Кардиостимулятор

 

ОП КСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<л976994 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву° (22) Заявлено 250280 (21) 2889856/28-13 с присоединением заявки HP(23) ПриоритетОпубликовано 3011.82. Бюллетень HP 44

Дата опубликования описания 3щ182

{$g{+ К 3

AN 1/36

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

{53) УДК615. 471 (088.8) (A.È.ØåðåMåòüåâ и Б.A.Êîòëèí ";. :3

Московский ордена Трудового Красного Знам ни ийженернофизический институт и Всесоюзный научно-и следовательский и конструктОрский институт радиоэлектронной медицйнСКой аппаратуры (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) КАРДИОС ИМУЛЯТОР

Изобретение относится к медици- . не, а именно к кардиостимуляторам.

Известен кардиостимулятор, содержащий связанные между собой цифроаналоговый преобразователь, формирователь стимулирующих импульсов, первую схему пропускания, выделитель

R-зубцов, вторую схему пропускания, схему синхронизации и генератор, подключенный к формирователю стимулирующих импульсов, третью схему пропускания, связанную с выделителем

R-зубцов, и реверсивный счетчик (1).

Однако известный кардиостимулятор имеет сравнительно большое время восстановления усвоения сердцем искусственного ритма, что повышает травматичность его стимуляции.

Цель изобретения — уменьшение травмирования сердца путем сокращения времени восстановления усвоения им искусственного ритма.

Поставленная цель достигается тем, что в кардиостимулятор, содержащий связанные между собой цифроаналоговый преобразователь, формирователь стимулирующих импульсов, первую схему пропускания, выделитель R-зубцов„вторую схему пропускания, схему синхронизации и генератор, подключенный к формирователю стимулирующих импульсов, третью схему пропускания, связанную с выделителем

R-зубцов, и реверсивный счетчик, введены последовательно соединенные первый блок выдержки времени, второй блок выдержки времени, дифференцирующая цепочка, четвертая схема пропускания, RS-триггер, связанный с переключателем, первая схема И, вторая схема И, первый деаифратор и второй дешифратор, причем реверсивный счетчик связан с..первой схемой И, второй схемой И, RS-триггером, первым дешифратором, вторым дешифратором и цифроаналоговым преобразователем, при этом первая схема И подключена к первому дешиФратору, третьей схеме пропускания и третьему блоку выдержки времени, вторая схема И соединена с четвертой схемой пропускания и вторым дешифратором, первый блок выдержки времени подключен к генератору и первой схеме пропускания, вто25 рой блок выдержки времени связан со второй схемой пропускания, а третий блок выдержки времени соединен с четвертой схемой пропускания.

Кроме того, переключатель режима работы выполнен в виде геркона.

976994

На чертеже приведена схема устройства.

Кардиостимулятор содержит генератор 1, схему 2 синхронизации, формирователь 3 стимулирующих импульсов, выделитель 4 R-зубцов, реверсивный счетчик 5, цифроаналоговый преобразователь 6, первый 7 и второй 8 дешифраторы, первую 9::и вторую 10 схемы И, первый 11, второй 12, третий

13 блоки выдержки времени, первую 10

14, вторую 15, третью 16 и четвертую 17 схемы пропускания, дифференцирующую цепь 18, RS-триггер 19 и переключатель 20.

Первый 7 и второй 8 дешифраторы, .. а также первая 9 и вторая 10 схемы И, служат для предотвращения изменения состояния реверсивного счетчика 5 вне некоторого определенного диапазона (например, при использовании в качестве реверсивного счетчика 5 четырехразрядного двоичногореверсивного счетчика его состояние должно изменяться в пределах от 1 до 15 в десятичной записи и не должно выходить за эти пределы). При минимальном состоянии реверсивного счетчика 5 (например, состоянии "1") на выходе первого дешифратора 7 формируется сигнал "0", запрещающий прохождение сигналов на выходе первой схемы 9

И, т.е. вычитающий вход реверсивного счетчика 5, и тем самым препятствующий уменьшению состояния счетчика ниже минимально допустимого. Во всех 35 других состояних реверсивного счетчика 5 на выходе первого дешифратора

7 формируется сигнал "1". Аналогично при максимальном состоянии реверсивного счетчика 5 например, состоя-4О нии 15) ча выходе второго дешифратора 8 формируется сигнал "0", запрещающий прохождение сигналов на выходе второй схемы 10 И, т.е. суммирующий вход реверсивного счетчика

5,и тем самьм препятствующий увеличению состояния реверсивного счетчика выше максимально дапустимого. Во всех других состояниях реверсивного счетчика 5 на выходе второго дешифратора 8 формируется сигнал "1". Таким образом, дешифраторы 7 и 8 являются комбинационными схемами, методы построения которых хорошо известны.

Например, в качестве таких дешифраторов можно использовать схемы И-НЕ с числом входов, соответствующим числу разрядов реверсивнОго счетчика

5, а комбинируя подключения этих выходов к соответствующим выходам разрядов счетчика, можно получить 6О ограничение диапазона изменения состояния реверсивного счетчика 5 в любых требуемых пределах внутри полного максимально возможного диапа. зона. 65

Кардиостимулятор работает следующим обоазом.

Генератор 1 вырабатывает импульсы с требуемым периодом Т„с следования, определяемьм необходимым ритмом стимуляции, которые одновременно запускают формирователь 3 стимулирующих импульсов, поступающих через электроды на сердце, и первый блок

11 выдержки времени, импульс которого запрещает прохождение сигналов на выход первой схемы 14 пропускания, т.е. на вход вьщелителя 4 зубцов, тег. самым предотвращая его перегрузку стимулирующим импульсом. Длительность импульса первого блока 11 выдержки времени больше .длительности стимулирующего импульса (1-2 мс), но несколько меньше длительности минимального латентного периода сердца (15-20 мс), поскольку в течение этого времени любая электроактивность сердца невозможна. Импульс первого блока 11 выдержки времени своим задним фронтом запускает второй блок 12 выдержки времени, длительность импульса которого выбирается несколько большей максимального латентного периода сердца (100-120 мс) . В течение длительности импульса второго блока 12 выдержки времени синхроимпульс выделителя 4 R-зубцов, соответствующий вызванному стимулирующими импульсом

R-зубцу, проходит на выход третьей схемы 16 пропускания, так как она открыта сигналом с прямого выхода второго блока 12 выдержки времени, но не проходит на выход второй схемы 14 пропускания, так как она закрыта но входу сигналом с инверсного выхода второго блока 12. Вне импульса выдержки второго блока 12 выдержки времени закрыта третья схема 16 пропускания, но открыта вторая схема 15 пропускания, на выход которой проходит синхроимпульс, соответствующий естественному R-зубцу, который через схему синхронизации синхронизирует как обычно, работу генератора 1. Таким образом, первый

11 и второй 12 блоки выдержки времени и первая 14, вторая 15 и третья

16 схемы пропускания разделяют соответствующие вызванному и естественному R-зубцам синхроимпульсы, сформированные с помощью обычно используемых известных методов (например, частотной фильтрацией и амплитудной дискриминацией) выделителем 4

R-зубцов. Схема 2 синхронизации, как и в известных синхронизированных кардиостимуляторах (например, запрещающего типа), выдает на своем выходе импульс синхронизации генератора 1 в том случае, если очередной импульс, cooòýåTñòâóþùèé естествен976994

40 ному R-зубцу, поступил на ее вход не ранее чем по истечении определенного рефрактерного интервала (около

300 мс) после прихода предыдущего входного импульса.

Синхроимпульс, соответствующий 5 вызванному R-зубцу и сформированный на выходе третьей схемы 16 пропускания, запускает третий блок 13 выдержки времени, импульс которого, имеющий длительность, несколько 10 большую, чем длительность импульса второго блока 12 выдержки времени, запрещает по входу прохождение на выход четвертой схемы 17 пропускания сигнала, соответствующего окон- 15 чанию импульса второго блока 12 выдержки времени, сформированного дифференцирующей цепью 18. Таким образом, сигнал на выходе четвертой схемы 17 пропускания появляется 20 лишь в том случае, если до окончания импульса второго блока 12 выдержки времени на выход третьей схемы 16 пропускания не поступил синхроимпульс.

Такая ситуация соответствует отсутст- 25 вию ответа сердца на стимулирующий импульс в виде вызванного R-зубца.

При измерении порога стимуляции сердца период следования импульсов

Т генератора 1 устанавливают со- 30 ответствующим требуемому ритму стимуляции, а переключатель 20 переводят в нижнее положение "Измерение" (например, нажимают кнопку переключателя 20). При этом через 35

S-вход триггера 19 он устанавливается в состояние "1", что приводит к установлению сигнала "1" на его выходе, т.е. на входе первой схемы

9 И, и установке реверсивного счетчика 5 в максимальное состояние, а через цифроаналоговый преобразователь 6 и вход формирователя 3 стимулирующих импульсов — к установлению максимальной амплитуды стимулирующего импульса, величина которой выбирается заведомо достаточной (,в пределах физиологической нормы)для вызывания возбуждения сердца. Поэтому при поступлении очередного импульса запуска от генератора 1 через электроды на сердце наносится указанный стимулирующий импульс, вызванный которым R-зубец приводит как описано выше к формированию синхроимпульса на входе третьей схемы 16 55 пропускания, т. е. на входе первой схемы 9 И, который (поскольку на других ее входах присутствует сигнал

"1") проходит на ее выход и приводит к уменьшению состояния реверсив- 60 ного счетчика 5 на единицу, а через цифроаналоговый преобразователь 6— к установке уменьшенной на величину одного шага амплитуды стимулирующего импульса в формирователе 3 стиму- 65 лирующих импульсов. При приходе очередного импульса запуска от генератора 1 на сердце наносится стимулирующий импульс с уменьшенной на один шаг амплитудой. Такой процесс уменьшения амплитуды продолжается до тех пор, пока амплитуда стимулирующего импульса не станет меньше порога стимуляции сердца, что приводит к отсутствию вызванного R-зубца, а значит, по окончании импульса выдержки блока 12 <120-140 мс после стимулирующего импульса ) — к формирователю синхроимпульса на выходе четвертой схемы 17 пропускания. Этот синхроимпульс проходит на выход второй схемы 10 и увеличивает состояние реверсивного счетчика 5 на единицу, что приводит через цифроаналоговый преобразователь 6 к установке в формирователе 3 амплитуды стимулирующего импульса в минимальной степени (на один шаг амплитуды), превышающий порог стимуляции сердца. Одновременно этот синхроимпульс переводит по

R-выходу RS-триггер 19 в состояние

"0", сигнал с выхода которого запрещает прохождение сигналов на выход первой схемы 9 И, т.е. на вычитающий вход реверсивного счетчика 5, тем самым запрещая уменьшение его состояния, а значит, уменьшение амплитуды стимулирующего импульса. Поэтому при проходе очередного импульса запуска от генератора 1 на сердце наносится стимулирующий импульс с минимально необходимой для стимуляции амплитудой, а вызванный им Rзубец, хотя и приводит к формированию соответствующего синхроимпульса на выходе третьей схемы 16 пропускания, уже не может привести к уменьшению амплитуды стимулирующего импульса, поскольку первая схема 9 И закрыта по входу сигналом "0", с выхода триг. гера 19. Время, требуемое для установления амплитуды стимчлирующего импульса, минимально необходимой для стимуляции и измерения порога стимуляции сердца определяется периодом стимуляции Т „и максимальным числом разрешенных остояний реверсивного счетчика 5. Например, при типичном значении Т =1 с использованием четырехразрядного двоичногосчетчика

5 с разрешенными состояниями от 1 до 15 это время не превышает 15 с.

Если порог стимуляции сердца по каким-либо причинам (например, изза обрастания кончика электрода фиброзной тканью) увеличивается и сердце не откликается на стимулирующие импульсы, то с выхода четвертой схемы 17 пропускания через вторую схему 10 И на суммирующий вход реверсивного счетчика 5 поступают синхроимпульсы, увеличивающие его

976994 состояние, и, тем самым, амплитуду стимулирующих импульсов до тех пор, пока она не установится на уровне, минимально необходимом для стимуляции сердца.

Известно, что эффект стимуляции возбудимой ткани (в частности сердца) зависит от интенсивности стимулирующего импульса, т.е. от произведения его амплитуды тока или напряжения на длительность. Поэтому фор- - 10 мирователь 3 стимулирующих импульсов может быть выполнен управляемым как по амплитуде тока или напряжения при постоянной длительности стимулирующих импульсов, так и по длитель- t5 ности при постоянной амплитуде тока или напряжения стимулирующих импульсов.

Для индикации текущего значения амплитуды или длительности стимулирующих импульсов с целью оценки величины порога стимуляции сердца кардиостимулятор в наружном варианте исполнения может быть снабжен блоком индикации, измерительные входы которого могут быть подключены либо к выходам разрядов реверсивного счетчика

5 при цифровой, индикации, либо к выходу преобразователя 6 при аналоговой индикации. ЗО

Таким образом, отслеживание порога стимуляции путем регистрации реакции сердца на каждый стимулирующий импульс позволяет сократить время восстановления усвоения им искусственного ритма и снизить травматичность стимуляции.

Формула изобретения

1. Кардиостимулятор, содержащий связаннйе между собой цифроаналоговый преобразователь, формирователь стимулирующих импульсов, первую схему пропускания, выделитель К-зубцов, вторую схему пропускания, схему синхронизации и генератор, подключенный к формирователю стимулирующих импульсов, третью схему пропускания, связанную с выделителем R-зубцов и реверсивный счетчик, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения травмирования сердца путем сокращения времени восстановления усвоения им искусственного ритма, в кардиостимулятор введены последовательно соединенные первый блок выдержки времени, второй блок выдержки времени, дифференцирующая цепочка, четвертая схема пропускания, RS-триггер, связанный с переключателем, первая схемъ И, вторая схема И, третий блок выдержки времени, первый и второй дешифраторы, причем реверсивный счетчик связан с первой схемой И, второй схемой И, RS-триггером,,первым дешифратором, вторым дешифратором и цифроаналоговым преобразователем, при этом первая схема И подключена к первому дешифратору, третьей схеме пропускания, третьему блоку выдержки времени, а вторая схема И соединена с четвертой схемой пропускания и вторым дешифратором, первый блок выдержки времени подключен к генератору и первой схеме пропускания, второй блок выдержки времени связан со второй и третьей схемами пропускания, а третий блок вЫдержки времени соединен с четвертой схемой пропускания.

2. Кардиостимулятор по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что, переключатель режима работы выполнен в виде геркона.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Англии 9 1496273; кл. A 61Й 1/36, 1976.

9 16994

Составитель Б. Попов

Редактор Л. Пчелинская Техред T.Èàòo÷êà Корректор Е. Рошко

Заказ Тираж одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,