Устройство для индикации ритма сердца

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ РИТМА СЕРДЦА, содержащее детектор йК5-комплекса, состояпщй из последовательно соединенных датчика, усилителя и селектора импульсов и Детектора электродного контакта, вход которого соединен с выходом датчика, и индикатор, отличающееся тем, что, с целью вьщеления GIRS -комплекса в условиях ров QRS -комплекса, N+1 элементов совпадения, последовательно соединенные первый комбинационнь1й сумматор и цифровой компаратор, выход; которого соединен с входом индикатора , и последовательно соединенные второй комбинационный сумматор и преобразователь кода, выход котогрого подключен к второму входу цифрового компаратора, причем выход каждо го селектора импульсов соединен с первым входом соответствующих элементов совпадения, выход каждого детектора электродного Контакта соединен с вторым входом соответствукгар1х элементов совпадения и с СП соответствующим вхрдом второго комбинационного сумматора , а выход с каждого элемента совпадения соединен с соответствующим входом первого комбинационного сумматора. ЕШ Эд Э) 9 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ

РЕСПУБЛИК (l 9) . (I 1) А ф(5(1 А 61 В 5/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

1 1О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ВСЕСОЩц g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц -"Н ASTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3674222/28-13 (22) 27.10.83 (46) 23.05.85, Бюл. У .19 (72) А,В. Бородин и 10.Д. Ульяницкий (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) (53) 615.47 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 568435, кл. А 61 В 5/02, 1977.

Микрокомпьютерные медицинские сйстемы. И, "Мир", 1983, с. 459-464. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЙНДИКАЦИИ

РИТМА СЕРДЦА, содержащее детектор . М&-комплекса, состоящий из последовательно соединенных датчика, усилителя и селектора импульсов и детектора электродного контакта, вход которого соединен с выходом датчика, и индикатор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью выделения QRS -комплекса в условиях помех, в него введены м детекторов Яя -комплекса, м+! элементов совпадения, последовательно соединенные первый комбинационнйй сумматор и цифровой компаратор, выход .которого соединен с входом индикатора, и последовательно соединенные второй комбинационный сумматор и преобразователь кода, выход кото-. рого подключен к второму входу цифрового компаратора, причем выход каждого селектора импульсов соединен с первым входом соответствующих элементов совпадения, выход каждого детектора электродного контакта соединен с вторым входом соответствующих элементов совпадения и с соответствующим входом второго комбинационного сумматора, а выход кащдого элемента совпадения соединен с соответствующим входом первого комбинационного сумматора.

1156634

Изобретение относится к устройствам для исследования и контроля ритма, сердца пациента в условиях повышенного уровня помех, вызванных активной мышечной и двигательной деятельностью.

Цель изобретения — выделение

&R5-комплекса в условиях помех, На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 - электрическая схема варианта выполнения системы логической обработки сигналов в случае трехканальной реализации устройства; на фиг.3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит 8+1 детекторов 1 ОРз -комплекса, каждый из которых состоит из последовательно соединенных датчика 2, усилителя 3 и селектора 4 импульсов и детектора 5 электродного контакта, вход которого соединен с выходом датчика 2, М +1 элементов 6 совпадения, 25 последовательно соединенные первый комбинационный сумматор 7, цифровой компаратор 8 и индикатор 9, последовательно соединенные второй комбинационный сумматор 10 и.преобразователь 11 кода, выход которого З© подключен к второму входу цифрового компаратора 8, причем выход каждого селектора 4 импульсов соединен с первым входом соответствующих элементов 6 совпадения, выход каж- Э5 дого детектора 5 электродного контакта соединен с вторым входом соответствующих элементов 6 совпадения и с соответствующим входом второго комбинационного сумматора 10, а выход каждого элемента совпадения

6 соединен с соответствующим входом первого комбинационного сумматора 7е

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу устройства,в состав которого входят каналов обработки сигналов. Датчики 2 (электроды для съема биопотенциалов) 5О закрепляются на различных участках поверхности тела испытуемого. В каждом детекторе 1 GR -комплекса сигнал с выхода датчика 2 усиливается усилителем 3. Ограниченная полоса пропускания и хорошее подавление синфазного сигнала усилителей 3 приводит к снижению электрических наводок и некоторых других нежелательных сигналов. Усиленный и отфильтрованный сигнал подается далее на вход селектора 4 импульсов, на выходе которого формируется нормированный по амплитуде и длительности импульс, привязанный к некоторой характерной точке (например, к максимуму) входного сигнала,уровень которого .превышает заданное пороговое значение.

Для осуществления контроля за качеством контакта датчиков 2 с поверхностью тела испытуемого в каждом детекторе 1 QRS -комплекса имеется детектор 5 электродного контакта, вход которого подключен к выходу датчика 2. При любом нарушении контакта, т.е. при увеличении переходного сопротивления между датчиком 2 и кожей испытуемого, входной сигнал детектора 5 электродного контакта изменяет свой уровень.

Если это изменение превышает некоторое пороговое значение, то на выходе детектора 5 электродного контакта -формируется логический сигнал, свидетельствующий о неработоспособности канала. В этом случае запрещается прохождение .сигналов с выхода селектора 4 импульсов этого детектдра 1 QRS -комплекса для дальнейшей обработки. Эту операцию осуществляет элемент 6 совпадения, на входы которого подаются импульсы с селектора 4 импульсов и логический сигнал с выхода детектора 5 электродного контакта, который управляет работой элемента 6 совпадения. В результате на выходе элемента 6 совпадения появляются нормированные импульсы, соответствующие сигналам исправного датчика 2.

В связи с тем, что детекторы 1

OR5-комплекса имеют независимые датчики 2 ° которые пространственно разнесены на поверхности теда испытуемого, нормированные импульсы с выходов элементов 6 совпадения pas" личных каналов обработки сигналов,. вызванные действием определенной категории помех (движение электродов, миографические помехи), можно считать независимыми по времени . их появления. В то же время нормированные сигналы, соответствующие

QRS-комплексу, появляются на выходах элементов 6 совпадения одновременно

1156634 4

Этот эффект используется для вьщеления Йнь -комплекса в условиях помех с помощью следующего алгоритма логической обработки нормированных сигналов с выходов элементов б совпадения. В системе логической обработки сигналов принимается решение о наличии QRS -комплекса, если выполняется следующее условие

) /К(м1) где )) — количество совпадающих по времени прихода импульсов с выходов элементов 6 совпадения;

М вЂ” количество работоспособных каналов обработки сигналов;

K(IA1- пороговый уровень, зависящий от требуемой надежности индикации 9 5-комплекса и числа работоспособных каналов.

В устройстве данный алгоритм реализован следующим образом. Формирование числа ))) осуществляется первьм комбинационнья сумматором 7, имеющим N входов,- к которым подключены выходы м элементов 6 совпадения. Код на выходе комбинационного сумматора 7 соответствует числу совпадающих импульсов в каждый момент времени. Аналогичньь) образом вторым комбинационным сумматором 10 имеющим N входов, к которым подключены выходы 11 детекторов 5 электродного контакта, формируется код, соответствующий числу

М работоспособных каналов. Код м с выхода второго комбинационного сумматора 10 поступает на вход преобразователя 11 кода, на выходе которого формируется код, соответетвующий числу K (м)

Коды чисел ы и К(М1подаются на входы цифрового компаратора 8, реализующего условие (1). Сигнал на выходе цифрового компаратора 8, появляющийся при выполнении условия (1) и свидетельствующий о наличии ЙЯЬ -комплекса ЗКС, подается на индикатор 9.

Рассмотрим пример конкретной реализации устройства, включающего три канала обработки сигналов.

В качестве датчиков 2 используются электроды для съема биопотенциалоэ обычного типа, закрепляемые. по одному в различных точках грудной клетки испытуемого. Возможен и другой вариант закрепления, состоящий в том, что все электроды крепятся на растяжимом поясе равномерно по всей длине, а пояс размещается по окружности грудной клетки или на талии испытуемого. Электроды разбиваются на группы и каждая группа подключается к отдельному детекто1О (2) )))= K

) показывает, что при совпадении к импульсов на выходах N селекторов

4 импульсов принимается решение о наличии 8 RS -комплекса ЭКС.

Выигрыш в помехоустойчивости тогда можно определить через отношение средней частоты следования импульсов помех в каждом канале

55 ру 1 6 « -комплекса .

Блоки каждого детектора 1

GRG-комплекса — усилитель 3, селек, тор 4 импульсов и детектор 5 электродного контакта — выполнены по известным схемам. На временных диаграммах,поясняющи работу устройства в трехканальном его исполнении (фиг.3) 0, 0, U - сигналы с выходов датчиков 2 (aL- Ж5-комплекс

20 и !!(3KG; р- помеха), D1, (.1, и V„ сигналы с выходов элементов 6 совпадения, U1) — выходной сигнал цифрового компаратора 8, который подается на индикатор..

Повышение помехоустойчивости предлагаемого устройства для индикации сердечного ритма по сравнению с известными, имеющими один канал обработки сигналов, можно продемон30 стрировать на следующем примере.

В каждом канале Н -канального устройства после селектора 4 импульсов помеха превращается в случайный импульсный процесс, характеризуемый длительностью импульса и средней частотой следования импульсов. Количественно уровни помех в каждом канале можно оценить через средние частоты следования импульсов. Примем их одинаковьии для всех каналов и обозначим через,ф . Длительность импульсов на выходах селекторов 4 импульсов также одинакова и равна Т. Решающее нравило (1) системы логической обработки сигналов устройства, записанное в следующем виде;

4156634 (что характеризует помехоустойчивость известного устройства, включающего один канал) к средней частоте совпадения к импульсов в 8 каналах Са (что характеризует помехоустойчивость устройства для индикации ритма сердца). Обозначим это отношение через Q.

И== . (3) ы,к

Вкчислить значение ря к можно,используя следующее выражение:

,щ,к ; к, К, (-2кj Р+К)Р ()-р) *е Р= кГ (а)

Подставляя (4) в О), получим (к), к.р

C<)

Для конкретного прюера причем ик 2, Т 10 c. Для задания значения Р предположим, что в каждый интервал между сердечными сокращениями Т попадает один импульс помехи (такая модель предполагаетполную неработоспособвость известного устройства) .

Тогда

t (6) Значение Т возьмем из условия .максимально возможной реальной частоты сердечных сокращений, равной

240 уд./мин. Отсюда р 4 с." Подставляя конкретные значения р,К Н;т в формулу (5), получаем 0 125.

Следовательно, введение лишь двухканальной обработки сигналов при заданных р. и с уменьшает среднэяо частоту индикации импульсов, вызванных помехами, в 125 раз или, что то же самое, в среднем только одно из 125 регистрируемых сердечных сокращений будет искажено действием помехи. Следует отметить, что максимизировать выигрыш в помехоустойчивости можно также оптимизацией значения С и выбором значения к для Мъ2.

3Е

Таким образом, использование многоканальной обработки сигналов увеличивает номехоустойчивость устройства для индикации ритма сердца, что обеспечивает повышение достоверности индикации CRT -комплекса ЭКС и, следовательно, будет содействовать повышеиню эффективности учебно-тренировочного. процесса подгоЖ тонки спортсменов.

1156634

1156634

1156634

Составитель Э. Балуев

Редактор В. Нетрав техред т.Дубинчак . Корректор А. зикокосов

3215/2 Тиран 722 .. Подиисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, %-35, Рауиская наб. ° д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Уагорад, ул. Нроектнаа,4