Детектор экстрасистол

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 14 А 61 В 5/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Пензенский политехнический институт и Пензенский государственный институт усовершенствования врачей(54) ДЕТЕКТОР ЭКСТРАСИСТОЛ (57) Детектор экстрасистол (ЭС) содержит блок 1 измерения КК-интервала, блок 2 анализа временных соотношений, индикатор 3, с целью обеспечения выделения предсердных, желудочковых, парных и групповых экстрасистол в него введены блок 4 выделения, параметров электрокардиосигнала, блок 5 классификации ЭС, индикатор 6 помехи, фильтр нижних частот, фильтр верхних частот, дифференциатор, триггер Шмидта, делитель частоты, КЬ-триггер, генератор импульсов, счетчик с детектором, узел триггеров, узел регистров, элемент задержки и логический элемент И. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для кардиологических исследований.Цель изобретения - обеспечение выделения предсердных, желудочковых, парных и групповых экстрасистол.На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема детектора экстрасис. тол; на фиг. 2 - блок выделения параметров электрокардиосигнала;,на фиг. 3 блок классификации экстрасистол; на фиг. 4 - преобразователь входящего в состав блока анализа временных соотношений; на фиг. 5 - таблица обозначений сигналов, формируемых в детекторе экстрасистол; на фиг. 6 - эпюры сигналов, поясняющие работу детектора экстрасистол.Детектор экстрасистол содержит (фиг, 1) последовательно соединенные блоки 1 измерения .КК-интервала и блок 2 анализа временных соотношений, второй вход синхронизации которого подключен к второму выходу синхронизации блока 1 измерения КК-интервала, блок 3 индикации, последовательно соединенные блок 4 выделения параметров электрокардиосигнала и блок 5 классификации экстрасистол, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу и к второму входу блока 2 анализа временных ссютношений, а выход - к входу блока 3 индикации, и индикатор 6 помехи, вход которого соединен с вторым выходом блока 4 выделения параметров электрокардиосигнала, третий выход которого подключен к входу блока 1 измерения Кй-интервала, а вход - к входной шине детектора экстрасистол.При этом блок 4 выделение параметров электрокардиосигнала содержит (фиг. 2) последовательно соединенные фильтр 7 нижних частот, вход которого является входом блока 4 выделения параметров электрокардиосигнала, фильтр 8 верхних частот, дифференциатор 9, триггер Шмидта 10, делитель 11 частоты и КЯ-триггер 12, последовательно соединенные генератор 13 импульсов, счетчик с дешифратором 14, узел 15 триггеров, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к второму, третьему и четвертому выходам счетчика с дешифратором 14, и узел 16 регистров, второй, третий и четвертый входы которых подключены соответственно ко второму, третьему и четвертому выходам узла 15 триггеров, первый, второй и третий выходы - к первой выходной шине блока 4 выделения параметров электрокардиосигнала, а четвертый выход - к второй выходной шине блока 4 выделения параметров электрокардиосигнала, элемент 17 задержки, вход которого соединен с пятым входом узла 16 регистров и с вторым выходом делителя 11 частоты, второй вход которого подключен к пятому выходу счетчика с дешифратором 14 и к второму входу КЯ-триггера 12, выход которого соединен с вторым входом счетчика с дешифратором 14, и логи ческий элемент И 18, первый вход которогосоединен с выходом элемента7 задержки, второй вход - с пятым выходом узла 16 регистров, а выход - с третьей выходной шиной блока 4 выделения паряметров электрокардиосигнала.Кроме того, блок 5 классификации экстрасистол содержит (фиг. 3) первый анализатор9, последовательно соединеннь:е второй анализатор 20, третий анализатор 21, второй вход которого подключен к выходу первого анализатора 19, и узел 22 счетчиков импульсов, выход которого является выходом блока 5 классификации экстрасистол, и узел 23 управления, первый вход синхронизации которого подключен к второму входу узла 22 счетчиков импульсов, первый выход - к первым входам первого анализатора 19, и второго анализатора 20, второй и третий выходы - соответственно к второму и третьему входам второго анализатора 20, а второй вход - к второму выходу второго анализатора 20, причем второй вход первого анализатора 19 и третий и первый входы узла 23 управления являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока 5 классификации З 0 "Р "иВ предпочтительном варианте выполнения детектора экстрасистол блок 2 анализа временных соотношений содержит (фиг. 1) первый и второй цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 24 и 25, регистр 3 26, мультивибратор 27, двухступенчатыйрезистивный делитель 28, два компаратора 29, 30 и преобразователь 31, в состав которого входят (фиг, 4) узел 32 регистров и логический элемент И 33, причем вход стро бирования К-преобразователя 31 подключен к входу мультивибратора 27. Узел 15 триггеров блока 4 выделения параметров электрокардиосигнала содержит четыре соответствующим образом подключенные триггеры 34 - 37 (фиг. 2). Узел 23 управления 45 блока 5 классификации экстрасистол содержит (фиг. 3), триггер 38, три логических элемента И 39 - 41, два логических элемента ИЛИ 42 и 43, инвертор 44 и три элемента 45 - 47 задержки. В состав первого анализатора 19 входят (фиг, 3) три триггера 48 - 50, три логических элемента И 51 - 53 и элемент 54 задержки. Второй анализатор 20 включает (фиг. 3) счетчик с дешифратором 55, три логических элемента И 56 - 58 и логический элемент ИЛИ 59. Третий анау лизатор 21 содержит девять логических эле.ментов И 60 - 68.Детектор экстрасистол функционируетследующим образом.Принцип работы детектора экстрасистол заключается в одновременном анализе как вариаций длительности ЙЙ-интервала электрокардиосигнала (ЭКС), так и формы ЯЙ 8-комплекса ЭКС, что позволяет выделять предсердные и желудочковые экстрасистолы, а также диагносцировать одиночную, парную и групповую экстрасистолию (фиг. 5 сигналы Г, - Г ).Исходный ЭКС поступает на вход блока 4 выделения параметров ЭКС, который осуществляет выделение и первичную классификацию ЯЙЯ-комплексов по их длительности. На первом выходе блока 4 выделения параметров ЭКС формируются сигналы В, В, и В (фиг. 5), соответствующие нормальному (Й 8-комплексу (В, и желудочковым экстрасистолам первого типа (В) и второго типа (Вз), на третьем выходе - импульсная последовательность, соответствующая желудочковым комплексам ЭКС, а на втором его выходе - сигнал наличия помехи импульсного вида или различных артефакторов (В, ) . Сигнал В поступает на вход индикатора 6 помехи, который позволяет оценить степень насыщенности помехами анализируемого участка ЭКС, а также качество наложения электродов.Длительности временных интервалов между смежными желудочковыми комплексами ЭКС измеряются блоком 1 измерения ЙЙ-интервала, информация с первого выхода которого поступает на первый вход блока 2 анализа временных соотношений. Анализ сердечного ритма ведется по сокрашенному описанию ЭКС в виде последовательности ЙЙ-интервалов. Оценка степени аритмичности сокрашений сердца проводится путем классификации по трем классам отношения ЙЙ; /ЙЙ где ЙЙ; - интервал между выделенным желудочковым комплексом и ему предшествовавшим, а ЙЙ - интервал между предпоследним желудочковым комплексом и ему предшествовавшим. Блок 2 анализа временных соотношений формирует логические сигналы А А, А (фиг. 5), отображающие к какому классу принадлежит текуший ЙЙ-интервал ЭКС:А, =1, если ф1,2,А, =1, если 1,2=0,8А =1, если 0,8- ф . Сигнал с выхода синхронизации блока 1 измерения ЙЙ-интервала; формируемый по каждому выделенному (,)Ю-комплексу ЭКС вне зависимости от его типа, подается на вход синхронизации блока 2 анализа временных соотношений и на третий вход (синхронизации) блока 5 классификации экстрасистол, осуществляюшего окончательную классификацию экстрасистолических нарушений и подсчет их количества.Для этого на первый вход блока 5 классифи кации экстрасистол подаются данные пср вичного анализа ЭКС по форме (,)К, ком 5 плекса (сигналы В В, и В,), а на второйего вход - информация, характсризукпцпя временные соотношения, выявленныс в сердечном ритме (сигналы А А, и Л. ).Количество экстрасистолических нарушений по всем выделенным классам (, Г индицируется блоком 3 индикации.Отдельные блоки детектора экстрасистолработают следующим образом.Блок 4 выделения па раметров ЭКС(фиг. 2) посредством фильтра 7 нижних частот, фильтра 8 верхних частот, дифференциатора 9 и триггера Шмидта 10 осуществляет выделение желудочковых комплексов на фоне сетевой помехи, дрейфа изолинии, а также Т-зубцов ЭКС высокой 20 амплитуды, сравнимой с амплитудойЙ-зубца. Фильтр 7 нижних частот и фильтр 8 верхних частот образуют полосовой фильтр с полосой пропускания, соответствующей спектру ЩЯ-комплекса ЭКС (например, с полосой 10 - 35 Гц), Кроме того, фильтр 7 нижних частот является дифференцируюгцим узлом и формирует на выходе сигнал первой производной ЭКС (фиг. 6 ЭКС ). Поэтому на выходе дпфференциатора 9 имеется сигнал второй про изводной ЭКС (фиг. 6, ЭКС ), которыйимеет экстремумы в точках перегиба ЯЙ 8- комплекса ЭКС. При этом расстояние между двумя соседними максимумами ЭКС соответствует длительности ЯЙЬ-комплекса исходного ЭКС. Триггер Шмидта О пре образует максимумы ЭКС в импульсы прямоугольной формы, по которым делитель 11 путем деления частоты на два формирует информативные импульсы, длительность которых соответствует длительности ЯЙЯ комплексов (фиг. 6) .Счетчик с дешифратором 4 производитподсчет количества тактовых импульсов, которыми генератор 3 импульсов заполняет информативные импульсы, а также осуществляет разделение информативных им пулЬсов, формируемых делителемчастоты, на пять зон по их длительности.Первая зона соответствует импульснойпомехе (фиг. 6, П,), при этом выходной сигнал со счетчика с дешифратором 14 не снимается и, таким образом, помехи подобного типа устраняются из дальнейшего анализа. Вторая зона соответствует наличию нормального Й-зубца (фиг. 6, Й). При попадании в эту зону появляется сигнал логической единицы на первом выходе счетчи ка с дешифратором 14, который путем перевода триггера 34 узла 15 триггеров в единичное состояние проходит на первый вход узла 16 регистров. Попадание в третью зо 13770305 10 15 20 23 30 Зэ 40 Д ну характеризует желудочковую экстрасистолу первогс типа (фиг. 6, ОЖ,Э). При этом на втором. выходе счетчика с дешифратором 14 появляется сигнал логической единицы, который сбрасывает триггер 34, переводит триггер 35 узла 15 триггеров в единичное состояние и проходит благодаря этому на второй вход узла 16 регистров. Четвертая зона охватывает диапазон длительностей с,)КЯ-комплексов, возникающих при желудочковых экстрасистолах второго типа (фиг. 6, ОЖ,Э). При попадании в четвертую зону на третьем выходе счетчика с дешифратором 14 появляется сигнал логической единицы, который сбрасывает триггер 35, переводит триггер 36 узла 15 триггеров в единичное состояние и поступает на третий вход узла 16 регистров. Пятая зона соответствует наличию помех, имеющих наибольшую длительность (фиг. б, П,). При этом на четвертом выходе счетчика с дешифратором 14 появляется сигнал логической единицы, который осуществляет сброс триггеров 36 и 37 узла 15 триггеров.Для формирования выходного сигнала, соответствующего последовательности желудочковых комплексов ЭКС без помех, с первого выхода счетчика с дешифратором 14 осуществляется установка в единичное состояние, а с его четвертого выхода сброс в нулевое состояние триггера 37 узла 15 триггеров. Сигнал о наличии достоверного ЯКЬ-комплекса (при попадании во вторую, третью или четвертую зоны) с четвертого выхода узла 15 триггеров поступает на четвертый вход узла 16 регистров, с пятого выхода которо о этот сигнал через логический элемент И 18 (при наличии на первом его входе разрешающего сигнала) проходит на третий выход блока 4 выделения параметров ЭКС. На четвертом выходе узла 16 регистров сигнал логической единицы (В, ) формируется только при наличии помехи (как импульсной, так и артефактной) всходном ЭКС. Этот сигнал через второй выход блока 4 выделения параметров ЭКС поступает на вход индикатора б помехи.Сброс счетчика с дешифратором 14 осуществляется по импульсу переполнения с пятого его выхода при помощи КЯ-триггера 12, что обеспечивает запаздывание во времени сигнала сброса счетчика с дешифратором 14 относительно сигнала стробирования узла 16 регистров, необходимое для записи и считывания полученной информации. Импульс переполнения счетчика с дешифратором 14 производит также сброс делителя 11 частоты. Запись сигналов с выходов узла 15 триггеров в узел 16 регистров осуществляется по заднему фронту информативного импульса, поступающего с второго выхода делителя 11 частоты через элемент 17 задержки. Этот же сигнал разрешает прохождение через логический элемент И 18 сигналов с пятого выхода узла 16 регистров и формирование на третьем выходе блока 4 выделения параметров ЭКС сигнала наличия ЯКЯ-комплекса (фиг. 1 и 2, сигнал К). На первом, втором и третьем выходах узла 16 регистров формируются соответственно сигналы В В, и В (фиг. 5), которые поступают на первую выходную шину блока 4 выделении параметров ЭКС для дальнейшего анализа.Сигналы АА, и А, несущие информацию о степени аритмичности сердечных сокращений, поступают на второй вход блока 5 классификации экстрасистол, а именно на третий вход узла 23 управления, на первый вход которого подается сигнал синхронизации по К-зубцу ЭКС (фиг. 3). Сигнал А, соответствует наличию укороченного предэкстрасистолического КК-интервала и запоминается триггером 38 узла 23 управления. Когда приходит сигнал А, свидетельствующий о наличии удлиненного постэкстрасистолического КК-интервала, то срабатывает логический элемент И 40 и с небольшой задержкой на первом выходе узла 23 управления возникает команда Р о наличии экстрасистолы. Командой Р через логический элемент ИЛИ 43 сбрасывается триггер 38.Сигнал укорочения КК-интервала поступает также на вход логического элемента И 41, и если на его второй вход поступают синхроимпульсы К, то это свидетельствует о наличии парной или групповой экстрасистолии. Сигнал Рз с выхода логического элемента И 41 поступает на счетный вход счетчика с дешифратором 55 второго анализатора 20, который осуществляет подсчет количества смежных укорочений КК-интервалов. Максимальное количество укороченных КК-интервалов при групповой экстрасистоле равно пяти, поэтому шестым импульсом с выхода счетчика с дешифратором 55 производится сброс триггера 38. Сброс счетчика с дешифратором 55 производится сигналом Р вместе со сбросом триггера 38 или при приходе сигнала Апо которому с помощью инвертора 44, элемента 45 задержки и логического элемента И 39 формируется короткий импульс сброса. Это необходимо вследствие того, что если за удлиненным постэкстрасистолическим КК-интервалом следует КК-интервал нормальной длительности, то появляется сигнал укорочения А,. Сброс счетчика с дешифратором 55 по сигналу укорочения А, исключает возможность ошибочной диагностики экстрасис. тол.Сигнал Р, с первого выхода узла 23 управления подается через первый вход первого анализатора 19 на входы логичес 1377030Формула изобретения ких элементов И 51, 52 и 53, а также с небольшой задержкой на входы сброса триггеров 48, 49 и 50 (фиг. 3). На второй вход первого анализатора 19 поступают сигналы В В, и В, (фиг. 5), которые запоминаются триггерами 48 - 50 на некоторое время, необходимое для формирования сигнала Г). При этом на выходах триггеров 48 - 50 появляются сигналы В 1, Вх и В (фиг. 6). При появлении сигнала В, на выходе первого анализатора 19 формируется один из сигналов С С С, (фиг. 5), поступаюший на второй вход третьего анализатора 21. Второй анализатор 20 с помошью логического элемента ИЛИ 59 и логических элементов И 56 - 58 формирует один из сигналов Е ЕЕ (фиг. 5), который подается на первый вход третьего анализатора 21. Третий анализатор 21 с помощью логических элементов И 60 - 68 формирует сигналы Е; - Р в соответствии с типом выделенной экстрасистолы.Сигналы Р, - -Г подаются на первый вход узла 22 счетчиков импульсов, на второй вход которого поступают синхроимпульсы, сформированные по К-зубцам ЭКС. Узел 22 счетчиков импульсов осушествляет подсчет количества нарушений ритма сердца по каждому из девяти типов экстрасистол, выделяемых детектором экстрасистол. Информация, поступавшая с узла 22 счетчиков импульсов, отображается блоком 3 индикации.Использование предлагаемого детектора экстрасистол в клинической практике позволяет суШественно расширить диагностические возможности и повысить достоверность диагностики нарушений сердечного ритма, что обеспечит повышение качества профилактики и лечения целого класса заболеваний сердечно-сосудистой системы. 1. Детектор экстрасистол, содержагций последовательно соединенные блок измерения КК-интервала и блок анализа временных соотношений, второй вход которого подключен к второму выходу блока измерения КК-интервала, и блок индикации, отличающийся тем, что, с целью обеспечения выделения предсердных, желудочковых, парных и групповых экстрасистол, в него введены последовательно соединенные блок выделения параметров электрокардиосигнала и блок классификации экстрасистол, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу и к второму входу блока анализа временных соотношений, а выход - к входу блока индикации, и индикатор помехи, вход которого соединен 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 с вторым выходом блока выделения параметров электрокардиосигнала, третий выход которого подключен к входу блока измерения КК-интервала, а вход - к входной шине детектора экстрасистол.2. Детектор по п. 1, отличающийся тем, что в нем блок выделения параметров электрокардиосигнала содержит последовательно соединенные фильтр нижних частот, вход которого является входом блока выделения параметров электрокардиосигнала, фильтр верхних частот, дифференциатор, триггер Шмидта, делитель частоты и КЯ-триггер, последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик с дешифратором, узел триггеров, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к второму, третьему и четвертому выходам счетчика с дешифратором, и узел регистров, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к второму, третьему и четвертому выходам узла триггеров, первый, второй и третий выходы - к первой выходной шине блока выделения параметров электрокардиосигнала, а четвертый выход - к второй выходной шине блока выделения параметров электросигнала, элемент задержки, вход которого соединен с вторым выходом делителя частоты, второй вход которого подключен к пятому выходу счетчика с дешифратором и к второму входу КЯ-триггера, выход которого соединен с вторым входом счетчика с дешифратором, и логический элемент И, первый вход которого соединен с выходом элемента задержки и с пятым входом узла регистров, второй вход - с пятым выходом узла регистров, а выход - с третьей выходной шиной блока выделения параметров электрокардиосигнала.3. Детектор по и. 1, отличающийся тем, что в нем блок классификации экстрасистол содержит первый анализатор, последовательно соединенные второй анализатор, третий анализатор, второй вход которого подключен к выходу первого анализатора, и узел счетчиков импульсов, выход которого является выходом блока классификации экстрасистол, и узел управления, первый вход которого подключен к второму входу узла счетчиков импульсов, первый выход - к первым входам первого анализатора и второго анализатора, второй и третий выходы - соответственно к второму и третьему входам второго анализатора, а второй вход - к второму выходу второго анализатора, причем второй вход первого анализатора и третий и первый входы узла управления являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока классификации экстрасистол.Р 2 В 2 НОРмальный ПР 5 - комплекс с желудочкобая эксгпра- Желудочкобоя экстсисгпола пербого росистолп бщороготипа (Ж, Э) гпипа ж Э) Предсерднпя эксгпрасистола (пр э) Команда " есть экстрасистола" Разрешение сброса разрешение счегпазкстрасистол Е 2 Е 1уиночнпя экстра.1 с систола (ОЭ) парная эксщрпсисто- Группобпя зкспрала (ПЭ) систола (ГЭ) Г 1Одиночная гредсерд- Парная предсердная Группобая предсердноя экстросистола зкстросисгпола (ппрэ) ная зксщрасистола (ОПр Э) (Гпрэ) Гб Одиночная нгелудоч- Парная желудочкобаякобая зксгпросистола эксгпрасистола перпербого гпипа (ОЖ,Э) бого гпипа (Пж,Э) Групповая лселудочкобая зксгпрасисгполапербого типа (Гж,э) Парная желудочкодаязксщрасистала дщорого типа (Пж э) Группобая желудочкобпя экстрасистолпбщораго типа (гж,э) яяя и/ я пя я ожяэ я Ож,я яяпря 1 1ЭКС1 1 1 1111 1 11 1 11ЭКС" ДЫ с(гь 11 чПСТО 7 Ы В 1-:Юг ЦРПг СЭ ажгэ ОЖ,Э П э в Составитель Э. БалуевРедактор М. Недолуженко Тек ред И. Верес Корректор 11. ЗрдеиЗаказ 510(4 Тираж б 55 Подписш)сВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4(5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород. ул. Проектная, 4 П 1Е 1-: ЕйР 1-: Г 12 Оуиночноя желууоч-кобая экстрасистола Второго типа1 Ож,э) Предположение "желулочковая зкстрасисщолп пербого тйпп"(Ж,) Прелположение яжелуюочкобая зксщросистола бтороготипа(ж,