Устройство для определения показателя эластичности артериальных сосудов
Владельцы патента RU 2469641:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) (RU)
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для определения показателя эластичности артериальных сосудов. Устройство для определения показателя эластичности артериальных сосудов содержит инфракрасный диод 1, фотоприемник 2, преобразователь ток - напряжение 3, усилитель напряжения 4, фильтр верхних частот 5, аналого-цифровой преобразователь 9, микроконтроллер 10, а также дополнительно содержит электроды ЭКГ 6, усилитель ЭКГ сигнала 7, селектор R зубца 8, два Фурье процессора 11 и 12, блок вычитания 13. Электроды ЭКГ подключены к входам усилителя ЭКГ сигнала, выход усилителя ЭКГ сигнала подключен к входу селектора R зубца, выход селектора R зубца подключен ко второму входу аналого-цифрового преобразователя, при этом выход фильтра верхних частот подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу микроконтроллера, первый выход микроконтроллера подключен к входу первого Фурье процессора, второй выход микроконтроллера подключен к входу второго Фурье процессора, выход первого Фурье процессора подключен к первому входу блока вычитания, выход второго Фурье процессора подключен ко второму входу блока вычитания. Применение изобретения позволит увеличить точность и достоверность определения показателя эластичности артериальных сосудов. 1 ил.
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для определения показателя эластичности артериальных сосудов. Данное устройство может найти применение в кардиологических системах скрининг-диагностики пациентов для определения показателя эластичности артериальных сосудов как фактора прогностической оценки ранней предрасположенности к сердечно-сосудистым заболеваниям.
Известно устройство для плетизмографии, включающее тензодатчик, регулируемый источник постоянного тока, преобразователь напряжение - ток, усилитель тока, усилитель разности, источник опорного напряжения (Патент RU 95103800, A61B 5/02, 27.11.1996).
Известно устройство и способ для измерения гемодинамических параметров, состоящее из датчика давления, детектора сигнала, измерительного усилителя, фильтра нижних частот, аналого-цифрового преобразователя и контроллера (Патент RU 2338458, A61B 5/022, 27.08.2006).
Недостатком известных устройств является низкая точность определения диагностического показателя, обусловленная использованием датчиков, погрешность которых сильно зависит от расположения чувствительного элемента датчика относительно артериального сосуда.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для неинвазивного определения функции эндотелия (Патент RU 2309668, A61B 5/0295, 10.11.2007), выбранное в качестве прототипа, включающее инфракрасный диод, фотоприемник, преобразователь ток - напряжение, усилитель напряжения, фильтр верхних частот, аналого-цифровой преобразователь, компрессор, датчик давления, микроконтроллер. Согласно изобретению устройство состоит из сенсорного блока и электронного блока, при этом сенсорный блок включает в себя канал регистрации пульсовых кривых с периферических артерий и канал давления. Электронный блок определяет давление в манжете, соответствующее максимальной амплитуде плетизмографического сигнала до и после проведения пробы с активной гиперемией и определяет на основе этих данных диагностический показатель функции эндотелия.
Недостатком известного устройства является низкая точность определения диагностического показателя функции эндотелия, обусловленная погрешностью определения амплитуды плетизмографического сигнала.
В основу изобретения поставлена задача - увеличить точность и достоверность определения показателя эластичности артериальных сосудов.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для определения показателя эластичности артериальных сосудов, содержащем инфракрасный диод, фотоприемник, преобразователь ток - напряжение, усилитель напряжения, фильтр верхних частот, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, согласно изобретению в устройство дополнительно введены: электроды ЭКГ, усилитель ЭКГ сигнала, селектор R зубца, два Фурье процессора, блок вычитания, причем электроды ЭКГ подключены к входам усилителя ЭКГ сигнала, выход усилителя ЭКГ сигнала подключен к входу селектора R зубца, выход селектора R зубца подключен ко второму входу аналого-цифрового преобразователя, при этом выход фильтра верхних частот подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу микроконтроллера, первый выход микроконтроллера подключен к входу первого Фурье процессора, второй выход микроконтроллера подключен к входу второго Фурье процессора, выход первого Фурье процессора подключен к первому входу блока вычитания, выход второго Фурье процессора подключен ко второму входу блока вычитания.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства для определения показателя эластичности артериальных сосудов.
Устройство для определения показателя эластичности артериальных сосудов содержит следующие блоки: инфракрасный диод 1, фотоприемник 2, преобразователь ток - напряжение 3, усилитель напряжения 4, фильтр верхних частот 5, электроды ЭКГ 6, усилитель ЭКГ сигнала 7, селектор R зубца 8, аналого-цифровой преобразователь 9, микроконтроллер 10, первый Фурье процессор 11, второй Фурье процессор 12, блок вычитания 13.
В схеме инфракрасный диод 1 управляется импульсами тока, формируемыми в микроконтроллере 10, излучение с инфракрасного диода 1 попадает на участок биологической ткани, содержащей артериальный сосуд. Излучение, прошедшее сквозь биологические ткани, поступает на фотоприемник 2, выход фотоприемника 2 подключен к входу преобразователя ток - напряжение 3, выход преобразователя ток - напряжение 3 подключен к входу усилителя напряжения 4, выход усилителя напряжения 4 подключен к входу фильтра верхних частот 5, выход фильтра верхних частот 5 подключен к первому каналу аналого-цифрового преобразователя 9, электроды ЭКГ 6 подключены к входам усилителя ЭКГ сигнала 7, выход усилителя ЭКГ сигнала 7 подключен к входу селектора R зубца 8, выход селектора R зубца 8 подключен ко второму каналу аналого-цифрового преобразователя 9, выход аналого-цифрового преобразователя 9 подключен к входу микроконтроллера 10, первый выход микроконтроллера 10 подключен к входу первого Фурье процессора 11, второй выход микроконтроллера 10 подключен к входу второго Фурье процессора 12, выход первого Фурье процессора 11 подключен к первому входу блока вычитания 13, выход второго Фурье процессора 12 подключен ко второму входу блока вычитания 13.
Устройство работает следующим образом.
Инфракрасный диод 1 управляется импульсами тока, формируемыми в микроконтроллере 10, излучение с инфракрасного диода 1 попадает на участок биологической ткани, содержащей артериальный сосуд. Прошедшее сквозь биологические ткани излучение поступает на фотоприемник 2. Фотоприемник 2 преобразует ослабленное биологическими тканями излучение в фототок, который далее преобразуется в напряжение с помощью преобразователя ток - напряжение 3, полученное напряжение поступает на усилитель напряжения 4, с выхода которого усиленный сигнал поступает на фильтр верхних частот 5 для выделения пульсирующей артериальной составляющей. Затем сигнал артериальной пульсации поступает на первый вход аналого-цифрового преобразователя 9, где происходит его оцифровка. ЭКГ сигнал посредством системы электродов 6 поступает на вход усилителя ЭКГ сигнала 7, в котором происходит усиление и фильтрация сигнала, далее сигнал поступает на вход селектора R зубца 8, где происходит формирование импульсного сигнала, передний фронт которого определяет временное положение R зубца, далее этот сигнал поступает на второй вход аналого-цифрового преобразователя 9, где происходит его оцифровка. Данные с выхода аналого-цифрового преобразователя 9 поступают на микроконтроллер 10, где происходит формирование последовательности R-R интервалов и межпульсовых интервалов. Массив R-R интервалов поступает на первый Фурье процессор, осуществляющий процедуру быстрого преобразования Фурье и формирующий значение общей спектральной мощности ряда R-R интервалов в интервале частот 0-0,5 Гц, а массив межпульсовых интервалов поступает на второй Фурье процессор, осуществляющий процедуру быстрого преобразования Фурье и формирующий значение общей спектральной мощности ряда межпульсовых интервалов в интервале частот 0-0,5 Гц. Блок вычитания 13 вычисляет диагностический показатель эластичности артериальных сосудов как разность между значением общей спектральной мощности межпульсовых интервалов и общей спектральной мощности ряда R-R интервалов.
Введение новых элементов и их взаимосвязь позволяет увеличить точность и достоверность определяемого диагностического показателя эластичности артериальных сосудов. Селектор R зубца определяет временное положение R зубца ЭКГ сигнала, микроконтроллер формирует массив значений R-R интервалов и межпульсовых интервалов, что позволяет определить диагностический показатель эластичности артериальных сосудов с большей точностью в силу того, что временные параметры сигнала являются более помехоустойчивыми к различным физиологическим артефактам, чем амплитудные параметры, используемые в устройстве-прототипе. Первый Фурье процессор определяет общую спектральную мощность вариабельности R-R интервалов, которая оценивает исключительно состояние регуляции сердечного ритма. Второй Фурье процессор определяет общую спектральную мощность вариабельности межпульсовых интервалов, которая содержит диагностическую информацию о состоянии эластичности артериальных сосудов и о состоянии регуляции сердечного ритма. Введение блока вычитания обеспечивает возможность определения показателя эластичности артериальных сосудов как разность между значением общей спектральной мощности межпульсовых интервалов и общей спектральной мощности ряда R-R интервалов с большей точностью и достоверностью.
Устройство для определения показателя эластичности артериальных сосудов, содержащее инфракрасный диод, фотоприемник, преобразователь ток-напряжение, усилитель напряжения, фильтр верхних частот, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены: электроды ЭКГ, усилитель ЭКГ сигнала, селектор R зубца, два Фурье процессора, блок вычитания, причем электроды ЭКГ подключены к входам усилителя ЭКГ сигнала, выход усилителя ЭКГ сигнала подключен к входу селектора R зубца, выход селектора R зубца подключен ко второму входу аналого-цифрового преобразователя, при этом выход фильтра верхних частот подключен к первому входу аналого-цифрового преобразователя, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу микроконтроллера, первый выход микроконтроллера подключен к входу первого Фурье процессора, второй выход микроконтроллера подключен к входу второго Фурье процессора, выход первого Фурье процессора подключен к первому входу блока вычитания, выход второго Фурье процессора подключен ко второму входу блока вычитания.
