RU2063700C1

RU2063700C1 - Phonocardiographic attachment to electrocardiograph

Info

Publication number: RU2063700C1
Application number: SU914946032A
Authority: RU
Inventors: И.М. Барков; Г.В. Гусаров; А.И. Кобленц-Мишке; М.И. Лебедев; В.И. Новиков; В.В. Плеханов; В.В. Стародынов
Original assignee: Научно-исследовательский институт кардиологии
Priority date: 1991-04-22
Filing date: 1991-04-22
Publication date: 1996-07-20

Abstract

FIELD: medical equipment, in particular, devices intended for recording of cardiac sounds and murmurs with the aim of diagnostic cardiological examinations. SUBSTANCE: with the aid of the phonocardiographic attachment, using low-frequency home-made electrocardiographs, it is possible to record digital information on the phonocardiogram in real-time, store it, then introduce it in the recorder in the analogue form with a retardation by N times. The attachment has a microphone, amplifier, cluster of band-pass filters, analog-to-digital converter unit, on-line storage, digital-to-analog converter unit, matching amplifier unit, control unit. EFFECT: enhanced convenience of examinations. 3 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам, предназначенным для регистрации тонов и шумов сердца с целью проведения диагностических исследований в амбулаторно-поликлинических учреждениях, клиниках, санаториях, диагностических центрах, врачебно-физкультурных диспансерах. The invention relates to medical equipment, in particular to devices designed to register cardiac sounds and cardiac sounds with the aim of conducting diagnostic tests in outpatient facilities, clinics, sanatoriums, diagnostic centers, medical and physical dispensaries.

Основной задачей фонокардиографии (ФКГ) является запись тонов и шумов сердца, связанных с его сокращением и расслаблением, током крови и работой клапанного аппарата. Наиболее информативная часть этих звуков лежит в диапазоне 20 400 Гц. Следовательно, ФКГ может быть записана без искажений только на регистраторах, имеющих соответствующую полосу пропускания (фотооптические, струйные). The main task of phonocardiography (FCG) is to record the sounds and sounds of the heart associated with its contraction and relaxation, blood flow and valve apparatus. The most informative part of these sounds lies in the range of 20 400 Hz. Consequently, the FCG can be recorded without distortion only on recorders having the appropriate bandwidth (photo-optical, inkjet).

Амплитудно-частотные характеристики перьевых регистраторов позволяют воспроизводить без искажения амплитуды сигналы до 80 100 Гц, следовательно, для записи фонокардиограмм они не пригодны. The amplitude-frequency characteristics of the pen recorders allow reproducing signals up to 80-100 Hz without distorting the amplitude; therefore, they are not suitable for recording phonocardiograms.

В связи с этим, использовались различные способы преобразования сигнала с трансформацией частот или с записью по огибающей для записи ФКГ на перьевых электрокардиографах. Однако и эти способы не нашли применения во врачебной практике, т.к. исключают возможность реальной звуковой картины сердца (документирование) и ее визуальной оценки. In this regard, various methods of signal conversion with frequency transformation or with recording along the envelope were used to record FKG on pen electrocardiographs. However, these methods did not find application in medical practice, because exclude the possibility of a real sound picture of the heart (documentation) and its visual assessment.

Известные устройства, рассчитанные на низкочастотную, непосредственно видимую, запись звуков сердца, серийно выпускавшиеся приставки ПФКГ-I оказались непригодными в диагностической практике и сняты с производства. Выпускавшиеся ранее фонокардиографы модели 052 морально устарели и сняты с производства. Высокочастотные регистрирующие устройства с непосредственно видимой записью, отвечающие требованиям фонокардиографии (струйные, фотооптические и другие), дороги, сложны в изготовлении и в эксплуатации. Known devices designed for low-frequency, directly visible, recording of heart sounds, commercially available PFKG-I set-top boxes turned out to be unsuitable in diagnostic practice and discontinued. Previously released 052 phonocardiographs are morally obsolete and discontinued. High-frequency recording devices with directly visible recording that meet the requirements of phonocardiography (inkjet, photo-optical and others) are expensive and difficult to manufacture and operate.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для исследования акустического поля сердца (см. авторское свидетельство СССР N 1138115). Данное устройство позволяет записать сердечный цикл и, освободив пациента, проводить обработку цифровых сигналов, анализ и диагностику результатов в его отсутствие. Устройство содержит электроакустические каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных контактного микрофона, усилителя, аналого-цифрового преобразователя, ОЗУ, а также блок корреляционной обработки, цифровой интегратор, микропроцессор. Результаты фонокардиограммы представлены в цифровом виде, для воспроизведения их необходимы дорогостоящие регистрирующие устройства. Данное устройство не позволяет производить аналоговую видимую запись звуков сердца, что является его недостатком. Of the known devices, the closest in technical essence to the claimed is a device for studying the acoustic field of the heart (see USSR author's certificate N 1138115). This device allows you to record the cardiac cycle and, freeing the patient, to process digital signals, analyze and diagnose the results in his absence. The device contains electro-acoustic channels, each of which consists of a contact microphone, an amplifier, an analog-to-digital converter, RAM, as well as a correlation processing unit, a digital integrator, and a microprocessor. The results of the phonocardiogram are presented in digital form, expensive reproduction devices are needed to reproduce them. This device does not allow analogue visible recording of heart sounds, which is its drawback.

Целью изобретения является запись тонов и шумов сердца в диапазоне F с использованием низкочастотных регистраторов с полосой пропускания F/n без искажения амплитудно-частотных характеристик фонокардиограммы. The aim of the invention is to record heart sounds and sounds in the F band using low-frequency recorders with a bandwidth of F / n without distorting the amplitude-frequency characteristics of the phonocardiogram.

Сущность изобретения заключается в том, что структура устройства отвечает высоким требованиям к амплитудно-частотной характеристике воспроизведения звуковых явлений, возникающих при работе сердца, и позволяет использовать для регистрации этих явлении низкочастотные регистрирующие устройства серийных отечественных электрокардиографов с непосредственной видимой записью. The essence of the invention lies in the fact that the structure of the device meets the high requirements for the amplitude-frequency characteristic of the reproduction of sound phenomena that occur during the work of the heart, and allows the use of low-frequency recording devices of serial domestic electrocardiographs with direct visible recording to register these phenomena.

Предлагаемое устройство позволяет записывать ФКГ на обычном перьевом регистраторе путем использования после оконечного каскада фоноусилителя буферной электронной памяти, в которую записывается в цифровом виде ФКГ-сигнал, с последующим выводом его через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) на регистратор с замедлением в 5 ^oC 10 раз по сравнению со скоростью записи (т. е. с реальным временем). Скорость носителя записи (бумаги) при этом также уменьшается во столько же раз.The proposed device allows you to record the FKG on a conventional pen recorder by using after the end stage of the phono amplifier a buffer electronic memory in which the FKG signal is recorded in digital form, followed by its output through a digital-to-analog converter (DAC) to the recorder with a deceleration of 5 ^o C 10 times compared to the recording speed (i.e. with real time). The speed of the recording medium (paper) also decreases by the same amount.

В отличие от прототипа, который не позволяет осуществлять непосредственно видимую запись звуков сердца в аналоговой форме, с помощью предлагаемой фонокардиологической приставки, можно, используя низкочастотные регистрирующие устройства серийных отечественных электрокардиографов, производить непосредственную видимую запись и контролировать результаты в ходе исследования. В медицинских учреждениях нашей страны имеется большое количество электрокардиографов с перьевой записью, которые с предлагаемой приставкой могут использоваться в качестве фонокардиографов. Unlike the prototype, which does not allow directly visible recording of heart sounds in analog form, using the proposed phonocardiological set-top box, it is possible, using low-frequency recording devices of serial domestic electrocardiographs, to produce direct visible recording and monitor the results during the study. In the medical institutions of our country there are a large number of pen-type electrocardiographs, which with the proposed prefix can be used as phonocardiographs.

На чертеже (фиг. 1) представлена структурная схема заявляемого устройства. На чертеже (фиг. 2) представлена схема блока управления. На чертеже (фиг. 3) представлена схема блоков аналогоцифровых преобразователей, оперативного запоминающего устройства и цифро-аналоговых преобразователей. In the drawing (Fig. 1) presents a structural diagram of the inventive device. In the drawing (Fig. 2) shows a diagram of a control unit. The drawing (Fig. 3) shows a block diagram of analog-to-digital converters, random access memory and digital-to-analog converters.

Фонокардиологическая приставка к электрокардиографу содержит последовательно соединенные микрофон 1, усилитель 2, блок полосовых фильтров 3, блок аналого-цифровых преобразователей ( АЦП) 4, вторые входы которого соединены с первыми выходами блока управления 5, вторые выходы которого соединены с оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) 6, которое с помощью общей шины объединяется с АЦП 4 и блоком цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) 7, выходы которых соответственно соединены со входами блока согласующих усилителей 8, выходы которых являются выходами приставки. The phonocardiological prefix to the electrocardiograph contains a microphone in series 1, an amplifier 2, a bandpass filter unit 3, an analog-to-digital converter (ADC) unit 4, the second inputs of which are connected to the first outputs of the control unit 5, the second outputs of which are connected to random access memory (RAM) 6, which using a common bus is combined with the ADC 4 and the block of digital-to-analog converters (DAC) 7, the outputs of which are respectively connected to the inputs of the block of matching amplifiers 8, the outputs of which are tsya output consoles.

Микрофон 1 преобразует звуковые колебания в электрические сигналы, по принципу действия может быть пьезоэлектрическим или динамическим. Microphone 1 converts sound vibrations into electrical signals; according to the principle of operation, it can be piezoelectric or dynamic.

Усилитель 2 предназначен для усиления электрического аналогового сигнала, собран по известной схеме усилителя низких частот. The amplifier 2 is designed to amplify the electrical analog signal, assembled according to the well-known low-frequency amplifier circuit.

Блок полосовых фильтров 3 является сменным и состоит из шести активных полосовых фильтров со следующими основными частотами пропускания каналов в Гц: вариант 1: 25, 50, 100, 200, 400, 400 (А); вариант 2: 35, 70, 140, 250, 400, 140 (А) в соответствии с принятыми в фонокардиографии стандартами (по Маасу и Веберу или Мангеймеру). The bandpass filter unit 3 is replaceable and consists of six active bandpass filters with the following main channel transmission frequencies in Hz: option 1: 25, 50, 100, 200, 400, 400 (A); option 2: 35, 70, 140, 250, 400, 140 (A) in accordance with the standards adopted in phonocardiography (according to the Meuse and Weber or Mannheimer).

Блок АЦП4 состоит из семи восьмиразрядных АЦП (микросхема типа 1113 ПВ1) и предназначен для преобразования аналоговых сигналов, поступающих по семи независимым аналоговым входам, один из которых предназначен для электрокардиограммы, в цифровые сигналы. The ADC4 unit consists of seven eight-bit ADCs (type 1113 PV1 microcircuit) and is designed to convert analog signals received through seven independent analog inputs, one of which is intended for an electrocardiogram, into digital signals.

Блок управления 5 состоит из генератора тактовых импульсов ( Д1 микросхема 555 ЛН1, кварцевый резонатор РК 242 МА), счетчика распределителя (Д2, Д9) (микросхема 555 ИЕ2), панели управления и предназначен для выработки управляющих сигналов. The control unit 5 consists of a clock generator (D1 chip 555 LN1, a quartz resonator RK 242 MA), a counter counter (D2, D9) (chip 555 IE2), a control panel and is designed to generate control signals.

ОЗУ 6 состоит из восьми статических оперативных запоминающих устройств (микросхема 565 РУ5) и предназначен для записи и хранения информации. RAM 6 consists of eight static random access memory (chip 565 RU5) and is designed to record and store information.

Блок ЦАП 7 состоит из семи восьмиразрядных ЦАП (микросхема 572 ПА1) и 14 регистров памяти (микросхема типа 561ИР9) и предназначен для преобразования цифровых сигналов, поступающих по семи независимым входам из ОЗУ 6, в пропорциональный аналоговый сигнал. Block DAC 7 consists of seven eight-bit DACs (chip 572 PA1) and 14 memory registers (type 561IR9 chip) and is designed to convert digital signals arriving at seven independent inputs from RAM 6 into a proportional analog signal.

Блок согласующих усилителей 8 предназначен для согласования выходных аналоговых сигналов с входными цепями оконечных усилителей электрокардиографа. Block matching amplifiers 8 is designed to match the output analog signals with the input circuits of the terminal amplifiers of the electrocardiograph.

Устройство работает в двух режимах. The device operates in two modes.

Режим 1 запись звуков сердца в память в течение времени не менее 5 сек с непосредственной выдачей информации на регистрирующее устройство или осциллоскоп в реальном времени; режим 2- непрерывное циклическое считывание информации, записанной в устройство в режиме 1, выдача информации на регистрирующее устройство со скоростью V/5 ^oC 10.Mode 1 recording of heart sounds in memory for a period of at least 5 seconds with the direct delivery of information to a recording device or oscilloscope in real time; mode 2 - continuous cyclic reading of information recorded in the device in mode 1, the issuance of information to the recording device with a speed of V / 5 ^o C 10.

Режим работы устройства определяется положением переключателя " Запись/Воспроизведение", расположенным в блоке управления 8. В режиме 1 переключатель "Запись/Воспроизведение" переводится в положение "Запись". Звуки сердца пациента в микрофоне 1 преобразуются в электрический сигнал, который усиливается входным усилителем и поступает в блок фильтров 3. The operation mode of the device is determined by the position of the Record / Play switch located in the control unit 8. In mode 1, the Record / Play switch is put into the Record position. The heart sounds of the patient in the microphone 1 are converted into an electrical signal, which is amplified by the input amplifier and enters the filter unit 3.

В блоке фильтров 3 осуществляется формирование фонокардио- логических характеристик в 6-ти частотных диапазонах со следующими основными частотами (Гц): вариант 1: 25,50,100,200,400,400(А); вариант 2: 35,70,140,250,400,14О(А). In filter block 3, phonocardiological characteristics are formed in 6 frequency ranges with the following main frequencies (Hz): option 1: 25,50,100,200,400,400 (A); option 2: 35,70,140,250,400,14O (A).

Аналоговые сигналы из блока фильтров 3 по шести независимым каналам поступают в блок АЦП 4, где происходит преобразование информации из аналоговой формы в цифровую восьмиразрядную. Для каждого канала определен свой АЦП в блоке АЦП 4 и свой ЦАП в блоке ЦАП 7. Analog signals from the filter unit 3 through six independent channels are fed to the ADC unit 4, where information is converted from an analog form to an eight-digit digital. Each channel has its own ADC in the ADC 4 unit and its own DAC in the DAC 7 unit.

В блоке управления 5 (фиг.2) тактовые сигналы, формируемые генератором тактовых импульсов (ГТИ) (Д1, кварцевый резонатор В), поступают на счетчик адреса (Д2, ДЗ, Д5-Д9), на формирователь импульсов считывания блока ЦАП 7 (Д28, ДЗ0, ДЗ1, ДЗ2, Д40, Д41) и на вход записи младших разрядов блока ОЗУ 6. In the control unit 5 (FIG. 2), the clock signals generated by the clock pulse generator (GTI) (D1, quartz resonator B) are sent to the address counter (D2, DZ, D5-D9), to the read pulse generator of the DAC 7 (D28 , DZ0, DZ1, DZ2, D40, D41) and to the entry entry of the lower bits of the RAM unit 6.

Счетчик адреса вырабатывает сигналы выборки для блока ОЗУ 6. В схемах Д1.3, Д10-Д12, R2 сигнал, поступающий со счетчика адреса, формируются в сигналы записи в блок ОЗУ 6, а также через схему Д14-Д9 определяет восьмиразрядный адрес, поступающий в ОЗУ 6. Со счетчика адреса трехразрядная информация поступает на формирователь импульсов выборки блока АЦП 4 (Д29) и на формирователь импульсов блока ЦАП 7 (Д28, ДЗ0, ДЗ2). The address counter generates sampling signals for the RAM unit 6. In the D1.3, D10-D12, R2 circuits, the signal from the address counter is generated into the write signals to the RAM unit 6, and also determines the eight-bit address supplied to the D14-D9 circuit RAM 6. From the address counter, three-bit information is fed to the pulse shaper of the ADC 4 (D29) block and to the pulse shaper of the DAC 7 (D28, DZ0, DZ2) block.

Блок управления 5 циклически опрашивает АЦП всех каналов. При этом в момент выборки информация из магистрали записывается в блок ОЗУ 6 и блок ЦАП 7 (фиг.3). В блоке ЦАП 7 информация из восьмиразрядной цифровой формы преобразуется в аналоговую, поступает на блок выходных усилителей и далее на вход регистрирующего устройства. The control unit 5 cyclically polls the ADC of all channels. At the same time, at the time of sampling, information from the highway is recorded in the RAM unit 6 and the DAC unit 7 (Fig. 3). In the block of the DAC 7, information from an eight-bit digital form is converted into analog, fed to the block of output amplifiers and then to the input of the recording device.

В режиме 2 переключатель "Запись/Воспроизведение" переводится в положение "Воспроизведение" в блоке управления 5. По сигналу с этого переключателя прекращается выборка блока АЦП 4, выходы АЦП отключаются от магистрали переводом микросхем в 3 состояние. По сигналу, формируемому схемой Д10 в блоке управления 5, блок ОЗУ 6 переводится в режим считывания. Пo сигналу блока управления 5 осуществляется считывание информации, записанной в блок ОЗУ 6 со скоростью в 5-10 раз меньшей, чем в режиме 1. Далее эта информация в блоке ЦАП 7 преобразуется из цифровой формы в аналоговую и через блок согласующих усилителей 8 поступает на выход устройства, далее на регистрирующее устройство. In mode 2, the “Record / Playback” switch is put into the “Playback” position in the control unit 5. The signal from this switch stops the selection of the ADC 4 unit, the ADC outputs are disconnected from the line by transferring the microcircuits to the 3 state. According to the signal generated by the circuit D10 in the control unit 5, the RAM unit 6 is transferred to the read mode. The signal of the control unit 5 reads the information recorded in the RAM unit 6 at a speed of 5-10 times less than in mode 1. Further, this information in the DAC unit 7 is converted from digital to analog and through the block of matching amplifiers 8 is output devices, then to the recording device.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет записывать информацию о фонокардиограмме в цифровом виде в реальном масштабе времени, хранить ее, затем выводить информацию на регистрирующее устройство в аналоговой форме с замедлением в N раз, при одновременном замедлении скорости движения носителя записи на регистраторе в n раз по сравнению со стандартной, принятой для записи этого процесса. В качестве регистрирующих устройств можно ислользовать относительно дешевые низкочастотные перьевые регистрирующие устройства или серийные отечественные электрокардиографы, что позволяет значительно увеличить экономическую эффективность процесса снятия фонокардиограммы. ЫЫЫ2 Thus, the proposed device allows you to record information about the phonocardiogram in digital form in real time, store it, then display information on the recording device in analog form with a slowdown of N times, while slowing the speed of the recording medium on the recorder by n times compared to with the standard accepted for recording this process. As recording devices, relatively cheap low-frequency pen recording devices or serial domestic electrocardiographs can be used, which can significantly increase the economic efficiency of the phonocardiogram removal process. YYY2

Claims

A phonocardiographic set-top box for an electrocardiograph containing a microphone, amplifier, bandpass filter unit, a block of analog-to-digital converters in series, characterized in that, in order to ensure the output of information in analog form with a delay of N times and the ability to record phonocardiographic signals to recording devices with a strip pass F / n, the second inputs of the block of analog-to-digital converters are connected respectively to the first outputs of the control unit, the second outputs of which are connected to operational storage device, the information outputs of which are connected via a common bus with the inputs of the block of analog-to-digital converters and the block of digital-to-analog converters, the outputs of which are respectively connected to the inputs of the block of matching amplifiers, the outputs of which are the outputs of the set-top box.