Устройство для диагностики заболеваний

 

25I937

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союа Соввтокиа

Ссциалнстическик

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 28.Vill.1967 (№ 1177580/18-24) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано 10.1Х.1969. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 12.II,1970

Кл. 42m3, 15/42

Комитет по делам кзобретеиий и открытий при Сосете Министров

СССР

МПК G 061

УДК 681.3:616.1-07 (088,8) Авторы изобретения

Б. Х. Чубухчиев, Р. М. Баевский и Ю. Н. Сушков

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Изобретение относится к медицинским диагностическим приборам и может быть использовано в технической диагностике.

Известны устройства для диагностики заболеваний, содержащие блок выделения информативных признаков, блок выборки экстремальных значений, блок эталонов, решающий блок, блок вычисления вероятностей, множительный блок, запоминающие блоки, преобразователь, переключатели, синхронизатор, шифратор, селекторы, коммутаторы, счетчик, усилители и логические элементы.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что с целью расширения его функциональных возможностей в нем входы устройства через усилители, суммирующий элемент, блок выделения информативных признаков и преобразователь связаны с синхронизатором и блоком выборки экстремальных значений, выходы которого через блоки эталонов соединены со входами коммутатора, выходы его соединены со входами блока синхронизации, выходы которого через селекторы и переключатели связаны со входами решающего блока, соединенного со входом счетчика, и с запоминающим блоком, выходы запоминающего блока и счетчика соединены со входами блока вычисления вероятностей и сравниваюшего элемента, выходы которого связаны со входами вентиля и шифратора, его выходы соединены со входом коммутатора и с другим входом вентиля, выход которого через переключатель связан со входом печатающего устройства, другой вход переключателя соединен с выходом множительного блока, связанного одним входом через запоминающий блок с блоком вычисления вероятностей и с запоминающим блоком весовых коэффициентов.

Устройство предназначено для автоматиче10 ской диагностики и прогнозирования течения заболеваний сердечно-сосудистой системы по комплексу PQQST электрокардиограм мы, сфигмограмме, баллистокардиограмме и другим кардиограммам.

В предлагаемом вычислительном диагностическом устройстве эта цель достигается путем сопоставления сигналов электрокардиограммы, сфигмограммы и других кардиограмм с рядом хранящихся в памяти эталонов нормы и патологий на различных этапах развития

Р(у/Н) P (Н) / (О/ ) Р(у/и) Р(н)+Р(у/й) Р(й) P (y/П.) P (П,) Р(у/П) Р(П)+Р (у/П) Р (П) где Р(Н/у) — условная вероятность гипотезы Н (норма), если имело

30 место событие у;

251937

3 д- (П1/у) — условная вероятность гипотезы Ï1 (патология j), если имело место событие у;

Р(у/П1) и Р(у/Н) — вероятности того, что вектор попадает в область du=dy,, dy>, ..., dy„.

P (H), Р(П1 ) — априорные вероятности нормы и патологий, значение которых выбирается с учетом возрастных, конституциональных, расовых и социальных особенностей, а также в зависимости от сезонных явлений, географического положения и других признаков.

Рассматривая вероятности гипотез (HvO) j если имело место событие у, как отношение мер, благоприятствующих данной гипотезе и мвре общего числа равновозможных случаев, N, ; f(v) получим Р (у/Н) =

iVä

5 У(у)

1 (y/a,) (II)

1 где N — число параметров, описывающих каждый конкретный класс нормы или пагологий при стандартном выборе начала отсчета.

Функция f (y) определяется как l, если U<;„(у, (U,,,„, (III)

) О при всех прочих значениях, где U;,„и U;,„,„— экстремальные значения одноименных параметров множества кардиограмм, представляющих каждый конкретный класс патологии, при выбранном способе представления кардиограмм.

Так как в каждом 1-ом столбце матрицы

« вероятности» патологии расписаны с учетом по каждому из т испытаний, то задача выбора из наиболее вероятной патологии может быть сведена к выбору максимальных значений «вероятностей» в каждом столбце, распределение которых и даст нам «вероятностный» ряд патологий.

Схема устройства для диагностики показана на чертеже.

Сущность изобретения описана на примере автоматической диагностики по электрокардиограмме, так как классификация электрокардиограммы является .наиболее сложной классификацией кардиограмм.

Сигналы электрокардиограмм ЭКГ во взаимно ортогональных отведениях через усилители 1 — 8 подаются на вход суммирующего элемента 4, реализующего функцию

f (():1 Ы+ 2+ /3 °

Преобразование производится для того, чтобы исключить зависимость амплитуд и полярностей зубцов ЭКГ от положения сердца исследуемого и сократить объем вычислений, Далее сигнал поступает в блок 5 для выделения комплекса PQRST, которое исключает доз рассмотрения интервал Т вЂ” P, длительность

15 г0

65 которого значительно колеблется даже в пределах каждого из конкретных классов нормы или патологий, что значительно затрудняет построение эталонов.

Выделенный комплекс PQRST поступает на вход преобразователя напряжение — время б, с выхода которого получают группы модулированных по длительности импульсов. Каждый импульс представляет собой выраженное в единицах времени мгновенное значение текущей координаты электрокардиографического комплекса. Преооразозатель б содержит запоми нающее устройство для хранения и считыnàíèÿ без разрушения исследуемых кардиограмм.

С выхода преобразователя б импульсные посылки .поступают на блок синхронизации 7.

Одновременно туда же через коммутатор 8, управляемый шифратором 9, поступают посылки модулированных по длительности импульсов, отображающих во времени минимальное и максимальное значения ординат эталонных сигналов. Блок синхронизации 7 предназначен для приведения к нулю фазового сдвига передних фронтов импульсных посылок, отооражаюших исследуемую кардиограмму,по эталонам относительно стандартного начала отсчета.

Коммутатор 8 необходим для удправления порядком считывания эталонов в блок синхронизации 7 путем задания закона считывания на шифраторе 9.

Эталоны устроены следующим образом.

Память эталонов состоит из двух каналов, в каждом из которых последовательно представлены эталоны ЭКГ, характеризующие нормальное и .патологическое состояния сердечнососудистой системы. Перед каждым из эталонов канала 10, 11, 12 записывается код, предназначенный для подачи команды на запоминание в оперативном запоминающем устройстве числа импульсов, представляющих данный эчалон. Причем импульсы расположены непосредственно после управляющего сигнала и перед сигналом на подачу команды,в решающее устройство для реализации правила (III)

Следующий управляющий сигнал в этом канале аналогичен первому.

Первый управляющий сигнал эталонов канала 18, 14, 15 подготавливает коммутацию эталонов минимумов в решающее устройство 1б, а второй управляющий сигнал служит для одновременной подачи результатов реализации пра вила (III) в устройство 1б и числа из ОЗУ 17, характеризующего число ординат, описывающих данный эталон, в устройсгве сравнения 18.

Третий управляющий сигнал аналогичен первому. Управление осуществляется при помощи переключающих устройств 19.и 20, входы которых так же, как и входы устройств 21 и 22, предназначенных для селекции управляющих сигналов, и задержки 23, предназначенной для компенсации временного сдвига между эталонами и исследуемым сигналом на

251937 входе устройства 16, подключены к выходу блока синхронизации 7.

Блок 24, предназначенный для выборки экстремальных значений одноименных ординат внутри каждого конкретного класса кардиограмм, вход которого соединяется с выходом преобразователя б при помощи переключателя 25, подключен к устройству памяти эталонов, Блок 24 записывает в устройстве памяти эталонов канала 10, 11, 12 максимальные значения ординат во времени из всех значений каждой одноименной ординаты внутри каждого конкретного класса, а в устройстве памяти эталонов канала 18, 14, 15 минимальные значе. ния ординат. Под «одноименными» ординатами подразумеваются ординаты с одинаковым порядковым номером при стандартной системе отсчета, Таким образом, каждая пара устройств 10 и 13; 11 и 14; 12 и 15 является эталоном. Число эталонов равно числу диагностируемых классов. Процесс построения минимальных и максимальных ординат эталонных сигналов

ЭКГ является .периодом «обучения».

Выход решающего устройства 16 подключен ко входу счетчика совпадений 26, который фиксирует число совпадений исследуемой электрокардиограммы с эталонами, согласно правилу (III). Выход счетчика совпадений26 подключен к одному из входов устройства сравнения 18, на другой вход которого подается число. считываемое из памяти эталонов 10

18; 11, 14; 12 и 15 отображающее количество импульсов, описывающих эталоны при стандартной частоте квантования.

В случае, если выражение (1) равно единице, устройство сравнения 18 открывает вентиль 27, через который происходит считывание из шифратора 9 коммутатора эталонов номер соответствующего эталона, и выдача его через переключающее устройство 28, также управляемое от устройства сравнения 18, в печатающее устройство 29. В случае если выражение (I) не равно единице, сигналы со входов устройства сравнения 18 ответвляются в блок вычисления вероятностей 80, и результат запоминается is матрице оперативного запоминающего устройства 81, номер ячейки которого соответствует номеру эталона. Это повторяется и раз, где n — число эталонов). Выходы матрицы оперативного запоминающего устройства подключаются на один из входов множительного устройства 82, на другой вход которого подключен выход матрицы долговременного запоминающего устройства 88, хранящего весовые коэффициенты информативности данного испытания (электрокардиограммы) по отношению к каждой конкретной патологии или норме, отображаемым эталонами, устройство 82 произ водит перемножение соответствующих вероятностей и «весовых» коэффициентов.

Для анализа по другим кардиограммам (например, баллиостокардиограмме, фонокардиограмме) используется соответствующая па5

65 мять эталонов, один из усилителей 1 — 8, а блок 5 выделения комплекса PQRST отключается.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы электрокардиограммы в трех взаимно ортогональных отведениях, поступающие от пациента или блока магнитной записи, усиливаются в усилителях (1 — 8, преобразуются в пространственный вектор ЭКГ в элементе 4, из которого в блоке 5 выделяется комплекс

PQRST, преобразуются во временные интервалы и запоминаются в преобразователе б.

С этого момента пациент или устройство магнитной записи отключается, и сопоставление комплекса с каждым из эталонов проводится считыванием без разрушения информации с преобразователя 6. Далее пространственный вектор комплекса PQRST электрокардиограммы поступает на вход блока 7. Одновременно туда же поступает информация с устройств

10 — 15 через коммутатор 8, управляемый шифратором 9. С выхода блока 7 сфазированные относительно стандартной системы отсчета исследуемая электрокардиограмма и эталоны поступают в устройства 19 — 28. Устройства 19 и 20 коммутируют эталонную информацию в устройства 17, 16 и 26 посредством управляемых сигналов, селектируемых из памяти эталонов устройствами 21, 22. Таким образом, на вход устройства сравнения 18 поступают кодовые отображения числа ординат исследуемой электрокардиограммы, для которых выполняется соотношение (ГП) и кодсвое отображение числа ординат, описывающих данные эталоны.

В случае их совпадения сигнал с устройства сравнения 18 прекращает считывание эталонов, открывает вентиль 27 и устройство 28,через которые из шифратора 9 происходит считывание кода эталона в устройство 29 для выдачи на печать наименования вида патологии, с эталоном которого произошло совпадение.

В случае, если в устройстве 18 совпадения не происходит, вентиль 27 закрыт, и считывание эталонов для сравнения продолжается. Числа

:с устройств 17 и счетчика 26 поступают в блок

30 для определения вероятности по формуле (I).

С выхода блока 30 значения вероятностей записываются в устройство 81 в строку, номер которой соответствует номеру эталона. И так для всех эталонов данной кардиограммы.

Процедура повторяется для других кардиограмм (например, БКГ, ФКГ) при этом отключается блок 5, а используется одич из усилителей 1 — 3 и заменяется память эталонов

10 — 15.

После проверки по всем кардиограммам значения вероятностей, записанные в устройстве 31, перемножаются в устройстве 82 с «весовыми» коэффициентами, хранящимися в устройстве 38. Затем через устройство 28 устройство 82 выдает на печать в устройство 29 вероятностный ряд, составленный из максимальных в каждом столбце устройства 82 значений вероятностей патологий и нормы, 251937

Составитель А. А. Плащин

Редактор Л. А. Утехина Техред 3. H. Тараненко Корректор Р. И. Крючкова

Заказ 23 2 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Выработка эталонов для каждой из кардиограмм может также производиться в данном устройстве, для чего переключатель 25 отключает от блока 7 выход преобразователя б, включая его на вход блока 24, который выделяет экстремальные значения из множества одноименных ординат каждой из кардиограмм, представленных для обучения на входы усилителей 1 — 8 и запись их в устройстве памяти эталонов каналов.

Предмет изобретения

Устройство для диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы, содержащее блок выделения информативных признаков блок выборки экстремальных значений, блок эталонов, решающий блок, блок вычисления вероятностей, множительный блок, запоминающие блоки, лреобразователь, переключатели, синхронизатор, шифратор, селекторы, коммутаторы, счетчик, усилители и логические элементы, отличающееся тем, что, с целью расшисения его функциональных возможностей, в нем входы устройства через усилители, суммирующий элемент, блок выделения информативных признаков и преобразователь связаны с синхронизатором и блоком выборки экстремальных значений, выходы которого через блоки эталонов соединены со входами коммутатора, выходы его соединены со входами блока синхронизации, выходы которого через селекторы и переключатели связаны со входами

10 решающего блока, соединенного со входом счетчика, и с запоминающим блоком, выходы запоминающего блока и счетчика соединены со входами блока вычисления вероятностей и сравнивающего элемента, выходы которого

15 связаны со входами вентиля и шифратора,его выходы соединены со входом коммутатора и с другим входом вентиля, выход которого через переключатель связан со входом печатающего устройства, другой вход переключателя

20 соединен с выходом множительного блока, связанного одним входом через запоминающий блок с блоком вычисления вероятностей и с запоминающим блоком весовых коэффициентов.