Устройство для вычисления объема сердца

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК р 4 С 06 Р 15/4 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ СЕС 1)ЮЖ РЕТЕНИЯ САНИ ДЕТЕЛЬСТВ У(56) Авторское свидетельствВ 1088705, кл. А 61 В 5/02,Патент США В 4035622,клф С 0615142 ф 1977ехнике и медицине. Целью ия является уменьшение трав- упрощение исследования пучения катетеризации сердца. о содержит датчики 1,2, сравнения, узел 5 согласоаметров, счетчик 6, вычис-. аналого-цифровой преобразоинтегратор 9, конденсаиоды 11, 12, конденсатор стор 14. 2 ил. ИЯ ОБЪЕ 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСМА СЕРДЦА то 13 О,реэ А ВТОРСКОМУ тем исклю Ус тройс тв схемы 3,4 вания пар литель 7, ватель 8,етение относится к вычисл1 131Изобретение относится к вычислительной технике и медицине и может использоваться для определения среднего времени циркуляции крови и объема сердца путем обработки входных и выходных сигналов изменения концентрации индикатора, отражающих процесс разведения его в системе кровообращения.Целью изобретения является уменьшение травматизма и упрощение исследования путем исключения катетеризации сердца.На фиг.1 представлена схема устройства, на фиг.2 - временная диаграмма, поясняющая работу устройства.Устройство содержит датчики 1 и 2, схемы 3 и 4 сравнения, узел 5 согласования параметров, счетыик 6, вычислитель 7, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8, интегратор 9, конденсатор 10, диоды 11 и 12, конденсатор 13, резистор 14.Датчики 1 и 2 представляют собой, например, коллпмнрованные сцинтилляционные датчики, устанавливаемые снаружи, причем датчик 1 устанавливают в области правой подключичной вены для регистрации входной кривой разведения, а датчик 2 устанавливают спереди грудины над сердцем для регистрации выходной кривой разведения индикатора, который вводят в периферийную вену. Схемы 3 и 4 могут быть 1 выполнены, например, на компараторах нижнего и верхнего уровней амплитудной дискриминации импульсов, поступающих с выхода датчиков 1 и 2, с последующим объединением выходных сигналов компараторов в схеме анти- совпадений.В качестве вычислителя 7 можно ис 26152Емкость дозирующего конденсатора 10 и сопротивление резистора 14 выбирают такими, чтобы выполнялось условиеСя К Гс 1, (1)где Сд - емкость конденсатора 10К - сопротивление резистора 14;10 Г - максимальная частота поступающих импульсов.Емкость конденсатора 14 выбираюттакой, чтобы постоянная времени интегратора была равной, например, 10 с.15 Определение устройством среднеговремени циркуляции крови и объемасердца осуществляют следующим образом,После установки датчиков 1 и 2описанным образом в локтевую вену пра 20 вой руки вводят с помощью обычногошприца индикатор, например, альбуминчеловеческой сыворотки, меченныййодом,На выходах дискриминаторов 3 и 425 появляются импульсы, средняя частотакоторых пропорциональна соответственНо входной и выходной концентрациииндикатора:30 п (Г) = Кьх С.ьх(с) 1 (2)пг(г) =. КььцСвыхгде К- коэффициент преобр;.зования 35 датчика 1;К - коэффициент преобразоваьыкния датчика 2.Импульсы частотой пг(с) поступаютна вход счетчика 6, который регистри рует отсчеты Мг(г.) = пг(г)дг.где а с - шаг дискретизации, устанавливаемый сигналом управления с выхода вычислителя 7.пользовать, например, персональнуюЭВ 1 "ИРИША" с бытовым телевизором вкачестве монитора, в которой сигналыс ЛЦП 8 ы счетчика 6 поступают воперативную память через два портапараллельного интерфейса КР 580 ВВ 55,а сигналы сброса и управления счетчиком 6 и пуска АЦП 8 получают программным путем с выходов звуковогосинтезатора КР 580 ВИ 53. При этомпрограммы, реализующие алгоритм работы устройства, хранят в модуле памяти, а необходимые для расчетов данные вводят с клавиатуры через интерфейс клавиатуры КР 580 ИР 12, 50 дтп (с)(3) где ш(г.)55- масса индикатора в исследуемом объеме Ч в момент времени с;- результирующая скоростьдоставки индикаторапотоком крови Р, равная 45Для недиффундирующего и равномерно перемешиваемого с кровью индика" тора закон сохранения массы можно представить следующим уравнением:1312615 1 О где т= КС - постоянная времени Интегратора, разности скоростей притока и оттока индикатора:- а = Г С(с) - Г Свы(с). (4)5 Учитывая, что С с) = т(с) Чпосле подстановки значения - ыиэ уравнения (4) в уравнение (3) ипреобразований получаем д ГС Вы(----+ - С,(с) = = Св(с) где с = Ч Е " - среднее время циркуляции индикаторачерез исследуемыйобъем Ч,Дифференциальное уравнение (5) описывает зависимость изменения во 20 времени концентрации индикатора, и решение его относительно С ,(с) представляет собой мат.матическое описание выходной кривой разведения, которая в виде меняющихся во времени отсчетов 11(с) = п(С) х х йс = К Сы(с) при дс = 1 с записывается в оперативной памяти вычислителя 7 и выводится на его монитор.С учетом, что п(с) = КвыхСвек(с)уравнение (5) преобразуетк виду д ГИ,(с+ 1 (с) = = Свк(с). (б) 35дс с 2 с к Импульсы частотой п(с) через конденсатор 10 и диод 12 поступают на интегратор 9, интегратор измеряет 40 среднюю частоту импульсов и представляет результат измерения в аналоговой форме в виде тока через резистор 14. Измерение средней частоты импульсов осуществляется путем усреднения ко личества электричества, приносимого импульсами напряжения, следующим обоазом. При постоянной частоте импульсов и установившемся равновесии колиочество электричества в ц - Чоодс поступающее на конденсатор 13 за вре- мЯ 4 С, Равно потеРе заРЯДа а 0 рьр=о дс иэ-эа тока 1 разрядасатора через резистор 14, т.е, д= Чосо, где Ч - заряд, приносимый каждым импульсом с диода 12. Так как конденсатор 13 с приходом каждого импульса разряжается не мгновенно,(из-за большого обратимого сопротивлени." диодов 11, 12 и конечного значения сопротивления), а с постояннойвремени= КС, то, несмотря на дискретность приносимого заряда Чпульсации тока сглаживаются, а результат измерения частоты импульсовв виде усредненного тока разряда1 о= Чо автоматически нормируетсяпо времени,Таким образом, при указанном выборе величин дозирующей емкости исопротивления интегрирующего контура(в этом случае Ч= сопвс) ток ь вустановившемся режиме пропорционаленчастоте импульсов и не зависит от сопротивления.Конденсатор 10 разряжается в паузах между импульсами через внутреннее сопротивление схемы 3 и прямоесопротивление диода 11.При меняющейся во времени частотеимпульсов прирост заряда на конденсаторе 13 за время дс равен дЯ= Ч п,(с)дс = ЧОКВСак (с)дс, а уменьшение заряда за счет разряда конден"сатора через резистор 14 равнодЦр, = д(с)дс, где (с) - ток разряда, Суммарное изменение заряда определяется разностью: Ч 1 з раЗр Как ЧоСВ (С)дС (С)дС,(7) Это же изменение заряда можно определить по изменению напряжения д 11 на конденсаторе 13: сИ)=сПЗС = дд(с. КС . (8) Приравнивая правые части равенства (7) и (8) после преобразований, по- лучаем д Г (С) 1 ЧКек+ - д(с) = --- С , (9)дсЬк Выходной сигнал в аиде напряжения снимается с резистора 14, поэтому в уравнении (9) можно (с) заменить на Б (с) /К: д 11(с)3 1 ( ) ЫЪК- С (с) с (о)1312615 Составитель А.ЖерековТехред Л.Олийнык Корректор Л.Патай Редакто горов раж 673 Подписнотвенного комитета СССРтений и открытийЖ, Раушская наб., д. 4/5 з 1973 Производственн играфическое предприяти циахи 0ВНИИПИ Госудапо делам изоб113035, Москв огород, ул.Проектная, 4