Векторкардиограф

 

О.А.Пятак, А.II.Ëàçàðåòíèê, Н.В.Мельничук, Д,Г.Ротенберг, A.Í.Ôîéäà, Э.И.Гуляницкий, А.П.Ковтун, А.С.Пбномаренко и Т.Г.Свиженко. (/

I ( I (72) Авторы язобретенвя (71) Заяввтель (54) ВЕКТОРКАРДИОГРАФ

Изобретение относится .к медицинс. кой технике и предназначено для диагностики заболеваний сердечнососудистой системы.

Известен векторкардиограф, содержащий электроды, коммутатор, два предварительных усилителя, блок пита"

° ния и регистрирующий блок l1).

Однако известный векторкардиог" раф вычисляет не пространственные, а а плоскостные характеристики векто- ра электрической активности сердца, т.е. вычисляет величину проекции модуля на одну из выбранных плоскостей, определяемую выбранными отве" . 1 дениями, и, соответственно, вычисля. ет аргумент модуля в этой плоскости, Кроме величины модуля и аргумента вектора плоскости устройства не дает никаких других характеристик вект. тора электрической активностй сердца (таких, как скорости вектора, направ ление в разных октантах вектора и др.). Наряду с этим известное устройство не дает возможность про" смотреть форму петель вектора, вычислить их площадь, определить точ" ки пересечения петель, их направление и т.д.

Цель изобретения - повыаение точ ности диагносцирования сердечнососудистых заболеваний путем определения характеристик пространственно го вектора электрической активности сердца.

Поставленная цель достигается тем, что устройство имеет дополнительный предварительный усилитель, три преобразователя напряжение-код, буферное запоминающее устройство, устройство управления приемом, устройство управления вычислением, три программных цифровых моделирующих блока, индикатор на электронно-луче вой трубке, координатограф, два пре» образователя код-напряжение, а ком"

19

3 9 мутатор имеет дополнительный выход, к которому подключен вход третьего дополнительного предварительного усилителя, выходы всех трех предварительных усилителей через три преобразователя напряжение-код соединены с входами буферного запоминающего устройства, выходы которого соединены с входами трех программных цифровых моделирующих блоков, выходы которых подсоединены к общим шинам, две иэ которых через два преобразователя код-напряжение подсоединены к двум входам индикатора на электронно-лучевой трубке, третья общая шина подсоединена к третьему ,входу индикатора на электронно-лучевой трубке, четвертая общая шина подсоединена к входу буферного запоминающего устройства, остальные общие шины подключены к входам координатографа, первый выход устройства управления вычислением соединен с входом устройства управления приемом, первый выход которого подсоединен к входам преобразователей напряжение-код, а второй - к входу буферного запоминающего устройства, второй выход устройства управления вычислением подсоединен к входу буферного запоминающего устройства, а третий, четвертый и пятый выходы подсоединены к входам соответственно первого, второго и третьего программно- i го цифрового моделирующего блока.

На чертеже изображена блок-схема векторкардиографа.

Векторкардиограф содержит электроды 1, коммутатор 2, три предварительных усилителя 3-5, три преобразователя 6-8 напряжение-код, буферное запоминающее устройство 9, устройство 10 управления приемом, устройство 11 управления вычислением, три программных цифровых модулирующих блока 12-14, индикатор 15 на. электронно-лучевой трубке, регист" рирующий блок в виде трехкоординатного малогабаритного координатогра фа 16, два преобразователя 17 и 1.8 код-напряжение и блок 19 питания.

Программные цифровые моделирующие блоки 12-14 имеют общие выходные шины 20-24. Электроды 1 подсоединены к входам коммутатора 2, выходы которо1

ro подсоединены к входам трех усилителей 3, 4 и 5, выходы которых подсоединены к входам трех преобразователей 6, 7 и 8 напряжение-код, выходы которых в свою очередь соединены с входами разрядов буферного запоминающего устройства 9. Выходы буферного запоминающего устройства 9 соединены с входами трех программных цифровых моделирующих блоков 12, 13 и

14, выходы которых подсоединены на общие шины 20-24, Первые иэ этих общих шин 20 подсоединены к входу первого преобразователя 17 код-напряжение, выход которого подсоединен к первому входу индикатора 15. Вторые общие шины 21 подсоединены к входу второго преобразователя 18 коднапряжение, выход которого подсоеди-. нен к второму входу индикатора 15.

Третьи общие шины 22 подсоединены к остальным входам индикатора 15.

Четвертые общие шины 24 подсоединены к входу буферного запоминающего устройства 9. Остальные общие шины подсоединены к входу трехкоординат- ного малогабаритного координатографа 16.

Первый выход устройства 10 управления приемом подсоединен к входам преобразователей 6, 7 и 8 напряжение-код, а второй — к входу буферного запоминающего устройства 9, а вход устройства 10 управления при емом подсоединен к первому выходу устройства 11 управления вычислением и выдачей результатов. Второй выход устройства управления вычислением и выдачей результатов подсоединен к входу буферного запоминающего устройства 9. Третий выход устройства 11 управления вычислением подсоединен к входу первого программного цифрового моделирующего блока 12, который формирует и выдает на координатограф или индикатор в зависимости от сигналов с устройства 11 величину проекций пространственного

50 вектора электрической активности сердца на оси х, у, z в зависимости от времени, который вычисляет и выдает величину сферических координат вектора электрической активности сердца V, g,, изменяющуюся во времени, при этом V., с(и у вы-, числяются по следующим формулам

938930

y=atc Sin

Четвертый выход устройства 11 управления вычислением подсоединен к входу второго программного цифрового моделирующего блока, который формирует и выдает на индикатор и координатограф векторкардиографические петли в декартовых координатах.

Начало и конец петли, а также масштаб выдачи может задаваться оператором с помощью устройства 11 управления вычислением, Пятый вход ycтройства 11 управления вычислением подсоединен к входу третьего программного модулирующего блока, который вычисляет и выдает на координатограф и индикатор ряд показателей вектора электрической активности сердца и его векторкардиографических петель P

QRS Т и т.д. в проекциях ху, xz u

xz таких, как: максимальные векторы петель QRS

Т, P. Максимальный вектор - это расстояние от начальной (изоэлектрической) точки до точки максимального удаления петли в данном квадрате.

Максимальный вектор петли вычисляется по формуле )) п1пя (Д

1 49 где K-11н+п„1("н111+) " номера точек начала и конца каждой петли; аф - фиксированное количество точек.

3) Скорость конечного участка пути

SS д) Угол между максимальными векторами петель .Т и QRS.Ч.=

-Х °

360-arccos t)0 i

Х +Д . 1

-xi спсссф 2сс;

Х)18 направление вращения вектора сердца в пределах каждой петли, которое определяется с помощью анализа зна". чений абсциссы в каждой соответствующей проекции в точках начала, конца петли .и ее максимума; площади проекций пространственной петли, образованной совокупностью моментных значений вектора сердца на три ортогональные плоскости. Ис1 ходными данными для вычисления параметров 8KI являются номера точек (йн, вк) начала и конца каждой пет" . ли P, QRS, Т.

Площадь петли вычисляется по фор" муле Ч Х 41 Ъ Ф++„„) 1 н н+1 / н н!

)пм)п (пже)п)1 1п+1)н )пес)м) „ вн "п 33nн скорость вращения вектора

1) Полная средняя скорость где К - длина петли; Т1Lz время . вращения вектора в пределах ,данной петли и -1

Т =(с„-п„)И) ), К=пн где gt .- время квантования.

2) Скорость начального участка петли

4 н ПНФЗЪ- 1 .Н 0 ht Нв ф K=n

K к "

Ч,-„

Ф K= пк-пф

4= ай с

7 938930 8 (йв)-ъ(В ))(х(тт)-xnan) - и(тщ)-1(т„)(х(я )-к(а„)) (m) "(é„))(ê()ra) х(т„)) (к(9m)x(a>l)(x(т )-х(т„)) 35 („, Т„ - номера точек начала петель 5 соответстВенно QRS Т, Q, Т„„ - номера точек максимальных векторов петель QTS Т.

Устройство работает следующим образом.

<о

На пациента, в зависимости от выбранной системы отведений, накладываются электроды. Коммутатором они коммутируются таким образом, что на двух выходах коммутатора имеется 15 сигнал, характеризующий проекцию вектора электрической активности сердца на ось х. На других двух выходах коммутатора имеется сигнал, характеризующий проекцию вектора элект- 20 рической активности сердца на ось у.

На третьих двух выводах коммутатора имеется сигнал, характеризующий проекцию вектора электрической активности сердца на ось z. 25

Сигнал с первых двух выходов коммутатора поступает на вход первого усилителя 3. На чертеже связь между коммутатором 2 с усилителем

3 условно изображена одной линией. 36

Аналогичным образом сигнал с вторых выходов коммутатора 2 поступает на вход второго усилителя ч, а с третьих выходов коммутатора - на вход третьего усилителя 5. С выходов трех усилителей сигналы, характеризующие проекции вектора электрической активности сердца соответственно на оси х, у и z подаются на входы трех преобразователей 6, 7 и 8 напряжение-код.

С помощью устройства 10 управления приемом оператор задает частоту квантования принимаемой информации, На устройстве 10 имеется специальный переключатель для выбора частоты квантования, информации.

Устройство 10 получает с первого выхода устройства 11 управления кварцованные импульсы эталонной 1 частоты, из которых формирует управляющие импульсы опроса преобразователей напряжение-код и импульсы управления приемом информации в уст. ройство 9. Частота данных импульсов получается кварцованной и равной частоте указанной оператором с помощью оператора. Следует указать, что импульсы, поступающие на буферное запоминающее устройство 9,. за- . держаны относительно импульсов, поступающих на преобразователи напряжение-код на время, равное времени задержки на. срабатывание преобразователей.

Двоичный код, соответствующий величинам проекций вектора электрической активности сердца на оси х, у и z с выходов преобразователей напряжение-код поступает на вход запоминающего устройства и запоминается по определенному адресу.

Адрес зависит от номера квантующего импульса, Если это был первый-импульс опроса преобразователей, то код напишется по первому адресу, а если п-ый, то по й-му адресу. Таким образом, на выходе преобразователя 6. имеется код, соответствующий величине проекции вектора на ось х, на выходе преобразователя 7 код,соответствующий величине проекции вектора на ось у и на выходе преобразователя 8 код, соответствующий величине проекции вектора на ось z.

Число разрядов в разрядном слове буферного запоминающего устройства

9 равно суммарному числу разрядов трех преобразователей 6, 7 и 8.

После окончания ввода исходной информации оператор с помощью переключателей и клавиши устройства 11 управления вычислением задает, какую из выполняемых задач на данном векторкардиографе необходимо выполнить в данное время. Например, задает выполнить задачу выдачи проекций вектора электрической. активности сердца на оси х, у и z. В данном случае устройство управления вычислением и выдачей обращается к первому программному цифровому моделирующе" му блоку 12, который начинает обращаться последовательно, начиная с первого, ко всем адресам запоминающего устройства 9. Полученный код с устройства 9 блок 12 в зависимости от выбранного масштаба преобразовывает в количество шагов, требуемых для перемещения шаговых двигателей координатографа 16 и выдает управляющие сигналы на управление шаговыми двигателями координатографа и v,.=

-Х °

ЪЬО 0ГССОЭ ПРИ 2.70; х t+i

=Сц С%1а

-Х, М +Ч 4Х

11РИ Z. сО;

arccos

9 938930 10 сигналы на поднятие и опускание и непосредственно управляющий сигнал поднятие пера координатографа. на третий вход индикатора 15.

Координатограф последовательно Если генератор задает задачу опречертит проекции вектора на ось х, деления сферических координат век" затем на ось у, а затем на ось z. g тора, то тогда устройство 11 выдает

При задании оператором на устрой- управляющие сигналы на блок 12, котостве 11 выдачи информации на индика- рый последовательно опрашивает ячеитор на электронно-лучевой трубке ки запоминающего устройства 9 и выблок 12 подготавливает и выдает тре- числяет и выдает на координатограф буемый код на преобразователи код- to величину пространственного модуля напряжение, на выходе которых полу- вектора и его двух углов s каждый чается напряжение, необходимое для квантованный промежуток времени. индикации проекций вектора электрической активности сердца на индика- Величины V; Д ; и 1г; вычисляют торе, кроме того, блок 12 выдает ts по следующим формулам

Если оператор задает на устройстве 11 задачу (указывает на необходимость выполнения ) формирования векторкардиографических петель в декарто" вых координатах, то тогда устройство 11 ,выдает управляющие сигналы блоку 13, который строит на координатографе или на индикаторе, s зависимости от. желания оператора по исходным данным, полученным с запоминающего устройства 9, векторкардиографические петли. Масштаб вычерчиваемых петель, начало и конец петель может задаваться оператором на устройстве 11, Если оператор задает на устройстве

11 задачу вычисления и выдачи ряда показателей вектора электрической активности сердца и его векторкардиографических петель, то тогда выдаются управляющие сигналы на блок

14, который опрашивает запоминающее устройство 9 и (по полученным данным) вычисляет и выдает на координатограф и индикатор величину ряда показателей вектора электрической активности сердца и его векторкардиографических петель, таких как: максимальный вектор каждой петли в каждом квадранте, направление вращения вектора в пределах каждой петли, площади проекций. каждой из петель, полную среднюю скорость вращения вектора, скорость начального участка петли, скорость конечного участка петли, угол между максималь1 у ными векторами петель Т и ЯВИ и другие показатели.

Каждый из программных моделирующих блоков имеет внутреннюю постоянную и оперативную память и местное устройство управления.

Таким образом, благодаря введению дополнительного усилителя, трех . преобразователей напряжение-код, .двух преобразователей код-чапряжезз ние, буферного запоминающего устрой" ства, устройства управления приемом, устройства управления вычислением и выдачей .результатов и трех программных моделирующих блоков возмож" но значительно расширить функциональные возможности предлагаемого векторкардиографа и значительно повысить точность диагностирования заболевания.

4S

Формула изобретения

Векторкардиограф, содержащий электроды, коммутатор, два предва" рительных усилителя, блок питания

I и регистрирующий блок, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности диагносцчрования сердечно-сосудистых заболеваний путем определения характеристик пространственного вектора электрической активности сердца, он имеет

;дополнительный предварительный уси-, 30

1.2

ВНИИПИ Заказ 4522/9 Тираж 714 Подписное я 4 филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул, Проектна

11 9389 литель, три преобразователя напряжение-код, буферное запоминающее устройство, устройство управления при" емом, устройство управления вычислением, три программных цифровых моделирующих блока, индикатор на электронно-лучевой трубке, координатограф, два преобразователя код-напряжение, а коммутатор имеет дополнительный выход, к которому подключен вход 1О третьего дополнительного предваритель. ного усилителя, выходы всех трех предварительных усилителей через три преобразователя напряжение-код соединены с входами буферного запоминающего устройства, выходы которого соединены с входами трех программных цифровых моделирующих блоков, выходы которых подсоединены к общим ши" нам, две иэ которых через два преобразователя код-напряжение подсоединены к двум входам индикатора на электронно"лучевой трубке, третья общая шина подсоединена к третьему входу индикатора на электронно-лучевой трубке, четвертая общая шина подсоединена к входу буферного запоминающего устройства, остальные общие шины подключены к входам координатографа, первый выход устройства управления вычислением соединен с входом устройства управления приемом, первый выход которого подсоединен к входам преобразователей напряжениекод, а второй — к входу буферного запоминающего устройства, второй выход устройства управления вычислением подсоединен к входу буферного запоминающего устройства, а третий, четвертый и пятый выходы подсоединены к входам соответственно первого, второго и третьего программного цифрового моделирующего блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 465183, кл. А 61 В 5/04, 12.08.71 (прототип).