RU2134060C1

RU2134060C1 - Device for estimation of heart activity

Info

Publication number: RU2134060C1
Application number: RU98121167A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Урываев; А.В. Мальцев; Т.Ю. Мальцева
Original assignee: Урываев Юрий Викторович; Мальцев Александр Владимирович; Мальцева Татьяна Юрьевна
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 1999-08-10

Abstract

FIELD: cardiology. SUBSTANCE: device has successively connected electrodes, amplifier and separator of QRS complex. Input of separator of QRS complex is connected with the first input of sampling and storage unit. Output of separator of QRS complex is connected, respectively, via multivibrator with the second input of sampling and storage unit and via shaper of time mark of isoline with the third input of sampling and storage unit, and via the second multivibrator is connected with the fourth input of sampling and storage unit. Output of sampling and storage unit is connected to successively connected digitizer, memory unit and analysis unit connected to indication unit. The device increases accuracy of diagnosis of metabolism of myocardium due to analysis of dynamics of displacement of ST segment and characteristics of wave T. EFFECT: full dynamic estimation of myocardium metabolism. 3 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, используемой в кардиологии, в частности для оценки состояния сердца. The invention relates to medical equipment used in cardiology, in particular for assessing the condition of the heart.

Известно устройство для контроля и коррекции функционального состояния человека, содержащее селектор R-зубцов, блок управления, преобразователь интервал-код, блок формирования вариационного размаха, моды и амплитуды моды и блок обработки [1]. A device for monitoring and correcting the functional state of a person, comprising a R-wave selector, a control unit, an interval-code converter, a unit for generating a variation range, modes and mode amplitudes and a processing unit [1].

Недостатком описанного устройства является невозможность диагностики метаболизма миокарда, который является главным показателем состояния человека. Это вызвано тем, что с помощью этого устройства можно оценивать работу сердца только по таким характеристикам, как амплитуда и продолжительность R-зубца. Но при этом его конструкция не предусматривает анализа таких важных параметров работы сердца, как смещение ST-сегмента и амплитуда и продолжительность зубца Т. The disadvantage of the described device is the inability to diagnose myocardial metabolism, which is the main indicator of a person's condition. This is due to the fact that using this device you can evaluate the work of the heart only by such characteristics as the amplitude and duration of the R-wave. But at the same time, its design does not provide for the analysis of such important parameters of the heart as the displacement of the ST segment and the amplitude and duration of tooth T.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому является устройство оценки деятельности сердца, содержащее последовательно соединенные электроды, усилитель и выделитель QRS-комплекса, вход которого соединен с первым входом устройства выборки и хранения, к выходу которого подключен измерительный блок, а к выходу выделителя QRS-комплекса подсоединены формирователь метки времени изоэлектрической линии и ждущий мультивибратор [2]. The closest in technical essence to the described is a device for evaluating the activity of the heart, containing serially connected electrodes, an amplifier and a separator of the QRS complex, the input of which is connected to the first input of the sampling and storage device, to the output of which a measuring unit is connected, and to the output of the isolator of the QRS complex the shaper of the time stamp of the isoelectric line and the waiting multivibrator are connected [2].

Указанное устройство хотя и позволяет диагностировать метаболизм миокарда, но точность диагностики невысока. The specified device, although it allows you to diagnose myocardial metabolism, but the diagnostic accuracy is low.

Это обусловлено следующим. Известно, что наиболее полно метаболизм миокарда характеризует динамика показателя зубца Т и смещения ST-сегмента. В прототипе же оценивается лишь мгновенное значение смещения ST-сегмента, совершенно не отражающее его динамику, вызванную такими внесердечными влияниями, как дыхание, активность сосудодвигательного центра и гуморальные факторы. Такая важная характеристика метаболизма миокарда, как изменение зубца Т, в прототипе вообще не регистрируется. This is due to the following. It is known that the most complete myocardial metabolism is characterized by the dynamics of the T wave index and ST-segment displacement. In the prototype, only the instantaneous value of the ST-segment displacement is evaluated, which does not at all reflect its dynamics caused by such extracardiac influences as respiration, vasomotor center activity and humoral factors. Such an important characteristic of myocardial metabolism as a change in the T wave is not recorded at all in the prototype.

Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение точности диагностики нарушений метаболизма миокарда. The technical result of the proposed device is to increase the accuracy of diagnosis of disorders of the myocardial metabolism.

Указанный результат достигается тем, что в известное устройство оценки деятельности сердца, содержащее последовательно соединенные электроды, усилитель и выделитель QRS-комплекса, вход которого соединен с первым входом блока выборки и хранения, связанного с блоком индикации, а выход соединен через мультивибратор и через формирователь метки времени изолинии соответственно со вторым и третьим входами блока выборки и хранения, согласно изобретению введены второй мультивибратор, вход которого соединен с выходом выделителя QRS-комплекса, а выход - с четвертым входом блока выборки и хранения, а также последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, блок памяти и блок анализа, причем вход аналого-цифрового преобразователя связан с выходом блока выборки и хранения, а выход - со входом блока анализа, выход которого подключен ко входу блока индикации. This result is achieved by the fact that in the known device for evaluating the activity of the heart, containing serially connected electrodes, an amplifier and a separator of the QRS complex, the input of which is connected to the first input of the sampling and storage unit associated with the display unit, and the output is connected through a multivibrator and through a label former of the isoline time, respectively, with the second and third inputs of the sampling and storage unit, according to the invention, a second multivibrator is introduced, the input of which is connected to the output of the QRS complex isolator, and output - with the fourth input of the sampling and storage unit, as well as an analog-to-digital converter, a memory unit and an analysis unit connected in series, the input of the analog-to-digital converter connected to the output of the sampling and storage unit, and the output to the input of the analysis unit, the output of which is connected to the input of the display unit.

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена функциональная схема, на фиг. 2 - графики напряжений в характерных точках, а на фиг. 3 - зависимости амплитуды зубца Т, смещения сегмента ST и величины интервала RR от времени, получаемые на выходе устройства. The essence of the proposed device is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 is a functional diagram; FIG. 2 is a graph of stresses at characteristic points, and in FIG. 3 - the dependence of the amplitude of the tooth T, the displacement of the ST segment and the value of the interval RR on time obtained at the output of the device.

Устройство оценки деятельности сердца содержит электроды 1, усилитель 2, выделитель QRS-комплекса 3. Вход выделителя QRS-комплекса 3 соединяется с первым входом (I) блока 4 выборки и хранения, а выход выделителя QRS - комплекса 3 связан соответственно через мультивибратор 5 со вторым входом (II) блока 4 выборки и хранения, через формирователь 6 метки времени изолинии - с третьим входом (III) блока 4 и через второй мультивибратор 7 - с четвертым входом (IV) блока 4. Выход блока 4 выборки и хранения подключен к последовательно соединенным аналого-цифровому преобразователю 8, блоку памяти 9 и блоку анализа 10, выход которого связан с блоком индикации 11. Блок анализа 10 построен на базе микропроцессора и алгоритм его работы описан ниже. The device for evaluating the activity of the heart contains electrodes 1, amplifier 2, the separator of the QRS complex 3. The input of the extractor of the QRS complex 3 is connected to the first input (I) of the sampling and storage unit 4, and the output of the extractor of the QRS complex 3 is connected through the multivibrator 5 to the second the input (II) of the block 4 of sampling and storage, through the former 6 timestamps of the isoline with the third input (III) of the block 4 and through the second multivibrator 7 with the fourth input (IV) of the block 4. The output of the block 4 of the sampling and storage is connected to series-connected analog to digital conversion azovatelyu 8, memory 9 and block analysis unit 10, the output of which is connected with a display unit 11. The analysis unit 10 is based on microprocessor and an algorithm for its operation is described below.

Предложенное устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

Поступающий с электродов 1 электрокардиосигнал (ЭКС) усиливается усилителем 2 и поступает на выделитель QRS-комплекса 3 и на вход блока 4 выборки и хранения. Выделитель QRS-комплекса 3 формирует сигнал U1, синхронный с началом QRS-комплекса и являющийся запускающим сигналом для формирователя 6 метки времени изолинии, а также для мультивибратора 5 и второго мультивибратора 7. Мультивибратор 5 вырабатывает сигнал U2, задержанный на время Т1 от начала QRS-комплекса и совпадающий по времени с серединой интервала ST (точка А на фиг. 2). Второй мультивибратор 7 вырабатывает сигнал U3, задержанный на время Т2 от начала QRS-комплекса и совпадающий по времени с серединой зубца Т (точка В на фиг. 2). Формирователь 6 метки времени изолинии формирует сигнал U4 в момент времени Т2, равный половине времени периода сердечных сокращений (точка С на фиг. 2). Значения напряжения сигнала в точках A и B, соответствующих импульсам мультивибратора 5, второго мультивибратора 7 и формирователя 6 метки времени изолинии фиксируются в блоке 4 выборки и хранения. Из блока 4 выборки и хранения упомянутые сигналы поступают на вход аналого-цифрового преобразователя 8, где преобразуются в двоичный код и в цифровом виде поступают в блок памяти 9, где хранятся. Данные из блока памяти 9 поступают в блок анализа 10, в котором производится обработка и анализ сигнала по следующему алгоритму. Производится маркировка всех циклов ЭКГ, затем измеряются длительности интервалов RR, амплитуды зубцов Т, величины смещений сегментов ST, которые затем сравниваются с соответствующими значениями, полученными с выхода первого и второго мультивибраторов 5 и 7 и формирователя 6 метки времени изолинии. Рассчитываются величины наиболее часто встречающихся интервалов RR - Mo и частота встречаемости наиболее характерных (наиболее часто встречающихся) интервалов RR - AMo. Определяется вариационный размах dx (разница между максимальным и минимальным значением длительности интервала RR). Затем по величинам RR- интервалов рассчитывается индекс напряжения (ИН) по формуле Р.М Баевского:

Выделяются уменьшающиеся (вдох) и возрастающие (выдох) интервалы RR (дыхательные интервалы). Маркируются максимальные и минимальные дыхательные кардиоциклы. После этого производится выделение зависимостей изменения величины смещения сегмента ST (ST_A), амплитуды зубца T (T_A) и величины интервала RR от времени (см. фиг. 3). Из блока анализа 10 данные поступают в блок индикации 11.The electrocardiosignal (EX) coming from the electrodes 1 is amplified by the amplifier 2 and fed to the QRS complex 3 isolator and to the input of the sampling and storage unit 4. The isolator of the QRS complex 3 generates a signal U1 that is synchronous with the beginning of the QRS complex and is the trigger signal for the isoline time stamp generator 6, as well as for the multivibrator 5 and the second multivibrator 7. Multivibrator 5 generates a signal U2, delayed by T1 from the beginning of the QRS- complex and coinciding in time with the middle of the ST interval (point A in Fig. 2). The second multivibrator 7 generates a signal U3, delayed by the time T2 from the beginning of the QRS complex and coinciding in time with the middle of the T wave (point B in Fig. 2). The isoline time stamp generator 6 generates a signal U4 at time T2 equal to half the time of the heartbeat period (point C in FIG. 2). The signal voltage values at points A and B corresponding to the pulses of the multivibrator 5, the second multivibrator 7 and the former 6 of the time stamp of the isoline are fixed in block 4 of the sample and store. From the sampling and storage unit 4, the mentioned signals are input to an analog-to-digital converter 8, where they are converted to binary code and digitally supplied to the memory unit 9, where they are stored. Data from the memory unit 9 enters the analysis unit 10, in which the signal is processed and analyzed according to the following algorithm. All ECG cycles are marked, then the durations of the RR intervals, the amplitude of the T waves, the displacements of the ST segments are measured, which are then compared with the corresponding values obtained from the output of the first and second multivibrators 5 and 7 and the isolator 6 time stamp. The values of the most common RR - Mo intervals and the frequency of the most characteristic (most common) RR - AMo intervals are calculated. The variation range dx is determined (the difference between the maximum and minimum value of the duration of the RR interval). Then, according to the values of RR-intervals, the stress index (IN) is calculated according to the formula of R.M.Baevsky:

Decreasing (inhaling) and increasing (exhaling) RR intervals (breathing intervals) are distinguished. The maximum and minimum respiratory cardiocycles are marked. After this, the dependencies of the change in the magnitude of the displacement of the ST segment (ST _A ), the amplitude of the tooth T (T _A ) and the value of the interval RR versus time are selected (see Fig. 3). From the analysis unit 10, the data enters the display unit 11.

Таким образом, за счет введения указанных отличительных признаков в предложенном устройстве повышается точность диагностики метаболизма миокарда. Это обусловлено тем, что обеспечивается анализ динамики смещения ST-сегмента и характеристик зубца T, то есть открывается возможность полной динамической оценки метаболизма миокарда. Thus, due to the introduction of these distinctive features in the proposed device increases the accuracy of diagnosis of myocardial metabolism. This is due to the fact that the analysis of the dynamics of the displacement of the ST segment and the characteristics of the T wave is provided, that is, the possibility of a complete dynamic assessment of myocardial metabolism opens up.

Claims

A device for evaluating the activity of the heart, containing serially connected electrodes, an amplifier and a separator of a QRS complex, the input of which is connected to the first input of the sampling and storage unit associated with the display unit, and the output through the multivibrator and through the time-stamp generator of the isoline time line respectively with the second and third inputs a sampling and storage unit, characterized in that a second multivibrator is introduced into it, the input of which is connected to the output of the QRS complex isolator, and the output is connected to the fourth input of the sampling and storage device, as well as a series-connected analog-to-digital converter, a memory unit and an analysis unit, the input of the analog-to-digital converter connected to the output of the sampling and storage unit, and the output to the input of the analysis unit, the output of which is connected to the input of the display unit.