способ диагностики по кардиоритму и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ диагностики по кардиоритму, при котором производят измерение и накопление кардиоинтервалов за определенный промежуток времени, формируют гистограмму распределения кардиоинтервалов, измеряют значения моды гистограммы и ее амплитуду, определяют размах гистограммы и вычисляют индекс напряженности, по которому оценивают степень стрессового состояния пациента, формируют кардиоинтервалограмму и определяют ее спектр на определенном временном интервале, выделяют моды низкочастотного спектра кардиоритма, частоты и спектральные плотности мощности им соответствующие, отличающийся тем, что по полученным данным формируют идентификационные матрицы значений мод спектра по частоте и уровням спектральной плотности мощности, характеризующие степень активности или деградации регуляторных систем в покое или при различных воздействиях (физических нагрузках, лекарственной терапии, психоэмоциональных воздействиях), а также определяют соотношения смежных частот мод спектра кардиоритма и значений их спектральных плотностей мощности, как параметров скейлинга, характеризующих степень десинхроноза гомеостаза в организме человека.

2. Устройство для диагностики по кардиоритму, содержащее последовательно соединенные селектор R-зуба ЭКГ и блок управления, последовательно соединенные преобразователь "интервал-код", первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления, последовательно соединенные блок формирования вариационного размаха и блок обработки и индикации, а также блок формирования значения моды и амплитуды моды, первые входы которого соединены с выходами преобразователя "интервал-код", вторые входы - с третьими выходами блока управления, первые, вторые и третий выходы - соответственно со вторыми и третьими входами блока обработки и индикации и со вторым входом блока управления, кроме того, первые, второй и третий входы блока формирования вариационного размаха соединены соответственно с выходами преобразователя "интервал-код", с пятым и четвертым выходами блока управления, четвертый и пятый входы блока обработки и индикации соединены соответственно с четвертым и шестым выходами блока управления, отличающееся тем, что введен дополнительно блок формирования идентификационной матрицы и анализа параметров скейлинга, выход которого соединен с шестым входом блока обработки и индикации, первый, второй и третий входы соединены соответственно с четвертым, шестым и первым выходами блока управления, а четвертый вход соединен с выходом преобразователя "интервал-код", при этом блок формирования идентификационной матрицы и параметров скейлинга содержит постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, регистр хранения кода R-R-интервала, регистр хранения кодов f_m и им соответствующих спектральных плотностей мощности С_m, микропроцессор, генератор тактовых импульсов, причем выход постоянного запоминающего устройства соединен шиной данных с оперативным запоминающим устройством, выходом регистра хранения кодов R-R-интервалов, входом регистра хранения кодов f_m и C_m и микропроцессором, шина адреса которого соединена с адресными входами постоянного и оперативного запоминающих устройств, выход "чтение" соединен со входами "чтение" оперативного и постоянного запоминающих устройств и регистра хранения кодов R-R-интервалов, выход "запись" микропроцессора соединен со входами "запись" оперативного запоминающего устройства и регистра хранения кодов f_m и C_m, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом микропроцессора, вход "сброс" которого является первым входом блока формирования идентификационной матрицы и анализа параметров скейлинга, вход "стоп" - вторым входом блока, а вход "ввод R-R" является третьим входом блока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к функциональной диагностике, и может быть применено для оценки состояния сердечно-сосудистой, вегетативной, гуморальной и других регуляторных систем гомеостаза.

Известен способ [1] определения реактивного функционального состояния сердечно-сосудистой системы путем регистрации ритмограммы сердца и фотоплетизмограммы периферических сосудов в исходном состоянии в положении лежа и при ортостатической пробе, при котором сравнивают показатели ритмограммы и амплитуду фотоплетизмограммы до и во время ортостатической пробы и при учащении ритмограммы более чем на 30% от исходного уровня, определяют удовлетворительное реактивное функциональное состояние сердечно-сосудистой системы. При учащении ритмограммы менее чем на 10 сокращений в 1 мин и уменьшении амплитуды менее чем на 30% от исходного уровня определяют неудовлетворительное состояние сердечно-сосудистой системы.

Недостатком рассмотренного способа является неполнота получаемой диагностической информации, что в дальнейшем может привести к неточной и недостоверной диагностике состояния сердечно-сосудистой и других регуляторных систем пациента.

Известен способ диагностики по кардиоритму [2] (взятый за прототип), при котором путем длительной регистрации и накопления кардиоритма (КР) производят измерение и накопление кардиоинтервалов за определенный промежуток времени, строят гистограмму распределения кардиоинтервалов, измеряют значения моды гистограммы и ее амплитуду, определяют размах гистограммы и вычисляют индекс напряженности, по которому оценивают степень стрессового состояния пациента.

Недостатком данного способа диагностики по КР является недостоверность и недостаточная точность диагностики состояния здоровья пациента ввиду неоднозначности получаемых оценок из-за невозможности учета влияния внешних факторов на состояние сердечно-сосудистой системы.

Известен цифровой статистический анализатор случайных интервалов времени [3] , содержащий первый счетчик, первый триггер, первый вход которого является входом "Пуск" анализатора, выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого является информационным входом анализатора, второй вход первого триггера соединен с выходом второго счетчика, вход которого соединен с выходом первого элемента И, второй триггер, выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого соединен со входом третьего счетчика, содержащий делитель частоты, регистр памяти, оперативное запоминающее устройство, сумматор и сдвиговый регистр, вход которого объединен с первым входом сумматора и подключен к выходу оперативного запоминающего устройства, второй вход сумматора является информационным входом анализатора, выход сумматора подключен ко входу записи оперативного запоминающего устройства, первая и вторая группы разрядных входов которого подключены соответственно к разрядным выходам регистра памяти и третьего счетчика, выход переполнения которого соединен с первым входом второго триггера, второй вход которого соединен с первым входом второго триггера, второй вход которого соединен с первым входом первого счетчика и входом второго счетчика и соединен с выходом первого элемента И, выход первого счетчика подключен к входу регистра памяти, второй вход первого счетчика соединен с выходом делителя частоты, вход которого соединен с вторым входом второго элемента И и является входом эталонной частоты анализатора.

Данное устройство может быть применено для определения закона распределения периода пульса (R-R интервалов) при медико-биологических исследованиях.

Недостатком устройства является недостаточная точность и достоверность диагностики состояния пациента, а также невозможность получения исчерпывающей информации о структуре КР пациента, поскольку осуществляется анализ лишь статистических характеристик кардиоритма.

Более перспективным является ритмокардиоанализатор [4], взятый в качестве прототипа, содержащий последовательно соединенные селектор R-зубца электрокардиосигнала и блок управления, а также преобразователь "интервал-код", первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, последовательно соединенных блока формирования вариационного размаха и блока обработки и индикации, а также блока формирования значения моды и амплитуды моды, первые входы которого соединены с выходами преобразователя "интервал-код", вторые входы с третьими выходами блока управления, первые, вторые и третий выходы - соответственно, с вторыми и третьими входами блока обработки и индикации и с вторым входом блока управления, кроме того, первые, второй и третий входы блока формирования вариационного размаха соединены соответственно с выходами преобразователя "интервал-код", с пятым и четвертым выходами блока управления, а четвертый и пятый входы блока обработки и индикации соединены соответственно с четвертым и шестым выходами блока управления.

Рассмотренный прототип обеспечивает построение гистограммы распределения длительностей кардиоинтервалов в автоматическом режиме и одновременно с этим определяет за анализируемый отрезок времени такие параметры КР, как вариационный размах, мода, амплитуда моды и индекс напряжения.

Недостатками прототипа является недостаточная точность и достоверность диагностики состояния пациента из-за неоднозначности получаемых результатов, поскольку индекс напряжения и вариационный размах зависят от внешних воздействий (от физических и эмоциональных нагрузок, лекарственных препаратов и т.п.), а также отсутствие анализа волновой структуры КР, в которой заключена информация о функционировании различных регуляторных систем гомеостаза.

Целью изобретения является повышение точности, достоверности и дифференцированности диагностики состояния регуляторных систем организма пациента и точности оценки влияния на них воздействий в виде динамических нагрузок, лекарственной, физио-, бальнео- и психотерапии, изменения климатических и погодных условий, окружающей среды, режима труда и отдыха.

Цель по способу диагностики по КР путем длительной регистрации и накопления КР осуществляется следующим образом: производят измерение и накопление кардиоинтервалов за определенный промежуток времени, строят гистограмму распределения кардиоинтервалов, измеряют значения моды гистограммы и ее амплитуду, определяют размах гистограммы и вычисляют индекс напряженности, по которому оценивают степень стрессового состояния пациента, дополнительно строят кардиоинтервалограмму и определяют ее спектр на интересующем временном интервале, выделяют моды низкочастотного спектра КР, частоты и спектральные плотности мощности (СПМ), им соответствующие, получая при этом идентификационные матрицы значений мод спектра по частоте и уровням спектральной плотности мощности (СПМ), характеризующие степень активности или деградации регуляторных систем в покое или при различных воздействиях (физических нагрузках, лекарственной терапии, психоэмоциональных воздействиях), а также устанавливают соотношения смежных частот мод спектра КР и значений их СПМ, как параметров скейлинга в структуре КР, характеризующих степень десинхроноза гомеостаза и конфликтности регуляторных систем в организме человека.

Цель по устройству для осуществления способа диагностики по КР, содержащему последовательно соединенные селектор R-зубца ЭКГ, блок управления, преобразователь "интервал-код", первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления, последовательно соединенные блок формирования вариационного размаха и блок обработки и индикации, а также блок формирования значения моды и амплитуды моды, первые входы которого соединены с выходами преобразователя "интервал-код", вторые входы - с третьими выходами блока управления, первые, вторые и третий выходы - соответственно со вторыми и третьими входами блока обработки и индикации и со вторым входом блока управления, кроме того, первые, второй и третий входы блока формирования вариационного размаха соединены соответственно с выходами преобразователя "интервал-код", с пятым и четвертым выходами блока управления, а его информационный выход связан с первым входом блока обработки и индикации, а четвертый и пятый входы блока обработки и индикации соединены соответственно с четвертым и шестым выходами блока управления, достигается тем, что введен дополнительно блок формирования идентификационной матрицы и анализа параметров скейлинга (ФИМАПС), выход которого соединен с шестым входом блока обработки и индикации, первый, второй и третий входы соединены соответственно с четвертым, шестым и первым выходами блока управления, а четвертый информационный вход соединен с выходом преобразователя "интервал-код", при этом блок ФИМАПС содержит постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), регистр хранения кода R-R-интервала, регистр хранения кодов f_m и С_m - частот мод и спектральных плотностей мощности, им соответствующих, микропроцессор (МП), генератор тактовых импульсов (ГТИ), причем выход ПЗУ соединен с шиной данных (ШД) ОЗУ, выходом регистра хранения кодов R-R-интервалов, входом регистра хранения кодов f_m и С_m и ШД МП, выход шины адреса (ША) МП соединен с адресными входами ПЗУ и ОЗУ, выход "Чтение" МП соединен со входами "Чтение" ОЗУ, ПЗУ и регистра хранения кодов R-R-интервалов, выход "Запись" МП соединен со входами "Запись" ОЗУ и регистра хранения кодов f_m и С_m, причем выход ГТИ соединен с тактовым входом МП, а первый вход "Сброс" МП - со входом блока ФИМАПС, вход "Стоп" - со вторым входом блока ФИМАПС, а вход "Ввод R-R" МП является третьим входом блока ФИМАПС.

Введение в способ процедуры формирования идентификационной матрицы и анализа параметров скейлинга повышает точность, достоверность и дифференцированность диагностики состояния регуляторных систем организма пациента и точность оценки влияния на них воздействий в виде динамических нагрузок, лекарственной, физио-, бальнео- и психотерапии, изменения климатических и погодных условий, окружающей среды, режима труда и отдыха.

Ритмическая структура пульса, отражающая различные функции и процессы в организме, имеет диагностическую значимость и несет в себе ценную информацию о состоянии организма в целом и отдельных его систем. Отклонению определенных функций организма, как правило, предшествуют скрытые изменения, находящиеся в пределах их ритмической структуры.

Медленные волны в КР проявляют себя как в колебаниях изолинии с различной длительностью периодов (от 5-10 секунд до десятков минут) и с различной регулярностью, так и в относительно независимых колебаниях параметров отдельных компонентов пульсовой кривой (амплитудных и временных). Медленные волны первого порядка обусловлены влиянием дыхания на гемодинамику. Волны второго и более высоких порядков обусловлены наличием циклических процессов в системе нервной и гуморальной регуляции гемодинамики.

"Медленные" (секундные, декасекундные, минутные) колебательные процессы в основном связаны с активностью парасимпатической и симпатической систем и отражают состояние нейрогуморальной регуляции.

Как и в любой природной системе при стохастических воздействиях на организм, в целом решающее значение для него имеют кооперативные явления, приводящие к самоорганизации системы. Для диагностики состояния системы важно установить ее определяющие параметры.

На основе синергетической концепции человеческий организм правомерно представить как открытую диссипативную систему с внутренним трением, а гомеостаз как систему слабосвязанных нелинейных эндогенных осцилляторов, взаимодействующих с экзогенными циклами окружающей среды. Многоуровневая регуляторная система с циклами разной периодичности эволюционно согласована с экзогенными факторами и обеспечивает равновесие организма с экосферой в рамках естественных циклов. Синергетическим критерием устойчивости такой динамической системы, как и всех физических систем, является отсутствие конфликтов эндогенных циклов. Естественно предположить, что для здорового организма должно существовать определенное гармоническое равновесие между ритмами разной периодичности.

В синергетическом аспекте это определяется как фрактальная структура кардиоритма с выраженным самоподобием ее элементов, имеющих масштабный порядок, или скейлинг. Наличие определенного скейлинга и его вырождение при патологиях представляет интерес в диагностике нормы, преморбидности и патологии состояния здоровья.

Введение в устройство блока 7 формирования идентификационной матрицы и анализа параметров скейлинга КР (масштабной инвариантности) фрактальной структуры кардиоритма КР позволяет исследовать волновую структуру кардиоритма, дать точную количественную оценку активности или деградации регуляторных систем в покое или при различных воздействиях (физических нагрузках, лекарственной терапии, психоэмоциональных воздействиях) и оценить степень десинхроноза гомеостаза в организме, что повышает точность и достоверность выдаваемого диагноза и оценки влияния различных воздействий на состояние обследуемого и объективного контроля физических нагрузок, лекарственной терапии, физио- и бальнеопроцедур, геомагнитных и метеофакторов.

Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, на которых:

фиг.1 изображает структурную схему устройства диагностики по КР;

фиг.2 - структурную схему блока формирования идентификационной матрицы и анализа параметров скейлинга (ФИМАПС) КР;

фиг.3 - блок-схему алгоритма работы блока ФИМАПС КР;

фиг.4 - распечатку результатов эксперимента по анализу волновой структуры кардиоритма.

Устройство для осуществления способа диагностики по кардиоритму содержит (фиг.1) селектор R-зубца ЭКГ 1, блок управления 2, преобразователь "интервал-код" 3, блок формирования вариационного размаха 4, блок обработки и индикации 5, блок формирования значения моды и амплитуды моды гистограммы 6, блок формирования идентификационной матрицы и анализа параметров скейлинга 7 (ФИМАПС), при этом последовательно соединены селектор R-зубца ЭКГ 1, блок управления 2, преобразователь "интервал-код" 3, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления 2, а также последовательно соединены блок формирования вариационного размаха 4 и блок обработки и индикации 5, блок формирования значения моды и амплитуды моды 6, первые входы которого соединены с выходами преобразователя "интервал-код" 3, вторые входы - с третьими выходами блока управления 2, первые, вторые и третий выходы - соответственно со вторыми и третьими входами блока обработки и индикации 5 и со вторым входом блока управления 2, кроме того, первые, второй и третий входы блока формирования вариационного размаха 4 соединены соответственно с выходами преобразователя "интервал-код" 3, с пятым и четвертым выходами блока управления 2, а его информационный выход связан с первым входом блока обработки и индикации 5, а четвертый и пятый входы блока обработки и индикации 5 соединены соответственно с четвертым и шестым выходами блока управления 2, отличающееся тем, что введен дополнительно блок формирования идентификационной матрицы и анализа параметров скейлинга (ФИМАПС) 7, содержащий постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 8, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 9, регистр хранения кода R-R интервала 10, регистр хранения кодов f_m и С_m 11, микропроцессор (МП) 12, генератор тактовых импульсов (ГТИ) 13, причем выход блока ФИМАПС 7 соединен с шестым входом блока обработки и индикации 5, первый, второй и третий входы соединены соответственно с четвертым, шестым и первым выходами блока управления 2, а четвертый информационный вход соединен с выходом преобразователя "интервал-код" 3, при этом блок ФИМАПС 7 содержит постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 8, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 9, регистр хранения кода R-R-интервала 10, регистр хранения кодов f_m и С_m - частот мод и спектральных плотностей мощности 11, им соответствующих, микропроцессор (МП) 12, генератор тактовых импульсов (ГТИ) 13, причем выход ПЗУ 8 соединен с шиной данных (ШД) ОЗУ 9, выходом регистра хранения кодов R-R-интервалов 10, входом регистра хранения кодов f_m и C_m и ШД МП 12, выход шины адреса (ША) МП 12 соединен с адресными входами ПЗУ 8 и ОЗУ 9, выход "Чтение" МП 12 соединен со входами "Чтение" ОЗУ 9, ПЗУ 8 и регистра хранения кодов R-R-интервалов 10, выход "Запись" МП 12 соединен со входами "Запись" ОЗУ и регистра хранения кодов _m и С_m 11, причем выход ГТИ 13 соединен с тактовым входом МП 12, а первый вход "Сброс" МП 12 - со входом блока ФИМАПС 7, вход "Стоп" - со вторым входом блока ФИМАПС 7, а вход "Ввод R-R" МП 12 является третьим входом блока ФИМАПС 7.

Устройство позволяет определять следующие параметры сердечной деятельности: M₀ (мода гистограммы кардиоинтервалов) - наиболее часто встречающееся значение длительности интервалов R-R, характеризующее гуморальный канал регуляции ритма сердца; АМ₀ - (амплитуда моды гистограммы) - число значений интервалов, равных M₀ в процентах к числу зарегистрированных кардиоциклов, характеризующее активность симпатического отдела вегетативной нервной системы; х (вариационный размах) - разница между максимальным и минимальным значением длительности зарегистрированных интервалов R-R; ИН (индекс напряжения), рассчитываемый по формуле



- суммарный показатель, отражающий степень напряжения регуляторных центров организма и уровень централизации управления кровообращением [1]; идентификационную матрицу значений частот f_m и мод С_m спектра КР, отражающих активность и взаимодействие различных регуляторных систем организма, анализ параметров скейлинга в виде попарного отношения смежных значений частот f_m/f_m-1 и мод СПМ спектра КР C_m/C_m-1, отражающих степень десинхроноза гомеостаза.

Способ диагностики по кардиоритму (КР) осуществляется следующим образом (см. фиг 2, 3): путем длительной регистрации КР селектором R-зубца 1 производят измерение в преобразователе "интервал-код" 3 и накопление кардиоинтервалов за определенный промежуток времени в ОЗУ 9, в микропроцессоре 12 строят гистограмму распределения кардиоинтервалов, отражающую текущее соотношение симпатической и парасимпатической регуляций сердечного ритма, определяют х (вариационный размах) 4 - разницу между максимальным и минимальным значением длительности зарегистрированных интервалов R-R, измеряют значения моды гистограммы M₀ - наиболее часто встречающееся значение длительности интервалов R-R, характеризующее гуморальный канал регуляции ритма сердца; и ее амплитуду АМ₀ - число значений интервалов, равных M₀ в процентах к числу зарегистрированных кардиоциклов, характеризующее активность симпатического отдела вегетативной нервной системы в блоке 6, и вычисляют индекс напряженности ПН в блоке МП 12, по которому оценивают степень стрессового состояния пациента (см фиг.4, 6), строят кардиоинтервалограмму (см. фиг.4,а), содержащую полную информацию о работе сердца, и определяют ее спектр (см. фиг.4, в), отражающий состояние регуляторных систем на интересующем временном интервале с помощью МП 12, и затем в блоке ФИМАПС 7 с помощью МП 12 по алгоритму, приведенному на фиг.3, выделяют моды низкочастотного спектра КР, частоты и спектральные плотности мощности (СПМ), им соответствующие, получая при этом идентификационные матрицы значений мод спектра по частоте и уровням спектральной плотности мощности (СПМ) (см. фиг.4,г), характеризующие степень активности или деградации регуляторных систем в покое или при различных воздействиях (физических нагрузках, лекарственной терапии, психоэмоциональных воздействиях), а также определяют соотношения смежных частот мод спектра КР и значений их СПМ (см фиг.4,д), как параметров скейлинга в структуре КР, характеризующих степень десинхроноза гомеостаза в организме человека.

Устройство работает следующим образом:

Перед началом работы блок 2 управления на своем четвертом выходе вырабатывает сигнал начальной установки (НУ). При включении устройства диагностики по КР на каждый импульс электрокардиосигнала (ЭКС) селектор R-зубца вырабатывает прямоугольный импульс, который является синхронизирующим для блока 2 управления. По переднему фронту этого импульса блок 2 управления на своем втором выходе вырабатывает импульс "а", по которому преобразователь "интервал-код" 3 формирует код длительности интервала R-R на предыдущем цикле измерений (на первом цикле измерений на выходе преобразователя "интервал-код" 3 - код нуля). По этому же сигналу блок 6 готовится к циклу измерений и вычислений. Одновременно сигнал НУ с 4 выхода блока управления подается на вход 1 блока 7 формирования идентификационной матрицы и анализа параметров скейлинга (ФИМАПС), что приводит к сбросу МП 12 и запуску программы накопления значений R-R интервалов с последующим определением значений мод СПМ КР и частот, им соответствующих. Блок-схема алгоритма работы блока 7 ФИМАПС приведена на фиг.3. Через время задержки блок 2 управления на первом выходе вырабатывает импульс "b", который включает преобразователь "интервал-код" на новый цикл измерений интервала R-R. При этом за все время цикла на выходе преобразователя "интервал-код" 3 сохраняется величина длительности R-R интервала предыдущего цикла, а текущее значение R-R интервала сохраняется внутри блока 3 до прихода следующего R-зубца. По сигналу "а" эта величина передается на выход преобразователя "интервал-код" 3.

Одновременно, сигнал "b" подается на третий вход блока 7 ФИМАПС, который выполняет накопление кодов кардиоинтервалов, поступающих на его 4 вход с выхода преобразователя "интервал-код" 3.

После импульса блок 2 управления на своем пятом выходе вырабатывает сигнал "с", включающий блок 4 формирования вариационного размаха. В этом блоке производится оценка величины R-R интервала и выделение из текущих значений R-R интервалов их максимальной или минимальной величины в зависимости от того, какая величина интервала R-R поступает на первый вход блока 4 формирования вариационного размаха в момент действия сигнала "с" на его втором входе. Если вновь поступающая величина R-R интервала меньше, чем та минимальная величина, которая зафиксирована блоком 4 формирования вариационного размаха на предыдущих циклах работы, то новая величина R-R интервала фиксируется в блоке вместо прежней.

Аналогично в блоке 4 формирования вариационного размаха формируется максимальная величина R-R интервала. Кроме того, в блоке 4 формирования вариационного размаха рассчитывается разность х между максимальным и минимальным значениями длительности интервала R-R и эта разность, определяемая как вариационный размах х, передается на выход блока 4. Одновременно с выдачей сигнала "b" на первом выходе блок 2 управления вырабатывает серию импульсов "d", которая в блоке 6 формирования значения M₀ и АМ₀ позволяет организовать последовательный выбор эталонных значений кардиоинтервалов и их сравнение с величиной кардиоинтервала, зарегистрированной преобразователем "интервал-код" 3. Как только величина эталонного значения кардиоинтервала превышает величину значения истинного кардиоинтервала, на третьем выходе блока блок формирования значения M₀ и АМ₀ вырабатывается импульс RC, поступающий на второй вход блока управления. В ответ на импульс RC, блок 2 управления прекращает серию импульсов на одном из третьих выходов и последовательно вырабатывает импульсы "е" и "f".

В ответ на импульс "е" блок 6 формирования значения M₀ и АМ₀ увеличивает на единицу величину, равную количеству выборок эталонного значения кардиоинтервала, соответствующего реальному значению кардиоинтервала, а в ответ на импульс "f" - решает задачу выделения максимального числа, характеризующего количество выборок того или иного эталонного значения кардиоинтервала, т.е. по окончанию импульса "f" блок 6 формирования значения M₀ и АМ₀ определяет, какой эталонный кардиоинтервал, хранящийся в этом блоке, выбирается большее число раз, а поскольку выбранный эталонный соответствует (с заданной точностью) реальному кардиоинтервалу, то решается задача определения того реального кардиоинтервала, который встречается максимальное число раз. По окончании импульса "f" цикл работы блока 2 управления заканчивается. Второй и последующие циклы работы блока 2 управления проходят аналогично.

Когда измерено заданное число кардиоинтервалов, блок 2 управления вырабатывает сигнал "g" и останавливает свою работу. В ответ на этот сигнал на первый выход блока 6 формирования значений M₀ и АМ₀ выдается величина R-R интервала, который встречается во время счета кардиоинтервалов максимальное число раз (это значение М₀), а на второй выход величина, равная количеству появлений этого R-R интервала (это значение АМ₀). По этому же сигналу блок 5 обработки и индикации рассчитывает величину ИН по формуле



и переходит в режим ожидания ввода информации со своего 6-го входа, соединенного с выходом блока 7 ФИМАПС.

Одновременно сигнал "g" с выхода 6 блока управления 2 подается на вход 2 блока 7 ФИМАПС, являясь сигналом прекращения накопления значений измеренных кардиоинтервалов и перехода в режим вычисления значений СПМ мод С_m и выдачи их вместе со значениями соответствующих частот f_m на вход 6 блока обработки и индикации 5.

Таким образом, блок обработки и индикации 5 может обеспечить индикацию значений x, M₀, АМ₀, ИН, f_m и С_m.

Блок 7 ФИМАПС работает следующим образом.

По сигналу НУ, подключенному к первому входу блока 7 ФИМАПС, осуществляется сброс МП 12 и запуск программы накопления и обработки значений R-R интервалов из ПЗУ 8. Блок-схема алгоритма работы программы накопления измеренных значений R-R интервалов и вычисления мод СПМ С_m и соответствующих им частот f_m приведен на фиг.3. После старта программы МП 12 выставляет на шине адреса (ША) адрес ячейки памяти, куда будет записано первое значение кода R-R интервала. После прихода на вход 3 блока 7 ФИМАПС сигнала "Ввод R-R интервала" МП 12 подает команду чтения регистра 10 хранения кода R-R интервала, после чего считанный код R-R интервала помещается в ОЗУ 9 и осуществляется инкремент значения адреса ячейки ОЗУ. После этого, при отсутствии на входе 2 сигнала "Стоп", МП 12 переходит в режим ожидания сигнала "Ввод R-R интервала" со входа 3. При приходе следующего сигнала "Ввод R-R интервала" МП 12 вновь выполняет чтение регистра 10 и цикл ввода значения R-R интервала в блок 9 повторяется.

При появлении на входе 2 блока 7 ФИМАПС сигнала "g", выработанного на выходе 6 блока управления 2, МП 12 переходит в режим вычисления значений СПМ С_i, в соответствии с алгоритмом дискретного преобразования Фурье. Для этого микропроцессором организуется цикл перебора значений частот f_i в допустимом диапазоне с заданным шагом f_i.

После вычисления пар значений f_m и C_i осуществляется поиск мод СПМ путем вычисления разностей C_i-C_i-1, причем модой является значение СПМ, в котором разность меняет знак с "+" на "-". Полученные значения мод СПМ КР С_m и соответствующие им значения частот f_m записываются в регистр 11 хранения кодов f_m и С_m, откуда поступают на вход 6 блока 5 обработки и индикации.

Одновременно вычисляют отношения смежных значений частот f_m/f_m-1 и мод СПМ спектра КР C_m/C_m-1, которые также поступают через регистр 11 на вход 6 блока 5 обработки и индикации.

При достижении значения верхней допустимой частоты спектрального анализа f_mах работа блока 7 ФИМАПС прекращается и МП 12 переходит в режим ожидания, о чем сигнализирует блоку 5 обработки и индикации установкой в регистре 11 хранения кодов f_m и С_m кодов нуля.

После завершения цикла чтения кодов значений частот f_m, мод СПМ С_m, отношений смежных значений частот f_m и мод СПМ спектра КР С_m/С_m-1 из блока 7 ФИМАПС блок 5 обработки и индикации отображает значения x, M₀, АМ₀, ИН, f_m, С_m, f_m/f_m-1 и С_m/С_m-1 в удобной для восприятия форме в виде таблиц и графиков.

Исследования волновой структуры кардиоритма проводились с помощью аппаратно-программного комплекса донозологической диагностики, разработанного в лаборатории медицинского приборостроения Красноярского государственного технического университета.

Анализ результатов экспериментального длительного наблюдения кардиоритма, представленных в виде спектра кардиоинтервалограммы (КИТ) и статистической оценки коэффициентов инфранизкочастотных гармоник, выявляет фрактальную структуру кардиоритма и подтверждает наличие определенного скейлинга в норме и его вырождение при патологии и преморбидных состояниях. На фиг.4 показаны примеры распечатки результатов эксперимента в виде десятиминутных фрагментов кардиоинтервалограммы (КИТ), гистограмм кардиоинтервалов, статистические характеристики КР (х, М₀, АM₀), значение индекса напряженности (ИН) и приведены спектры мощности (СПМ), вычисленные значения параметров скейлинга частот спектра и амплитуд спектральной мощности основных гармоник кардиоритма как отношения смежных отсчетов частот мод f_m/f_m-1(F) и их спектральной мощности С_m/С_m-1(А) в виде таблиц и графиков.

На основе серии экспериментов с достаточно большой уверенностью можно предположить, что отношения основных мод спектра достаточно устойчивы для всех полученных спектров, что говорит в пользу их фундаментальной универсальности и корреляции с определенными регуляторными системами гомеостаза. При этом спектральная плотность мощности отражает активность определенных регуляторных систем.

Структурный анализ КР позволяет получить дифференцированно более точную и достоверную оценку каждой регуляторной системы организма пациента, влияния на них воздействий в виде динамических нагрузок, лекарственной, физио -, бальнео- и психотерапии, изменения климатических и погодных условий окружающей среды, режима труда и отдыха.

Исследования фрактальной структуры кардиоритма показывают возможность новых методов диагностики и коррекции состояния организма на основе точных оценок и анализа компонент идентификационной матрицы, как отдельных регуляторных подсистем, так и их взаимодействия в динамике функционирования. При этом не происходит потери информции, свойственной статистическим методам. Например, можно выделить моды респираторной функции в секундном диапазоне, гликолитические колебания в последовательности ферментативных реакций в декасекундном диапазоне и другие более длительные волны вплоть до циркадных ритмов.

Анализ ритмической структуры КР позволяет выявлять и прогнозировать ранние формы заболевания, рассогласование внутренних ритмов организма - десинхроноз - один из ранних в общих симптомах неблагополучия в организме и на основе идентификационной матрицы проводить взвешенную коррекцию угнетенных регуляторных систем.

Источники информации

1. Описание изобретения к авторскому свидетельству, 1600693 "Способ определения реактивного функционального состояния сердечно-сосудистой системы". Авторы: И.И. Мирущенко, В.П. Омельченко, В.К. Шевченко и В.Т. Костенко. Бюл. 39, 1990.

2. Ритмы сердца у спортсменов/ Под ред. P.M. Баевского. М.: Физкультура и спорт, 1986 (прототип).

3. Описание изобретения к авторскому свидетельству 943745 "Цифровой статистический анализатор случайных интервалов времени". Авторы: С.П. Панько, Г.М. Алдонин, А.В. Николаев и В.Н. Черняев. Бюл. 26, 1982.

4. Описание изобретения к авторскому свидетельству 1568967 "Ритмокардиоанализатор". Авторы: Н.А. Кореневский, Ю.Л. Бойко, Ю.Г. Ткаченко и А.И. Осипов. Бюл. 21, 1990 (прототип).