Устройство для построения ритмограммы сердца

 

Устройство для построения ритмограммы сердца относится к медицинской технике и используется в медико-биологических физиологических исследованиях, практической, космической и спортивной медицине для наблюдения за характером регуляции ритма сердечной деятельности у больных и здоровых людей. Устройство относится к конструкциям приборов, при использовании которых преобразуется электрокардиосигнал в удобную для наблюдения или записи форму, в частности, с помощью которых создается возможность для применения методов визуального или компьютерного анализа волновой структуры сердечного ритма по характеристике RR - интервалограммы, "ритмограммы" - в приоритетных исследованиях. Ритмограмма при этом образуется с помощью записи пилообразного сигнала на ленте самописца, к которому подключается заявляемое устройство, выполняющее функцию усилителя и преобразователя электрокардиосигнала. Устройство для построения ритмограммы сердца содержит последовательно соединенные двухкаскадный усилитель электрокардиосигнала на операционных усилителях, блок активных фильтров, состоящий из фильтров низкой частоты и режекционного, регулятор уровня и переключатель режима работы. В устройство введен блок измерения длительности интервалов RR, содержащий последовательно соединенные компаратор, формирователь длительности сигналов, детектор, электронный ключ, управляющий интегратором RR, выход которого соединен с регистратором, дополнительно выход компаратора подключен к формирователю записи сигналов на магнитофон с возможностью подключения одного из выходов последнего через преобразователь формы импульсов к компьютеру, при этом второй выход формирователя длительности сигналов соединен с блоком цифровой обработки, сопряженным с узлом цифровой индикации частоты сердечных сокращений, причем к одному из выходов электронного ключа подсоединен индикатор пульса, выполненный на светодиоде. Устройство является компактным, помехоустойчивым, простым в обращении. 4 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в практической медицине и медико-биологических физиологических исследованиях для наблюдения за характером регуляции ритма сердечной деятельности у больных и здоровых людей, в спортивной и космической медицине, у лиц, работающих в особых условиях и др.

Наиболее близким по технической сущности является ритмокардиоскоп РКС-01, предназначенный для последовательного парного анализа интервалов RR путем их измерения и представления на экране ЭЛТ в виде яркостных отметок, положения которых определяется ординатой предыдущего и абсциссой последующего значения RR-интервалом. Устройство содержит блок индикации, усилитель и фильтры, детектор и компаратор, формирователь, генераторы разверток, усилители мощности разверток, высоковольтный преобразователь, источники питания блока индикации, блок анализа, синхрогенератор, делитель кадровой частоты, аналого-цифровые преобразователи, распределители импульсов, счетчик интервалов RR, устройство управления, запоминающее устройство, формирователь осей, генератор знаков.

В основу работы прибора положен метод последовательного парного анализа сердечного ритма с представлением значений интервалов RR в одномерном пространстве. При этом методе длительности сердечных циклов (интервалы RR) регистрируются на плоскости в прямоугольной системе координат в виде совокупности точек. Координаты каждой точки определяются значениями предыдущего и последующего интервалов RR. При нормальном ритме интервалы RR не будут одинаковы. На получаемой картине заключенная в сердечном ритме информация преобразуется в очень удобный, а главное, компактный вид. Каждому конкретному нарушению ритма соответствует своеобразная характерная совокупность точек, которая воспринимается, как единый образ, что значительно ускоряет и облегчает постановку правильного диагноза и позволяет выявить некоторые закономерности и тенденции в нарушениях ритма.

Недостатками известного устройства являются неполная оценка состояния сердечно-сосудистой системы, ограниченные функциональные возможности устройства. РКС-01 дает возможность определить лишь симпатическое или парасимпатическое преобладание в регуляции сердечного ритма (СР) и не дает возможности зарегистрировать состояние, при котором в регулирующем комплексе угнетены оба отдела вегетативной системы симпатический и парасимпатический. Кроме того, он не позволяет зарегистрировать влияние гуморально-метаболической среды, в которой функционируют отделы вегетативной системы, хотя значение этой среды доказано научными исследованиями, оценить взаимоотношения трех компонентов регулирующего комплекса (отдела вегетативной системы и гуморально-метаболическая среда), с которых наиболее рано начинаются функциональные изменения в деятельности сердца, причем, регистрация динамики этих взаимоотношений, как наиболее чувствительного показателя в процессе лечения, спортивных тренировок, развития патологического процесса и т. п. также невозможна при использовании прибора РКС-01, создать регистр ритмограмм, так как информация считывается непосредственно с экрана, зарегистрировать ритмограмму сердца в таком виде, который позволил бы применить метод Д. Жемайтите с визуальным или компьютерным анализом волновой структуры сердечного ритма. Прибор РКС-01 относится к среднегабаритным устройствам и может работать только в стационарных условиях.

Задача изобретени создание устройства для построения ритмограммы сердца, конструкция которого обеспечила бы расширение функциональных возможностей за счет преобразования электрокардиосигнала (ЭКС) в ряд сигналов пилообразной формы для оценки состояния вегетативной регуляции синусового ритма сердца; повышения точности построения ритмограммы сердца, а также возможности автоматизированной регистрации информации об интервалах ритме работы сердца для последующего использования метода анализа волновой структуры синусового ритма сердца, создание портативного переносного устройства.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для построения ритмограмм сердца.

Устройство содержит последовательно соединенные усилители 1 ЭКС с операционными усилителями, блок активных фильтров 2, состоящий из фильтров низкой частоты и режекционного, регулятор 3 уровня и переключатель 4 режима работы, к которому присоединен генератор 5 через делители частоты. К переключателю 4 режима работы подсоединен блок измерения длительности интервала RR, содержащий последовательно соединенные компаратор 6, формирователь 7 длительности импульсов, детектор 8, электронный ключ 9, к одному из выходов которого подсоединен индикатор 10 пульса, выполненный на светодиоде. Второй выход компаратора 6 соединен через формирователь 11 сигналов с выходом на магнитофон. Для подключения устройства к компьютеру (ЭВМ) в схему встроен преобразователь 12 формы импульса, на вход которого подается сигнал либо с формирователя 11 записи сигналов на магнитофон при помощи дополнительного кабеля, либо непосредственно с магнитофона (не показан). Второй выход формирователя 7 длительности импульсов соединен с блоком 13 цифровой обработки, а второй выход электронного ключа 9 соединен с входом управления интегратором 14, выход которого подключен к самописцу (не показан). Узел цифровой индикации включает в себя блок 13 цифровой обработки, вход которого подключен к формирователю 7 длительности импульсов, а выход к цифровому индикатору 15.

Устройство для построения ритмограммы сердца работает следующим образом.

На вход двухкаскадного усилителя 1 поступает ЭКС, снимаемый с тела испытуемого при помощи электродов. В двухкаскадный усилитель входит первый операционный усилитель, который выполнен с дифференциальным входным каскадом на полевых транзисторах. Коэффициент усиления составляет 10. Подстроечным резистором устанавливается баланс "0" напряжения по постоянному току. Далее сигнал усиливается вторым операционным усилителем, представляющим собой неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления, равным 90. Подстроечным резистором производится баланс "0" напряжения по постоянному току. С вывода усилителя сигнал поступает на вход регистратора (не показан), где производится регистрация электрокардиокомплекса. Усиленный ЭКС поступает на блок 2 активных фильтров, включающий в себя фильтр низкой частоты, выполненный на операционном усилителе с единичным коэффициентом усиления, и на режекционный фильтр, выполненный на операционном усилителе. Сигнал с выхода режекционного фильтра поступает на регулятор 3 уровня (переменный резистор, который на передней панели прибора обозначается символом "пациент") и далее на переключатель 4 режима работы, включающий три переключателя типа П2К, обозначенные символами "Пациент", "Калибровка" 1" (CAL I), "калибровка 0,5" (CAL 0,5).

При переключении переключателя "Пациент" сигнал поступает на компаратор 6 и далее на дифференциальные цепочки формирователя 7 длительности импульсов, а затем через детектор 8 сигнал идет на электронный ключ 9, выполненный на транзисторе, в коллекторную цепочку которого через резистор включен светодиод-индикатор пульса, выведенный на переднюю панель прибора. В коллекторную цепь ключа 9 включено реле, контактная группа которого управляет работой интегратора 14, выполненного на операционном усилителе. Чем чаще ритм ЧСС, тем чаще замыкается контактная группа реле, тем меньше заряд накопительного конденсатора интегратора 14, что, в свою очередь, ведет к уменьшению амплитуды пилообразного напряжения на выходе интегратора 14. Чем реже ритм, тем больше заряд конденсатора и выше амплитуда. С вывода интегратора 14 ЭКС подается на регистратор, например, на самописец Н-3031, Н-338.

Блок 13 выполняет функцию цифровой обработки RR-интервалов для индикации ЧСС на цифровом табло, выведенном на переднюю панель прибора. На элементах микросхемы выполнен генератор 5 с частотой 1 мГц. Для стабильной работы генератора 5 используется кварцевый резонатор. С вывода микросхемы сигнал поступает на делитель частоты.

С других выводов микросхемы сигналы частотой 1 и 2 Гц поступают на переключатель режима работы.

Узел цифровой индикации мгновенного значения ЧСС выведен на переднюю панель прибора.

Формирователь 11 записи сигналов на магнитофон состоит из дифференциальной цепочки, собранной из элементов микросхемы, которая вырабатывает импульсы заданной длительности в момент появления R зубца. Интервал между импульсами заполняется тактовыми импульсами, вырабатываемыми генератором. Сигнал поступает на повторитель. С вывода "6" микросхемы ДА₅ сигнал далее подается на выход прибора для записи на магнитную ленту. Для ввода воспроизведенного сигнала с магнитной ленты в ЭВМ необходимо сформировать фронты и амплитуду импульсов. Для этой цели применяется преобразователь 12 формы импульсов, собранный на микросхеме. С вывода этой микросхемы через детектор, собранный на диодах сигнал поступает на выход прибора для подключения к ЭВМ. Питание прибора осуществляется от стабилизированного источника питания по двухполярной схеме. В результате преобразования электрокардиосигнала в импульсы пилообразной формы, запускаемые R зубцами, на ленте самописца записываются ритмограммы сердца в виде сигналов различных частот высот, эквивалентных продолжительности временных интервалов между соседними электрокардиокомплексами и общим началом для всех отрезков на изолинии. При этом в норме верхний ряд такого последовательного ряда сигналов интервалов неровный, содержит волны различного периода, по структуре и выраженности которых анализируется состояние регуляции СР.

Отличительной особенностью устройства является то, что регистрация ритмограммы производится на любом регистраторе, имеющем скорость протяжки ленты 1 мм/с, например Н-3031, Н-338. В отличие от РКС-01, где запись производит врач и считывает информацию при помощи экрана, устройство позволяет производить запись на регистрационной ленте осцилляций пилообразной формы и различной высоты, что, в свою очередь, при записи не менее 260 ЭКС позволяет получить информацию о волновой структуре сердечного ритма, отражающей влияние на него комплекса регулирующих факторов. Устройство для построения ритмограмм сердца можно использовать для массовых исследований, благодаря портативности, помехоустойчивости, простоте обращения при эксплуатации.

Помимо ритмографии устройство позволяет делать ЭКГ-запись. На цифровом табло отражается информация о ЧСС, что создает возможность использования нагрузочных проб при регистрации ритмограммы (РГ). С выхода устройства можно подавать сигнал на компьютер для отображения РГ на дисплее и математической обработки по специальной программе.

Портативность и помехоустойчивость обеспечивает использование устройства для массовых обследований населения, накопление банка данных, записанных ритмограмм позволяет проследить за динамикой функционального состояния сердца, что нельзя сделать при помощи РКС-01. В сравнении с РКС-01 устройство проще в изготовлении, меньше комплектующих элементов, что позволяет производить его в крупных размерах партиях с меньшими затратами, и в конечном итоге, получить информацию по методу анализа ритма сердца Д. Жемайтите через оценку его волновой структуры.

Формула изобретения

1. Устройство для построения ритмограммы сердца, содержащее последовательно соединенные двухкаскадный усилитель электрокардиосигнала на операционных усилителях, блок активных фильтров, состоящий из фильтров низкой частоты и режекционного, регулятор уровня и переключатель режима работы, а также регистратор, отличающееся тем, что в него введены блок измерения длительности интервала R R, содержащий последовательно соединенные компаратор, формирователь длительности сигналов, детектор, электронный ключ, соединенный с входом управления интегратора, выход которого подключен к регистратору, а также индикатор пульса, соединенный с другим выходом электронного ключа, выход на магнитофонную приставку и выход на узел цифровой индикации.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что магнитофонная приставка включает в себя последовательно соединенные формирователь записи сигналов, блок записи и преобразователь формы импульсов, выполненный с возможностью подключения к ЭВМ.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел цифровой индикации включает в себя блок цифровой обработки, соединенный с цифровым индикатором.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регистратор выполнен в виде самописца.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что индикатор пульса выполнен на светодиоде.

РИСУНКИ

Рисунок 1