Аппарат вспомогательного кровообращения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 19) 4(51) А 61 М 1/10 СРЫТИЙ БРЕТЕ ЬСТВ АВТОРСК всп 9.Трофимовао-исследовательского прибороав- к- ащеель,16871 льство СС /03,1979. И 1у согоого ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКОПИСАНИЕ(71) Всесоюзный научиский институт медицинстроения(54)(57) 1.АППАРАТ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГОКРОВООБРА 1 ЦЕНИЯ, содержащий последовательно соединенные кардиосинхронизатор, блок управления с приводоми рабочий орган и измеритель артериального давления, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности кардиосинхронизациив процессе вспомогательного кровообращения путем автоматическогоуправления длительностью временных задержек срабатывания рабочегоргана по критериям эффективностимогаельного кровообращения, в негвведен блок коррекции временных задержек, содержащий по .ледовательносоединенные определитель длительности систолы, определитель среднегосистолического и дичстолического длений, определитель критерия эффетивности вспомогательного кроообрния, аналого-цифровой преобразоватопределитель знака приращений временных задержек и формировательуправляющих сигналов, соединенныйвходом кардиосинхронизатора, выходкоторого подключен к входу определтеля длительности систолыи к второмвходу аналого-цифрового преобразо"вателя, третий вход которого подключен к второму выходу определителя среднего систолического и диастоличекого давлений, второй вход которсоединен с измерителем артериальндавления.1143425 2. Аппарат по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что определитель длительности систолы содержит последовательно соединенные генератор опорной часТоты, первый. десятичный счетчик, регистр памяти, элемент совпадения и триггер, второй вход которого соединен с первым входом втоИзобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратамискусственного кровообращения.Известен аппарат, содержащий дисплей, два оптических датчика, два 5фотоэлемента, два волоконных световода, схему управления, привод, рабочий орган. Длительность фаз рабочего органа задается в виде световыхметок на дисплее. Запускающие сигналы 10управления снимаются непосредственнос экрана дисплея оптическими датчиками, перемещающимися параллельно развертке на дисплее и соединенными сфотоэлементами посредством волоконныхсветодиодов. Фотоэлементы управляютвременными задержками. В процессе работы происходит визуальноесравнениекривых ЭКГ и артериального давлениядо и после включения аппарата вспомогательного кровообращения 1 .Недостатком этого устройства является ручная подстройка режима кардиосинхронизации для достижения лечебного эффекта.Наиболее близким техническим решением к изобретению является аппарат вспомогател: ного кровообращения, содержащий кардиосинхронизатор,привод с блоком управления, выполненный в виде линейного двигателя, блока управ- ЗО ления, механопневмопреобраэователя, двух электромагнитных клапанов и Фазирующего устройства, и рабочий орган 21 .Недостатком известногс аппарата яв ляется необходимость ручного управ. ления длительностью кардиосинхронизированных временных задержек срабатывания рабочего органа для достижения требуемой эффективности вспомогательного кровообращения, определяемой визуально по кривой артериального давления на осцилоскопе.Это снижает точность кардиосинхронизации и влияет, на лечебный эффект, 45Цель изобретения - повышение точности кардиосинхронизации в процессе вспомогательного кровообращения путем автоматического управления длительностью временных задержек сра О рого десятичного счетчика, второйвход которого подключен к генератору опорной частоты, вторым входом первого десятичного счетчика, вторымвходом регистра памяти и вторым выходом кардиоси нхро низ атора, а выход десятичного счетчика подключен к второму входу элемента совпадения. батывания рабочего органа по критериям эффективности вспомогательного кровообращения.Поставленная цель достигается тем, что в аппарат вспомогательного кровообращения, содержащий последовательно соединенные кардиосинхрониза. тор, блок управления с приводом и рабочий орган и.измеритель артериального давления, введен блок коррекции временных задержек, содержащий последовательно соединенные определитель длительности систолы, определитель среднего систолического и диастолического давлений, определитель критерия эффективности вспомогательного кровообращения, аналого-цифровой преобразователь, определитель знака приращений временных задержек и Формирователь управляющих сигналов, соединенный с входом крадиосинхронизатора, выход которого подключен к входу определителя длительности систолы и к второму входу аналого-цифрового преобразователя, третий вход которого подключен к второму выходу определителя среднего систолического и диастолического давлений, второй вход которого соединен с измерителем артериального давления.Кроме того, определитель длительности систолы содержит последователь. но соединенные генератор опорной частоты, первый десятичный счетчик,регистр памяти, элемент совпадения и триггер, второй вход которого соединен с первым входом второго десятичного счетчика, второй вход которого подключен к генератору опорной частоты, вторым входом первого десятичного счетчика, вторым входом регистра памяти и вторым выходом кардиосинхронизатора, а выход второго десятичного счетчика подключен к второму входу элемента совпадения,Изменение временных задержек срабатывания рабочего органа приводит к изменениям величин критериев эффективности вспомогательного кровообращения, по знаку приращения которых автоматически, благодаря наличиюобратной связи через пациента, выполняется последующий шаг ступенчатогоизмерения временных задержек.При этом осуществляется оптимизация процесса вспомогательногокровообращения за счет повышения 5точности кардиосинхрониэации.На фиг.1 изображена структурнаясхема аппарата вспомогательного кровообращения; на фиг.2 - структурнаясхема определителя длительности систолы; на фиг.З - структурная схема определителя среднего систолического и диастолического давдений,определителя критерия эффективностивспомогательного кровообращения,определителя знака прчращений временных задержек; на фиг,4 - логическая схема, определяющая направлениеочередного шага формирователя управляющих сигналов; на фиг.5 - таблицаф 20определяющая работу логической схемы,Апарат вспомогательного кровообращения содержит последовательносоединенные кардиосинхронизатор 1(фиг.1),блок 2 управления с приводом,рабочий орган 3, измеритель 4 артериального давления и блок 5 коррекции временных задержек, выполненныйв виде последовательно соединенныхопределителя 6 длительности. систо-лы, определителя 7 среднего систолического и диастолкческого давлений, определителя 8 критерия эффек-тивности вспомогательного кровообращения, второй вход которого под- З 5ключен к измерителю 4, аналогоцифрового преобразователя 9, определителя 10 знака приращений временных задержек и формирователя 11управляющих сигналов, соединенного 40с входом кардиосинхрониэатора 1,который через встроенный в него усилитель электрокардиосигналов (непоказан) подключен к пациенту.Определитель 6 длительности систолы содержит генератор 12 опорнойчастоты, первый 13 и вгоро й 14 счетчики, регистр 15 памяти, элемент 16совпадения и триггер 17.Десятичный счетчик 13 содержитделитель входной частоты на три(не показан) и определяет время систолы, а счетчик 14 - время всегокардиоцикла. Регистр 15 хранит информацию предыдущего цикла, полученную со счетчика 13.55Счетные входы счетчиков 13 и 14подключены к выходу генератора 12,вторые входы (сброс) соединены с выходом кардиосинхронизатора 1. Выход.счетчика 13 связан с элементом 16 60совпадения через регистр 15 памяти,второй вход которого соединен с выходом кардиосинхронизатора 1, выходсчетчика 14 соединен с вторым входомэлемента 16 совпадения, подключенного выходом к триггеру 17, второй вход которого также подключен к выходу кардиосинхронизатора 1.Определитель 7 среднего систолнческого и диастолического давлений содержит два аналоговых ключа 18(фиг.З) и два интегратора 19, подключенных входами к ключам 18, а выходами - к входу определителя 8 критерия эффективности и ко входу аналого-цифрового преобразователя 9. Интеграторы 19 усредняют величины систолического и диастолическогодавлений эа десять сердечных циклов.Аналоговые входы аналоговых ключей 18 соединены с выходом измерителя 4 артериального давления, а управляющие входы с триггером 17(фиг.2) определителя 6 длительности систолы, причем одновременно открыт один из ключей в зависимости от положения триггера 17. Определитель 8 (фиг.З) критерия эффективности вспомогательного кровообращения выполнен в виде импульсного умножнтеля - делителя на аналоговых ключах, управляемых широтноимпульсным и амплитудно-импульсныммодуляторами. Определитель 8 непрерывно вычисляет отношение среднесистолического давления к среднедиастолическому.Аналого-цифровой преобразователь 9 один раз за десять циклов преобразует средние величины систолического, диастолического давлений и их отношение в цифровую форму и передает их в соответствующие каналы определителя 10 знака приращения временных задержек. Определитель 10 знака приращений временных задержек содержит в каждом из трех каналов двоично-десятичный счетчик 20, регистр 21 памяти и логические схемы 22 БОЛЬШЕ-МЕНЬШЕ, а на выходе - логическую схему 23, которая определяет направление очередного шага формирователя 11 управляющих сигналов (фнг.4 и 5). Выходы счетчиков .20 соединены с логической схемой 22 БОЛЬШЕ-МЕНЬШЕ непосредственно и через регистры 21 памяти.Регистр 21 памяти запоминает информацию в двоично-десятичном коде о параметре за предыдущие 10 циклов, логическая схема 22 БОЛЬШЕ-МЕНЬШЕ осуществляет поразрядное сравнение двух двоично-десятичных чисел блоков 20 и 21, выдавая на выходе ф 0 или ф 1 в зависимости от знака раз- " ности. Формирователь 11 (фиг.1) управляющих сигналов выполнен в виде двух реверсивных (прямого и обратного хода) сдвиговых регистров (не, показаны), входы которых соединены с выходами определителя 10 знака приращений временных задержек, авыходы регистров соединены через ключи (не показаны) с калиброванными сопротивлениями в кардиосинхронизаторе 1, задающими задержки срабатывания рабочего органа 3.Апапарат работает следующим образом.Пациент посредством ЭКГ - электродов (не показаны) подключается к кардиосинхронизатору 1. К пациенту подключается также измеритель 4 артериального давления и рабочий орган 3.Кардиосинхрониэатор 1 выделяет из ЭКГ пациента В-зубцы,сформированные по частоте, длительности и амплитуде, и вырабатывает импульсы наполнения и опорожнения рабочего органа 3, которые подаются на блок 2 управления с приводом.фаза и длительность импульсов зависят от длительности временных задержек срабатывания, установленных в исходном состоянии вручную, и обеспечивают повышение артериального давления пациента в диастолу и понижение давления в систолу, осуществляя тем самым разгрузку сердца и увеличение коронарного кровотока,35 40 45 50 55 срабатывания рабочего органа по кри 60 териям эффективности процесса путем .ступенчатого поиска оптимального 65 В течение 10 первых циклов аппа рат работает на временных задержках срабатывания рабочего органа, установленных вручную.С момента включения аппарата генератор 12 выдает каждые 2 мс импульсы, поступающие на десятичные счетчики 13 и 14, С кардиосинхрониэатора 1 синхроимпульс,совпадающий по фазе с ЦВЯ комплексом ЭКГ, поступает в определитель длительности систолы блока 5 коррекции временных задержек на входы счетчиков 13 и 14, регистра 15 памяти и триггера 17, производя перенос информации о длительности систолы из счетчика 13 в регистр 15 памяти, сброс счет чиков 13 и 14 и регистра 15, переключение,триггера 17 в исходное состояние. Исходное состояние триггера 17 соответствует открытию одного из аналоговых ключей 18 определителя 7, обеспечивая подключение интегратора 19 систолического давления к измерителю 4 артериального давления.На элементе 16 совпадения происходит непрерывное сравнение информации с регистра 15 и текущей информации со счетчика 14.В момент совпадения триггер 17 переключается, открывая второй аналоговый ключ 18 и закрывая первый. Начинает работать второй интегратор 19 диастолического давления. При открытии, аналогового ключа 18 на интегратор 19 поступает сигнал с измерителя 4 артериального давления, и происходит интегрированиесигнала в течение соответственносистолы или диастолы, а в течениепротивоположной фазы - запоминаниерезультата.Определитель 8 критерия эффективности вспомогательного кровообрац 1 ения осуществляет деление среднесистолического за цикл давленияна среднедиастолическое за цикл,величины которых снимаются с выходов интеграторог, 19,Параметры с выходов интегратора 19 и определителя 8 через каждые 10 кардиоциклов вводятся вдвоично-десятичном коде аналогоцифровым преобразователем 9 в определитель 10 знака приращений временных задержек, а перенос информации из двоично-десятичного счетчика 20 в регистр 21 памяти, и сброссчетчика 20 производится аналогоцифровым преобразователем 9 передвводом новой информации.Информация, полученная двоичнодесятичными счетчиками 20, срав нивается поразрядно с предыдущейинформацией, хранимой в регистрах21 памяти (после первых 10 цикловс нулевой информацией), на логических схемах 22 БОЛЬШЕ-МЕНЬШЕ, которыеменяют сигнал на выходе при положительной разности принятых в счетчики20 и хранимых в регистрах 21 памятичисел. 5 10 15 20 25 30 Сигналы с выходоь схем 22 БОЛЬШЕ- МЕНЬШЕ поступают на логическую схему 23, воздействующую непосредственно на входы прямого и обратного хода сдвиговых регистров форми рователя 11, обеспечивая тем самым очередной шаг изменения задержки и включение соответствующего калиброванного сопротивления, задающего задержки в кардиосинхронизаторе 1. При этом каждая из задержек получит положительное или отрицательное прирац 1 ение, исходя из условий, приведенных в табл.5, где плюс соответ-. ствует положительной разности чисел, принятых в счетчики 20 и хранимых в регистрах 21 памяти (смена знака на выходе схемы 22), а минус - отрицательной разности чисел (сохранение сигнала на выходе схемы 22). Таким образом повышается точность кардиосинхрониэации, так как осуществляется автоматическое управление длительностью временных задержек режима работы аппарата вспомогательного кровообращения. Оптимизация процесса обеспечивает максимальную разгрузку левого желудочка сердца,улучшает гемодинамику, повышая среднеартериальное давление.Прилагаемое техническое решениепозволяет автоматически корректировать режим работы аппарата, чтоповышает точность кардиосинхронизации на 10-15, а,следовательно,повышает лечебный эффект.1143425 Гонхрсцмпульс ал Улоо 8 гг Составитель А.ДмитриеваРедактор Н.Данкулич Техред Т,Маточка Корректор Е.Р 796/бИИПИ Государстпо делам изоб113035, Москва Зака ПодписноеССР Тираж 722енного комитетаетений и открытЖ, Раушская