Устройство для определения ударного объема сердца

 

Изобретение предназначено для определения ударного объема сердца. Устг ойство содержит усилитель, интегратор , множительно-делительный блок, формирователь управляющих сигналов. С целью повьшения помехозащищенности введены дифференциатор, компаратор, два элемента И, детектор R-зубца, элемент задержки, формирователь импульсов. Устройство обеспечивает надежное определение момента начала интегрирования за счет сопоставления временных интервалов между характерными точками анализируемых кривых, что позволяет использовать устройство дпя исследования пациентов с различными патологиями сердечной деятельности, при которых сигнал дифференцированной реограммы может иметь за один кардиоцикл несколько выбросов, превьшающих установленный порог. 3 ил. § (Л to 00 ;о 4 СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 28 450 А1 (5п 4 A 61 В 5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и ОткРытий

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 39401 70/28-14 (22) 08.08.85 (46) 15.02.87. Бюл. В 6 (72) А.И.Прошляков, А.И.Волков и В.А.Волков (53) 615.47(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 990184, кл. А 61 В 5/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ntt 1088705, кл. А 61 В 5/02, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДАРНОГО ОБЪЕМА СЕРДЦА (57) Изобретение предназначено для определения ударного объема сердца.

Уст ойство содержит усилитель, интегратор, множительно-делительный блок, формирователь управляющих сигналов. С целью повышения помехозащищенности введены дифференциатор, компаратор, два элемента И, детектор К-зубца, элемент задержки, формирователь импульсов. Устройство обеспечивает надежное определение момента начала интегрирования за счет сопоставления временных интервалов между характерными точками анализируемых кривых, что позволяет использовать устройство для исследования пациентов с различными патологиями сердечной деятельности, при которых сигнал дифференцированной реограммы может иметь за один кардиоцикл несколько выбросов, превьппающих установленный порог. 3 ил.

При этом интегрирующий блок 2 содержит (фиг.2) последовательно соединенные интегратор 12, вход которого подключен к выходу усилителя 1, первый элемент 13 памяти, суммирующий усилитель !4 и второй элемент 15 памяти, выход которого подключен к первому входу множительно-делительного блока 3, последовательно соединенные таймер 16, третий элемент 17 памяти и блок 18 перемножения, выход которого подключен к второму (инвертирующему) входу суммирующего усилителя 14, и последовательно соединен50

12894

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к реоплетизмографическим устройствам для определения параметров кровотока, кровоснабжения и кровенаполнения органов и тканей биообъекта.

Цель изобретения — повышение помехозащищенности.

На фиг.! представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 — эпюры входных и выходных сигналов блоков устройства, поясняющие его работу; а на фиг.3 — структурная электрическая схема интегрирующего блока устройства. !

Устройство для определения ударного объема сердца содержит (фиг.!) последовательно соединенные усилитель 1, вход которого подключен к первой входной шине устройства, интегрирующий блок 2 и множительно-делительный блок 3, второй вход которого соединен с второй входной шиной устройства, третий вход — с третьей входной шиной устройства, а выход— с выходной шиной устройства, формирователь 4 управляющих сигналов, вход которого подключен к четвертой входной шине устройства, последовательно соединенные дифференциатор 5, вход которого подключен к выходу усилителя 1, компаратор 6, первый элемент И 7 и второй элемент И 8, второй вход которого подключен к выходу формирователя 4 управляющих сигналов, а выход — к второму (управляющему) входу интегрирующего блока 2, и последовательно соединенные детектор 9

R-зубца, вход которого подключен к пятой входной шине устройства, элемент 10 задержки и формирователь 11 импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента

И 7.

50 2 ные четвертый элемент 19 памяти, первый вход которого подключен к входу интегратора 12, компаратор 20, первый вход которого также подключен к второму входу блока 18 перемножения, и блок 21 логического сложения, второй вход которого подключен к входу таймера 16, к вторым (управляющим) входам интегратора 12 и второго элемента 15 памяти и к выходу второго элемента И 8, а выход — к вторым (управляющим) входам первого элемента 13 памяти, третьего элемента 17 памяти и четвертого элемента 19 памяти, первый вход которого соединен с вторым входом компаратора 20. В предпочтительном варианте выполнения устройства формирователь 4 управляющих сигналов может быть выполнен в виде компаратора напряжений.

Устройство для определения ударного объема сердца (УОС) работает следующим образом.

Сигнал дифференцированной реогdz раммы — — — подается на первую входdt ную шину устройства, усиливается усилителем 1 и поступает на первый (сигнальный) вход интегрирующего блока

2 ° который интегрирует сигнал дифференцированной реограммы, начиная с момента открытия полулунных клапанов сердца, что соответствует началу выброса крови в аорту. Сигнал на начало интегрирования, поступающий на второй (управляющий) вход интегрирующего блока 2, вырабатывается по результатам совместного фазового анализа сигналов второй производной реограммы, электрокардиограммы (ЭКГ), поступающей на пятую входную шину устройства, и какого-либо физиологического сигнала, периодически изменяющегося в ритме сокращений сердца (например, дифференцированной реограммы или артериального давления), который подается на четвертую входную шину устройства.

По сигналу электрокардиограммы (фиг.2a) детектор 9 R-.çóáöà вырабатывает импульс (фиг.28), поступающий на вход элемента 1О задержки. На выходе элемента 10 задержки сигнал появляется через интервал времени Ч, и поступает на вход формирователя 11. импульсов, который формирует импульс прямоугольной формы длительностью

1289450

I dz (— --+ Е

dI: Ь=т„

) dr с = Т вЂ” Т, (фиг.26). Интервалы Т .и Тг выбираются С учетом всего диапазона разбросов периода изометрического сокращения левого желудочка у различных групп здоровых и больных людей и устанавливаются, равными, например, Т, = 0,05 с и Tz=0,12 с.

Сигнал с выхода формирователя 11 импульсов подается на второй вход первого элемента И 7. Выходной сигнал 10 дифференциатора 5 (фиг.2 ) поступает на вход компаратора 6, на выходе которого сигнал появляется в моменты времени, когда вторая производная реограммы положительна (фиг.2 ). Для этого пороговый уровень U устанавливается равным нулю. Выходной сигнал компаратора 6 поступает на первый вход первого элемента И 7.

На выходе первого элемента И 7 20 сигнал (фиг.2e) возникает только при наличии сигналов на обоих его входах.

Появление сигнала на втором входе и отсутствие сигнала на первом входе первого элемента И 7 может происходить при ложном срабатывании детектора 9 R-зубца на Т-зубец электрокардиограммы и на помехи, что возможно, например, когда амплитуды R и Т-зубцов электрокардиограммы соизмеримы. В этом случае сигнал на начало интегрирования не вырабатывается ° Выходной сигнал первого элемента

И 7 поступает на первый вход второго элемента И 8, на второй вход которо- 35 го подается сигнал (фиг.2)) с выхода формирователя 4 управляющих сигналов.

В предпочтительном варианте выполнения устройства на вход формирователя 4 управляющих сигналов подается, 40 например, сигнал дифференцированной реограммы. Тогда сигнал на выходе формирователя 4 управляющих сигналов возникает при превьпаении сигналом дифференцированной реограммы 45 установленного порога задаваемого напряжения ц (фиг.2 ).

При наличии сигналов на обоих входах второго элемента И 8 на его выходе появляется импульс (фиг.2и), 50 определяющий истинный момент начала интегрирования и поступающий на второй (управляющий) вход интегрирующего блока 2, Интегрирующий блок 2 производит 55 вычисления по формуле т„ где Т вЂ” период изгнания крови из

U левого желудочка сердца;

Z — значение дифференцирован1с= т„ ной реограммы в конце периода изгнания крови.

Интегрирующий блок 2 (фиг.3) осуществляет интегрирование кривой дифференцированной реограммы относительно произвольного фиксированного уровня с одновременным вычислением пос-. тоянной интегрирования в виде поправки, равной произведению времени интегрирования и текущего значения дифференцированной реограммы относительно. выбранного фиксированного уровня.

Алгебраическая сумма результата интегрирования и поправки на момент достижения дифференцированной реограммой минимального значения определяет с точностью до постоянного коэф-. фициента значение ударного объема сердца в текущем периоде его сокращения.

Сигнал на выходе интегрирующего блока 2 появляется в момент прихода импульса на его управляющий вход и поступает на первый вход множительноделительного блока 3, в котором производится вычисление по формуле т

QL (dz г

+ Z )dtü

Ы =т„ о где Z — базовый электрический импеданс области измерения, Ом;

1 — удельное сопротивление крови Ом М1

Q — - усредненный периметр грудной клетки, м;

L — расстояние между электродами, м;

К вЂ” корректирующий коэффициент, м .

По второму и третьему входам множительно-делительного блока 3 заносятся величины, необходимые для вычисления ударного объема сердца. На второй вход подаются напряжения, пропорциональные величинам межэлектродного расстояния, периметра грудной клетки, удельного сопротивления крови и корректирующего коэффициента (данные биообъекта). На третий вход множительно-делительного блока 3 IIocтупает напряжение, пропорциональное величине базового электрического импеданса Z области измерения. С выхода множительно-делительного блока 3

5 2894 снимается сигнал, пропорциональный величине ударного объема сердца в текущем периоде его сокращения.

Таким образом, предлагаемое устройство для определения ударного 5 объема сердца обеспечивает надежное определение момента начала интегрирования благодаря сопоставлению временных интервалов между характерными точками анализируемых кривых, что по- 0 вышает помехозащищенность устройства и позволяет использовать его для определения ударного объема сердца на пациентах с различными патологиями сердечной деятельности, при которых сигнал дифференцированной реограммы может иметь за один кардиоцикл несколько выбросов, превышающих установленный порог.

Формула изобретения

Устройство для определения ударного объема сердца, содержащее последовательно соединенные усилитель, вход которого подключен к первой входной

50 шине устройства, интет рирующий блок и множительно-делительный блок, BTQ рой вход которого соединен с второй входной шиной устройства, третий вход — с третьей входной шиной устройства, а выход — с выходной шиной устройства, и формирователь управляющих сигналов, вход которого подключен к четвертой входной шине устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в него введены последова— тельно соединенные дифференциатор, вход которого подключен к выходу усилителя, компаратор, первый элемент И и второй элемент И, второй вход которого подключен к выходу формирователя управляющих сигналов, а выход — к второму входу интегрирующего блока, и последовательно соединенные детектор R-зубца, вход которого подключен к пятой входной шине устройства, элемент задержки и формирователь импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И.

1289450

Составитель Э.Балуев

Техред Л.Олейник Корректор В.Бутяга

Редактор С.Лнсина

Тираж 6 17 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7834/3

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4