RU2076629C1

RU2076629C1 - Device for selection of cardiosignal r-wave and method of its realization

Info

Publication number: RU2076629C1
Application number: SU914939841A
Authority: RU
Inventors: С.П. Романов
Original assignee: Институт физиологии им.И.П.Павлова РАН
Priority date: 1991-05-24
Filing date: 1991-05-24
Publication date: 1997-04-10

Abstract

FIELD: medicine. SUBSTANCE: method of selection of electrocardiosignal R-wave consists in the fact that the front of QRS 0 complexes of cardiosignal is selected by increasing its amplitude by 2-3 times relative to the initial magnitude and simultaneously suppressing the signal high-frequency component; the fronts of the QRS -complex are peaked to the signal-to-noise ratio by 15 to 20 times, and the signal high-frequency component is suppressed; the amplitude of the RS-section exceeding the amplitude magnitude of the noise component is increased to the preset level, thus obtaining a selected R-wave of the electrocardiosignal; lead is carried out in the first standard leads, placing the hand fingers of the patient under examination in electrically conducting liquid, serving as electrodes. The device for selection of the electrocardiosignal R-wave has the main differential amplifier with electrodes connected to its input; series-connected first differentiating network and amplifier, second differentiating network and amplifier, limiter and display light-emitting diode; series-connected third differentiating network and integrating amplifier, as well as an interval-to-code converter with a digital display and a computer; the inputs of the first and third differentiating networks are connected to the output of the main differential amplifier; the outputs of the limiter and integrating amplifier are connected to the respective inputs of the analog-to- digital converter connected to the computer; and the output of the limiter is additionally connected to the input of the interval-to-code converter. EFFECT: reduced time of selection at enhanced accuracy. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к системам профотбора или предрейсовой экспресс-диагностики частоты сердечных сокращений, и может использоваться в системах автоматической обработки кардиосигналов. The invention relates to medical equipment, in particular to systems for professional selection or pre-trip express diagnostics of heart rate, and can be used in automatic processing of cardiac signals.

Для наиболее полной секции функционального состояния сердца по его электрическим потенциалам применяют разнообразные специальные методики отведения, регистрации и анализа электрокардиограмм. For the most complete section of the functional state of the heart by its electric potentials, a variety of special techniques are used for abduction, registration and analysis of electrocardiograms.

Специфические требования к обследованию предъявляются в процессе проведения массовых профилактических осмотров в сжатые сроки, например, предрейсовые медицинские осмотры водителей. В этом случае использование методик с наложением электродов или закреплением датчиков требует использования специально обученного медперсонала и затягивает время обследования. Применяемая усилительная аппаратура требует установки нуля самописца, что связано с различным сопротивлением контакта поверхности кожи и электродов у разных обследуемых. Использование неэлектрических методов кардиографии требует применения еще более жестких условий как для установки датчиков, так и для положения самого обследуемого, ограничивающих свободу его движений. Так известные преобразователи для фонокардиографии (1) или фотоплетизмографы (2,3) требуют особых навыков в обращении и индивидуальной установки на теле в зависимости от конструкции человека. Наличие помех при отведении электрических сигналов, а также изменение амплитуды R и Т составляющих кардиограммы в процесс отведения ведет к разработке различных устройств (4, 5, 6), позволяющих повысить помехозащищенность выделения R-зубца или повысить точность измерений. С целью повышения достоверности диагностических заключений разрабатываются специализированные вычислители (7), сложность аппаратной реализации которых в настоящеевремя с успехом заменяется применением персональных ЭВМ с возможностью реализации алгоритмов анализа значительной сложности и накоплением персонофицированных банков данных (8). Различные способы наложения электродов (9,10), применяемые в клиниках, также не решают стоящих перед нами задач быстрого кардиомониторинга. Specific requirements for the examination are presented in the process of conducting mass preventive examinations in a short time, for example, pre-trip medical examinations of drivers. In this case, the use of techniques with the application of electrodes or fixing sensors requires the use of specially trained medical personnel and delays the examination time. The amplification equipment used requires a zero recorder, which is associated with different contact resistance of the skin surface and electrodes in different subjects. The use of non-electric methods of cardiography requires the use of even more stringent conditions both for the installation of sensors and for the position of the subject, restricting the freedom of his movements. So the well-known converters for phonocardiography (1) or photoplethysmographs (2,3) require special skills in handling and individual installation on the body, depending on the design of the person. The presence of interference during the removal of electrical signals, as well as a change in the amplitude of the R and T components of the cardiogram during the removal process, leads to the development of various devices (4, 5, 6) that can increase the noise immunity of R-wave extraction or improve the accuracy of measurements. In order to increase the reliability of diagnostic conclusions, specialized calculators are being developed (7), the complexity of the hardware implementation of which is now successfully replaced by the use of personal computers with the possibility of implementing analysis algorithms of significant complexity and the accumulation of personalized data banks (8). Various methods of applying electrodes (9.10), used in clinics, also do not solve the problems of fast cardiomonitoring that confront us.

За прототип приняты способ селекции R-зубца электрокардиосигнала (11), по своей цели повышение надежности селекции и по манипуляциям с амплитудой электрокардиосигнала наиболее совпадающий с предлагаемым способом, и устройство для детектирования R-зубца (12), по наличию в нем узлов и блоков и их назначению наиболее совпадающее с заявляемым устройством. Однако способ селекции используют числовые отсчеты кардиосигнала и требует 3-10 предшествующих значений измеренных временных интервалов для формирования дополнительных сигналов на основании которых, корректируя значения уровней выделения в каждом кардиоцикле, выдают сигнал наличия R-зубца. Использование указанного способа уменьшает вероятность принятия неверного решения, но он оказывается громоздким и позволяет получать решение о наличии кардиосигнала только после его регистрации в нескольких циклах. В устройстве, принятом за прототип, фиксация R-зубца осуществляется путем сравнения сигнала, прошедшего усиление, фильтрацию и выпрямление с экспоненциально убывающим пороговым уровнем, начальное значение которого определяется амплитудой предыдущего импульса, превысившего порог, а скорость убывания зависит от частоты сердечных сокращений. Однако в таком устройстве возможен пропуск R-зубца в случае аритмий или регистрация Т составляющей электрокардиоритма в качестве R-зубца в случае значительного уменьшения порога в R-R интервале. Это не позволяет получать объективную оценку каждого R-R интервала, что имеет большое значение в диагностике заболеваний сердца. Кроме того в известных устройствах не рассматриваются способы и условия отведения электрокардиосигнала, хотя от них зависит возможность дальнейшего применения тех или иных методов анализа сердечной деятельности. The method for selection of the R-wave of the electrocardiosignal (11) is taken as a prototype, its purpose is to increase the reliability of selection and manipulations with the amplitude of the electrocardiogram most matching the proposed method, and a device for detecting the R-wave (12), by the presence of nodes and blocks in it and their purpose is most consistent with the claimed device. However, the selection method uses numerical samples of the cardiosignal and requires 3-10 previous values of the measured time intervals to form additional signals based on which, by adjusting the values of the levels of excretion in each cardiocycle, they give an R-wave presence signal. Using this method reduces the likelihood of making the wrong decision, but it turns out to be cumbersome and allows you to get a decision on the presence of a cardiac signal only after it is registered in several cycles. In the device adopted as a prototype, the R-wave is fixed by comparing the signal that has passed amplification, filtering, and rectification with an exponentially decreasing threshold level, the initial value of which is determined by the amplitude of the previous pulse that exceeded the threshold, and the rate of decrease depends on the heart rate. However, in such a device, it is possible to skip the R-wave in the case of arrhythmias or to register the T component of the electrocardiogram as an R-wave in the case of a significant decrease in the threshold in the R-R interval. This does not allow an objective assessment of each R-R interval, which is of great importance in the diagnosis of heart disease. In addition, the known devices do not consider methods and conditions for the discharge of an electrocardiogram, although the possibility of further application of certain methods of analysis of cardiac activity depends on them.

Таким образом целью изобретения являются сокращение времени селекции R-зубца электрокардиосигнала при одновременном повышении точности способа, повышение помехозащищенности выделения R-зубца, непосредственная визуализация кардиоритма и исключение регулировочных и настроечных операций для регистрации ЭКГ. Thus, the aim of the invention is to reduce the time of selection of the R-wave of the electrocardiogram while improving the accuracy of the method, increasing the noise immunity of the allocation of the R-wave, direct visualization of the cardiac rhythm and the exclusion of adjustment and tuning operations for ECG recording.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе обработка электрокардиосигнала происходит в реальном масштабе времени непосредственно в процессе отведения, в результате которой выделяют фронт RS-кардиосигнала, увеличивая его размах в 2-3 раза относительно исходной величины и одновременно подавляя высокочастотную составляющую сигнала. Далее еще более обостряют фронты QRS комплекса до соотношения сигнал/шум в 15-20 раз, формируя положительный и отрицательный импульсы, амплитуда которых пропорциональна размаху и скорости нарастания и спада соответственно QR и RS составляющих электрокардиосигнала, и вновь подавляют высокочастотную составляющую сигнала. Далее увеличивают амплитуду участка RS, превышающего амплитуду шумовой составляющей до заданного уровня, получая таким образом выделенный R-зубец электрокардиосигнала. The goal is achieved in that in the proposed method, the processing of the electrocardiogram occurs in real time directly during the abduction process, as a result of which the front of the RS-cardiosignal is distinguished, increasing its amplitude by 2–3 times relative to the initial value and simultaneously suppressing the high-frequency component of the signal. Further, the fronts of the QRS complex are sharpened even further to a signal-to-noise ratio of 15-20 times, forming positive and negative pulses, the amplitude of which is proportional to the magnitude and rise and fall rates of the QR and RS components of the cardiac signal, respectively, and again suppress the high-frequency component of the signal. Next, the amplitude of the RS portion is increased, which exceeds the amplitude of the noise component to a predetermined level, thereby obtaining a distinguished R-wave of an electrocardiogram.

В устройстве для реализации предлагаемого способа кроме усилителя на входе дополнительно введены последовательно присоединенные к его выходу первые дифференцирующая цепочка и усилитель с ограничением верхней полосы пропускания, вторые дифференцирующая цепочка и усилитель с ограничением верхней полосы пропускания, со смещением нулевой линии и нелинейным коэффициентом усиления и ограничитель. К выходу ограничителя подключены светодиод индикации, преобразователь интервал-код, выход которого выведен на цифровой индикатор, и вход аналого-цифрового преобразователя платы сопряжения с ЭВМ. К выходу основного усилителя дополнительно подключены последовательно соединенные третья дифференцирующая цепочка и интегрирующий усилитель, выход которого подключен к второму входу аналого-цифрового преобразователя платы сопряжения. In the device for implementing the proposed method, in addition to the input amplifier, the first differentiating circuit and an amplifier with upper bandwidth limiting, a second differentiating circuit and an amplifier with upper bandwidth limiting, with a zero line offset and non-linear gain and a limiter are additionally introduced sequentially connected to its output. The indicator LED is connected to the output of the limiter, the interval-code converter, the output of which is output to a digital indicator, and the input of the analog-to-digital converter of the computer interface board. The output of the main amplifier is additionally connected in series with a third differentiating circuit and an integrating amplifier, the output of which is connected to the second input of the analog-to-digital converter of the interface board.

На фиг.1 показана блок-схема заявляемого устройства, где 1 основной дифференциальный усилитель, 2 входы для подключения регистрирующих электродов, 3 первая дифференцирующая цепочка, 4 первый усилитель, 5 - вторая дифференцирующая цепочка, 6 второй усилитель, 7 ограничитель, 8 - светодиод индикации, 9 преобразователь интервал-код, 10 цифровой индикатор, 11 аналого-цифровой преобразователь, 12 персональный компьютер, 13 третья дифференцирующая цепочка, 14 интегрирующий усилитель, 15 и 16 - выходы соответствующих усилителей других устройств селекции R-зубца. Figure 1 shows a block diagram of the inventive device, where 1 main differential amplifier, 2 inputs for connecting the recording electrodes, 3 first differentiating circuit, 4 first amplifier, 5 - second differentiating chain, 6 second amplifier, 7 limiter, 8 - indication LED , 9 interval code converter, 10 digital indicator, 11 analog-to-digital converter, 12 personal computer, 13 third differentiating circuit, 14 integrating amplifier, 15 and 16 - outputs of the corresponding amplifiers of other R-memory selection devices tsa.

На фиг. 2 фрагмент реальных записей сигналов в различных точках схемы, где 17 сигнал электрокардиограммы на выходе основного усилителя 1, 18 - сигнал на выходе первого усилителя 4, 19 сигнал на выходе второго усилителя 6, 20 сигнал выделенного R-зубца на выходе ограничителя 7. In FIG. 2 is a fragment of real signal records at various points in the circuit, where 17 is the electrocardiogram signal at the output of the main amplifier 1, 18 is the signal at the output of the first amplifier 4, 19 is the signal at the output of the second amplifier 6, 20 is the signal of the extracted R-wave at the output of the limiter 7.

Способ селекции R-зубца основан на том, что задний фронт комплекса QRS в норме имеет большую скорость спада электрического сигнала, последовательность примененных действий над которым в результате прямой обработки в реальном масштабе времени позволяет выделить каждый R-зубец электрокардиосигнала. Особенность способа заключается еще и в том, что выделяемый сигнал, соответствующий R-зубцу электрокардиограммы, имеет противоположную полярность регистрируемому под электродами всему комплексу потенциалов деятельности сердца, и следовательно, легко селектируется и отождествляться может только с комплексом QRS. The method of selecting the R-wave is based on the fact that the back front of the QRS complex normally has a high decay rate of the electric signal, the sequence of actions applied to which, as a result of direct processing in real time, allows each R-wave of the cardiac signal to be distinguished. The peculiarity of the method also lies in the fact that the emitted signal corresponding to the R-wave of the electrocardiogram has the opposite polarity to the whole complex of potential activity of the heart, recorded under the electrodes, and therefore, it can be easily selected and identified only with the QRS complex.

Способ может быть выполнен повторным применением операций дифференцирования над кардиосигналом и последующего интегрирования, в результате которых после первого дифференцирования получаем при сохранении общей формы кардиосигнала больший диапазон относительного изменения напряжений (размах) в комплексе QRS, а после второго увеличение диапазона изменения сигнала, соответствующего интервалу RS, формирующего значительной амплитуды импульс, который, кроме того, подвергается усилению в той части, которая превышает по амплитуде уровень шума, таким образом выделяя чистый сигнал, соответствующий R-зубцу электрокардиосигнала. The method can be performed by repeated application of the operations of differentiation over the cardiosignal and subsequent integration, as a result of which, after the first differentiation, while maintaining the general shape of the cardiosignal, we obtain a larger range of relative voltage changes (range) in the QRS complex, and after the second, an increase in the range of signal variation corresponding to the RS interval, forming a significant amplitude pulse, which, in addition, is amplified in the part that exceeds the amplitude of the noise level a, thereby highlighting a clean signal corresponding to the R-wave of the electrocardiogram.

Порядок операций при реализации способа заключается в выделении фронта RS-электрокардиосигнала увеличением в 2-3 раза его размаха, например дифференцированием, относительно исходного уровня в электрокардиосигнале и подавлении высокочастотной составляющей сигнала, например, в результате интегрирования или ограничения полосы пропускания, применении повторного обострения в 15-20 раз фронтов QRS комплекса и ограничения высокочастотной составляющей сигнала, после которых увеличением амплитуды соответствующего RS участку сигнала до заданного уровня в той его части, которая превышает амплитуду шумовой составляющей, получаем выделенный R-зубец электрокардиосигнала. The order of operations during the implementation of the method consists in highlighting the front of the RS-electrocardiosignal by a factor of 2–3 increase, for example, by differentiating it from the initial level in the electrocardiological signal and suppressing the high-frequency component of the signal, for example, as a result of integration or limitation of the passband, using repeated sharpening -20 times the fronts of the QRS complex and the limitations of the high-frequency component of the signal, after which by increasing the amplitude of the corresponding RS section of the signal to a predetermined level in the part that exceeds the amplitude of the noise component, we obtain the selected R-tooth electrocardiosignal.

Пример конкретной реализации способа поясняется осциллограммами фиг.2, где сигнал на пятом канале (цифра слева у каждой осциллограммы соответствует номеру канала регистрирующего прибора) соответствует электрокардиосигналу. В результате последовательного применения операций обострения (постоянная времени 0,01 с) и ограничения высокочастотной составляющей сигнала (постоянная времени 0,0056 с) увеличиваем в 2 раза размах RS-участка (осциллограмма на втором канале) при сохранении общей формы кардиосигнала. Повторноеприменение операций (постоянная времени 0,01 с) с коэффициентом усиления 17,4 и подавлении высокочастотной составляющей сигнала в результате интегрирования (постоянная времени 0,018 с), а также сдвига нулевой линии так, чтобы шумовая составляющая сигнала не пересекла уровень нулевого потенциала, получаем сигнал (верхняя осциллограмма на фиг.2), отрицательная составляющая которого увеличивается до заданного уровня. Применение операции ограничения позволяет выделить сигнал (нижняя осциллограмма на фиг.2), точно соответствующий R-зубцу электрокардиосигнала. An example of a specific implementation of the method is illustrated by the waveforms of figure 2, where the signal on the fifth channel (the number on the left of each waveform corresponds to the channel number of the recording device) corresponds to the electrocardiogram. As a result of the sequential use of sharpening operations (time constant 0.01 s) and limitation of the high-frequency component of the signal (time constant 0.0056 s), we double the range of the RS section (waveform on the second channel) while maintaining the general shape of the cardiosignal. Reapplying operations (time constant 0.01 s) with a gain of 17.4 and suppressing the high-frequency component of the signal as a result of integration (time constant 0.018 s), as well as shifting the zero line so that the noise component of the signal does not cross the zero potential level, we obtain a signal (the upper waveform in figure 2), the negative component of which increases to a predetermined level. The application of the limiting operation allows you to select the signal (lower waveform in figure 2), exactly corresponding to the R-wave of the electrocardiogram.

Увеличение размаха отрицательного фронта QRS комплекса в 2-3 раза при первой операции обострения и ограничения высокочастотной составляющей вызвано тем, что при большем соотношении этой величины будут увеличиваться амплитуда и обостряться все колебания, так как операция применяется непрерывно к всему электрокардиосигналу, а не только к его части. При этих условиях амплитуда размаха и скорость изменения заднего фронта QRS комплекса достаточны, чтобы надежно и точно селектировать момент появления R-зубца. Последующее обострение сигнала с увеличением размаха в 15-20 раз необходимо, чтобы надежно селектировать R-зубец при изменении амплитуды исходного электрокардиосигнала, наблюдаемом, в частности, в процессе дыхания (известно, что при вдохе и выдохе электрокардиосигналы имеют разную амплитуду), а также для уверенной селекции R-зубца в случае его малой величины, что может проявляться как при сердечной недостаточности, так и в зависимости от конституции и соотношения размеров тела человека. Большое соотношение увеличит амплитуду шумовой линии и в условиях ограничения амплитуды сигнала не даст положительного эффекта. An increase in the magnitude of the negative front of the QRS complex by a factor of 2–3 during the first sharpening operation and limitation of the high-frequency component is caused by the fact that, with a larger ratio of this value, the amplitude will increase and all vibrations will aggravate, since the operation is applied continuously to the entire cardiac signal, and not only to it parts. Under these conditions, the amplitude of the span and the rate of change of the trailing edge of the QRS complex are sufficient to reliably and accurately select the moment of appearance of the R-wave. The subsequent sharpening of the signal with an increase in the range of 15–20 times is necessary in order to reliably select the R-wave when the amplitude of the initial electrocardiogram is changed, which is observed, in particular, during breathing (it is known that when inhaling and exhaling, the electrocardiograms have different amplitudes), as well as confident selection of the R-wave in the case of its small size, which can occur both in heart failure, and depending on the constitution and the ratio of the size of the human body. A large ratio will increase the amplitude of the noise line and, under conditions of limiting the amplitude of the signal, will not produce a positive effect.

Решая комплексно задачу селекции R-зубца кардиосигнала в стандартных отведениях, для уменьшения затрачиваемого на обследование времени регистрацию электрокардиосигнала осуществляем в первом стандартном отведении опусканием концевых фаланг пальцев рук обследуемого в жидкую проводящую среду, являющуюся электродами. Solving the complex task of selecting the R-wave of the cardiosignal in standard leads, to reduce the time spent on the examination, the electrocardiogram is recorded in the first standard lead by lowering the terminal phalanges of the fingers of the examined person in a liquid conducting medium, which is the electrodes.

Устройство для селекции R-зубца содержит основной дифференциальный усилитель 1 по постоянному току, к входам 2 которого подключены отводящие электроды, а к выходу последовательно соединенные первые дифференцирующая цепочка 3 и усилитель 4, вторые дифференцирующая цепочка 5 и усилитель 6 и ограничитель 7, выход которого соединен с светодиодом 8 индикации, входом преобразователя 9 интервал-код с цифровым индикатором 10 и первым входом аналого-цифрового преобразователя 11 платы сопряжения с персональным компьютером 12. Выход основного усилителя дополнительно соединен с последовательно включенными третьей дифференцирующей цепочкой 13 и интегрирующим усилителем 14, выход которого подключен к второму входу аналого-цифрового преобразователя 11. Выходы усилителей могут быть подключены к входам осциллографа для наблюдения за соответствующими сигналами в процессе регистрации. На входы 15 и 16 подключены соответственно выходы усилителей 14 и ограничителей 7 от других устройств селекции R-зубца для одновременного мониторинга несколько обследуемых. The device for selecting the R-wave contains the main differential amplifier 1 for direct current, the input electrodes 2 are connected to the inputs 2, and the first differentiating chain 3 and amplifier 4, the second differentiating chain 5 and amplifier 6 and limiter 7, the output of which is connected to the output, are connected in series with LED 8 indication, the input of the Converter 9 interval code with a digital indicator 10 and the first input of the analog-to-digital converter 11 of the interface card with a personal computer 12. The output of the main amplifier additionally connected to a series-connected third differentiating circuit 13 and an integrating amplifier 14, the output of which is connected to the second input of the analog-to-digital converter 11. The outputs of the amplifiers can be connected to the inputs of the oscilloscope to monitor the corresponding signals during registration. At the inputs 15 and 16, respectively, the outputs of the amplifiers 14 and limiters 7 from other devices for selecting the R-wave are connected for simultaneous monitoring of several subjects.

Работа устройства и способ селекции R-зубца поясняются осциллограммами на фиг.2. При отведении ЭКГ на выходе основного усилителя наблюдается сигнал 17 электрокардиограммы с характерными Р, QRS и Т потенциалами, характеризующими работу сердца. После прохождения первой дифференцирующей цепочки 3 на выходе усилителя 4 получаем сигнал 18 с обострением и большим размахом заднего фронта R-зубца, а в результате повторного дифференцирования, смещения нулевой линии и нелинейного усиления на выходе усилителя 7 получаем сигнал 19, соответствующий выделяемым R-зубцам. В результате ограничения сигнала относительно нулевого уровня потенциала отсекается зашумленная линия, и на выходе ограничителя 7 наблюдаем импульсы 20, частота следования которых и каждый межимпульсный интервал точно соответствуют R-R-интервалам. Сигналы с выхода ограничителя 7 вводятся в ЭВМ для статистической обработки, а прошедшие преобразователь 9 интервал-код на цифровом индикаторе 10 могут непосредственно высвечивать частоту сердечных сокращений за определенный интервал времени или показывать длительность R-R-интервала. Электрокардиосигнал, прошедший третью дифференцирующую цепочку 13 и интегрирующий усилитель 14, соответствует сигналу на выходе основного усилителя 1, но без колебаний основной линии, что соответствует проведенным математическим операциям над аналоговым сигналом. Сигнал с выхода интегрирующего усилителя 14, соответствующий полному электрокардиосигналу, поступает в ПЭВМ для комплексной диагностической оценки. Для связи с ПЭВМ использовали стандартное устройство СЭТ-1 многоканального ввода аналоговых сигналов и разработанную в ЛИАП на кафедре АСУ в отделе АИС программу ANDEX для визуализации и первичной обработки введенных в ЭВМ кардиосигналов. Все усилители выполнены на базе операционных усилителей интегральных схем, а ограничитель выполнен как эмиттерный повторитель сигнала только одной полярности. The operation of the device and the selection method of the R-wave are illustrated by the oscillograms in figure 2. When assigning the ECG at the output of the main amplifier, an electrocardiogram signal 17 with characteristic P, QRS and T potentials characterizing the work of the heart is observed. After passing through the first differentiating chain 3 at the output of amplifier 4, we obtain signal 18 with an aggravation and a large swing of the trailing edge of the R-wave, and as a result of repeated differentiation, zero line displacement, and nonlinear amplification at the output of amplifier 7, we obtain signal 19 corresponding to the allocated R-teeth. As a result of limiting the signal to a zero potential level, a noisy line is cut off, and at the output of the limiter 7, we observe pulses 20, the repetition rate of which and each inter-pulse interval correspond exactly to R-R intervals. The signals from the output of the limiter 7 are input into the computer for statistical processing, and the interval code transducer 9 that has passed the interval code on the digital indicator 10 can directly display the heart rate for a certain time interval or indicate the duration of the R-R interval. The electrocardiose signal, which passed the third differentiating chain 13 and integrates the amplifier 14, corresponds to the signal at the output of the main amplifier 1, but without oscillations of the main line, which corresponds to the mathematical operations performed on the analog signal. The signal from the output of the integrating amplifier 14, corresponding to the full electrocardiosignal, is fed to the PC for a comprehensive diagnostic evaluation. To communicate with a personal computer, we used the standard SET-1 multichannel input signal of analog signals and the ANDEX program developed at LIAP at the ACS department in the AIS department for visualization and primary processing of cardiosignals introduced into the computer. All amplifiers are based on operational amplifiers of integrated circuits, and the limiter is designed as an emitter signal repeater of only one polarity.

В процессе работы с устройством при отведении и регистрации ЭКГ не требуется проведения никаких регулировочных и настроечных операций. При присоединении одного из электродов к отводящей поверхности наблюдается увеличение яркости непрерывного свечения светодиода индикации 8, которое пропадает после подсоединения второго электрода и заменяется яркими вспышками в соответствии с ритмом и амплитудой сердечных сокращений. Селекция R-зубца осуществляется в реальном масштабе времени в каждом электрокардиоцикле. In the process of working with the device during the assignment and registration of the ECG, no adjustment and tuning operations are required. When one of the electrodes is connected to the discharge surface, an increase in the brightness of the continuous glow of the indication LED 8 is observed, which disappears after the second electrode is connected and is replaced by bright flashes in accordance with the rhythm and amplitude of the heartbeats. R-wave selection is carried out in real time in each electrocardiocycle.

Преимущества способа подтверждаются сокращением по сравнению с прототипом по крайней мере в 3-10 раз времени селекции, так как выделение R-зубца электрокардиосигнала осуществляется в реальном масштабе времени непосредственно на каждом кардиоцикле без операций определения моментов времени появлений возможных R-зубцов и вычисления средних из 3-10 R-R предшествующих интервалов, на основании которых определяется возможность принадлежности следующего выделенного "R"-зубца к выделяемому кардиоциклу. The advantages of the method are confirmed by a reduction in comparison with the prototype by at least 3-10 times the selection time, since the R-wave of the electrocardiogram is extracted in real time directly on each cardiac cycle without operations to determine the time moments of occurrence of possible R-waves and calculate the average of 3 -10 RR of the preceding intervals, on the basis of which the possibility of belonging of the next selected "R" -tooth to the allocated cardiocycle is determined.

Повышение точности селекции, во-первых, связано с тем, что в текущем масштабе времени непосредственно в процессе регистрации выделяется каждый R-зубец, если не существует. Во-вторых, если в прототипе R-зубец выделяется с некоторой вероятностью, причем за R-зубец может быть принято любое отклонение в исходном электрокардиосигнале, модуль прироста которого составляет 20-80 мкВ и он попадает в установленные (вычисляемые по предыдущим вычисленным кардиоциклам) пороговые границы как по времени, так и по амплитуде, то в заявляемых способе и устройстве выделенный сигнал точно соответствует не только моменту R-зубца кардиосигнала, позволяя точно вычислять каждый R-R-интервал, а формируется во время протекания нисходящей фазы QRS-комплекса, т. е. его длительность равна длительности RS-интервала. Это особенно важно при обследовании больших с нарушением сердечной деятельности, выраженной в нестабильности следования R-R интервалов, появлении экстрасистол или в случае независимых сокращений предсердий и желудочков. Improving the accuracy of selection, firstly, is due to the fact that in the current time scale, each R-wave is allocated directly during the registration process, if it does not exist. Secondly, if in the prototype the R-wave is distinguished with some probability, moreover, any deviation in the original electrocardiogram can be taken as the R-wave, the growth modulus of which is 20-80 μV and it falls into the set threshold (calculated from the previous calculated cardiocycles) boundaries both in time and in amplitude, then in the inventive method and device, the selected signal exactly corresponds not only to the moment of the R-wave of the cardiosignal, allowing accurate calculation of each RR-interval, but is formed during the flow down Phase QRS-complex, ie. e. the duration equal to RS-interval duration. This is especially important when examining large, with impaired cardiac activity, expressed in instability of following R-R intervals, the appearance of extrasystoles or in the case of independent contractions of the atria and ventricles.

С целью проведения быстрого мониторинга ЭКГ и осуществления надежного контакта между электродами и отводящей поверхностью предложено использовать емкости из изоляционного материала, в которые помещены электроды и жидкая проводящая среда. В этом случае снятие электрокардиограммы осуществляется в первом стандартном отведении опусканием концевых фаланг пальцев в указанные емкости. Отпадает необходимость в закреплении электродов на теле человека, обеспечивается надежный и постоянный контакт между электродами и поверхностью тела, значительно уменьшается время обследования, что очень важно при проведении массовых проверок функционального состояния сердечно-сосудистой системы в ограниченные сроки. К обследуемому не предъявляется никаких специальных требований, ограничивающих его движения или направленных на длительное поддержание определенной позы. Осциллограммы, представленные на фиг.2, получены при отведении с концевых фаланг указательных пальцев, когда контакт между поверхностью кожи и электродами обеспечивался через воду, а обследуемый стоял в свободной позе. In order to carry out quick ECG monitoring and ensure reliable contact between the electrodes and the discharge surface, it is proposed to use containers made of insulating material in which electrodes and a liquid conductive medium are placed. In this case, the removal of the electrocardiogram is carried out in the first standard lead by lowering the terminal phalanges of the fingers into the indicated containers. There is no need to fix the electrodes on the human body, reliable and constant contact between the electrodes and the body surface is ensured, the examination time is significantly reduced, which is very important when conducting mass checks of the functional state of the cardiovascular system in a limited time. No special requirements are imposed on the subject, restricting his movements or aimed at the long-term maintenance of a certain posture. The oscillograms shown in Fig. 2 were obtained when the index fingers were removed from the terminal phalanges, when the contact between the skin surface and the electrodes was provided through water, and the subject was in a free position.

Предложенный способ и устройство селекции R-зубца имеют диагностическую ценность, так как при нарушении сердечной деятельности или аномалии в формировании электрического сигнала сердца уменьшается крутизна заднего фронта QRS-комплекса и на выходе устройства не формируется в полном объеме выделяемый импульс 20. Это является основанием для проведения более детального анализа электрокардиосигнала и направления обследуемого к врачу-кардиологу. The proposed method and device for R-wave selection are of diagnostic value, since in case of cardiac abnormalities or abnormalities in the formation of the electrical signal of the heart, the steepness of the trailing edge of the QRS complex decreases and the output pulse 20 is not fully formed at the device output. This is the basis for a more detailed analysis of the electrocardiogram and the direction of the subject to the cardiologist.

Кроме клинического предлагаемого устройства может использоваться в качестве индивидуального средства за слежением за сердечной деятельностью как амбулаторно на производстве, так и в домашних условиях. In addition to the clinical device proposed, it can be used as an individual means for monitoring cardiac activity both on an outpatient basis at work and at home.

Claims

1. The method of selection of the R-wave of the cardiosignal recorded in the standard lead, including the selection of the fronts of the QRS complexes of the cardiosignal, characterized in that, in order to increase the noise immunity and increase the accuracy of the method while reducing the time of registration and analysis of the cardiosignal, increase its amplitude by 2 3 times, suppressing the high-frequency component of the newly received signal, re-increase the amplitude of the cardiosignal to the signal-to-noise ratio 15 20 times, forming positive and negative impulses, amplitudes and which are proportional to the magnitude and rise and fall rates, respectively, of the QR and RS components of the cardiosignal, while suppressing the high-frequency component in the re-received signal, and increase the amplitude of the negative pulse in terms of exceeding the amplitude value of the noise component in proportion to the parabolic function of this excess, forming Thus, the signal corresponding to the moment of appearance of the RS component of the cardiosignal.

2. The method according to p. 1, characterized in that the cardiac signal is removed in the first standard lead by placing the fingers of the examined person in an electrically conductive fluid that performs the function of electrodes.

3. Device for selecting a R-wave of a cardiosignal, comprising a differential amplifier with electrodes connected to its inputs, characterized in that a first differentiating circuit, a first amplifier, a second differentiating circuit, a second amplifier, a limiter, and an LED indicator are connected in series to the output of the limiter, the interval code converter and a digital indicator connected to its output, a third differentiating circuit in series, the input of which is connected to the differential output a potential amplifier and the input of the first differentiating circuit, an integrating amplifier, an analog-to-digital converter, and a personal computer, in addition, the output of the limiter is connected to the input of the interval code converter and the corresponding input of the analog-to-digital converter.