Вычислительное устройство для предварительной обработки кардиосигналов

11 11 590756 Союз Советских Социалистических Республик(2 оритет овета Министров СССРпо делам изобретений и открытий 43) Опубликовано 30.01.78. Бюллетень45) Дата опубликования описания 04,03.7(54) ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВОРЕДВАРИТЕЛЪ НОЙ ОБРАБОТКИ КАРДИОСИ ГНАЛО К ВЫ 1 ИСЛИ для предвалов, напрп- окардиограй обработки ение искастрируемого кновения псотся помехи Данное изобретение относитсятельной технике и предназначенорптельной обработки кардпосигнамер, сфигмографических, баллистфичсских, реографических и т. п.Одним из видов предварительнокардиосигналов являстся исклюженных кардиоимпульсов из репкардиосигнала. Причинами возникаженных кардиоимпульсов являразличного характера. Известно устройство для предварительной обработки кардиосигналов 1, в котором исключение искаженных кардиоимпульсов основано на корреляционном анализе соседних в последовательности кардиоимпульсов. При этом, если коэффициент корреляции близок к единице, то кардиоимпульсы считаются идентичными. В противном случае последующий кардиопмпульс принимается искаженным и исключается из дальнейшей обработки. Однако это устройство, представляющее собой многоканальный коррелятор, очень громоздко.Наиболее близким по технической сущности к данному является устройство для предварительной обработки кардиосигналов 21, содержащее аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого является пнформационным входом устройства, а выход - соединен с первым входом буферного блока памяти, выход которого является выходом устройства, блок вычисления интервалов, первый вход ко торого через делитель частоты соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя и тактирующим входом устройства, выход блока вычисления интервалов соединен со входом первого блока регистров, рас пределитель, первый вход которого соединенс выходом элемента ИЛИ и через элемент задержки со вторыми входами блока вычисления интервалов п распределителя, первый вход элемента ИЛИ соединен со входом син хронизации устройства и с первым входомблока управления, второй вход которого соединен с выходом элемента И, а первый и второй выходы соответственно - с управляющпми входами первого, второго блоков реги стров, буферного блока памяти и с управляющими входами первого и второго блоков осреднения, первый и второй блоки сравнения, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И, а пер вые и вторые группы входов соответственно - с выходами первого, второго блоков осреднения и выходами первого и второго блоков регистров, причем первая и вторая группы выходов распределителя соединены соот встствспно через первый и второц блоки ре3 низких частот представляет собой сумматор,осуществляющий накопление суммы определенного числа ординат кардиоимпульса с последующим осреднецием суммы. Распреде 5 литель 8 выполнен в виде счетчика и дешпфратора. Блок 5 вычисления интервалов выполнен в виде счетчика, блок 6 вычисления площадей - в виде накапливающего сумматора.Блок 4 вычисления экстремумов выполнен в10 виде элемента сравнения двух соседних в последовательности ординат кардиоимпульса исхемы выработки сигнала в момент появлениямаксимального или минимального значенияординаты кардиосигнала, т. е. в момент выде 15 ления экстремума. Блоки 9 - 14 состоят из иячеек каждый.Работа устройства основана на анализе вкаждом кардиоимпульсе отдельных участков,разделяющихся по знаку первой производной,20 В каждом кардиоимпульсе определяются экстремумы, по которым кардиопмпульс разбивается на и участков, Предварительно путемфильтрации осуществляется исключение ложных экстремумов, не характерных данному25 кардцоимпульсу, а вызванных, например, высокочастотными помехами. При этом постоянная времени фильтра выбирается исходя извида кардиосцгнала, т. е. такой, чтобы в отфильтрованном кардиоцмпульсе сохранились30 только характерные экстремумы (максимумыц минимумы). Затем вычисляются площади 5,полученных участков и их протяженности Т,:Л 15 = У35 к:к7 =М - К,где У; - -цая ордината последующего кардиоимпульса;40 =1, 2, 3 К, , М, , Л - номер ординаты;К; и Л 4; - границы анализируемого участка;у = 1, 2, , и - номер анализируемого участка, причемК, =1; М, =К,; М,=К;М,=К, М=. Полученные величины сравниваются с соответствующими осредценными величинами 505, и Т;, вычисленными из определенного количества .С предгпсствуюгцих цсцска ксццых кардцоцмцч льсов гпстров со входами первого и второго блоковосредненпя.Недостатком известного устройства является его сложность.Целью изобретения является упрощениеустройства.Поставленная цель достигается тем, что опосодержит блок выделения экстремумов, первый вход которого через фильтр низких частотсоединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, второй и третий входы - с выходом делителя частоты и входом синхронизации устройства, а выход - со вторым входомэлемента ИЛИ, блок вычисления площадей,первый и второй входы которого соединенысоответственно с выходом аналого-цифровогопреобразователя и входом элемента задержки, а выход - со входом второго блока регистров.Схема устройства приведена на чертеже.Она содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, буферный блок 2 памяти,фильтр 3 низких частот, блок 4 выделенияэкстремумов, блок 5 вычисления интервалов,блок 6 вычисления площадей, делитель 7 частоты, распределитель 8, блоки регистров 9и 10, блоки 11 и 12 осреднения, блоки 13 и 14сравнения, блок 15 управления, элемент 16задержки, элемент ИЛИ 17, элемент И18. При этом информационный вход устройства подключен к АЦП 1, выход которого связан с блоком 2, блоком 6 вычисления площадей и через фильтр 3 - с блоком 4, Второйвход блока 4 связан со входом блока 5 вычисления интервалов и с выходом делителя 7 частоты, вход которого связан с тактирующимвходом 19 устройства и с управляющим входом.АЦП 1. Третий вход блока 4 связан совходом 20 синхронизации устройства, с первым входом блока 15 управления и первымвходом элемента ИЛИ 17, второй вход которого связан с выходом блока 4. Выходыблоков 5 и 6 связаны соответственно со входами блоков регистров 9 и 10, управляющиевходы которых связаны с выходом 21 блока 15управления и с управляющимвходом блока 2.Выход элемента ИЛИ 17 связан с первымвходом распределителя 8 и через элемент 16задержки - со вторыми входами распределителя 8, блоков 5 и 6.Первая и вторая группы выходов распределителя 8 связаны соответственно через блокирегистров 9 ц 10 со входами блоков 11 и 12осреднения. Выходы блока регистров 9 и блока11 осредненця связаны со входами блока 13сравнения. Аналогично связаны выходы блокарегистров 10 и блока 12 осреднения со входами блока 14 сравнения. Выходы блоков 13 ц14 сравнения связаны через элемент И 18со вторым входом блока 15 управления, второй выход которого связан с управляющимивходами блоков 11 и 12 осредцеция,Блок 2 имеет объем памяти для запоминания ординат одного кардиоимпульса. Фильтр 6 гдето= 1,21Сравнение осуществляется с определенным допуском, учитывающим нестабильность кардиоцмпульсов по амплитуде ц длительности,Число 1. выбирается исходя из динамики изменения кардиоимпульсов. Например, при съеме кардцосигналов во время проведения нагрузочных проб динамика изменения кардиоимпульсов по амплитуде и по длительности значительнее, чем в условиях покоя обследуемого, в соответствии с чем и выбирается число 1. кардиоциклов, полвергающихся осреднению.1 хардиоимпульсьт, совпавшие по всем соответствующим признакам с осредценцыми неискаткенньтмтт ттрелшествутоцтттмтт кардиоимпульсами, считаются цепскаженш,тмц ц поступают на дальнейшую обработку и осредцение, Б противном случае оци считаются искажеттттт.тми и исключаются из обраоотки.Работает устройство слелутошим образом.Лналттзирчемьте кардцоцмпульсьт поступают на вход ЛЦП 1, который преобразует аналоговый сигнал в лттскпетньтй с частотой дискретизации, задаваемой частотой следования тактовых импульсов по тактттттлотцему входу 19. Образуемыс; на выходе ЛЦП 1 колы ординат кардиоимпульса заносятся в блок 2, где хранятся в течение одного карлпоцикла. Синхронизация работы устройства осуществляется по каждому каплттоттиклу импульсами, сформированными цз 1 с-зубца элсктрокарлиограммьт, которые поступают ца вход 20 синхронизации. При этом в начале катсдого кардиоцикла пол,чействием сттнхроттмпульсов, постугтающих через элеметтт 6 задержки, блоки 5 и 6 и рясстрелелтттслт, 8 устацав.чиватотся в состояние О,Колт т ордцпат тсяплгтотт. тп лт,ся с вьтхола ЛЦП 1 поступатот в фильтр 3, на выходе которого образуется дискретный сигнал, отфильтпованцый от высокочастотных составляющих. Постоянная вретени ф;тльтра 3 оппелеляется коэффттттиентохт деления делителя 7 частоты, на вход которого поступатот татстовые импульсы по тактирующему вход 19. С выхода фгтльтра 3 ко;ты ординат отсЬттльтрованного кярлиоимпульса поступают в олок 4, на выходе котогого образется единичный импульс в момент вьтлелетття экстремального значения кярлиоттмтт льса тмятссттм тя илтт мттнттмума). Папяллельно блок 5 вычисления интервалов полсчитывает тактовые тттттп льсьт, поступающие ца его вход с выхода делителя 7 частоты, количество которых определяет протяженностт. соответствующего участка межлу экстрем 1- мами, а блок 6 вычисления плошадей осутцествляет суммирование оплттцят кардиоимпульса на данном участке. Полученные величины Т, и Я; заносятся в соответствутошие блоки регистров 9 ц 10, причетт зацесегцтс в блоки регистров 9 тт 10 осуществляется с помощью распределителя 8, на вход которого поступают единичные импульсы с блока 4, при этом занесение признаков последнего участка кардиоимпульса (между последним экстремумом и началом следующего кардиоцикла) происходит под действием синхроимпульса, поступа 590756 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 б 0 б 5 6тощего ца вход распределителя 8 со входа 20синхронизации через элемент ИЛИ 17,1 ходьт признаков Т; и 5; поступают с выходов блоков регистров 9 и 10 ца соответствующие входы блоков 13 и 14 сравнения, на другие входы которых поступают коды осредненных величин Т; и 5; с выходов блоков 11 и 12осреднеиия,Если кардиоимпульсы це искажены, то оштпо всем анализируемым признакам совпадутс определенным допуском с осрелценцымикарлиоимпульсамц, тогда ця выходах всехблоков 13 и 14 сравнения образуются елцничиыс потенциалы. Вслечствис этого па выходеэлемента И 18 образуется елиничный потенцттял, который поступит в блок 15 управления.Ня выходе 22 последнего образуется управляютций импульс, под действием которого величины Т; и 5, перепцшутся с блоков регистров9 и 10 в соответствующие блоки 11 и 12 осредпсттця, гле образутотся новые величины Т,ф и5,". Этот процесс будет повторяться, если послелуютццс карлцоимиульсы будут совпадатьпо анализируемым признакам с соответствутотццми осрелцецнь".ми величинами. При этом неискаженная информация блока 2 будет поступять па выход устройства.Если в какой-то кардпоцикл появится искаженный кардиоимпульс, то ца опрелеленныхвыходах блоков 13 и 4 сравнения бдут нулевые потештиалы. Тогда ца выходе элементаИ 18 будет нулевой потенциал, а в момент поступления спихроимпултса по входу 20 сццхроцтгзацпи в блок 15 управления, иа его вттхоле 21 образуется импульс, который поступитпа управлятошие вхолы блока 2 и блоков регистров 9 ц 10, при этом лапцьте блоки статтовятся в состояцис О, т. е. иттформация об искажеттцом кар,чцоцмпульсс исключцтся из обр я боткц.Время задержки элемента 16 вь;бцраетсяисходя из быстрочействия операции петтезяписи кодов из блоков 5 и 6 и в соответствующиеблоки регистров 9 тт 10.Первоначялтцый ввод яття.чттзттпуемттх признаков в блоктт 11 и 12 осрелттения остттгествляется оперято,ом итем соответствуютпей коммутацитт блока 15 чправлентгя (тта четэтеяе ттепоказятто 1 ц пара,члельным вцзуа,чьным просмотром снимаемых карлцосигналов с помощью осциллоскопа.Введение в устройство блока выделенияэкстремумов и блока вычисления плотцалейупрощает строттство по объем оботт"ловацияв спавпсцтцт с ттзвсстцьтхти устройствами. Например, цацболес близкое устпойство солерттсттт лвя блока бферттотт ттячяттт л,чя запомттнация оплццат пречьтлщего тт послелтоцтегокардттоимтт:тьсов. При этом каждый блок буферной памяти состоит из Ю ячеек. Число ординат чг задается точностью обпаботктт кардиологической информации. Обычно У== 200 - ;500. В предложенном устройстве содержится один блок буферной памяти (М яче 5907567ек) и 2 регистра, каждый из которых состоит из п ячеек. Число п определяется количеством участков кардиоимпульса, разделенных экстремальными значениями. Обычно п=5 - ;10. Остальные блоки известного и предложенно го устройства в основном эквивалентны по объему оборудования.Таким образом, данное устройство имеет почти в 2 раза меньший объем оборудования, чем известное, что и обеспечивает поставлен ную цель изобретения. Формула изобретенияВычислительное устройство для предва рительной обработки кардиосигналов, содержащее аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого является информационным входом устройства, а выход соединен с первым входом буферного блока памяти, вы ход которого является выходом устройства, блок вычисления интервалов, первый вход которого через делитель частоты соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя и тактирующим входом устрой ства, выход блока вычисления интервалов соединен с входом первого блока регистров, распределитель, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ и через элемент задержки с вторыми входами блока вычис ления интервалов и распределителя, первый вход элемента ИЛИ соединен с входом синхронизации устройства и с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом элемента И, а первый и вто рой выходы соответственно - с управляющими входами первого, второго блоков регистров, буферного блока памяти и с управляющими входами первого и второго блоков осреднения, первый и второй блоки сравнения, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И, а первые и вторые группы входов соответственно - с выходами первого, второго блоков осреднения и выходами первого и второго блоков регистров, причем первая и вторая группы выходов распределителя соединены соответственно через первый и второй блоки регистров с входами первого и второго блоков осреднения, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит блок выделения экстремумов, первый вход которого через фильтр низких частот соединен с выхо дом аналого-цифрового преобразователя, второй и третий входы - с выходом делителя частоты и входом синхронизации устройства, а выход - с вторым входом элемента ИЛИ, блок вычисления площадей, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом аналого-цифрового преобразователя и входом элемента задержки, а выход - с входом второго блока регистров.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Юо 339918, кл, б ОбР 15/42, 1970.2. Вычислительные системы и автоматическая диагностика заболеваний сердца. Под ред, Ц. Касереса и Л, Дрейфуса. й Мирэ.1974, с, 401, 402,590756Составит ль И. Хазова Редактор Р, Киселева Тсхрсд А, Камышникова Корректоры: Н, федорова ц О. ТюринаПодписное Заказ 3252/5 Изд, Мо 174 Тираж 818 НПО Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2