИ соединен с третьим входом третьего элемента

И-ИЛИ, четвертый вход которого соеВ динен с вторым выходом третьего триггера, выход третьего элемента И-ИЛИ соединен в первым ечетным входом интегратора, введены второй функциональный преобразователь амплитуды в частоту, второй элемент задержки, четвертый триггер, четвертый злемент И-ИЛИ, второй элемент И, гретий, четвертый и пятый элементы

ИЛИ, причем второй вход первого реверсивного счетчика соединен с выходом четвертого элемента И-ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго функциональных преобразователей амплитуды в частоту, третий вход четвертого элемента И-ИЛИ соединен с вторым выходом второго триггера, четвертый вход четвертого элемента И-ИЛИ соединен с первым выходом второго триггера и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с первым выхо- . дом четвертого триггера, первый вход которого соединен с вторым выходом первого реверсивного счетчика, второй вход четвертого триггера соединен с первым выходом третьего триггера и первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым выходом четвертого триггера, второй выход которого соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ и первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с четвертым выходом распределителя импульсов, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с первым входом и входом сложения второго реверсивного счетчика, вход вычитания и второй вход которого соединены соответственно с выходами второго элемента И и пятого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И-ИЛИ, второй вход пятого элемента ИЛИ соединен с вторым вьгходом

920744

45 сложение. и входом синхронизации интегратора, второй счетный и вычитающий входы кот торого соединены соответственно с выходами счетчика и третьего элемента ИЛИ, выход второго реверсивного счетчика соединен с третьим входом регистра и входом второго элемента задержки, выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ. 10

На чертеже представлена блоксхема устройства.

Устройство содержит функциональный преобразователь 1 амплитуды в частоту импульсов, интегратор 2, выполненный по схеме реверсивного счетчика-регистра, распределитель

3 импульсов, реверсивный счетчик 4. триггер 5, элемент И 6, элементы

ИЛИ 7 и 8, реверсивный счетчик 9, дешифратор 10, регистр 11, триггер

12, генератор 13 частоты, элементы И-ИЛИ 14 и 15, преобразователь

16 код-частота, элемент задержки 17, триггер 18, элемент И-ИЛИ 19, 25 счетчик 20, элемент ИЛИ 21, элемент

И 22, элемент И-ИЛИ 23, триггер 24; элемент ИЛИ 25,26, функциональный преобразователь 27 амплитуды в частоту, элемент 28 задержки, управляющий 30 вход 29 устройства.

Выходной электрический сигнал функционального преобразователя 27 представляет собой частоту импульсов, пропорциональную активности 35 вводимого индикатора при первой волне циркуляции индикатора через сердце или активности пробы крови объемом 1 мл при равномерном разведении индикатора в крови. 40

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоя ии интегратор 2, реверсивные счетчики 4 и 9,,счетчик 20, триггеры 5,12,18 и

24, регистр 11 и распределитель 3 ус-. тановлены в нулевое состояние. Пуск устройства осуществляется подачей импульса с входа 29 на единичные входы триггеров 5 и 12, которые при этом устанавливаются в единичное состояние и открывают элементы И-ИЛИ 14 15 и 23, распреде) литель З,и интегратор 2. Последний начинает интегрировать входной сигнал путем счета числа импульсов поступающих на его счетный вход с. выхода функционального преобразователя 1 через открытые половины элементов И-ИЛИ 14 и 19.

Первый цикл работы устройства начинается при поступлении на вход интегратора 2 числа импульсов, равного { М, когда на его выходе вознпкает первый импульсный сигнал, запускающий распределитель 3. Далее на выходе распределителя временно появляется разрешающий потенциал, поступающий через элемент ИЛИ 7 на управляющий вход сложения реверсивного счетчи..а 9, ко";орь|й за это время зарегистрирует среднюю частоту импульсов, поступающих на =:ãñ вход с выхода преобразователя 1 через открытую половину элемента ИИЛИ 23. При постуглении очередных ь и импульсов на вход интегратора 2 сигнал с выхода, последнего запускает распределитель 3, на втором выходе которого появляется временно разрешающий потенциал, поступающий через элемент ИЛИ 8 на управляющий вход вычитания реверсивного счетчика 9. При этом из первого значения средней. частоты импульсов вычитается второе значение средней частоты импульсов. Поскольку на участке подъема амплитуды диаграммы разрежения последующее значение средней частоты импульсов всегда больше предыдущего, то возникающий на выходе переноса реверсивного счетчика 9 импульс поступает через открытый во втором такте элемент И 6 на вход распределителя 3, устанавливая его в исходное состояние.

Аналогичным образом происходит и во всех последующих циклах на подьеме диаграммы разрежения, когда каж .. .. дый цикл сравнения содержит два такта измерения.

После достижения максимального значения на диаграмме разрежения имеется участок, где средняя частота импульсов, т.е. усредненное значение амплитуды диаграммы разрежения, начинает уменьшаться по экспоненте и распределитель начинает работать циклически по четыре такта в каждом .цикле. При этом в первом такте реверсивный счетчик 9 работает на сложение, во втором и третьем на вычитание и в четвертом — снова на

7 92074

В конце четвертого такта каждого цикла проверяется справедливость равенства и(to)- n(t )- ° (t ) + и(ts) =О(2)

5 путем подключения дешифратора. 10 к реверсивному счетчику 9, Так как в начальный период после достижения максимума амплитуда диаграммы разрежения уменьшается не строго по 10 экспоненциальной зависимости (l) то равенство (2) не соблюдается, сигнал на выходе дешифратора 10 отсутствует и интегратор 2 по-прежнему продолжает считать сумму всех им- 15 пульсов, которые поступают с преобразователя 1 через элементы И-ИЛИ 14 и 19.

На участке экспоненциальной зави-. симости средней частоты импульсов от времени равенство (2) соблюдается, поэтому дешифратор 10 в очередном цикле, а именно в конце четвертого такта, выдает сигнал, который поступает на вход для установки в нулевое состояние триггера 5, в результате чего элементы И-ИЛИ 14 и 15 закрыва.отся по одним управляющим входам и открываются rzo. другим управляющим входам. К этому моменту времени интегратор 2 зарегистри рует суммарное число импульсов, поступающих на его вход за время от начала интегрирования до момента дос-.. тижения равенства (2), а регистр 11

35 разность средних частот и (10)- и (1) =

=kgN, которая перезаписывается из реверсивного счетчика 9 в регистр 11 в начале третьего такта, когда перед40 ний фронт разрешающего потенциала с третьего выхода распределителя 3 по ступает на вход регистра II. В счетчике 4 регистрируется число и (t>), которое равно средней частоте им45 пул1 Сов в четвертом такте, когда разрешающий потенциал с четвертого выхода распределителя поступает на вход счетчика 4. На выходе преобразователя 16 код-частота, коэффициент преобразования которого уста50

6 навливают равным ) 0 /дй, где Ь- целое положительное число, появляется частота f) = ьМ10 /д11 = 10 k, котоЬ б рая через открытый элемент И-ИЛИ 15 и элемент ИЛИ 21 начинает поступать на вход счетчика 4. С этого момента на управляющий вход вычитания счетчика 4 через элемент И 22 с выхо4 8 дов триггеров 5 и 24 поступает разрешающий потенциал и счетчик 4 работает на вычитание .Одновременно частота f = 10 с выхода генератора 13 через открытый элемент КИЛИ 14 и элемент И-ИЛИ 19 начинает поступать на счетный вход интегратора 2, появляющиеся импульсы на выходе которого уже не запускают распределитель 3, поскольку последний закрыт по управляющему входу. . Интегратор 2 считает импульсы частоты f в течение времени,пока на выходе переноса счетчика 4 появляется сигнал. Это время определяется числом n (t ), которое было зарегистрировано счетчиком 4 и частотой f поступающей на вход счеч1 чика 4, и равно и (й )/ 1. 3а это время содержимое интегратора увеличивается на величину площади под экстраполируемой частью диаграммы разрежения и равно

- з п (йэ) N 6 (n (t) dt +---oW г I< о

Импульс переноса с выхода счетчика

4 поступает на входы установки в нулевое состояние триггера 12 и регистра li, а также на вход элемента задержки 28, выходной сигнал которого в течение времени, равного 1 с, через элемент ИЛИ 7 поступает на управляющий вход сложения счетчика 9, который за это время эарегистрирует среднюю частоту импульсов, посту" пающих через элемент И-NIH 23 с выхода функционального преобразователя 27, равную и (0) = gg, где Q - количество введенного индикатора, р эффективность регистрации, 1 — излучения индикатора.

В момент установки триггера 12 в нулевое состояние потенциал с его инверсного выхода запускает элемент задержки 17, на выходе которого появляется сигнал через время задержки, равное 10-15 мин., в течение которого индикатор равномерно раэмешивается, в крови и ампли- туда диаграммы разрежения достигает постоянного уровня. При этом средняя частота импульсов на выходе функционального преобразователя 1 также становится постоянной по величине. Импульсом с выхода элемента задержки 17 триггер 18 устанавливается в единичное состояние, 92074 в результате чего одновременно открываются по управляющему входу вычитания интегратор 2 через элемент

ИЛИ 26, элемент И-ИЛИ 19 и счетчик 20, который начинает считать

5 импульсы генератора 13. При этом на счетный вход интегратора начинает поступать с выхода преобразователя 1 через первую половину элемента И-ИЛИ 19 импульсы, ко- 10 торые вычитаются из числа N@5

В момент полного вычитания числа в интеграторе 2 на его выходе переноса появляется импульс, который устанавливает триггер 18 в нулевое состояние, прекращая регисрацию частоты п ра11, Время, в течение которого происходит полное опорожнение, интегратрра, опреде— ляется равенством 20

Н, =и Я„Т и равно Т и ьЬн.

Одновременно импульс переноса с выхода интегратора 2 поступает на его же вход синхронизации, осуществляя

25 прием числа, зарегистрированногосчетчиком 20 за время Т«.

В момент установки триггера 18 в нулевое состояние сигнал с его выхода поступает на вход триггера

24, устанавливая его. в единичное состояние, при котором разрешающий потенциал триггера 24 одновременно поступает через элемент ИЛИ-26 на управляющий вход вычитания интег- M ратора 2, через элемент ИЛИ 25 — на управляющий вход сложения счетчика

4 и через элемент ИЛИ 8- на управляющий вход вычитания счетчика

9. При этом содержимое счетчика 9 начинает уменьшаться импульсами,поступающими на его счетный вход через злемент И-ИЛИ 23 с выхода функцио«ального преобразователя 27, сред- няя частота которых равна n{ С) = С

45, где С вЂ” концентрация индибЦА г каз бра в крови, определяемая количеством вводимого индикатора Q u объемом циркулирующей крови (ОЦК).

Одновременно содержимое интегратора 2 начинает уменьшаться импульсаЬ ми частотой f = — 10, поступающей на его счетный вход через открытые элементы. И-ИЛИ 19 и 14 с выхода генератора 13, 55

Каждый раз при подсчете нуля на выходе интегратора 2 появляется импульс переноса, который поступает через зле4 l0 мент ИЛИ 21 на счетный вход счетчика 4 и на вход синхронизации интегратора, осуществляя повторный прием в него числа из счетчика 20. Частота повторения импульсов переноса на выходе интегратора равна

- --=тц-, 1Q

З <О Т

Счетчик 4 регистрирует импульсы частотой f> до тех пор, пока на выходе счетчика 9 появляется импульс переноса, возникающий при досчете счетчика 9 до нуля и поступающий на вход установки в нулевое состояние триггера 24.3а это время счетчик 4 зарегистрирует число, которое равно количеству крови в миллиметрах, перекачиваемому сердцем за, 1 с, т.е. сердечному выбросу.

Таким образом, устройство обеспечивает определение не только площади под диаграммой разрежения и среднего времени циркуляции индикатора, но и сердечного выброса, который является основным параметром, характеризующим насосную функцию сердца. Данные о сердечном выбросе позволяют изучать патогенез нарушений функции сердечно-сосудистой системы при многих заболеваниях, а также механизмы действия терапевтических средств, что имеет большое значение для клиники.

Формула изобретения

Устройство для вычисггег«г«я диаграмм разрежения индикаторов при исследовании сердечно-сосудистой системы, содержащее первый функциональный преобразователь амплитуды в частоту, выход которого соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И-ИЛИ, первый реверсивный счетчик, первый выход . которого соединен с перв««ми входами регистра и дешифратора, первый и второй триггеры, первые входы которых соединены с управляюгцим входом устройства, первый выход первого триггера соединен с управляющим входом интегратора, первый выход которого соединен с первым входом распределителя импульсов, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и первым входом первого реверсивного счетчика, второй выход распределителя импульсов соединен с пер выми входами первого элемента И и второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом вычитания первого реверсивного счетчика, второй выход S которого подключен к второму входу первого элемента И, выход которого со единен с вторым входом распределителя импульсов, третий выход которого соединен с вторыми входами второго элемента ИЛИ и регистра, выход которого соединен с входом преобразователя код-частота, четвертый выход распределителя импульсов соединен с вторыми входами дешифратора и первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сложения первого реверсивного счетчика, выход дешифратора соединен с вторым входом второго триггера, первый:вы- 2Î ход которого соединен с вторыии входами первого и второго элементов

И-ИЛИ, второй реверсивный .,счетчик, выход которого соединен с вторым входом первого триггера, второй выход второго триггера соединен с третьим входом распределителя импульсов и третьими входами пер:вого и второго элементов И-ИЛИ, четвер тые входы которых соединены соответ- ЗО ственно с выходами преобразователя код-частота и генератора частоты, второй выход первого триггера соединен с входом первого элемента задержки, .выход которого соединен с первым входом третьего триггера, второй вход которого соединен с вторым выходом интегратора, первый выход третьего триггера соединен с вторым входом третьего элемен- щ та И-ИЛИ и с первым входом счетчи. ка, второй вход которого соединен с выходом генератора частоты, выход второго элемента И-ИЛИ вЂ” с третьим входом третьего элемента И-ИЛИ, Q$ четвйрть1й вход которого соединен с вторым выходом третьего триггера, выход третьего элемента И-ИЛИ соединен с первым счетным входом интегратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей:устройства за счет обеспечения определения сердечного выброса, в него введены второй функциональный преобразователь амплитуды в частоту, второй элемент задержки, четвертый триггер, твертый элемент И-1ЯЛИ, 20744 12 второй элеиент И, третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ, причем второй вход первого реверсивного счетчика соединен с выходом четвертого элемента И-ИЛИ, первый и второй входы которого соединены о соответственно с выходами первого и второго функциональных преобразователей амплитуды в частоту, третий вход четвертого элемента И-ИЛИ соединен со вторым выходом второго триггера,четвертый вход четвертого элемента И-ИЛИ соединен с первым выходом второго триггера и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом четвертого триггера, первый вход которого соединен с вторым выходом первого реверсивного счетчика. второй вход четвертого триггера соединен с первым выходом третьего триггера и первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым выходом четвертого триггера, второй выход которого соединен с

I третьим входом второго элемента

ИЛИ и с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с четвертым выходом распределителя импульсов, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с первым входом и входом сложения второго реверсивного счетчика, вход вычитания и второй вход которого соединены соответственно с выходами второго элемента И и пятого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И-ИЛИ, второй вход пятого элемента ИЛИ соединен с вторым выходом и входои синхронизации интегрятора, второй счетный и вычитаюший входы которого соединены соответственно с выходами счетчика и третьего элемента ИЛИ, выход второго реверсивного счетчика соединен с третьим;; входом регистра и входом второго элемента задержки, выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, Источники инфориации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство CGCP по заявке И - 27002909/18-24, кл. G 06 F 15/52, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2809337/18-24, кл. G 06 Г 15/52.(прототип).

920744

Составитель А. Жеренов

Редактор М. Бандура Техред А.Бабинец Корректор М. Демчик

Заказ 2345/57 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, .ул. Проектная, 4