Устройство управления вспомогательным мышечным насосом крови

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ Я ДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физический институт(56) 1. Кап 1 гоюйг А., Мс К 1 ппоп %. М. Р.2 Ье ехрег 1 веп 1 а 1 нзе о 1 1 Ье Йар 11 гадв аз апапх 11 агу гпуасагдшт - Янгрса 1"огшп,Иеъ-,)ого 1959, 7.1 Х, р. 266 - 269.(54) (57) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯВСПОМОГАТЕЛЬНЫМ МЫШЕЧНЫМ НАСОСОМ КРОВИ, содержащее выделитель Кзубца электрокардиосигнала и электрости,ЯО 1103847 ш А 61 В 5/02; А 61 М 1/36 мулятор, отличающееся тем, что, с целью увеличения кровоснабжения сердца при аритмии, оно содержит последовательно соединенные блок формирователя реокардиосигнала, вход которого соединен с входом выделителя К-зубца, ключ, блок выделения максимума сигнала, первый триггер, блок задержки, второй триггер, а также блок блокировки экетрасистол, вход которого соединен с выходом выделителя К-зубца и вторым входом второго триггера, а выход - с первым входом первого триггера, причем выход первого триггера соединен с управляющими входами ключа и блока выделения максимума сигнала, а выход второго триггера - с входом электростимулятора.55 Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам управления вспомогательным мышечным насосом крови путем электростимуляции мышцы, и может быть использовано в экспериментальной физиологии и медицине для исследования влияния длительного вспомогательного кровообращения на основные показатели жизнедеятельности животного в условиях хронического эксперимента.Известно устройство управления мышечным насосом крови путем электростимуляции, используемым для проведения аортальной контрпульсации в экспериментальной физиологии. Устройство содержит выделитель ЩЯ-комплекса (выделитель К-зубца) и электростимулятор, импульсьг которого поступают на мышечный насос и вызывают сокращение мышцы, что сопровождается дополнительным выбросом крови из аорты в оба ее конца 1.Недостатки известного устройства заключаются в следующем. При аортальной контр- пульсации длительность задержки относительно К-зубца и длительность пачки стимулирующих импульсов устанавливаются так, чтобы сокращение мышечного насоса происходило в строго определенную фазу диастолы сердечного цикла, т. е. начиналось сразу после закрытия аортального клапана, а заканчивалось с началом следующего К- зубца. При проведении хронического эксперимента фазовая структура сердечного цикла постоянно изменяется по ряду причин: в силу естественного изменения ритма сердца под влиянием окружающих условий, вследствие патологических нарушений ритма при моделировании сердечной недостаточности животного, под воздействием медикаментозной терапии и т. д, При изменении ритма сердца необходима постоянная коррекция длительности задержки и длительности сигнала управления насосом, так как в противном случае аортальная контрпульсация может быть неэффективной и даже опасной. Однако в известном устройстве длительность задержки относительно К-зубца и длительность пачки стимулирующих импульсов устанавливаются вручную. Следовательно, при использовании этого устройства необходимы постоянный контроль за фазовой структурой сердечных циклов животного и постоянная ручная подстройка указанных параметров. Эти недостатки делают невозможным проведение хронического эксперимента и снижают терапевтическую эффективность длительной аортальной контрпульсации.Цель изобретения - увеличение кровоснабжения сердца при аритмии,Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее выделитель К-зубца электрокардиосигнала и электростимулятор, введены последовательно соединенные блок формирования реокардиосигнала, вход 5 10 5 20 25 30 35 40 45 50 которого соединен с входом выделителя К-зубца, ключ, блок выделения максимума сигнала, первый триггер, блок задержки, второй триггер, а также блок блокировки экстрасистол, вход которого соединен с выходом выделителя К-зубца и вторым входом второго триггера, а выход - с первым входом первого триггера, причем выход первого триггера соединен с управляющими входами ключа и блока выделения максимума сигнала, а выход второго триггера - с входом электростимулятора.На фиг. 1 изображена структурная схема устройства управления вспомогательным мышечным насосом крови; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого устройства.Устройство содержит последовательно соединенные выделитель 1 К-зубца электрокардиосигнала, блок 2 блокировки экстрасистол, первый триггер 3 и последовательно соединенные блок 4 формирования реокардиосигнала, ключ 5, блок 6 выделения максимума сигнала, а также блок 7 задержки, вход которого соединен с выходом первого триггера 3, второй триггер 8 и электростимулятор 9, которые соединены последовательно.Устройство работает следующим образом.Через миокардиальный или эндокардиальный (в дальнейшем для краткости кардиальный) электрод на вход устройства поступают электрокардиосигнал (ЭКС, фиг. 2) и сигнал, пропорциональный изменению сопротивления сердца при его сокращении. При этом на выходе выделителя 1 формируются синхроимпульсы Б, а на выходе блока 4 - реокардиосигнал (РКС, фиг. 2). Синхроимпульс Б запускает блок 2 блокировки экстрасистол.Если временной интервал между двумя последовательными К-зубцами (т, е. интервал между синхроимпульсами 11,) больше времени блокировки Тз, блок. 2 формирует на своем выходе импульс 11 (фиг, 2) по каждому синхроимпульсу (.1. Если временной интервал между двумя последовательными К-зубцами меньше времени блокировки Т, импульс 1.1 формируется на выходе блока 2 только по первому синхроимпульсу 11, а остальные синхроимпульсы блокируются (сигнал У 5, фиг, 2), причем время блокировки Т остается неизменным после поступления каждого синхроимпульса (третий кардиоцикл, сигнал (.1 фиг. 2). В первом, нормальном по длительности кардиоцикле сигнал поступает на К-вход первого триггера 3 и переводит его в новое состояние (фиг. 11, фиг. 2). Этот сигнал открывает ключ 5 и разрешает работу блока 6 выделения максимума сигнала, С выхода блока 4 через открытый ключ 5 на вход блока 6 поступает РКС и в момент10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 достижения максимума РКС на выходе блока 6 формируется сигнал максимума 11 ь, который. своим задним фронтом возвращает триггер 3 в исходное состояние. При этом ключ 5 закрывается, а блок 6 возврашается в исходное состояние. Одновременно задним фронтом сигнала 1)з триггера 3 запускается блок 7 задержки, который через время 1 з (сигнал РКС, фиг. 2) формирует на своем выходе сигнал (А, поступающий на вход триггера 8 и переводяший его в новое состояние.В конце первого кардиоцикла выдели- тель 1 формирует второй синхроимпульс 11 который поступает на вход триггера 8 и возвращает его в исходное состояние. В результате на выходе триггера 8 в первом кардио- цикле формируется сигнал управления 1.1, . задержка которого относительного первого К-зубца равна Тз = 1,+ 1 з, а длительность Ту = Т, - Тз, где Тв, - длительность первого кардиоцикла. Одновременно второй синхроимпульс Ц осушествляет повторный запуск блоков 2, 3 и 5 - 7, последовательность работы которых сохраняется.Допустим, во втором кардиоцикле возникает ранний экстрасистолический К-зубец (третий на эпюре ЭКС, фиг. 2), так что Трз,( Тэ. Тогда третий синхроимпульс переводит триггер 8 в исходное состояние и на выходе этого триггера формируется укорочениый сигнал управления У, а блок 2 предотвращает формирование сигнала запус ка 11 Поэтому в третьем кардиоцикле сигнал управления 11 вообще не формируется.Четвертый синхроимпульс 1.1 не может изменить состояние триггера 8, поскольку в предыдущем цикле на вход этого триггера сигнал не поступает. Следовательно, формирование сигнала управления 1./в в четвертом кардиоцикле происходить так же, как в первом.Таким образом, если в 1-м кардиоцикле Тщ,)Тэ, то сигнал управления У формируется и в 1-м и в (1+ 1)-м кардиоциклах. Если Тр;- Т, то сигнал управления 1.) в 1-м кардиоцикле формируется, а в (1 + 1) -м кардиоцикле не формируется. Сигнал управления 1.1, если он формируется, поступает на вход управления электростимулятора 9 и запускает его на время управления Ту. При этом на выходе электростимулятора 9 появляются стимулирующие импульсы, которые поступают на мышечный насос крови и вызывают, сокращение мышцы, что сопровождается выбросом крови из аорты в оба ее конца.Известно, что реокардиосигнал (РКС, фиг. 2) по своей фазовой структуре адекватен внутрижелудочковому давлению, при изменении ритма сердца изменяется продолжительность и систолы, и особенно диас толы сердца. При этом из всех фаз общей систолы почти постоянными остаются период медленного (редуцированного) изгнания крови из левого желудочка и протидиастолический интервал. Началом периода медленного изгнания крови является точка максимального давления в левом желудочке, которой соответствует точка максимума РКС (фиг. 2). Следовательно, введение блока 4 формирования реокардиосигнала и блока 6 выделения максимума сигнала обеспечивает формирование сигнала максимума Ц временное положение которого относительй-зубца автоматически изменяется вместе с ритмом сердца (на фиг. 2 интервал (и изображен для простоты постоянным). При этом длительность задержки (з блока 7 задержки устанавливается вначале эксперимента индивидуально для каждого животного, но в дальнейшем остается неизменной в течение всего эксперимента.При изменении диастолы сердца за счет изменения его ритма формирование сигнала управления 1.) автоматически завершается по синхроимпульсу Ц выделителя 1 Й- зубца.Известно, что ранние экстрасистолы являются гемодинамически неэффективными, т. е. сопровождаются неполноценным выбросом крови из левого желудочка (третий К-зубец, фиг. 2) или вообще не сопровождаются выбросом крови. Поэтому дополнительное воздействие на центральную гемодинамику в сердечном цикле, следующем за ранней экстрасистолой (третий цикл, фиг. 2), является нежелательным. Предотврашение этого воздействия обеспечивается блоком 2 блокировки экстрасистол и триггером 3.При возникновении приступа тахикардии с ритмом сокращений сердца Г/Тэ блоки 2 и 3 прерывают работу мышечного насоса на все время приступа, чем исключается дополнительная нагрузка на центральную гемодинамику и утомляемость мышечного насоса.Блок 4 формирования реокардиосигнала позволяет получать информацию о сокраще- нии сердца через кардиальный электрод, который используется одновременно для получения информации об электрическом возбуждении сердца. Следовательно, блок 4 обеспечивает автоматическое формирование начала сигнала управления УВ электростимулятором 9 в каждом текущем кардиоцикле и исключает необходимость использования дополнительного датчика механической активности сердца. Автоматизация в текущем кардиоцикле (а не по результатам усреднения предыдущих) существенно повышает эффективность вспомогательного кровообращения при аритмиях. Отсутствие необходимости в дополнительном датчике существенно повышает надежность устройства в условиях хронического эксперимента.Таким образом, данное устройство обеспечивает автоматическое управление временным положением и длительностью сигнала управления электростимулятором в каж11 иг ставитель Е. Кред И. Вересаж 688ственного кооретений и- 35, Рву шскг. Ужгород питанов Редак Заказ И, Николайчук4/2ВНИИП Тех ТирИ Государпо делам из3035, Москва, Ж илиад ППП Патент дом текущем кардиоцикле по информации, поступающей только по кардиальному электроду. Тем самым обеспечивается возможность проведения хронического эксперимента и увеличивается кровоснабжение и разгрузка сердца. Корректор Г. РешетникПодписноемитета СССРоткрытийая наб., д, 4/5ул Проектная 4