Устройство для оценки показателей,характеризующих состояние различных физиологических систем организма

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в системах оценки состояний человека-оператора, а также для анализа состояний организма при влиянии различных методов терапевтического воздействия на больных. Цель изобретения - расширение диагностических возможностей путем адекватного сравнения показателей различных электрофизиологических сигналов с предварительным выделением индукционных сверхмедленных волн из анализируемых сигналов. Устройство производит выделение модуляционных сверхмедленных волн из электрокардио-, электроэнцефалосигналов и сигналов кожно-гальванической реакции, вычисляет спектры этих волн, а также спектры всех взаимно корреляционных выделенных волн. Для этого в устройство, содержащее блоки 14 усиления и фильтрации, формирователь 12 синхроимпульса R-зубца, измеритель 13 кардиоцикла и многоканальный блок 11 отображения и регистрации, введены детекторы 4, интеграторы 5 со сбросом, аналого-цифровые преобразователи 6, циклические двоичные усреднители 2, интерполятор 1, сдвиговые регистры 3, цифровые спектроанализаторы 9, цифровые коррелометры 10, блок 7 управления и линия 8 задержки. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ($))$ А 61 В 5/05

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЭЭГл

РГ0

Э 6

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР

1 (21) 431 7134/28-14 (22) 19.10.87 (46) 15,08.90. Бюл. № 30 (71) Особое конструкторско-технологическое бюро "Парсек" при Тольяттинском политехническом институте (72) А.M.Зуфрин, Ю.С.Ройтбург9

С.Ю.Штюрмер, А.С.Куликов и С.Б.Ильин (53) 615.47 (088.8) (56) Илюхина В.А., Данько С.Г. Комп-. лексный подход к изучению адаптивных системных реакций и функциональных состояний человека. / Физиология человека. 1986, т. 12, № 1, с. 25-37. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ СОСТОЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ОРГАНИЗМА (57) Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в системах оценки состояний человека-оператора, а также для анализа. состояний организма при влиянии различных методов терапевтического воздействия на больных. Цель изобре„,SU„„1584906 A 1

2 тения — расширение диагностических возможностей путем адекватного сравнения показателей различных элеКтрофизиологических сигналов с предварительным выделением индукционных сверхмедленных волн из анализируемых. сигналов. Устройство производит выделение модуляционных сверхмедленных волн из электрокардио-, электроэнцефалосигналов и сигналов кожно-гальванической реакции, вычисляет спектры этих волн, а также спектры всех взаимно корреляционных выделенных волн. Для этого в устройство, содержащее блоки 14 усиления и фильтрации, формирователь 12 синхроимпульса

R-зубца, измеритель 13 кардиоцикла и многоканальный блок 11 отображения и регистрации, введены детекторы 4, интеграторы 5:со сбросом, аналогоцифровые преобразователи б, циклические двоичнъ1е усреднители 2, интерполятор 1, сдвиговые регистры 3, цифровые спектроанализаторы 9, цифровые коррелометры 10, блок 7 управления и линия 8 задержки. 3 ил.

1584906

Изобретение относится к медицинс-. кому приборостроению, прикладной физиологии, а именно к устройствам для измерения показателей состояний физиологических систем организма, и может быть использовано в системах оценки состояний человека-оператора, а также для количественного анализа состояний организма при влиянии различных методов терапевтического воздействия на больных.

Цель изобретения — расширение диагностических возможностей путем адекватного сравнения показателей различных электрофиэиологических сигналов с предварительным выделением модуляционных сверхмедленных волн из информативных параметров анализируемых сигналов.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 .— временная диаграмма его работы; на фиг, 3 — спектрограммы, характеризующие состояние физиологических систем оператора.

Устройство (фиг. 1) содержит линейный интерполятор 1, циклические двоичные усреднители 2,. сдвиговые регистры 3, детекторы 4, линейные интеграторы 5 со сбросом, аналогоцифровые преобразователи 6, блок 7 управления, линию 8 задержки, цифровые спектроанализаторы 9, цифровые коррелометры 10, многоканальный блок 11 отображения и регистрации ин° формации, формирователь 12 синхроимА пульсов из К-зубцов ЭКГ, цифровой измеритель 13 кардиоинтервалов о ЭКГ и блоки 14 усиления и фильтрации ,электрофизиологических сигналов

15-18.

Получение достоверных оценок состояний физиологических систем органиэма основывается на количественных закономерностях системной организа-. ции различных физиологических процессов, в том числе и адаптационных процессов взаимодействия систем организма. Функциональной основой физиоло; гических процессов организма является сверхмедленная ритмическая активность. Сверхмедленные процессы общесистемны и проявляются как непосредственно, так и в виде модуляционных компонент в стандартных электрофизиологических сигналах

x(t) - s(t) ° f1 + mR(t)1+

+ Q(t), где s(t) — стандартный электрофизиологический сигнал;

g (t) — сверхмедленные физиологические процессы;

m — коэффициент модуляции информативных параметров электрофизиологических сигналов.

Для выделения сверхмедленных сигналов могут применяться методы, основанные на выделении сверхмедленных волн как модуляционных компонент электрофизиологических сигналов, т.е, методы, обеспечивающие выделение компонент п Я.(t) j из сигналов s(t) в соотношении (1), Данный подход реализован в устройстве, обеспечивающем выделение сверхмедленных волн из модуляционных компонентов информативных параметров различных электрофизиологических сигналов и- осуществляющем получение параметров как для оценки состояний физиологических систем генерирующих эти сигналы, так и для оценки адаптационных процессов взаимодействия систем организма. В качестве оценок взаимосвязи (а следовательно, и взаимодействия), используют такие показатели, как коэффициент корреляции, а также учитывается частотный состав процессов взаимодействия, так как в зависимости от включения того или иного уровня управления, частотный состав может существенно изменяться без значительного изменения коэффициента корреляции.

Устройство работает следующим образ ом.

Из усиленного блоком 14 усиления и фильтрации электрокардиосигнала (ЭКС) формирователем 12 синхроимпульсов в моменты прохождения K-зуб-, цов формируются синхроимпульсы, которые поступают на цифровой измеритель

13 кардиоинтервалов, измеряющий периоды следования импульсов. Оценки длительностей периодов поступают на линейный интерполятор 1 в неравноотстоящие моменты времени (равные длительностям PP-интервалов), которые производят операцию линейной интерполяции по двум отсчетам, в промежуток между которыми попадает сигнал

17 (фиг.2) с блока 7 управления, поступающий с интервалом Т, выбираемым равным 1 с. На выходе линейного интерполятора 1 формируется последо1584906 цессов (например, КИГ, ЭЭГ правого и левого полушария, КГР и т.д.). Сигналы со сдвиговьгх регистров 3 поступают также на входы цифровых коррелометров, вычисляющих взаимно-конариационные функции для всех пар анализируемых процессов. Сигналы е цифровых коррелометров 10 поступают на соответствующие цифровые спектроанализаторы 9, которые вычисляют взаимноковариационные спектры. Данные о спектральном составе сверхмедлен-. ных волн анализируемых сигналов и их взаимно-ковариационных спектрах поступают на соответствующие входы многоканального блока 11 отображения и регистрации информации, который представляет эти данные в графичес2О кой форме в виде спектров.

Спектрограммы, характеризующие адаптационные процессы взаимодействия в фоновол испытании и при операторской деятельности приведены на

25 фиг. 3: а, б, в — фон, г, д, е— операторская деятельность, I — взаимный спектр между правым и левым полушариями (F70„ — F Og), II — взаимный спектр между левым полушарием и

30 кардиоинтервалограммой (F O, — КИГ);

III — взаимный спектр между правым полушарием и кардиоинтервалограммой (Fó Π— КИГ), Использование оценок спектральных компонент адаптационных процессов

35 взаимодействия физиологических систем: сердечно-сосудистой (сигналы

ЭЕГ),:.ептр..гъ»ой»ерь»ой {сиг»алы

ЭЭГ) и вегетативной систем (сигналы

КГР) noзволяст решить задачи оценки

-40 состояний человека-оператора и оптимизации параметров воздействия при ряде терапевтических или стимулирующих воздействия.

Устройство для оценки показателей, характеризующих состояния различных физиологических систем организма, содержащее каналы электрокардиограммы, электроэнцефалограммы и кожногальванической реакции, каждый из которых содержит блок усиления и фильтрации, а канал электрокардиограммы содержит также последовательно соединенные формирователь синхроимпульса R-зубца и цифровой измеритель кардиоинтервала, а также многоканальвательность равноотстоящих отсчетов.

Она поступает на вход циклического двоичного усреднителя 2, выполняющего попарное усреднение последователь но поступающих значений на заданное количество раз в цикле. В ходе усреднения производится последовательное суммирование по 2 (1 цикл), 4, 8, !6 (8 циклов) и т.д. значений.

Блок 2 обеспечивает циклическое двоичное усреднение в заданное число раз, необходимое для выделения сверх медленных волн в заданном частотном диапазоне. Так, например, при равном

64-спектральном разрешении спектроанализатора 9, при использовании одного цикла усреднения обеспечивается достоверное выделение волн с периодами примерно от 2 мин до 2 с, а при использовании восьми циклов усреднения соответственно в диапазоне от 17 мин до 32 с, циклический усреднитель 2 выбран двоичным для обеспечения эффективного подавления сигналов и помех на частотах выше граничной частоты. Сдвиговый регистр 3 с обеспечивает в реальном времени на. с копление и обновление данных до полного объема, необходимого для работы цифрового спектроанализатора 9 и коррелометра 1 . Из электрофизиологических сигналов, например, электроэнцефалосигнала (ЭЭС), электромиосигнала (ЭМС) и сигнала кожногальванической реакции (КГР) детекторы 4 формируют однополярные электрические сигналы, эквивалентные модулю входных, поступающие на линейные интеграторы 5 со сбросом, .которые обеспечивают накопление данных.,за интервал 1 с. При этрм (для устранения влияния предыдущих данных на последующие) после измерения накопленных с помощью аналого-цифровых преобразователей 6 амплитуд через

Фо р мул а из об р е т е н ия интервал времени, заданный линией 8 задержки, осуществляется. сброс линейных интеграторов 5 до нуля. Цифровые коды с аналого-цифровых преобразователей 6 поступают через циклические двоичные усреднители 2 на сдвиговые регистры 3, обеспечивая в них обновление данных с шагом в 1 с.

Измеренные выборки (наборы кодов) поступают на цифровые спектроанализаторы 9, которые осуществляют вычисление амплитудных спектров сверхмедленных волн. анализируемых про1584906

1 2 Ю 4 5 6 7 8

15,П

15

13 14

12 ный блок отображения и регистрации спектрограмм, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью расширения диагностических возможностей путем адекватного сравнения показателей различных электрофизиологических сигналов, введены в канал электрокардиограммы соединенные с выходом цифрового измерителя кардиоинтервалов последовательно соединенные интер полятор, циклический двоичный усреднитель, сдвигающий регистр и цифровой спектроанализатор, в других ка- налах к каждому из блоков усиления и фильтрации подключены последова:тельно соединенные детектор, интег-! ратор, аналого-цифровой преобразова, тель, циклический двоичный усредни-! тель и спектроанализатор, кроме того, 20 в устройство введены последовательно соединенные блок управления и линия !

;,задержки, последовательно соединенные коррелометры и спектроаналиэаторы, причем первый и второй входы коррелометров соединены с выходами двух регистров разных каналов в различных комбинациях, причем количество коррелометров определяется количеством комбинаций таких соединений, при этом выходы всех спектроанализаторов соединены с входами многоканального блока отображения и регистрации спектрограмм, вторые входы аналого-цифровых преобразователей, циклических двоичных усреднителей, сдвиговых регистров, спектроанализаторов, интерполятора, а также третьи входы коррелометров и одиннадца ый вход многоканального блока отображения и регистрации соединены с выходами блока управления, а вторые входы интеграторов — с выходом линии задержки.

1584906

Составитель Д.Данилов

Техред М.Ходанич Корректор М,лароши

Редактор А.Долинич

Заказ 2283 Тираж 555 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101