CN1062648A

CN1062648A - 左右心功能同步检测分析仪

Info

Publication number: CN1062648A
Application number: CN 90110234
Authority: CN
Inventors: 周正民; 王立峰; 金林樵; 叶林华; 周志刚; 周志强; 周焱; 周实民
Original assignee: Hangzhou High Medical Equipment Factory; HANGZHOU HOSPITAL AIR FORCE OF CPLA
Current assignee: Hangzhou High Medical Equipment Factory; HANGZHOU HOSPITAL AIR FORCE OF CPLA
Priority date: 1990-12-25
Filing date: 1990-12-25
Publication date: 1992-07-15

Abstract

本发明公开了一种左右心功能同步检测分析仪。它包括从传感器出来的四道同步信号，经放大板放大送至A/D转换板，A/D转换后的数字信号被采入微机内存。系统软件由磁盘驱动器读入微机。使用本发明可无创检测，同时采集动脉波，静脉波，心电及心音四个信号。经同步、联合、定量分析能测算出左右心功能时相，搏量、压力等五十余项临床实用参数。经临床验证对肺心病、冠心病、高心病等判断率分别达93.5％，92.4％与89.1％。

Description

本发明属于左右心功能同步检测分析仪。

目前要取得心脏、血管、血流动力学参数可采用无创心功能测试仪，该仪器由四部分组成：①液态传感器，②转换器，③微机系统，④控制面板，且转换器中的电阻/电压转换板和A/D转换板分别插入微机系统中的主机内。其中：液态传感器采用PT-6型压力传感器;模数板采用VNITRON公司的模/数转换板（8BIT）。单向输入信号0～+5V共256个量化等级，内部设有ADC 0816作为数据采集元件，微机系统中采用普及型的APPLE-Ⅱ，系统还包括软盘驱动器，CRT显示器和打印机以及相应的软件。但该仪器只能测单导的动脉脉搏图，不能测静脉波，心音等信号;只能估算左心体循环血流动力学，不能反映右心及肺循环血流动力学变化。

本发明的目的是提供一种无创左右心功能检测分析仪。

下面结合附图作详细说明。

图1是本发明的系统组成总框图;

图2是信号放大与转换框图;

图3是A/D转换框图;

图4是信号放大线路图;

图5是本发明的系统的程序主流程图;

图6是信号的采集及处理模块框图;

图7是波形特征点自动检测处理模块框图;

图8是波形特征点手动检测处理模块框图;

图9是光标特征点的显示和修改处理模块框图;

图10是四道同步波形图。

图1示出了本发明的系统组成总框图。从传感器出来的四道同步信号I₄经放大板放大后的信号I₄₁，送至A/D转换板，A/D转换后的数字信号I₄2，被采入微机内存。放大板和A/D转换板由微机信号K控制，显示器的作用是进行人机对话以及显示波形，由键盘输入控制命令，控制系统的运行，最后由打印机打印计算分析结果。系统软件由磁盘驱动器读入微机。本发明采录的四道同步信号分别是：心电信号，其传感器是三个心电电极;动脉压力信号，采自桡动脉，传感器是GCA-4型脉搏压力换能器;静脉压力信号，采自颈部“三脉球”，传感器是GCA-4型脉压力换能器;心音信号，传感器是GSX-4型加速度型心音换能器。

图2示出了信号放大和转换框图。放大板包括模拟开关和四个同步信号放大器〔1、2、3、4〕。其中U_I和U_r分别是从传感器来的生理信号和定标信号。U_K控制模拟开关，在生理信号显示和采样期间，将U_I送至放大器，在定标期间将U_r送至放大器，放大后的信号，其中心电信号I₁′经过50Hz滤波器变成I₁，去A/D转换，动脉信号I₂，静脉信号I₃，心音信号I₄直接去A/D转换。

图3示出了A/D转换框图。四个A/D转换芯片AD₁、AD₂、AD₃和AD₄受同一个触发信号S₁控制同步进行A/D转换。译码器ST连接地址总线AD，产生触发信号S₁。来自放大板的信号I₁，I₂，I₃和I₄分别接至AD₁、AD₂、AD₃和AD₄经数据线D₁、D₂、D₃和D₄连接输出缓冲器IO。地址线控制IO向数据总线DT输出数据，且时钟信号（CT）频率500KHz，A/D转换速度100μs，转换数据8BIT。

图4示出了信号放大线路图。U_I+，U_I-是经模拟开关的生理信号或定标信号，分别接至运放A₁和A₂的正输入端。A₁、A₂、R₀、 R₁、R₂组成高输入阻抗差动输入的输入级。R₀分别与R₁、R₂一端连接后与A₁、A₂的负输入端相接。R₁、R₂另一端分别与R₃、R₄连接后与A₁、A₂的输出端相接。A₃、R₃、R₄、R₅组成共地输出放大级，R₃、R₄的另一端分别与A₃的负输入端和正输入端相接。R₅一端与R₃连接后与A₃负输入端相接，另一端接A₃输出端。A₄、R₇、R₈、R₆、C₁组成消除信号中直流分量的自举电路，电容C₁分别与R₆、R₇连接后与A₄的输出端和负输入端相接。R₈一端接A₄正输入端，另一端接地。R₇另一端接R₉、R₅及A₃输出端。A₅、R₉、R₁₀、R₁₁、R_G，C₂组成增益可调的末级放大电路。R₁₀与R_G串联后与C₂并联连接再与A₅的负输入端和输出端相接。R₉分别与A₃输出端和A₅负输入端相接。R₁₁一端连A₅正输入端，另一端接地。R₁₂连接A₅输出端和R₁₃，R₁₃另一端接正5V电源。R₁₂、R₁₃连接点I作为放大器输出端。

图5示出了程序主流程图。系统启动时，先调入CCDOS，并调入汉字打印及屏幕硬拷贝驱动程序，随后调入本系统使用的波形采集及所有的图形操作子程序，且驻留内存和分配一个软中断向量给它后，系统显示如下主菜单：1.信号的采集和信号的处理;2.心功能参数分析和处理;3.检测报告单的打印;4.磁盘档案调用;5.退出本系统。

1.当用户键入1时，就进入信号采集及信号处理（见图6）。a随后，系统显示如下子菜单供选择：1.自动检测;2.手动检测;0.退出。

当选择0时，就返回主菜单;当选择1时，就进入自动检测（见图7）;当选择2时，就进入手动检测（见图8）;接着进入光标特征点的显示和修改工作（见图9）。修改完毕，便进入下面的第2步。

2.当在主菜单下键入2或第1步工作完成后，便进入心功能参数的分析和处理工作。系统根据各道波形的特征点位置及波形的积分面积计算出各个心功能参数值并存盘。接着进入第3步。

3.当在主菜单下键入3或第2步工作完成后，系统将已采样到的波形，被检者档案及计算出的各个心功能参数，通过检测系统报告单打印模块在打印机上打印出来后，退回主菜单。

4.当在主菜单下键入4时，便进入磁盘档案调用工作，用户根据系统提示输入被调用者的姓名后，就将该人的档案、波形数据等调入内存，随后进入第1步的a处继续执行下去。

5.当键入5时，退出本系统，返回DOS。

图6示出了信号的采集及处理模块框图。首先通过写口地址＄2F0启动放大板。先将采样计数器置0并置四道波形显示方式，置列计数器为0，通过写口地址＄3E4启动同步转换。然后将屏幕上列计数器所在列清除，并通过口地址＄3E0、＄3E1、＄3E2、＄3E4分别从A/D板上读入一字节的数据送入指定的内存。然后实时检测是否有键按下。若有键按下，则判断是否为采样键，若是则打开采样开关;否则判断是否为退出键，若是则退出实时采样;否则将该键值保存待用。若没有按键，则取原键值（即保持原显示方式）。如采样开关处于开启状态，则将保存的四道波形数据送入采样数据区，并判断采样是否已完成，若完成，则关闭采样开关，置计数器为0。然后将采样到的数据按保存的键值选择显示方式，并通过转换它们显示在屏幕上。随后用列计数器判断波形是否已满一屏，若不是，则重复以上步骤;若已满，则列计数器复位置0后，重复以上步骤。

当用退出键退出实时采样后，屏幕显示采样到的四道波形。若对采样到的波形不满意，则重新进入上述实时采样工作;否则，说明波形已合要求，可根据随后屏幕的提示依次输入被检者的姓名等档案后，系统将波形数据和被检者档案一起存入磁盘。接着，便进入自动或手动检测工作。

图7示出了波形特征点自动检测处理模块框图。首先系统对动脉波形数据进行数字滤波处理。置i＝1（即计算动脉第i个心动周期的各个特征点），随后，计算出动脉的最高点C_i，C_i点向后求得谷点a_i，C_i向前求得下一个最高峰点C_i+1，C_i+1点向后求得a_i+1点。并设SS＝C_i+1-C_i，在C_i+SS/4点左右求得谷点f_i，在f_i和f_i+SS/4之间求得峰点g_i，在f_i和C_i点之间找到第二个转折点e_i。如此一直计算出三个完整心动周期的各特征点后，置i＝1，计算心电第i个心动周期的各特征点，在C_i-SS和C_i之间找到心电最高峰R_i，R_i往后求得谷点Q_i，i＝i+1，一直找到三个完整的心电各特征点后，置i＝1，计算心音第i个心动周期的各特征点，每个心动周期取12点，一共计算三个心动周期。最后，求出静脉波形的各个特征点，即在g_i左右找到最低点y_i+1，y_i+1-SS，在e_i和y_i+1之间找到峰点V_i，在a_i与y_i之间找到峰点n_i，在n_i和a_i间找到谷点Z_i，在a_i与V_i间找到谷点X_i，X_i经后找到峰点C_i。当所有的特征点都求得后，将其存入指定的内存，随后进入光标特征点的显示和修改（以上所述特征点位置见图10）。

图8示出了波形特征点手动检测处理模块框图。先置四道波形的特征点个数NUM_i＝0（i＝1，2，3，4），并显示第一幅四道波形图。用户用光标移动键将检测光标移至特征点上后，按下定标键，就定下一个特征点，反复以上步骤，直至所有的特征点全部找出后，按退出键进入下面的光标特征点的显示及修改工作。

图9示出了光标特征点的显示和修改处理模块框图。用户根据屏幕提示选择对哪一道波形特征点进行显示及修改。选择好后，系统显示出该波形并已有的特征点，且将检测光标定位于第1个特征点光标上。用户通过光标移动键及删除，增加和移动特征点键分别进行相应的处理。直至全部定位正确后，修改完毕，便进入心功能参数的分析和处理工作。

本发明旨在运用电子，电脑等新技术从人体体表测取动，静脉搏波等信号，通过数理分析方法，达到无创检测的目的。为全面评测左右心功能及体肺循环的血流动动力学的动态变化和早期诊断多种心血管疾病及危重病人的监护，提供多种临床实用讯息。其主要特点：①同时采集动，静脉波、心电、心音四个信号，经同步、联合、定量分析，测算出左右心功能时相，搏量、压力等五十余项临床实用参数，达到了无创地、全面系统地评测左右心功能的目的。②配置电脑从信号采集，显示贮存到计算，分析及出示报告，可在十分钟内完成。检测结果客观、可靠、精确度高。③由于检测方法属无创伤、无痛苦、安全易被病人接受。因此，可以反复检测连续动态观察。经医院和心血管研究所共计135例次左右心导管对照检测验证，有18项参数相关性良好或非常良好。经临床验证对肺心病、冠心病、高心病等判断符合率分别达到93.5%，92.4%与89.1%。

Claims

1、一种左右心功能同步检测分析仪，它包括从传感器出来的信号经放大板放大后送至A/D转换板，A/D转换后的数字信号被采入微机内存；由键盘输入控制命令，控制系统的运行，最后由打印机打印计算分析结果；系统软件由磁盘驱动器读入微机；其特征在于所说的从传感器出来的信号为四道同步信号(即心电信号、动脉压力信号、静脉压力信号、心音信号)，所说的信号放大板的线路为U_I+、U_I-是经模拟开关的生理信号或定标信号，分别接至运放A₁和A₂的正输入端。A₁、A₂、R₀、R₁、R₂组成高输入阻抗，差动输入的输入级；R₀分别与R₁、R₂一端连接后与A₁、A₂的负输入端相接，R₁、R₂另一端分别与R₃、R₄连接后与A₁、A₂的输出端相接；A₃、R₃、R₄、R₅组成共地输出放大级，R₃、R₄另一端分别与A₃的负输入端和正输入端相接，R₅一端与R₃连接后与A₃负输入端相接，另一端接A₃输出端；A₄、R₇、R₈、R₆、C₁组成消除信号中直流分量的自举电路，电容C₁分别与R₆、R₇连接后与A₄的输出端和负输入端相接；R₈一端接A₄正输入端，另一端接地，R₇另一端接R₉、R₅及A₃输出端；A₅、R₉、R₁₀、R₁₁、R_G、C₂组成增益可调的未级放大电路；R₁₀与R_G串联后与C₂并联连接再与A₅的负输入端和输出端相接；R₉分别与A₃输出端和A₅负输入端相接；R₁₁一端连A₅正输入端，另一端接地；R₁₂连接A₅输出端和R₁₃，R₁₃另一端接正5V电源，R₁₂、R₁₃连接点I作为放大器输出端。

2、根据权利要求1所述的一种左右心功能同步检测分析仪，其特征在于所说的A/D转换板的框图为，四个A/D转换芯片AD₁、AD₂、AD₃和AD₄受同一个触发信号S₁控制同步进行A/D转换;译码器ST连接地址总线AD，产生触发信号S₁。来自放大板的信号I₁、I₂、I₃和I₄分别接至AD₁、AD₂、AD₃和AD₄经数据线D₁、D₂、D₃和D₄连接输出缓冲器I0;地址线控制I0向数据总线DT输出数据。

3、一种适用于左右心功能同步检测分析仪的计算机软件它包括：系统启动时，先调入CCDOS，运行本系统软件，显示如下主菜单：1）信号采集及处理，2）心功能参数分析和处理，3）检测报告单的打印;

1）当用户键入1时，就进入信号采集和信号处理;随后，系统进入波形特征点的自动检测，检测完毕;接着进入光标特征点的显示和修改工作，修改完毕便进入下面的第2步。

2）当键入2或第1步工作完成后，便进入心功能参数的分析和处理工作。系统根据各道波形的特征点位置及波形的积分面积计算出各个心功能参数值并存盘。接着进入第3步;

3）当键入3或第2步工作完成后，系统将已采样到的波形，被检者档案及计算出的各个心功能参数，通过检测系统报告单打印模块在打印机上打印出来后，退回主菜单;其特征在于所说的波形特征点的自动检测处理模块为：首先系统对动脉波形数据进行数字滤波处理;置i＝1（即计算动脉第i个心动周期的各个特征点），随后，计算出动脉的最高点C_i，C_i点向后求得谷点a_i，C_i向前求得下一个最高峰点C_i+1，C_i+1点向后求得a_i+1点;并设SS＝C_i+1-C_i，在C_i+SS/4点左右求得谷点f_i，在f_i和f_i+SS/4之间求得峰点g_i，在f_i和C_i点之间找到第二个转折点e_i;如此一直计算出三个完整心动周期的各特征点后，置i＝1，计算心电第i个心动周期的各特征点，在C_i-SS和C_i之间找到心电最高峰R_i，R_i往后求得谷点Q_i，i＝i+1，一直找到三个完整的心电各特征点后，置i＝1，计算心音第i个心动周期的各特征点，每个心动周期取12点，一共计算三个心动周期;最后，求出静脉波形的各个特征点，即在g_i左右找到最低点y_i+1，y_i＝y_i+1-SS，在e_i和y_i+1之间找到峰点V_i，在a_i与y_i之间找到峰点n_i，在n_i和a_i间找到谷点Z_i，在a_i与V_i间找到谷点X_i，X_i往后找到峰点C_i;当所有的特征点都求得后，将其存入指定的内存，随后进入光标特征点的显示和修改。

4、根据权利要求3所述的一种适用于左右心功能同步检测分析仪的计算机软件，其特征在于所说的信号采集及处理模块为：首先通过写口地址＄2F0启动放大线路，先将采样计数器置0并置四道波形显示方式，置列计数器为0，通过写口地址＄3E4启动同步转换;然后将屏幕上列计数器所在列清除，并通过口地址＄3E0、＄3E1、＄3E2、＄3E4分别从A/D板上读入一字节的数据送入指定的内存;然后实时检测是否有键按下;若有键按下，则判断是否为采样键，若是则打开采样开关;否则判断是否为退出键，若是则退出实时采样;否则将该键值保存待用;若没有按键，则取原键值（即保持原显示方式），如采样开关处于开启状态，则将保存的四道波形数据送入采样数据区，并判断采样是否已完成，若完成，则关闭采样开关，置计数器为0;然后将采样到的数据按保存的键值选择显示方式，并通过转换将它们显示在屏幕上;随后用列计数器判断波形是否已满一屏，若不是，则重复以上步骤;若已满，则列计数器复位置0后，重复以上步骤;

当用退出键退出实时采样后，屏幕显示采样到的四道波形;若对采样到的波形不满意，则重新进入上述实时采样工作，否则，说明波形已合要求，可根据随后屏幕的提示依次输入被检者的姓名等档案后，系统将波形数据和被检者档案一起存入磁盘。