Устройство контроля для проведения эргометрических исследований

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЗЬСТВУ 1768391 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 29.11, 78(21) 2689489/28-1 З А 61 В 5/ОО с присоединением заявки М 9 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭРГОМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ453 ы 0 йсии 2так как реакции пациентов на физическую нагрузку сушественно индивидуальны, устройство не в состоянии "подстраиваться" под данного па циента.В результате снижается точностьраннего выявления патологии сердечнососудистой системы.Целью изобретения является повы О шение точности раннего выявления патологии сердечно-сосудистой системыпри эргометрических исследованиях.Цель достигается тем, что в предлагаемое устройство введены блок кор реляторов, коммутатор, блок памяти,блок анализа и линейный пороговыйэлемент, причем датчики биоинформации, блок выделения физиологическихпараметров, блок корреляторов, ком мутатор, блок анализа, линейный по- .роговый элемент, блок управления нагрузкой и тренажер соединены междусобой последовательно, выход трена- .жера присоединен к входу блока.из мерениянагрузки, выход которого подключен ко второму входу блока корреляторов, а второй выход коммутатораподключен через блок памяти ко второму входу блока анализа, второй Выход 30 которого соединен с. входом блока ин 1Изобретение относится к медицинской технике, а именно к диагностическим устройствам., Известно устройство контроля для проведения эргометрических исследова. ний, которое содержит тренажер, датчики биеинформации, блок выделения физиологических параметров, блок вывода данных, блок сравнения, блок к контрольной установки, блок индикации, блок управления, нагрузкой, блок измерения нагрузки 11.Однако это устройство обладает рядом недостатков:отсутствуют обоснованные граннцы норм многих физиологических параметров, поэтому задаваемые пороги вносят фактор субъективности;низкая помехоустойчивость, так как сЪем физиологической информации ведется в присутствии высокого уровня шумов, поэтому каждое кратковременное превышение параметра и помехи служат причиной "ложной тревоги";организм пациента представляет сложную многоиерархическую систему саморегулирования, поэтому данное устройство,: основанное на детерминированных алгоритмах контроля, йеэффективно. Белорусский научно-исследовательский институт кардиологиии Всесоюзный научно-исследовательсхий и испытательныйинститут медицинской техникиБлок 5 вывода данных содержит самопишущие приборы, цифропечатающее устройство, преобразователь аналогкод и узел связи с ЭВЛ.Блок б корреляторов состоит из и (по числу контролируемых параметров) корреляторов, оценивающих коэффициенты корреляции между физиологическими параметрами и нагрузкой К гККБлок может быть реализоваЪ как в аналоговом, так и в дискретномннварианте. 40 Линейный, пороговый элемент 11 (фиг. 3) содержит набор сопротивле ний, адекватных весоным коэффициентам а, а, а, ааи, акаждого из входных признаков из блока 9, сумматор 14, схему 15 сравнения и элемент 16 с гистерезисной характеристикой. При совпадении знаков на выодах схем совпадений В, 8 2 В и вырабатываются логические "1", в противном случае - "0".На входы 01 и 02 схем сравнения ф 09-1 , 09-2 , 09-п поступают модули коэффициентов корреляций /К,ц/ и /К,н/(исходных и текущих) . На выС 1 ходах схем сравнений Вл, ВВи( 1 формируются сигналы типа 65 дикации, и второй выход блока выделения параметров подключен к входублока вывода данных,На фиг. 1 изображена структурнаясхема устройства контроля для пронедения эргометрических исследований;на фиг 2 - схема блока анализа; нафиг. 3, - схема линейного пороговогоэлемента.Устройство включает установленныена пациенте 1 датчики 2 биоинформации, блок 3 выделения физиологических 0параметров, блок 4 измерения нагрузки, блок 5 вывода данных, блок б корреляторов, коммутатор 7, блок 8 памяти, блок 9 анализа, блок 10 индикации, линейный пороговый элемент 1115блок 12 управления нагрузкой,тренажер 13 для пациента, При этом датчики 2 биоинформации, блок 3 выделенияфизиологических параметров, блок бкорреляторов, коммутатор 7, блок 9анализа, линейный пороговый элемент11, блок 12 управления нагрузкой итренажер 13 соединены между собойпоследовательно, Выход тренажера 13присоединен к входу блока 4 измере-.ния нагрузки, выход которого связанс входом блока б корреляторов. Второйвыход блока 3 выделения физиологических параметров присоединен к входублока 5 вывода данных. Кроме того,выход коммутатора 7 связан с блоком 8 ЗОпамяти, выход которого присоединенко второму входу блока 9 анализа,Причем, к выходу блока 9 анализа присоединен вход блока 10 индикации.35 1, если /, ,- /г /ы3хг0 р если (К ( ( К, (1 Ь угде ь 1 - заданные йеличинйдопусков.Тайим образом, при сохранении знаков коэффициентов корреляций и различиях их гюдулей в пределах заданныхдопусков 1 (1 = 1, 2,д) вовремя эргометрической пробы на выходе блока 9 анализа формируется многомерный логический сигнал типа:В = 1 1 1 11,А при нарушениях знаков коэффициентов корреляций и значительных отличиях их модулей по сравнению сисходнымй коэффициентами на выходеблока анализа содержится больше логических нулей, чем единиц. Например,В = 0 1 0 0 10 О.Выходной сигнал блока 9 анализапоступает на входы линейного порогового элемента 11 и блока 10 индикации,На выходе сумматора 14 формируется величина(2)где а., а- весовйе коэффициентыпризнаков, задаваемыесопротивлениями;Ь , Ь - входные двоичные 0, 1признаки, поступающиесо схем совпадений исхем сравнений блокаанализа.В схеме 15 сравнения пороговогоэлемента осуществляетсяпрОверка условияИа,;Ь+ Еа Ь7 ОГ, (3)где О - подбйраемая в процессе обучения величина.Если условие (3) выполняется, тоэлемент 16 с гистерезисной характеристикой вырабатывает разрешающийсигнал, который включает блок 12 управления нагрузкой. При невыполненииусловия (3) происходит переключениеэлемента 16 в противоположное состояние, При этом происходит автоматическое выключение нагрузки, задаваемойблоком 12. Причем, линейныйпороговый элемент 11, являющийся элементомраспознавания, в процессе исследований мЬжет улучшать свою работу путемизменения коэффициентов а, а, а 2а,аи, аи величины порога О(режим обучения). Обучение производит квалифицированный врач-исследователь. ФУстройство работает следующим образом,Пациент 1 располагается на тренажере 13. Сигналы датчикон 2 биоинформации поступают на вход блока 3 выделения физиологических параметров.Физиологические параметры хл,х(1) , , х,(с) поступают на входй блока 5 вывода данных и блока бкорреляторов. Одновременно н блоке4 оценивается предлагаемая пациентуфизическая нагрузка й(с).,Вначале пациенту предлагают легкопереносимую им физическую нагрузку(тест-дозу). В блоке б корреляторовоцениваются коэффициенты корреляцйиконтролируемых параметров х(с),5х(г) хи(с) с нагрузкой й(с) поизвестному выражению 1 э 101( 5 О ( )10 ,где х., й - исходные значения пара-ометра и нагрузки (й= О,так как нагрузка в исходный.момент равна нулю);й - значения параметра и на1грузки в -ый момент;йомер параметра; 20текущее время;а - число измерений.,Коэффициент КЯ.Явыражает степень линейной связи между х и нагрузкой й. 25Таким образом, нормальную, безопасную реакцию данного пациента на физическую нагрузку представляют вектором, составляющими которого являются исходные коэффициенты корреля- З 0 цииКо = 1 Кх;нф Кх нф Кхой 3Эти коэффициенты через коммутатор 7 заносятся в блок 8 памяти.В дальнейшем проводят исследования З 5 по намеченной врачом программе, Нагрузка при этом может меняться ступенчато, случайно с нормальным или другим законом распределения, как псевдослучайная двоичная последоватепьность и т.п, Для этого в блоке 12 40 управления нагрузкой содержится программное устройство.При выполнении эргометрической пробы непрерывно либо циклически оцениваются текущие коэффициенты корре ляциКх йф Кху 1 ХЯ 1Ккоторые через коммутатор 7 поступают в блок 9 анализа, В блоке 9 происходит сравнение текущих К и исходных .-поступающих из блока 8 памяти ко- л 1 Яэффициентов корреляций по знаку и модулю. Сигнал из блока 9 индицируется блоком 10 индикации и поступает на линейный пороговый элемент 11.Линейный пороговый элемент 11 обучается для данного набора физиологических игналов и идентифицирует момент наушения корреляционных. связей между динамикой состояния пациента и нагрузкой.исчерпание резервов кардиореспираторной системы обязательНО сопровождается нарушением функционального единства и распадом корреляционных связей, сменой знаков коэффициентов корреляций. Это явление служит более 65 надежным информативным критерием ос- ,Тановки исследований, чем превышение аких-либо заданных субъективных допусков, Тем самым индивидуализируется процесс проведения эргометрических исследований, то есть решаются вопросы обеспечения безопасности испытуемого и объективизации количественных критериев динамических резервов организма. Реализованный в устройстве алгоритм индивидуален еще тем, что базой отсчета является реакция данного пациента на тест-дозу, безопасную для него, а не субъективные априорные уставки. Кроме того, качество контроля выше и инвариантно к помехам, так как при корреляционном анализе сложных объектов играют определяющую роль характеристики процессов, а не отдельные их значения.Объем выполненной работы до момента ос;тановки йЬКА.,) ч(ЦЮ (7)ослужит ббъективной количественной оценкой резервов кардиореспираторной системы организма. Резервы являются ценной диагностической информацией.Устройство обеспечивает раннее выявление патологии .сердечно-сосудистой системы для оценки динамики резервов в процессе лечебных воздействий в условиях кардиологических центров,для проФессионального отбора в практике авиакосмической медицины, для определения степени тренированности спортсменов.Формула изобретенияУстройство контроля для проведения эргометрических исследований, содержащее датчики биоинформации, блок выделения физиологических параметров, блок вывода данных, блок индикации, блок измерения нагрузки, блок управления нагрузкой и тренажер, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности раннего выявления патологии сердечно-сосудистой системы при эргометрических исследованиях, в него введены блок корреляторов, коммутатор, блок памяти, блок анализа и линейный пороговый элемент, причем датчики биоинформации, блок выделения физиологических параметров, блок корреляторов, коммутатор, блок анализа, линейный пороговый элемент, блок управления нагрузкой и тренажер соединены между собой последовательно, выход трейажера присоединен к входу блока измерения нагрузки, выход которого подключен ко второму входу блока корреляторов, а второй выход коммутатора подключен через блок памяти ко второму Цходу блока 1 анализа, второй выход которого соединен с входом блока индикации, и втоЬой выход блока выделения параметровйодключен к входу блока вывода данных. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3845576, НКИ 128-2.05, опублик. 1974.768391аз 7271/58. Тираж б ВНИИПИ Государственного по деламизобретений 113035, Москва, 3-35 Ра с73 По комитета СССРи открытийкая наб., д. 4 5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Л. Соловьеведакто Л. Батанова Тех ед Н.Барадулина Кор екто Г. Назарова ак дписное