RU2195164C1 - Способ выделения начала кардиоцикла и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ выделения начала кардиоцикла и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2195164C1
RU2195164C1 RU2001109189/14A RU2001109189A RU2195164C1 RU 2195164 C1 RU2195164 C1 RU 2195164C1 RU 2001109189/14 A RU2001109189/14 A RU 2001109189/14A RU 2001109189 A RU2001109189 A RU 2001109189A RU 2195164 C1 RU2195164 C1 RU 2195164C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
discrete
comparator
counting
Prior art date
Application number
RU2001109189/14A
Other languages
English (en)
Inventor
А.А. Михеев
Original Assignee
Рязанская государственная радиотехническая академия
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рязанская государственная радиотехническая академия filed Critical Рязанская государственная радиотехническая академия
Priority to RU2001109189/14A priority Critical patent/RU2195164C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2195164C1 publication Critical patent/RU2195164C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области медицины, в частности к электрокардиографии. Дискретные отсчеты электрокардиосигнала (ЭКС) сравнивают с двумя пороговыми уровнями (ПУ), один из которых расположен на некотором расстоянии выше изолинии, а другой - на таком же расстоянии ниже изолинии. В устройстве эта операция реализуется с помощью двух компараторов. Один из входов каждого компаратора подключен к выходу аналогового ключа, на вход которого подается ЭКС, а их вторые входы соединены с выходом соответствующего источника порогового уровня. Дискретные отсчеты ЭКС, не превышающие пороговых уровней, считают с помощью счетчика импульсов. При достижении в результате счета заданного числа n принимают за начало очередного кардиоцикла положение на оси времени n-го дискретного отсчета. Если значение очередного дискретного отсчета выйдет за пороговые уровни раньше, чем при счете достигнуто число n, то счет начинают снова с нуля. Число n выбирают таким образом, чтобы оно могло быть достигнуто только на интервале электрокардиосигнала между зубцами Т и Р. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к области медицины, в частности к электрокардиографии, и может быть использовано для определения начала очередного кардиоцикла при анализе временных параметров электрокардиосигнала (ЭКС), выполняемом как аппаратными, так и программными средствами.
Наиболее распространены в настоящее время способы выделения начала кардиоцикла, основанные на обнаружении QRS комплекса, которые подразделяют на аналоговые, цифровые и комбинированные.
Известен способ выделения R-R интервалов [1], заключающийся в выполнении следующей последовательности действий. ЭКС фильтруют, осуществляют двухполупериодное выпрямление для исключения пропуска QRS комплекса при отрицательном зубце R, детектируют с помощью пикового детектора, из детектированного сигнала формируют порог сравнения, с которым сравнивают ЭКС, момент сравнения ЭКС с пороговым уровнем принимают за начало очередного R-R интервала (кардиоцикла).
Данный способ имеет ряд недостатков. Поскольку все преобразования выполняются с аналоговыми сигналами, способ не отличается высокими помехоустойчивостью и стабильностью. Попытка реализовать этим способом выявитель R-R интервалов, к которому предъявляются повышенные требования по помехоустойчивости, стабильности и точности детектирования R зубца, приводит к ухудшению массогабаритных показателей устройства, что связано с увеличением порядка фильтров и применением более сложного узла детектирования R зубца.
Этих недостатков лишены способы выделения R-R интервалов, основанные на цифровой обработке ЭКС [2]. Для перехода к цифровой обработке ЭКС преобразуют из аналогового сначала в дискретный, а затем в цифровой сигнал. Преобразование аналогового сигнала в дискретный осуществляют с помощью операции дискретизации, при которой непрерывный сигнал заменяют совокупностью дискретных отсчетов (выборок), взятых через интервалы времени, определяемые известной теоремой В. А. Котельникова и требуемой точностью представления непрерывного сигнала дискретными отсчетами. Отличие от описанного выше способа [1] заключается в двух новых операциях: дискретизации и квантовании ЭКС. Дальнейшие действия по выделению R-R интервалов схожи с действиями при аналоговом способе. ЭКС фильтруют, дифференцируют, чтобы обострить QRS комплекс, вычисляют модули дискретных отсчетов, то есть выпрямляют, и выделяют QRS комплекс. В ряде случаев оказывается проще выполнить фильтрацию кардиосигнала аналоговыми методами, а непосредственное выделение QRS-комплексов осуществлять цифровыми методами.
Наиболее близким к предлагаемому способу (прототипом) является способ определения начала кардиоцикла [2], заключающийся в том, что ЭКС фильтруют, затем дискретизируют и преобразуют в цифровой сигнал. Далее для выделения начала кардиоцикла выполняют следующие действия: определяют модуль каждого отсчета ЭКС, формируют пороговый уровень, с которым сравнивают модуль каждого отсчета ЭКС. Момент превышения отсчетом порогового уровня принимают за начало очередного кардиоцикла.
Данному способу присущи следующие недостатки:
1) в ряде случаев амплитуда зубца R QRS комплекса может быть сравнима с амплитудой зубца Т (это выявлено в 1 стандартном отведении даже у пациентов с нормальной электрокардиограммой), что затрудняет надежное выделение QRS комплекса;
2) в кардиограммах с расщепленным зубцом R надежность выделения начала кардиоцикла снижается.
Предлагаемый способ позволяет устранить указанные недостатки и обеспечить надежное выделение начала очередного кардиоцикла.
Анализ электрокардиограмм с различными отклонениями от нормы показал, что при снятии электрокардиограммы в условиях поликлиники или стационара, то есть при спокойном состоянии пациента, наиболее стабильным участком электрокардиосигнала является часть изолинии между зубцами Т и Р. На ЭКС можно выделить еще две области, лежащие на изолинии: сегмент PQ - отрезок от окончания зубца Р до начала зубца Q; сегмент ST - отрезок от конца комплекса QRS до начала зубца Т. Сравнение длительностей указанных отрезков показывает, что в спокойном состоянии пациента длительность отрезка ТР существенно превышает длительность сегмента PQ и сегмента ST. Это обстоятельство и положено в основу предлагаемого способа выделения начала кардиоцикла.
Суть предлагаемого способа заключается в следующем. Пропущенный через фильтр нижних частот для устранения низкочастотных помех и очищенный от помехи промышленной частоты с помощью режекторного фильтра или фильтра высоких частот электрокардиосигнал дискретизируют.
Дальнейшие действия можно выполнять как с дискретным сигналом, так и с цифровым сигналом. В последнем случае дискретные отсчеты подвергают операции квантования. Назовем амплитуду дискретного отсчета или соответствующее ей число, полученное в результате квантования при преобразовании дискретного сигнала в цифровой, значением дискретного отсчета и обозначим как D.
После дискретизации ЭКС его дискретные отсчеты (отсчеты в дискретные моменты времени) сравнивают с двумя пороговыми уровнями. В случае работы с дискретными сигналами уровни представляются аналоговыми сигналами постоянного тока с заданной амплитудой, а при работе с цифровыми сигналами - соответствующим этой амплитуде цифровым значением. Один уровень устанавливают на Δ выше нулевой линии, а другой - на Δ ниже нулевой линии. Учитывая временные и амплитудные соотношения между различными частями электрокардиосигнала, значения уровней можно установить равными половине амплитуды зубца. Р. Если амплитуда очередного отсчета Di+1 оказывается между пороговыми уровнями, то есть |Di+1|<|Δ|, то начинают счет таких отсчетов Di+1, Di+2,..., Di+n. Обозначим номера этих отсчетов 1, 2,..., n. При достижении в результате счета заданного числа n принимают за начало очередного кардиоцикла положение на оси времени последнего из сосчитанных, то есть n-го дискретного отсчета. Если же амплитуда очередного дискретного отсчета ЭКС выйдет за пороговые уровни значения раньше, чем при счете достигнуто число n, то счет начинают заново.
Число n выбирают таким, что значения n при счете можно было бы достигнуть только на отрезке ЭКС между зубцами Т и Р.
Предложенный способ позволяет надежно выделить начало каждого кардиоцикла независимо от возможных отклонений от нормы параметров (формы, амплитуды, длительности) зубцов кардиосигнала, в частности QRS комплекса, что способствует улучшению условий последующей обработки кардиосигнала (вычисление временных параметров отдельных элементов кардиосигнала, вычисление длительности кардиоциклов и т.п.).
На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для реализации предложенного способа выделения начала кардиоцикла, а на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.
Для достижения технического результата и реализации предложенного способа в устройство, содержащее фильтр, вход которого является входом устройства, аналоговый ключ и генератор тактовых импульсов, осуществляющие преобразование непрерывного сигнала в дискретные отсчеты, источник порогового уровня и компаратор, причем выход фильтра подключен к информационному входу аналогового ключа, управляющий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, информационный выход аналогового ключа соединен с входом источника порогового уровня, а выход источника порогового уровня соединен с одним из входов компаратора, введены второй компаратор, второй источник порогового уровня, первая, вторая и третья схемы И, счетчик импульсов, причем информационный выход аналогового ключа соединен с инвертирующим входом первого компаратора и с неинвертирующим входом второго компаратора, к неинвертирующему входу первого компаратора подключен первый источник порогового уровня +Δ, а к инвертирующему входу второго компаратора подключен второй источник опорного уровня -Δ, выход первого компаратора соединен с первым входом первой схемы И, а выход второго компаратора - со вторым входом этой схемы, выход первой схемы И подключен к первому входу схемы И и к входу "Установка нуля" счетчика импульсов, второй вход второй схемы И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход второй схемы И соединен с входом "Счет" счетчика импульсов, разрядные выходы которого подключены к соответствующим входам третьей схемы И, выход которой является выходом устройства.
Устройство для реализации предложенного способа выделения начала кардиоцикла содержит фильтр 1, аналоговый ключ 2, генератора 3 тактовых импульсов (ГТИ), первый 4 и второй 5 компараторы, первый 6 и второй 7 источники порогового уровня, первую 8, вторую 9 и третью 11 схемы И, счетчик импульсов 10.
На вход фильтра 1, являющийся входом устройства, поступает электрокардиосигнал. Выход фильтра соединен с информационным входом аналогового ключа 2, вход управления которого подключен к выходу ГТИ 3, информационный выход ключа 2 соединен с инвертирующим входом первого компаратора 4 и с неинвертирующим входом второго компаратора 5, к неинвертирующему входу первого компаратора 4 подключен источник 6 порогового уровня +Δ, а к инвертирующему входу второго компаратора 5 подключен источник 7 порогового уровня -Δ, выход первого компаратора 4 соединен с первым входом первой схемы И 8, а выход второго компаратора 5 - со вторым входом этой схемы, выход первой схемы И 8 подключен к первому входу второй схемы И 9 и к входу "Установка нуля" (R) счетчика 10, второй вход схемы И 9 соединен с выходом ГТИ 3, выход схемы И 9 соединен с входом "Счет" (С) счетчика 10, разрядные выходы счетчика 10 подключены к соответствующим входам третьей схемы И 11, выход которой является выходом устройства.
Устройство работает следующим образом. Электрокардиосигнал очищается фильтром 1 от низкочастотных аддитивных помех и поступает на информационный вход аналогового ключа 2, с помощью которого осуществляется преобразование непрерывного сигнала в дискретный. Под действием импульсных сигналов, имеющих период повторения, равный периоду дискретизации, и поступающих с выхода генератора 3 тактовых импульсов (сигналы ГТИ на фиг.2), аналоговый ключ 2 периодически замыкается и на его выходе формируются дискретные отсчеты электрокардиосигнала (сигналы "Отсчеты ЭКС" на фиг.2). Компараторы 4 и 5 сравнивают амплитуды каждого отсчета соответственно с положительным пороговым уровнем и отрицательным пороговым уровнем (уровни +Δ и -Δ на фиг.2). Если амплитуды отсчетов не выходят за пороговые уровни, на выходах компараторов устанавливаются сигналы высокого уровня, в противном случае - сигналы низкого уровня. Схема И 8 является для сигналов низкого уровня схемой ИЛИ, поэтому сигнал низкого уровня появляется на выходе схемы И 8 каждый раз, когда амплитуды отсчетов ЭКС превышают пороговые уровни (сигнал "Уст. 0" на фиг. 2). Этот сигнал поступает на вход "Установка нуля" (R) счетчика 10 и устанавливает последний в начальное нулевое состояние всякий раз, когда амплитуды дискретных отсчетов превысят пороговые уровни. Когда же амплитуды дискретных отсчетов ниже пороговых уровней, на выходе схемы И 8 присутствует сигнал высокого уровня, который поступает на первый вход схемы И 9 и разрешает прохождение на ее выход тактовых импульсов с выхода генератора 3 тактовых импульсов (сигналы "Счет" на фиг.2). Импульсы, прошедшие через схему И 9 на вход "Счет" (С), считаются счетчиком 10. Соответствующие разрядные выходы счетчика 10 подключены к входам схемы И 11. На фиг.2 в качестве примера приведены выходные сигналы четырехразрядного двоичного счетчика (сигналы "Выходы счетчика"). Входы схемы И 11 соединены с выходами счетчика 10 таким образом, чтобы сигнал на выходе этой схемы появлялся только в тот момент времени, когда счетчик сосчитает определенное заданное число n импульсов (в примере на фиг.2 это число равно 8). Число n выбирается на основании априорно известных периода дискретизации и длительностей интервалов PQ, ST и ТР таким образом, чтобы оно могло быть достигнуто счетчиком 10 только на интервале ТР. Начало импульса на выходе схемы И 11 принимается за начало очередного кардиоцикла.
Литература
1. Кардиомониторы. Аппаратура непрерывного контроля ЭКГ/ А.Л. Барановский, А. Н. Калиниченко, Л.А. Манило и др.: Под ред. А.Л. Барановского и А.П. Немирко. М.: Радио и связь, 1993. С. 75...77.
2. Подлепецкий Б. И., Торубаров С.В. Анализ метрологических и эксплуатационных характеристик микроэлектронных QRS-детекторов// Измерительная техника. 1990. 7. С. 50, 51.

Claims (2)

1. Способ выделения начала кардиоцикла, заключающийся в том, что непрерывный электрокардиосигнал фильтруют, представляют его в виде дискретных отсчетов, формируют пороговый уровень, с которым осуществляют сравнение значения каждого дискретного отсчета электрокардиосигнала, отличающийся тем, что формируют второй пороговый уровень, с которым также осуществляют сравнение значения каждого дискретного отсчета электрокардиосигнала, при этом пороговые уровни устанавливают относительно изолинии равными половине амплитуды зубца Р, подсчитывают поочередно взятые отсчеты, находящиеся между пороговыми уровнями, причем в случае достижения в результате подсчета заданного числа "n" принимают за начало очередного кардиоцикла положение n-го дискретного отсчета электрокардиосигнала на оси времени, а в случае выхода значений дискретных отсчетов за пороговые уровни раньше, чем достигнуто при подсчете заданное число "n", подсчет начинают снова с нуля.
2. Устройство для выделения начала кардиоцикла, содержащее фильтр, вход которого является входом устройства, а выход подключен к информационному входу аналогового ключа, вход управления которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый источник порогового уровня и первый компаратор, отличающееся тем, что оно снабжено вторым компаратором, вторым источником порогового уровня, тремя схемами И и счетчиком импульсов, причем выход аналогового ключа соединен с инвертирующим входом первого компаратора и с неинвертирующим входом второго компаратора, к неинвертирующему входу первого компаратора подключен первый источник порогового уровня, а к инвертирующему входу второго компаратора подключен второй источник порогового уровня, выходы первого и второго компараторов соединены с первым и вторым входами первой схемы И, выход которой подключен к первому входу второй схемы И, к входу установки нуля счетчика импульсов, второй вход второй схемы И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход - со счетным входом счетчика импульсов, разрядные выходы которого подключены к соответствующим входам третьей схемы И, выход которой является выходом устройства.
RU2001109189/14A 2001-04-05 2001-04-05 Способ выделения начала кардиоцикла и устройство для его осуществления RU2195164C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001109189/14A RU2195164C1 (ru) 2001-04-05 2001-04-05 Способ выделения начала кардиоцикла и устройство для его осуществления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001109189/14A RU2195164C1 (ru) 2001-04-05 2001-04-05 Способ выделения начала кардиоцикла и устройство для его осуществления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2195164C1 true RU2195164C1 (ru) 2002-12-27

Family

ID=20248119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001109189/14A RU2195164C1 (ru) 2001-04-05 2001-04-05 Способ выделения начала кардиоцикла и устройство для его осуществления

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2195164C1 (ru)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Кардиомониторы. Аппаратура непрерывного контроля ЭКГ/Под ред.А.Л.Барановского и др. - М.: Радио и связь, 1993, с. 75-77. ПОДЛЕПЕЦКИЙ Б.И. и др. Анализ метрологических и эксплуатационных характеристик микроэлектронных GRS-детекторов. В: Измерительная техника - М.: Изд-во Стандартов, 1990, №7, с. 50-51. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4296755A (en) Method and apparatus for determining ventricular fibrillation
EP0198087B1 (en) Artifact detector in the measurement of living body signals
TWI272090B (en) Devices and methods for heart-rate measurement and wrist-watch incorporating same
JPS6244265A (ja) 患者の呼吸監視装置
ES8800587A1 (es) Sistema de deteccion para determinar el ritmo ciclico cardiaco.
GB1605051A (en) Method of detecting signals
US4540000A (en) Signal conditioner for biological signals
RU2195164C1 (ru) Способ выделения начала кардиоцикла и устройство для его осуществления
EP0329403A2 (en) Method and apparatus for analysing and reconstructing an analogue signal
Sabzevari et al. An ultra-low-power qrs-detection system based on level-crossing sampling
RU2312593C1 (ru) Способ выделения начала кардиоцикла в реальном времени и устройство для его осуществления
RU2219828C2 (ru) Способ выделения начала кардиоцикла и устройство для его осуществления
RU2302197C1 (ru) Способ выделения начала кардиоцикла в реальном времени и устройство для его осуществления
RU2294139C1 (ru) Способ выделения начала кардиоцикла и устройство для его осуществления
JPH05212006A (ja) 心拍間隔計測装置
RU2371087C1 (ru) Способ выявления альтернаций т-зубца электрокардиосигнала в режиме реального времени и устройство для его осуществления
RU2303944C1 (ru) Устройство для выделения начала кардиоцикла в реальном времени
RU2417050C1 (ru) Устройство устранения дрейфа изоэлектрической линии электрокардиосигнала
RU2242164C2 (ru) Способ выявления информативных параметров st-сегмента электрокардиосигнала и устройство для его осуществления
RU2237432C1 (ru) Устройство для выделения начала кардиоцикла
SU1584906A1 (ru) Устройство дл оценки показателей,характеризующих состо ние различных физиологических систем организма
SU948368A1 (ru) Устройство преобразовани RR-интервалов электрокардиограммы в код
RU2438568C1 (ru) Способ выявления аритмии электрокардиосигнала в реальном времени и устройство для его осуществления
SU1466707A1 (ru) Детектор R-зубца
RU4672U1 (ru) Анализатор ритма r - r

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -MM4A- IN JOURNAL: 34-2004