Детектор формы кардиоимпульсов
Изобретение относится к устройствам медицинской техники и предназначено для выделения QRS-комплексов электрокардиосигнала. Целью изобретения является расширение диагностических возможностей посредством классификации поступающих на вход детектора QRS-комплексов электрокардиосигнала. Детектор формы кардиоимпульсов содержит частотный фильтр 1, дифференциальный триггер уровня 2, формирователь 3, стробирующий каскад 4, анализатор длительности периода 5, пик-детектор 6, выпрямитель 7, блок управления 8, элемент задержки 9, блок анализа формы 10, фиксатор-индикатор 11. Детектор формы кардиоимпульсов позволяет выделять и классифицировать по принадлежности к шестнадцати базовым структурам формы QRS-комплексы в реальном масштабе времени. Для этого в детектор введены выпрямитель 7, элемент задержки 9, блок управления 8, блок анализа формы 10 и фиксатор-индикатор 11. 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51) 4 А 61 В 5/04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
flPH ГКНТ СССР (21) 4314904/28-14 (22) 08.10.87 (46) 15.12.89. Бюл. Y" 46 (71) Пензенский политехнический институт и Пензенский государственный институт усовершенствования врачей (72) Т.В.Истомина, Л.Ю.Кривоногов, В.Э.Олейников, Ю.В.Полубабкин и И.П.Татарченко (53) 615.47 (088.0) (56) Авторское свидетельство СССР
h" 507312, кл. А 61 В 5/04, 1976. (54) ДЕТЕКТОР ФОРМЫ КАРДИОИИПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к устройствам медицинской техники и предназначено для выделения QRS-комплексов электрокардиосигнала. Целью изобретеHHR является расширение диагностичес„„SU„„1528445 A 1
2 ких возможностей посредством классификации поступающих на вход детектора
QRS-комплексов электрокардиосигнала.
Детектор формы кардиоимпульсов содержит частотный фильтр 1, дифференциальный триггер уровня 2, формирователь
3, стробирующий каскад 4, анализатор длительности периода 5, пик-детектор
6, выпрямитель 7, блок управления 8, элемент задержки 9, блок анализа формы 1О, фиксатор-индикатор 11, Детектор формы кардиоимпульсов позволяет выделять и классифицировать по принадлежности к шестнадцати базовым структурам формы QRS-комплексы в реальном масштабе времени. Для этого в детектор введены выпрямитель 7, элемент задержки 9, блок управления
8, блок анализа формы 10 и фиксаториндикатор 11. 3 ил.
1528445
40
50
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для анализа формы кардиоимпульсов.
Целью изобретения является расширение диагностических возможностеи устройства.
На фиг.l представлена структурная схема устройства; на фиг ° 2 — времен" ная диаграмма работы устройства; на фиг ° 3 — таблица опорных QRS-комплексов и соответствующих им выходных ко" дов блока анализа формы.
Детектор содержит частотный фильтр
1, последовательно соединенные дифференциальный триггер 2 уровня и формирователь 3, выход которого соединен с первым входом стробирующего каскада 4, второй вход которого соединен с первым входом дифференциального триггера 2 уровня и анализатором 5 длительности периода, выход которого подключен к первому входу пик-детектора 6, второй вход которого соединен с выходом стробирующего каскада 4, а выход — с первым входом дифференциального триггера 2 уровня, выпрямитель 7, включенный между выходом частотного фильтра 1 и первым входом дифференциального триггера 2 уровня, блок 8 управления, подключенный к выходу формирователя 3 и последова тельно соединенные элемент 9 задержки, блок 10 анализа формы, фиксаториндикатор 11, причем вход элемента задержки соединен с выходом частотного фильтра 1, а первые выходы блока 8 управления подключены соответственно к вторым входам блока 10 анализа формы, а второй выход - к второму входу фиксатора-индикатора 11.
Блок 10 анализа формы содержит три идентичных канала, каждый иэ которых содержит инвертирующий усилитель 12 (13,14), переключатель 15 (16,17), интегратор 18 (19,20) и два компаратора 21, 22 (23, 24 и 25, 26 ), входы инвертирующих усилителей 12, 13 и 14 и вторые входы переключателей 15, lf и 17 соединены с первым входом блока
10 анализа формы, входы сброса интеграторов 18, 19 и 20, соединенные друг с другом, а входы управления переключателей 15, 16 и 17 образуют вторую группу входов блока 10 анализа формы.
Выходы компараторов 21 — 26 образуют группу выходов блока 10 анализа формы.
Устройство работает следующим образом.
Очищенный от неинформативных составляющих ЭДС поступает на выпрямитель 7 с целью преобразования в однополярный для выделения вершины отрицательного ОЕВ-комплекса или RSкомплекса с первым отрицательным сегментом и последующего определения их формы. Пик-детектор 6 запоминает напряжение, соответствующее максимальному значению амплитуды каждого QRSкомплекса. При превышении напряжением сигнала с выпрямителя 7 напряжения с выхода пик-детектора 6 дифференциальный триггер 2 уровня срабатывает и запускает формирователь 3. Подэаряд пик-детектора 6 производится с выхода выпрямителя 7 через стробирующий каскад 4, который ограничивает длительность импульсов, производящих подэаряд пик-детектора 6.
Анализатор 5 длительности периода вырабатывает импульс в том случае, если период повторения импульсов на выходе Формирователя 3 превысит установленный предел. Сигнал с выхода анализатора 5 длительности периода уменьшает постоянную времени разряда пикдетектора 6.
Таким образом, в предложенном устройстве осуществляется адаптация к периоду следования QRS-комплексов, что позволяет устранить пропуски кардиосигналов. Импульс, соответствующий вершине QRS-комплекса, поступает на блок 8 управления, который по этому импульсу вырабатывает сигналы, управляющие работой блока 10 анализа формы, а также импульс окончания анализа. Алгоритм работы устройства основывается на упрощенном анализе спектра входного сигнала в базисе первых трех функций Уолша, причем анализ заключается в определении знаков весовых коэффициентов при функциях Уолша, Для функционирования устройства в соответствии с заданным алгоритмом
ЭКС, задержанный с помощью элемента 9 задержки на время gt (равно интервалу между началом и вершиной кардиоимпульса, выбирается на основании эмпирических данных, равных четверти максимальной длительности QRS-комплекса50 мс), одновременно поступает на три канала блока 10 анализа формы, С помощью инвертирующего усилителя 12
15 (13, 14) и переключателя 15 (16, 17), управляемого соответственным сигналом с блока 8 управления (фиг.2, б,д,э)
ЭКС преобразуется таким образом, что, проинтегрировав его на интеграторе 18 (19, 20), получают сигнал, описание которого для каждого канала имеет следующий вид:
Ф и )(! вх( о т(2 т ()„„= -()U „(t)dt — J U (t)dt);
О т(2
ТI4 4714 т
u„„= -(J U,„„(r) ar.— j u,„(t)4t+ J u, (c)ae) о . TI4 ЪТ !4 (фиг.2 в, е, и).
Интегратор 18 (19, 20) разряжается задержанным импульсом (фиг.2 л) окончания анализа (импульс задержан для того, чтобы в фиксатор-индикатор 11 успела записаться информация в момент прихода импульса окончания анализа).
Постоянная времени интегратора выбирается в пределах 200-300 мс, исходя из максимальной длительности QRSкомплексов. На компараторах 21, 22 (23, 24 и 25, 26) проинтегрированный сигнал сравнивается с двумя порогами (положительными и отрицательными).
Ввиду присущей ЭКС нестабильности параметров сравнение результирующего интеграла с нулем может привести к ошибкам, поэтому необходимо введение зоны нечувствительности вокруг нуля По экспериментальным данным было выбрано оптимальное значение порогов компараторов +U„, приблизительно равное половине минимальной площади QRSкомплекса мин В Ц Ф (1) )) На выходе блока 10 анализа формы формируется шестиразрядный параллельный двоичный код, значение каждого разряда которого соответствует состоянию соответствующего компаратора. Эта кодовая комбинация поступает на фиксатор-индикатор, который индицирует, например, номер базовой структуры QRS-комплексов (фиг.3), к которой принадлежит проанализированный QRSкомплекс. 28445 Были выбраны несколько опорных структур, соответствующих наиболее часто встречающимся QRS-комплексам. В соответствии с выбранной системой опорных структур была осуществлена минимизация возможных кодовых комбинаций (в момент окончания анализа) блока 10 анализа формы. В результате получили четырнадцать кодовых комбинаций, охватывающих все многообразие форм кардиоимпульсов. На фиг.3 приведены выбранные структуры и кодовые комбинации выходов компараторов 21 26, соответствующие им. Опорные структуры являются абстрактными, идеальными, в реальных условиях имеет место незначительное отклонение формы кардиоимпульсов, которые несмотря на это будут распознаваться в составе данного класса. 20 ф о р м у л,а и з о б р е т е н и я Детектор формы кардиоимпульсов, содержащий частотный фильтр, вход которого соединен с входом детектора, последовательно соединенные дифференциальный триггер уровня, формирова" тель, анализатор длительности периода, пик-детектор, выход которого соединен с вторым входом дифференциального триггера уровня, стробирующий каскад, первый вход которого соединен с выходом формирователя, второй -. вход - с первым входом дифференциального триггера уровня, выход стробирующего каскада соединен с вторым входом пик-детектора, о т л и ч а 40 ю шийся тем, что, с целью расширения диагностических возможностей, в него введены выпрямитель, элемент задержки, входы которых подключены к выходу частотного фильтра, выход выпрямителя соединен с первым входом 45 дифференциального триггера уровня, блок управления, блок анализа формы и фиксатор-индикатор, причем первый вход блока анализа формы соединен с 50 выходом элемента задержки, вторые входы - с первыми выходами блока управления, выходы блока анализа формы соединены с первыми входами фиксатора-индикатора, второй выход блока управления соединен с вторым входом 55 фиксатора-индикатора, вход блока управления соединен с выходом формирователя. 1528445 Составитель Д.Данилов Текред (.дидык Корректор В.Кабаций Редактор Л. Веселовская Тираж 643 Заказ 7533/6 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
