устройство для регистрации электрокардиосигналов

Классы МПК:A61B5/0432 регистрирующие устройства, специально предназначенные для этой цели
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Пензенский Государственный Университет (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2004-06-07
публикация патента:

Изобретение относится к медицине, в частности к кардиологии, и может быть использовано в клинических и экспериментальных исследованиях для регистрации, анализа и передачи электрокардиосигнала (ЭКС). Сущность предполагаемого изобретения заключается в расширении функциональных возможностей устройства за счет определения параметров ЭКС в любой точке поверхности тела пациента путем нахождения проекции вектора ЭДС сердца в любом заданном направлении. Устройство содержит усилитель, аналого-цифровой преобразователь с мультиплексором, арифметическое устройство, анализатор кодов приращения, блок переключения, цифровой модем, счетчик номеров кода приращения, блоки памяти и управления, блок формирования проекций вектора ЭДС сердца и блок определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290

Рисунки к патенту РФ 2269290

устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290 устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290 устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290 устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290 устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290

Предлагаемое изобретение относится к медицине, может быть использовано для регистрации, анализа и передачи электрокардиосигнала (ЭКС).

Классические способы регистрации и анализа ЭКС уже давно исчерпали свои ресурсы, и поэтому ведутся поиски повышения диагностических возможностей с помощью новых методов обработки и анализа ЭКС.

В любом учебнике по кардиологии или на сайте Internet, посвященном кардиологии, приводится методика диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы по данным ЭКС в 12 стандартных отведениях. К недостаткам известной методики относятся ручной (неавтоматический) анализ и определение информационных параметров ЭКС, а также невозможность более полного представления картины пространственного распределения ЭКС на поверхности тела пациента.

Одним из методов, устраняющих недостатки методики анализа ЭКС в стандартных, общепринятых отведениях, является наружное ЭКС-картирование. Суть этого метода заключается в увеличении количества электродов, регистрирующих ЭКС с грудной клетки, что автоматически приводит к увеличению информации об электрической активности сердца и позволяет более полно представить картину распределения потенциалов, наблюдаемую на поверхности тела.

Известно устройство для передачи ЭКС [1], содержащее последовательно соединенные усилитель, мультиплексор с аналого-цифровым преобразователем, арифметическое устройство, буферную память, цифровой модем, реализующее способ передачи с запоминанием поступающей информации и передачей ее в автономном режиме со скоростью, соответствующей характеристикам канала связи.

К недостаткам известного устройства относится то, что требуется большое время занятости канала связи для передачи информации и большая буферная память устройства из-за необходимости запоминания на передающем конце и последующей передачи большого объема информации из-за регистрации ЭКС от множества отведений (количество точек регистрации может изменяться от 100 до 400).

Известно выбранное в качестве прототипа устройство для регистрации ЭКС [2], содержащее последовательно соединенные усилитель, аналого-цифровой преобразователь с мультиплексором и арифметическое устройство, а также анализатор кодов приращения, блок переключения, цифровой модем, счетчик номеров кода приращения, блок памяти и блок управления, причем вход анализатора кодов приращения соединен с выходом арифметического устройства, первый выход анализатора кодов приращения соединен с первым входом блока переключения, второй - с первым входом блока памяти, а управляющий выход - с первым входом счетчика номера кода приращения, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй и третий выходы последнего соединены соответственно с управляющим входом блока переключения и вторым входом аналого-цифрового преобразователя, при этом выход счетчика номеров кода приращения соединен со вторым входом блока памяти, выход которого соединен со вторым входом блока переключения, а выход блока переключения - с входом модема.

К недостатку известного устройства относится то, что оно не имеет возможности более полного, чем в 12 стандартных отведениях, представления картины пространственного распределения ЭКС на поверхности тела пациента.

В известном устройстве зарегистрированный ЭКС представлен только совокупностью кодовых отсчетов во временной области в 12 стандартных отведениях. Как было отмечено выше, с точки зрения представления диагностической информации этого явно недостаточно. Поэтому, чтобы достичь с помощью ЭКС в стандартных отведениях количества диагностической информации, получаемой с помощью метода ЭКС-картирования, необходимо использование методов математической обработки ЭКС в стандартных отведениях.

Очевидно, что регистрация сигнала ЭКГ не является конечной целью в кардиологии. Процесс обработки кардиологической информации, помимо регистрации, включает в себя этапы анализа и постановки диагноза. Сигнал ЭКГ является первичным носителем диагностической информации, и фиксация при регистрации как можно большего объема этой информации предоставит больше возможностей для анализа и позволит значительно повысить точность постановки диагноза. Анализ электрокардиологической информации является необходимым условием при планировании курса лечения, принятии решений в постановке диагноза, поиске путей повышения эффективности лечения.

По мнению авторов предлагаемого изобретения, необходимо при регистрации сигнала ЭКГ расширить область представления диагностической информации за счет определения параметров ЭКС не только в стандартных отведениях, но и использовать полученные данные для определения параметров ЭКС в любой точке поверхности тела пациента путем нахождения проекции вектора ЭДС сердца в любом заданном направлении. ЭКС-картирование является дорогостоящим методом диагностики состояния сердечно-сосудистой системы и используется в клинических исследованиях. Поэтому достижение функциональных возможностей ЭКС-картирования с помощью стандартного метода ЭКГ позволит, по мнению авторов, повысить эффективность диагностики состояния сердечно-сосудистой системы при профилактических обследованиях.

Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей электрокардиологического исследования путем определения проекции ЭДС сердца в заданном направлении.

Это достигается тем, что в устройство для регистрации электрокардиосигналов, содержащее последовательно соединенные усилитель, аналого-цифровой преобразователь с мультиплексором и арифметическое устройство, а также анализатор кодов приращения, блок переключения, цифровой модем, счетчик номеров кода приращения, блок памяти и блок управления, причем вход анализатора кодов приращения соединен с выходом арифметического устройства, первый выход анализатора кодов приращения соединен с первым входом блока переключения, второй - с первым входом блока памяти, а управляющий выход - с первым входом счетчика номера кода приращения, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй и третий выходы последнего соединены соответственно с управляющим входом блока переключения и вторым входом аналого-цифрового преобразователя, при этом выход счетчика номеров кода приращения соединен со вторым входом блока памяти, выход которого соединен со вторым входом блока переключения, а выход блока переключения - с входом модема, введены последовательно соединенные блок формирования проекций вектора ЭДС сердца и блок определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении, при этом первый и второй входы блока формирования проекций вектора ЭДС сердца соединены соответственно с третьим выходом блока управления и с выходом аналого-цифрового преобразователя, четвертый выход блока управления соединен со вторым входом блока определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении, выход которого соединен с третьим входом блока переключения, при этом блок формирования проекций вектора ЭДС сердца содержит второй блок памяти, а также последовательно соединенные соответственно первый умножитель с первым накапливающим сумматором, второй умножитель со вторым накапливающим сумматором, третий умножитель с третьим накапливающим сумматором, первые входы умножителей и вход второго блока памяти соединены с третьим выходом блока управления, вторые и третьи входы умножителей соединены соответственно с выходом аналого-цифрового преобразователя и с выходом второго блока памяти, выходы сумматоров являются выходом блока формирования проекций вектора ЭДС сердца, при этом блок определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении содержит четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый блоки умножения, первый, второй, третий и четвертый сумматоры, блок операции извлечения корня и третий блок памяти, причем вход третьего блока памяти соединен с четвертым выходом блока управления, а первые входы четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и девятого блоков умножения соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего накапливающих сумматоров блока формирования проекций вектора ЭДС сердца, вторые входы четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и девятого блоков умножения соединены с выходом третьего блока памяти, выходы четвертого и пятого блоков умножения соединены соответственно с первым и вторым входами первого сумматора, выходы шестого и седьмого блоков умножения соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора, выходы восьмого и девятого блоков умножения соединены соответственно с первым и вторым входами третьего сумматора, первый и второй входы десятого блока умножения объединены и соединены с выходом первого сумматора, первый и второй входы одиннадцатого блока умножения объединены и соединены с выходом второго сумматора, первый и второй входы двенадцатого блока умножения объединены и соединены с выходом третьего сумматора, первый, второй и третий входы четвертого сумматора соединены соответственно с выходами десятого, одиннадцатого и двенадцатого блоков умножения, последовательно соединенного с блоком операции извлечения корня, выход которого является выходом блока определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении.

Введенные блоки с их связями проявляют новые свойства, которые позволяют увеличить при регистрации объем диагностической информации за счет определения проекции вектора ЭДС сердца в заданном направлении.

На фигуре 1 приведено изображение сердца и вектора ЭДС сердца в трехмерном пространстве с обозначением координатных осей, координатных плоскостей и углов устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290 x, устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290 y, устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290 z.

На фигуре 2 приведено представление стандартных отведении во фронтальной плоскости и горизонтальной плоскости и представление пространственной системы координат человека в виде цилиндра, в основании которого лежит эллипс.

На фигуре 3 приведена структурная схема устройства для регистрации электрокардиосигналов.

На фигуре 4 приведена структурная схема блока формирования проекций вектора ЭДС сердца устройства для регистрации электрокардиосигналов.

На фигуре 5 приведена структурная схема блока определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении устройства для регистрации электрокардиосигналов.

Суть предлагаемого изобретения заключается в следующем. По зарегистрированным в 12 стандартных отведениях ЭКС определяются значения проекций вектора ЭДС сердца во фронтальной, горизонтальной и сагиттальной плоскостях. Затем в заданном направлении определяется значение вектора ЭДС сердца с учетом модели представления тела человека. Сердце является объемным органом и, очевидно, что его электрическая активность должна быть соответственно представлена в пространстве. Во время сокращения сердечной мышцы происходит одновременно возбуждение многих участков миокарда, причем направление векторов деполяризации и реполяризации в каждом из этих участков может быть различным и даже прямо противоположным. При этом электрокардиограф записывает некоторую суммарную, или результирующую ЭДС сердца для данного момента возбуждения. Вектор результирующей ЭДС сердца движется в грудной клетке в трехмерном пространстве во фронтальной, горизонтальной и сагиттальной плоскостях. Определение проекции вектора ЭДС в заданном направлении дает возможность найти распределение потенциала по поверхности тела человека, что, в свою очередь, существенно повышает точность решения обратной задачи электрокардиографии (нахождение конфигурации эквивалентного генератора электрической активности сердца по параметрам создаваемого им поля на поверхности тела).

Направление вектора ЭДС сердца в трехмерном пространстве (см. фигуру 1) задается направляющими косинусами углов устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290 x, устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290 y, устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290 z. Направления проекций вектора ЭДС сердца во фронтальной, горизонтальной и сагиттальной плоскостях задаются углами Эйлера устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290, устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290, устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290 [3].

По стандартным отведениям от конечностей можно проанализировать проекцию вектора сердца на фронтальную плоскость (угол устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290), а по грудным отведениям - на горизонтальную плоскость (угол устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290) (см. фигуру 2). Для расчета потенциалов на поверхности тела используются две взаимосвязанные системы координат, задаваемые относительно характерных анатомических ориентиров на поверхности тела, - декартовая и цилиндрическая. Начало декартовой системы координат XYZ находится примерно в центре среднего трансверсального сечения грудной клетки. Среднее трансверсальное сечение - это сечение тела, находящегося в вертикальном положении, горизонтальной плоскостью (координатной плоскостью хОу), проходящей через геометрический центр желудочков сердца. Внешним анатомическим ориентиром для определения этой плоскости является точка между 4-ым и 5-ым межреберьями у края грудины. Более точно ее положение по отношению к сердцу можно определить при помощи рентгенографии. Среднее сагиттальное сечение - это сечение тела вертикальной плоскостью его симметрии (координатной плоскостью yOz) и среднее фронтальное сечение - это сечение тела вертикальной плоскостью, перпендикулярной к двум вышеуказанным плоскостям (координатной плоскостью xOz). Основная плоскость цилиндрической системы координат rустройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290z совпадает с координатной плоскостью хОу декартовой системы, ось z цилиндрической системы совпадает с осью z декартовой системы, а угловая координата устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290 отсчитывается от направления оси х в сторону оси у декартовой системы.

Направление ЭДС сердца в отдельно взятый фиксированный момент времени представляет собой моментную электрическую ось сердца. Направление этой оси во время деполяризации желудочков все время меняется и также является важным диагностическим параметром, характеризующим состояние сердечно-сосудистой системы в данный момент времени. Если спроецировать данный вектор на прямую, соединяющую центр сердца с точкой на поверхности тела, и учесть при этом неоднородность проводящей среды, то можно получить потенциал, создаваемый сердцем на поверхности тела (см. фигуру 2). Повторив эту процедуру для различных точек поверхности, получим распределение потенциала по поверхности тела. Это распределение является крайне важным при моделировании эквивалентного генератора электрической активности сердца, так как позволяет существенно повысить точность вычислений.

В предлагаемом устройстве по стандартным отведениям от конечностей определяется проекция вектора сердца на фронтальную плоскость, а по грудным отведениям - на горизонтальную плоскость. Затем по проекциям вектора сердца на фронтальную и горизонтальную плоскости определяется проекция вектора сердца на сагиттальную плоскость. Далее (см. фигуру 2) задается направление в цилиндрической системе координат (углы устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290, устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290, устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290), моделирующей поверхность туловища человека, и по известным проекциям определяется величина вектора ЭДС сердца в трехмерном пространстве в заданном направлении.

Проекция вектора ЭДС сердца во фронтальной плоскости определяется по стандартным отведениям от конечностей. Направления осей отведении в этой плоскости задаются в градусах. За начало отсчета (0°) условно принимается радиус, проведенный строго горизонтально из центра сердца влево по направлению к активному положительному полюсу I стандартного отведения. Для каждого стандартного отведения во фронтальной плоскости задается угол устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290:

- положительный полюс II стандартного отведения расположен под углом +60°;

- положительный полюс III стандартного отведения расположен под углом +120°;

- положительный полюс отведения aVL расположен под углом -30°;

- положительный полюс отведения aVF расположен под углом +90°;

- положительный полюс aVR расположен под углом -150°.

Электрокардиографические отклонения в разных отведениях от конечностей можно рассматривать как различные проекции одной и той же ЭДС сердца на оси данных отведении.

Блок-схема устройства для регистрации электрокардиосигналов и определения вектора ЭДС сердца в заданном направлении приведена на фигуре 3. Она содержит усилитель 1, аналого-цифровой преобразователь с мультиплексором 2, арифметическое устройство 3, анализатор кодов приращений 4, блок переключения 5, цифровой модем 6, счетчик номера кода приращения 7, первый блок памяти 8, а также блок управления 9, блок формирования проекций вектора ЭДС сердца 10 и блок определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении 11. При этом последовательно соединены усилитель 1, аналого-цифровой преобразователь с мультиплексором 2, арифметическое устройство 3, анализатор кодов приращений 4, блок переключения 5 и цифровой модем 6. Последовательно соединены счетчик номера кода приращения 7 с первым блоком памяти 8, а также блок формирования проекций вектора ЭДС сердца 10 с блоком определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении 11. При этом второй выход анализатора кодов приращения 4 соединен с первым входом первого блока памяти 8, а управляющий выход - с первым входом счетчика номера кода приращения 7, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления 9, второй и третий выходы последнего соединены соответственно с управляющим входом блока переключения 5 и вторым входом аналого-цифрового преобразователя 2, при этом выход первого блока памяти 8 соединен со вторым входом блока переключения 5, первый вход блока формирования проекций вектора ЭДС сердца 10 соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 2, вторые входы блока формирования проекций вектора ЭДС сердца 10 и блока определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении 11 соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока управления 9, выход блока определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении 11 соединен с третьим входом блока переключения 5.

Блок-схема блока формирования проекций вектора ЭДС сердца 10 приведена на фигуре 4. Она содержит первый умножитель 12, первый накапливающий сумматор 13, второй умножитель 14, второй накапливающий сумматор 15, третий умножитель 16, третий накапливающий сумматор 17, второй блок памяти 18, первый 19 и второй 20 входы и выход 21. При этом последовательно соединены соответственно первый умножитель 12 c первым накапливающим сумматором 13, второй умножитель 14 со вторым накапливающим сумматором 15, третий умножитель 16 с третьим накапливающим сумматором 17, первые входы умножителей соединены со третьим выходом блока управления 9, вторые и третьи входы умножителей соединены соответственно с выходом аналого-цифрового преобразователя 2 и с выходом второго блока памяти 18, выходы сумматоров являются выходом блока формирования проекций вектора ЭДС сердца. Блок-схема блока определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении 11 приведена на фигуре 5. Она содержит третий блок памяти 22, четвертый 23, пятый 24, шестой 25, седьмой 26, восьмой 27, девятый 28, первый, второй, третий сумматоры 29, 30, 31, десятый 32, одиннадцатый 33 и двенадцатый 34 умножители, четвертый сумматор 35 и блок извлечения квадратного корня 36, первый 37 и второй 38 входы и выход 39. Причем первые входы четвертого 23, пятого 24, шестого 25, седьмого 26, восьмого 27 и девятого 28 блоков умножения соединены соответственно с выходами первого 13, второго 15 и третьего 17 накапливающих сумматоров блока формирования проекций вектора ЭДС сердца, вторые входы четвертого 23, пятого 24, шестого 25, седьмого 26, восьмого 27 и девятого 28 блоков умножения соединены с выходом третьего блока памяти 22, выходы четвертого 23 и пятого 24 блоков умножения соединены соответственно с первым и вторым входами первого сумматора 29, выходы шестого 25 и седьмого 26 блоков умножения соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора 30, выходы восьмого 27 и девятого 28 блоков умножения соединены соответственно с первым и вторым входами третьего сумматора 31, первый и второй входы десятого блока умножения 32 объединены и соединены с выходом первого сумматора 29, первый и второй входы одиннадцатого блока умножения 33 объединены и соединены с выходом второго сумматора 30, первый и второй входы двенадцатого блока умножения 34 объединены и соединены с выходом третьего сумматора 31, первый, второй и третий входы четвертого сумматора 35 соединены соответственно с выходами десятого 32, одиннадцатого 33 и двенадцатого 34 блоков умножения, последовательно соединенного с блоком операции извлечения корня 36, выход которого является выходом блока определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении 39.

Усилитель 1 предназначен для усиления сигналов отведении. Аналого-цифровой преобразователь с мультиплексором 2 предназначен для преобразования сигналов отведении из аналогового вида в цифровой вид. Арифметическое устройство 3 предназначено для формирования для каждого отведения разности текущего и предыдущего кодовых отсчетов. Анализатор кодов приращений 4 предназначен для, во-первых, разделения поступившего кода приращения на две части: первая часть состоит из двух младших разрядов кода приращения и его знакового разряда (всего 3 разряда), вторая часть - из оставшихся шести старших разрядов кода приращения, и во-вторых, для анализа второй части поступившего кода приращения. Блок переключения 5 предназначен для последовательного подключения выходов анализатора кодов приращений 4, первого блока памяти 8 и блока определения вектора ЭДС сердца в заданном направлении 11 к входу цифрового модема 6. Цифровой модем 6 предназначен для передачи информации по каналам связи. Счетчик номера кода приращения 7 предназначен для определения номера текущего кода приращения. Первый блок памяти 8 предназначен для хранения значений второй части кода приращения при условии отличия от нуля хотя бы одного разряда. Блок управления 9 предназначен для синхронизации и управления работой блоков устройства. Блок формирования проекций вектора ЭДС сердца 10 предназначен для формирования значений проекций вектора ЭДС сердца на оси пространственной системы координат. Блок определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении 11 предназначен для определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении.

Первый умножитель 12 блока формирования проекций вектора ЭДС сердца 10 предназначен для нахождения вектора Ei_ox проекции каждого из i-го стандартного отведения от конечностей на ось ОХ пространственной системы координат. Первый накапливающий сумматор 13 блока формирования проекций вектора ЭДС сердца 10 предназначен для нахождения вектора Е ох суммы проекций стандартных отведений от конечностей на ось ОХ пространственной системы координат. Второй умножитель 14 блока формирования проекций вектора ЭДС сердца 10 предназначен для нахождения вектора Ei_oz проекции каждого из i-го стандартного отведения от конечностей на ось OZ пространственной системы координат. Второй накапливающий сумматор 15 блока формирования проекций вектора ЭДС сердца 10 предназначен для нахождения вектора Eoz суммы проекций стандартных отведении от конечностей на ось OZ пространственной системы координат. Третий умножитель 16 блока формирования проекций вектора ЭДС сердца 10 предназначен для нахождения вектора Еi_оу проекции каждого из i-го стандартного грудного отведения на ось OY пространственной системы координат. Третий накапливающий сумматор 17 блока формирования проекций вектора ЭДС сердца 10 предназначен для нахождения вектора Еоу суммы проекций стандартных грудных отведении на ось OY пространственной системы координат. Второй блок памяти 18 предназначен для хранения значений тригонометрических функций углов направлений осей стандартных отведении.

Третий блок памяти 22 блока определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении 11 предназначен для хранения коэффициентов, необходимых для нахождения проекций векторов Еох, Еоу , Eoz на прямую, соединяющую центр сердца с точкой на поверхности тела (далее направляющая прямая, см. фиг.2). Адрес коэффициента задается углами устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290, устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290, устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290, которые поступают на вход 38 третьего блока памяти 22 с четвертого выхода блока управления 9. Четвертый умножитель 23 блока определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении 11 предназначен для нахождения проекции вектора Еох на проекцию направляющей прямой в плоскости хОу. Пятый умножитель 24 блока определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении 11 предназначен для нахождения проекции вектора Еоу на проекцию направляющей прямой в плоскости хОу. Шестой умножитель 25 блока определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении 11 предназначен для нахождения проекции вектора Еох на проекцию направляющей прямой в плоскости xOz. Седьмой умножитель 26 блока определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении 11 предназначен для нахождения проекции вектора Eoz на проекцию направляющей прямой в плоскости xOz. Восьмой умножитель 27 блока определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении 11 предназначен для нахождения проекции вектора Еоу на проекцию направляющей прямой в плоскости yOz. Девятый умножитель 28 блока определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении 11 предназначен для нахождения проекции вектора Еоу на проекцию направляющей прямой в плоскости yOz. Первый сумматор 29 блока определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении 11 предназначен для нахождения проекции искомого вектора на плоскость хОу - E xoy. Второй сумматор 30 блока определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении 11 предназначен для нахождения проекции искомого вектора на плоскость xOz - E zox. Третий сумматор 31 блока определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении 11 предназначен для нахождения проекции искомого вектора на плоскость yOz - Ezoy. Десятый умножитель 32 блока определения значения вектора ЭДС сердца 11 предназначен для возведения в квадрат значения Е хоу. Одиннадцатый умножитель 33 блока определения значения вектора ЭДС сердца 11 предназначен для возведения в квадрат значения Exoz. Двенадцатый умножитель 34 блока определения значения вектора ЭДС сердца 11 предназначен для возведения в квадрат значения Ezoy. Сумматор 35 блока определения значения вектора ЭДС сердца 11 предназначен для суммирования значений Еуох 2, Еxoz 2 , Ezoy 2. Блок 36 извлечения квадратного корня блока определения значения вектора ЭДС сердца 11 предназначен для выполнения операции извлечения квадратного корня из суммы квадратов проекций.

Предлагаемое устройство для регистрации ЭКС работает следующим образом.

В соответствии с правилами регистрации ЭКГ сигналы стандартных отведений (во фронтальной плоскости обозначим их Еi_фр, а сигналы грудных отведений обозначим Ei_гр) фиксируются в определенной последовательности. Тактовые импульсы с выхода блока управления 9 поступают на вход блока 2 и запускают АЦП и мультиплексор, так что на выходе АЦП 2 и соответственно на входах арифметического устройства 3 и блока формирования проекций вектора ЭДС сердца 10 появляются коды амплитуд ЭКС последовательно в каждом отведении Еi_фр и Ei _гр.

Арифметическое устройство 3 формирует для каждого из этих кодовых отсчетов разность текущего и предыдущего отсчета, и, таким образом, на вход анализатора кодов приращения 4 поступает 8-й разрядный код приращения сигнала со знаком (9-й разряд) последовательно по каждому отведению. Одновременно с выхода блока управления 9 тактовые импульсы поступают на счетный вход счетчика номера кода приращения 7, в результате чего на выходе счетчика 7 формируется код номера вычисляемого приращения сигнала, т.е. его временная координата. В анализаторе кодов приращений 4 происходит разделение поступившего кода приращения на две части; два младших разряда кода приращения и его знаковый разряд (всего 3 разряда) через вход блока переключения 5 поступают непосредственно на цифровой модем 6 и далее - в канал связи и передаются на приемный конец. Значения оставшихся шести старших разрядов кода приращения анализируются и при отличии от нуля хотя бы одного разряда через выход блока 4 анализатора кодов приращений эти 6 разрядов поступают на вход первого блока памяти 8, где запоминаются. Одновременно при выполнении условия отличия от нуля блок анализатора кодов приращений 4 вырабатывает команду записи временной координаты, поступающую с анализатора 4 на вход счетчика номера кода приращения 7, где определяется номер текущего кода приращения (временная координата). Если все 6 старших разрядов поступающего кода приращения равны нулю, то два младших и знаковый разряд кода приращения, как и ранее, поступают в линию для передачи, и анализатор кода приращений 4 ждет прихода следующего кода приращения.

В блоке формирования проекций вектора ЭДС сердца 10 с каждым тактовым импульсом блока управления 9 по формулам:

устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290

первым 12 и вторым 14 умножителями вычисляются проекции каждого из i-го стандартного отведения от конечностей на оси ОХ и OZ пространственной системы координат человека. Третьим умножителем 16 определяются значения проекции вектора ЭДС сердца на ось OY пространственной системы координат человека:

устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290

Первый 13, второй 15 и третий 17 накапливающие сумматоры определяют суммы проекций вектора ЭДС сердца соответственно на оси координат OX, OZ и OY по формулам:

устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290

По значениям этих проекций блоком определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении 11 вычисляется значение вектора ЭДС сердца для направления, заданного углами устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290, устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290, устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290 с учетом коэффициента анизотропности среды k устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290 (см.фиг.2):

устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290

устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290

устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290

устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290

Описанная процедура происходит до тех пор, пока не кончится заданное время регистрации ЭКС, которое определяется длительностью временного интервала, отрабатываемого блоком управления 9. По окончании интервала регистрации блок управления 9 прекращает подачу тактовых импульсов на входы блоков 2 и 7, завершая их работу. Затем блок управления 9 подает команду на вход блока переключения 5, подключая тем самым вход модема 6 к выходу первого блока памяти 8 и начиная передачу содержимого памяти, т.е. запомненных старших разрядов кодов приращения и их временных координат. Затем блок управления 9 подает команду на вход блока переключения 5, подключая тем самым вход модема 6 к выходу блока определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении 11 и начиная передачу значений вектора Е устройство для регистрации электрокардиосигналов, патент № 2269290 , который представляет собой проекцию вектора ЭДС сердца на направляющую прямую.

По мнению авторов предлагаемого изобретения, такая обработка электрокардиологической информации позволит получить более полное представление о распределении электрического потенциала на поверхности тела человека по сравнению с известным устройством. Кроме того, следует отметить важную особенность предлагаемого устройства: определение распределения электрического потенциала по поверхности тела осуществляется в ходе регистрации электрокардиологической информации в реальном масштабе времени без дополнительных временных задержек.

Таким образом, предлагаемые регистрация и обработка ЭКГ расширяют функциональные возможности известного устройства. Расширение достигается за счет определения параметров ЭКС не только в области стандартных отведении, но и в любой заданной точке поверхности тела человека. Использование методов математической обработки ЭКС в стандартных отведениях позволяет достичь функциональных возможностей метода ЭКС-картирования. При этом повышаются диагностические свойства устройства и сохраняются его достоинства по исходной точности измерения ЭКГ.

Литература:

1. Микрокомпьютерные медицинские системы. /Под ред. У.Томпкинса, М.: Мир, 1983, с.342.

2. Баум О.В., Костов Г.К., Попов Л.А. Устройство для регистрации электрокардиосигналов. Патент RU №2008796 С1, МКИ5 А 61 В 5/0402, 1994.

3. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. Изд-во "Наука", 1974.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство для регистрации электрокардиосигналов, содержащее последовательно соединенные усилитель, аналого-цифровой преобразователь с мультиплексором и арифметическое устройство, а также анализатор кодов приращения, блок переключения, цифровой модем, счетчик номеров кода приращения, блок памяти и блок управления, причем вход анализатора кодов приращения соединен с выходом арифметического устройства, первый выход анализатора кодов приращения соединен с первым входом блока переключения, второй - с первым входом блока памяти, а управляющий выход - с первым входом счетчика номера кода приращения, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй и третий выходы последнего соединены соответственно с управляющим входом блока переключения и вторым входом аналого-цифрового преобразователя, при этом выход счетчика номеров кода приращения соединен со вторым входом блока памяти, выход которого соединен со вторым входом блока переключения, а выход блока переключения - с входом модема, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные блок формирования проекций вектора ЭДС сердца и блок определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении, при этом первый и второй входы блока формирования проекций вектора ЭДС сердца соединены соответственно с третьим выходом блока управления и с выходом аналого-цифрового преобразователя, четвертый выход блока управления соединен со вторым входом блока определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении, выход которого соединен с третьим входом блока переключения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок формирования проекций вектора ЭДС сердца содержит второй блок памяти, а также последовательно соединенные соответственно первый умножитель и первый накапливающий сумматор, последовательно соединенные второй умножитель и второй накапливающий сумматор, последовательно соединенные третий умножитель и третий накапливающий сумматор, первые входы умножителей и вход второго блока памяти соединены с третьим входом блока управления, вторые и третьи входы умножителей соединены соответственно с выходом аналого-цифрового преобразователя и с выходом второго блока памяти, а выходы сумматоров являются выходом блока формирования проекций вектора ЭДС сердца.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении содержит четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый умножители, первый, второй, третий и четвертый сумматоры, блок операции извлечения корня и третий блок памяти, причем вход третьего блока памяти соединен с четвертым выходом блока управления, а первые входы четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и девятого умножителей соединены соответственно с выходами первого, второго и третьего накапливающих сумматоров блока формирования проекций вектора ЭДС сердца, вторые входы четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и девятого умножителей соединены с выходом третьего блока памяти, выходы четвертого и пятого умножителей соединены соответственно с первым и вторым входами первого сумматора, выходы шестого и седьмого умножителей соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора, выходы восьмого и девятого умножителей соединены соответственно с первым и вторым входами третьего сумматора, первый и второй входы десятого умножителя объединены и соединены с выходом первого сумматора, первый и второй входы одиннадцатого умножителя объединены и соединены с выходом второго сумматора, первый и второй входы двенадцатого умножителя объединены и соединены с выходом третьего сумматора, первый, второй и третий входы четвертого сумматора соединены соответственно с выходами десятого, одиннадцатого и двенадцатого умножителей, а выход соединен с блоком операции извлечения корня, выход которого является выходом блока определения значения вектора ЭДС сердца в заданном направлении.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2269290

patent-2269290.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс A61B5/0432 регистрирующие устройства, специально предназначенные для этой цели

Патенты РФ в классе A61B5/0432:
водонепроницаемый экг-монитор и пользовательский интерфейс -  патент 2512800 (10.04.2014)
система контроля экг с беспроводной связью -  патент 2501520 (20.12.2013)
система контроля экг с конфигурируемыми пределами включения сигналов тревоги -  патент 2499550 (27.11.2013)
устройство мобильной связи с возможностью кардиомониторинга -  патент 2463952 (20.10.2012)
электрически изолированный катетер с беспроводными датчиками -  патент 2459576 (27.08.2012)
устройство контроля и оценки физиологических процессов -  патент 2378984 (20.01.2010)
способ синхронной регистрации реограммы с электродов экг и устройство для его реализации -  патент 2345709 (10.02.2009)
способ диагностики физиологического течения беременности и формы хронической фетоплацентарной недостаточности -  патент 2332161 (27.08.2008)
система для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы -  патент 2291665 (20.01.2007)
устройство для непрерывного слежения за деятельностью сердца -  патент 2290059 (27.12.2006)


Наверх