RU2704437C1

RU2704437C1 - Cardiac monitor for detecting informative parameters

Info

Publication number: RU2704437C1
Application number: RU2019108532A
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Турко
Original assignee: Сергей Александрович Турко
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2019-10-29

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to medical equipment. Cardiac monitor comprises an electrocardiosignal (ECS) formation unit (1), a QRS complex extraction unit (2), a ST segment isolation unit (3), sampling unit (4), a Walsh function generating unit (5), a spectral coefficient generation unit (6), unit for detecting information parameters of ST segment (7), display unit (8), first group (9) of 2ⁿ commutators (where 2ⁿ is the number of spectral coefficients of the basic system of functions, the set of which can be represented by the ST-segment signal), second group (10) of 2ⁿ switches and 2ⁿ multipliers (18) of the group. Cardiac monitor also contains 2^n-1 – discharge cyclic shift register (16), zero-element (11), trigger (12), first (13) switch and second (14) switch, two-input adder (15) and controlled inverter (17).

EFFECT: broader functional capabilities, which involve analyzing diversity of forms of the ST-segment ECS using spectral coefficients of the basic system of Reed-Muller functions, which increases accuracy and reliability of evaluating information parameters of the ST-segment ECS.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины, в частности к электрокардиографии, и может быть использовано для выявления информативных параметров ST-сегмента электрокардиосигнала (ЭКС), а именно смещения, наклона, формы (выпуклая или вогнутая), отклонения вершины ST-сегмента от его центра и различных комбинаций указанных параметров, а также при анализе изменений параметров ST-сегмента электрокардиосигнала для выявления отклонений от нормы на ранних стадиях развития заболевания сердца.The invention relates to medicine, in particular to electrocardiography, and can be used to identify informative parameters of the ST-segment of an electrocardiogram (EX), namely displacement, tilt, shape (convex or concave), deviations of the apex of the ST-segment from its center and various combinations of these parameters, as well as in the analysis of changes in the parameters of the ST-segment of the electrocardiogram to detect abnormalities in the early stages of the development of heart disease.

Известно устройство для выявления информативных параметров ST-сегмента электрокардиосигнала (ЭКС), содержащее блок формирования электрокардиосигнала, блок выделения QRS-комплекса, блок выделения ST-сегмента, блок дискретизации, блок формирования функций Уолша, блок формирования спектральных коэффициентов, блок выявления информативных параметров ST-сегмента и блок индикации с соответствующими частями между ними, причем выход блока формирования ЭКС соединен с входом блока выделения QRS-комплекса и с первым входом блока выделения ST-сегмента, второй вход которого соединен с выходом блока выделения QRS-комплекса, вход блока дискретизации подключен к первому выходу блока выделения ST-сегмента, второй выход блока выделения ST-сегмента подключен к входу блока формирования функций Уолша, выход блока дискретизации подключен к первому входу блока формирования спектральных коэффициентов, образующему первую группу входов этого блока, к входам второй группы которого подключены соответствующие выходы блока формирования функций Уолша, выходы блока формирования спектральных коэффициентов соединены с соответствующими входами блока выявления информативных параметров ST-сегмента, выходы которого подключены к соответствующим входам блока индикации (см. патент Российской Федерации №2242164 по заявке на изобретение №2003105498/14 от 25.02.2003, опубликован 20.12.2004, кл. А61В 5/0402).A device for detecting informative parameters of the ST-segment of an electrocardiosignal (EX) contains an electrocardiogram generating unit, a QRS complex allocation unit, an ST-segment allocation unit, a sampling unit, a Walsh function generation unit, a spectral coefficient generating unit, an ST- informative parameter identification unit segment and display unit with the corresponding parts between them, and the output of the EX unit is connected to the input of the QRS complex selection unit and to the first input of the ST segment selection unit, the second input of which is connected to the output of the QRS complex extraction unit, the input of the sampling unit is connected to the first output of the ST segment extraction unit, the second output of the ST-segment allocation unit is connected to the input of the Walsh function generation unit, the output of the sampling unit is connected to the first input of the spectral formation unit coefficients, forming the first group of inputs of this block, the inputs of the second group of which are connected to the corresponding outputs of the unit for generating Walsh functions, the outputs of the unit for generating spectral coefficients s are connected to corresponding inputs identifying informative parameters ST-segment, the outputs of which are connected to respective inputs of the indication unit (see. patent of the Russian Federation No. 2242164 according to the application for invention No. 2003105498/14 dated February 25, 2003, published December 20, 2004, cl. A61B 5/0402).

Недостатком данного устройства являются ограниченные функциональные возможности, заключающиеся в способности выявления информативных параметров с применением базисной системы функций Уолша, но отсутствии возможности анализа разнообразия форм ST-сегмента электрокардиосигнала с применением базисной системы функций Рида-Мюллера.The disadvantage of this device is the limited functionality, which consists in the ability to identify informative parameters using the basic system of Walsh functions, but the inability to analyze the variety of forms of the ST-segment of the cardiac signal using the basic system of Reed-Muller functions.

Известен кардиомонитор, содержащий блок формирования электрокардиосигнала, блок выделения QRS-комплекса, блок выделения ST-сегмента, блок дискретизации, блок формирования функций Уолша, блок формирования спектральных коэффициентов, блок выявления информативных параметров ST-сегмента, блок индикации с соответствующими частями между ними, первую группу из 2'' коммутаторов (где 2'' - количество спектральных коэффициентов базисной системы функций, совокупностью которых может быть представлен сигнал ST-сегмента), вторую группу из 2'' коммутаторов, элемент односторонней проводимости, двухразрядный регистр сдвига, двухвходовый коммутатор, умножитель и 2'' умножителей группы, причем выход блока формирования электрокардиосигнала соединен с входом блока выделения QRS-комплекса и с первым входом блока выделения ST-сегмента, второй вход которого соединен с выходом блока выделения QRS-комплекса, вход блока дискретизации подключен к первому выходу блока выделения ST-сегмента, второй выход блока выделения ST-сегмента подключен к входу блока формирования функций Уолша, выход блока дискретизации подключен к первому входу блока формирования спектральных коэффициентов, образующему первую группу входов этого блока, выходы блока формирования спектральных коэффициентов соединены с соответствующими входами блока выявления информативных параметров ST-сегмента, выходы которого подключены к соответствующим входам блока индикации, информационные входы i-x коммутаторов первой группы (

- порядковые номера коммутаторов первой группы) подключены к i-м выходам блока формирования функций Уолша, первые выходы i-x коммутаторов первой группы подключены к первым информационным входам i-x коммутаторов второй группы, выходы i-x коммутаторов второй группы подключены к i-м входам второй группы входов блока формирования спектральных коэффициентов, вторые выходы i-x коммутаторов первой группы подключены к вторым входам i-х умножителей группы, выходы i-x умножителей группы подключены к вторым информационным входам i-x коммутаторов второй группы, управляющие входы всех коммутаторов первой группы и управляющие входы всех коммутаторов второй группы подключены к входу выбора базисной системы функций кардиомонитора, второй выход блока выделения ST-сегмента соединен с тактовым входом двухразрядного регистра сдвига, второй выход блока формирования функций Уолша подключен к входу элемента односторонней проводимости, выход элемента односторонней проводимости соединен с информационным входом двухразрядного регистра сдвига, выход которого подключен к управляющему входу двухвходового коммутатора, первый информационный вход которого соединен с (2^n-1-2) - м выходом блока формирования функций Уолша, второй информационный вход коммутатора соединен с (2^n-1+1) - м выходом блока формирования функций Уолша, выход коммутатора подключен к первому входу умножителя, второй вход которого подключен к второму выходу блока формирования функций Уолша, выход умножителя соединен с первыми входами всех умножителей группы (см. патент Российской Федерации №2372840 по заявке на изобретение №2008114898/14 от 15.04.2008, опубликован 20.11.2009, кл. А61В 5/0452).A known cardiomonitor comprising an electrocardiogram generating unit, a QRS complex extraction unit, an ST segment allocation unit, a discretization unit, a Walsh function generation unit, spectral coefficient generation unit, an ST-segment informative parameter identification unit, an indication unit with corresponding parts between them, the first a group of 2 '' switches (where 2 '' is the number of spectral coefficients of the basic system of functions, the combination of which can be represented by the signal of the ST segment), the second group of 2 '' switches, a one-way conduction element, a two-bit shift register, a two-input switch, a multiplier and 2 '' group multipliers, the output of the electrocardiosignal forming unit being connected to the input of the QRS complex allocation unit and to the first input of the ST segment allocation unit, the second input of which is connected to the output of the allocation unit QRS complex, the input of the sampling unit is connected to the first output of the ST-segment allocation unit, the second output of the ST-segment allocation unit is connected to the input of the Walsh function generation unit, the output of the sampling unit connected to the first input unit for generating spectral coefficients forming the first input group of the block forming unit outputs spectral coefficients connected to respective inputs of the block identification information parameters ST-segment, the outputs of which are connected to respective inputs of the indication unit, information inputs ix switches of the first group (

- serial numbers of the switches of the first group) are connected to the i-th outputs of the Walsh function formation block, the first outputs ix of the switches of the first group are connected to the first information inputs ix of the switches of the second group, the outputs ix of the switches of the second group are connected to the i-th inputs of the second group of inputs of the formation block spectral coefficients, the second outputs ix of the switches of the first group are connected to the second inputs of the i-th multipliers of the group, the outputs ix of the multipliers of the group are connected to the second information inputs ix of the switches of the second group s, the control inputs of all the switches of the first group and the control inputs of all the switches of the second group are connected to the input of the selection of the basic system of cardiomonitor functions, the second output of the ST segment allocation unit is connected to the clock input of the two-bit shift register, the second output of the Walsh function formation unit is connected to the input of the one-way element conductivity, the output of the one-sided conductivity element is connected to the information input of the two-bit shift register, the output of which is connected to the control input of the two-input th switch, first information input of which is connected to (2 ^n-1 -2) - th output block formation of Walsh functions, a second data input coupled to the switch (2 ^n-1 +1) - th output block formation of Walsh functions, the switch output is connected to the first input of the multiplier, the second input of which is connected to the second output of the Walsh function generation unit, the output of the multiplier is connected to the first inputs of all the multipliers of the group (see patent of the Russian Federation No. 2372840 for the application for invention No. 2008114898/14 dated 04/15/2008, published November 20, 2009, cl. A61B 5/0452).

Недостатком данного кардиомонитора являются ограниченные функциональные возможности, заключающиеся в способности выявления информативных параметров с применением базисной системы функций Варакина, но отсутствии возможности анализа разнообразия форм ST-сегмента электрокардиосигнала с применением базисной системы функций Рида-Мюллера.The disadvantage of this cardiomonitor is its limited functionality, which consists in the ability to identify informative parameters using the basic system of Varakin’s functions, but the inability to analyze the variety of forms of the ST segment of the electrocardiogram using the basic system of Reed-Muller functions.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, заключающихся в анализе разнообразия форм ST-сегмента электрокардиосигнала с применением спектральных коэффициентов базисной системы функций Рида-Мюллера.The aim of the invention is the expansion of functionality, which consists in analyzing the diversity of forms of the ST-segment of an electrocardiogram using spectral coefficients of the basic system of Reed-Muller functions.

Поставленная цель достигается тем, что в известный кардиомонитор, содержащий блок формирования электрокардиосигнала, блок выделения QRS-комплекса, блок выделения ST-сегмента, блок дискретизации, блок формирования функций Уолша, блок формирования спектральных коэффициентов, блок выявления информативных параметров ST-сегмента, блок индикации с соответствующими частями между ними, первую группу из 2'' коммутаторов (где 2'' - количество спектральных коэффициентов базисной системы функций, совокупностью которых может быть представлен сигнал ST-сегмента), вторую группу из 2'' коммутаторов и 2'' умножителей группы, причем выход блока формирования электрокардиосигнала соединен с входом блока выделения QRS-комплекса и с первым входом блока выделения ST-сегмента, второй вход которого соединен с выходом блока выделения QRS-комплекса, вход блока дискретизации подключен к первому выходу блока выделения ST-сегмента, второй выход блока выделения ST-сегмента подключен к входу блока формирования функций Уолша, выход блока дискретизации подключен к первому входу блока формирования спектральных коэффициентов, образующему первую группу входов этого блока, выходы блока формирования спектральных коэффициентов соединены с соответствующими входами блока выявления информативных параметров ST-сегмента, выходы которого подключены к соответствующим входам блока индикации, информационные входы i-x коммутаторов первой группы (

- порядковые номера коммутаторов первой группы) подключены к i-м выходам блока формирования функций Уолша, первые выходы i-x коммутаторов первой группы подключены к первым информационным входам i-x коммутаторов второй группы, выходы i-x коммутаторов второй группы подключены к i-м входам второй группы входов блока формирования спектральных коэффициентов, вторые выходы i-x коммутаторов первой группы подключены к вторым входам i-х умножителей группы, выходы i-x умножителей группы подключены к вторым информационным входам i-x коммутаторов второй группы, управляющие входы всех коммутаторов первой группы и управляющие входы всех коммутаторов второй группы подключены к входу выбора базисной системы функций кардиомонитора введены 2^n-1 - разрядный циклический регистр сдвига, нуль-орган, триггер, первый ключ и второй ключ, двухвходовый сумматор, управляемый инвертор, причем второй выход блока выделения ST-сегмента соединен с тактовым входом 2^n-1 - разрядного циклического регистра сдвига, второй выход блока формирования функций Уолша подключен к входу нуль-органа, выход которого соединен с счетным входом триггера, прямой выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, инверсный выход триггера подключен к управляющему входу второго ключа, выходы первого и второго ключей соединены с соответствующими информационными входами двухвходового сумматора, выход двухвходового сумматора подключен к информационному входу управляемого инвертора, управляющий вход которого соединен с выходом старшего разряда 2^n-1 - разрядного циклического регистра сдвига, (2^n-1-2)-й выход блока формирования функций Уолша подключен к информационному входу первого ключа, (2ⁿ-4)-й выход блока формирования функций Уолша подключен к информационному входу второго ключа, выход управляемого инвертора подключен к первым входам умножителей группы из 2ⁿ умножителей.This goal is achieved by the fact that in a known cardiomonitor containing an electric cardio signal generating unit, a QRS complex allocation unit, an ST segment allocation unit, a discretization unit, a Walsh function generation unit, spectral coefficient generation unit, an ST-segment informative parameter identification unit, an indication unit with the corresponding parts between them, the first group of 2 '' switches (where 2 '' is the number of spectral coefficients of the basic system of functions, the combination of which can be represented by the ST-s signal segment), the second group of 2 '' switches and 2 '' group multipliers, and the output of the electrocardiosignal forming unit is connected to the input of the QRS complex allocation unit and to the first input of the ST segment allocation unit, the second input of which is connected to the output of the QRS- allocation unit of the complex, the input of the sampling unit is connected to the first output of the ST-segment extraction unit, the second output of the ST-segment allocation unit is connected to the input of the Walsh function generation unit, the output of the sampling unit is connected to the first input of the spectral ffitsientov forming the first input group of the block forming unit outputs spectral coefficients connected to respective inputs of the block identification information parameters ST-segment, the outputs of which are connected to respective inputs of the indication unit, information inputs ix switches of the first group (

- serial numbers of the switches of the first group) are connected to the i-th outputs of the Walsh function formation block, the first outputs ix of the switches of the first group are connected to the first information inputs ix of the switches of the second group, the outputs ix of the switches of the second group are connected to the i-th inputs of the second group of inputs of the formation block spectral coefficients, the second outputs ix of the switches of the first group are connected to the second inputs of the i-th multipliers of the group, the outputs ix of the multipliers of the group are connected to the second information inputs ix of the switches of the second group s, the control inputs of all the switches of the first group and the control inputs of all the switches of the second group are connected to the input of the choice of the basic system of cardiomonitor functions; 2 ^n-1 -bit cyclic shift register, zero-organ, trigger, first key and second key, two-input adder, are entered an inverter, and the second output of the ST-segment extraction unit is connected to the clock input 2 of the ^n-1 -bit cyclic shift register, the second output of the Walsh function generation unit is connected to the input of the zero-organ, the output of which is connected to the trigger input, whose direct output is connected to the control input of the first key, the inverse trigger output is connected to the control input of the second key, the outputs of the first and second keys are connected to the corresponding information inputs of the two-input adder, the output of the two-input adder is connected to the information input of the controlled inverter, the control input of which connected to the output MSB 2 ^n-1 - bit cyclic shift register (2 ^n-1 -2) -th unit output forming the Walsh functions is connected to the information nnomu first key entry, (2 ⁿ -4) -th unit output forming the Walsh functions is connected to the data input of a second key managed inverter output is connected to first inputs of multipliers group of 2 ⁿ multipliers.

Для выявления информативных параметров ST-сегмента электрокардиосигнала, а именно смещения, наклона, формы (выпуклая или вогнутая), отклонения вершины ST-сегмента от его центра и различных комбинаций указанных параметров, а также при анализе изменений параметров ST-сегмента электрокардиосигнала для выявления отклонений от нормы на ранних стадиях развития заболевания сердца, число точек дискретизации исследуемого сигнала должно быть не менее N=16, при объеме базисной системы функций также не менее 16 (см. 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, а также см. Справочник по электрокардиографии / Под ред. В.П. Медведева. - СПб.: Питер, 2000).To identify the informative parameters of the ST segment of the cardiac signal, namely, displacement, tilt, shape (convex or concave), deviations of the top of the ST segment from its center and various combinations of these parameters, as well as when analyzing changes in the parameters of the ST segment of the cardiac signal to detect deviations from norms in the early stages of the development of heart disease, the number of sampling points of the test signal should be at least N = 16, with the volume of the basic system of functions also at least 16 (see Cardiomonitors. Equipment is continuous ECG monitoring / A.L. Baranovsky, A.N. Kalinichenko, L.A. Manilo, etc. Under the editorship of A.L. Baranovsky and A.P. Nemirko. - M.: Radio and communications, 1993, and also see the Handbook of Electrocardiography / Edited by V.P. Medvedev. - St. Petersburg: Peter, 2000).

В описании прототипа (см. патент Российской Федерации №2372840 по заявке на изобретение №2008114898/14 от 15.04.2008, опубликован 20.11.2009, кл. А61В 5/0452) на странице 5, третий абзац сверху, указано, что погрешность оценки информативных параметров в случае применения не только одной базисной системы функций Уолша, но и другой базисной системы функций, уменьшается на 50%.In the description of the prototype (see patent of the Russian Federation No. 2372840 for application for invention No. 2008114898/14 dated 04/15/2008, published November 20, 2009, CL AB 5/0452) on page 5, the third paragraph above, it is indicated that the error in evaluating the information parameters in the case of applying not only one basic system of Walsh functions, but also another basic system of functions, decreases by 50%.

Таким образом, при наличии у специалиста, использующего данные известных кардиомониторов, информации о спектральных коэффициентах базисной системы функций Уолша, полученных с применением прототипа (см. патент Российской Федерации №2242164 по заявке на изобретение №2003105498/14 от 25.02.2003, опубликован 20.12.2004, кл. А61В 5/0402), а также информации о спектральных коэффициентах базисной системы функций Варакина (см. патент Российской Федерации №2372840 по заявке на изобретение №2008114898/14 от 15.04.2008, опубликован 20.11.2009, кл. А61В 5/0452), погрешность оценки информативных параметров в уменьшается на 50%.Thus, if a specialist using the data of known cardiomonitors has information on the spectral coefficients of the basic system of Walsh functions obtained using the prototype (see patent of the Russian Federation No. 2242164 for application for invention No. 2003105498/14 of February 25, 2003, published on December 20, 2003. 2004, class А61В 5/0402), as well as information on the spectral coefficients of the basis system of Varakin’s functions (see patent of the Russian Federation No. 2372840 for application for invention No. 2008114898/14 of April 15, 2008, published November 20, 2009, class А61В 5 / 0452), error in the assessment of informative parameters in decreases by 50%.

При использовании специалистом данных о спектральных коэффициентах с применением трех разных систем базисных функций погрешность оценки информативных параметров дополнительно уменьшается примерно на 33%When a specialist uses data on spectral coefficients using three different systems of basis functions, the error in the estimation of informative parameters is additionally reduced by about 33%

При наличии у специалиста, осуществляющего выявление отклонений от нормы на ранних стадиях развития заболевания сердца, дополнительной информации о спектральных коэффициентах базисной системы функций Рида-Мюллера, погрешность оценки информативных параметров дополнительно уменьшается примерно на 33%, по сравнению со случаем, когда имеются только данные о спектральных коэффициентах базисной системы функций Уолша и о спектральных коэффициентах базисной системы функций Варакина.If a specialist who detects abnormalities in the early stages of the development of heart disease has additional information about the spectral coefficients of the basic system of Reed-Muller functions, the error in the estimation of informative parameters is additionally reduced by about 33%, compared with the case when there is only data on spectral coefficients of a basic system of Walsh functions and spectral coefficients of a basic system of Warakin functions.

Получить информацию о спектральных коэффициентах базисной системы функций Рида-Мюллера для выявления информативных параметров ST-сегмента электрокардиосигнала специалист может с использованием предлагаемого кардиомонитора.The specialist can obtain information about the spectral coefficients of the basis system of Reed-Muller functions to identify informative parameters of the ST-segment of an electrocardiogram using the proposed cardiomonitor.

Функции Рида-Мюллера (последовательности модифицированного кода Рида-Мюллера или в некоторых источниках - Рида-Маллера) активно используются в алгебре, кибернетике и помехоустойчивом кодировании, являясь одним из наиболее известных семейств кодов.Reed-Muller functions (sequences of modified Reed-Muller code or, in some sources, Reed-Muller) are actively used in algebra, cybernetics, and noise-resistant coding, being one of the most famous code families.

Сравнительно недавно был предложен новый теоретико-кольцевой подход к их описанию, дающий достаточно наглядное построение указанных кодов и вводящий понятие базисных кодов Рида-Мюллера (см. Тумайкин И.Н. Базисные коды Рида-Маллера как групповые коды. Журнал «Фундаментальная и прикладная математика», том 18, №4, 2013, с. 137-154).More recently, a new ring-theoretic approach to their description has been proposed that provides a fairly clear construction of these codes and introduces the concept of Reed-Muller basis codes (see Tumaykin I.N. Reed-Muller basis codes as group codes. Fundamental and Applied Mathematics journal ”, Volume 18, No. 4, 2013, pp. 137-154).

Эффективность функций Рида-Мюллера в области шифрования и телекоммуникаций показана в ряде публикаций (см. Сидельников В.М. Открытое шифрование на основе двоичных кодов Рида-Маллера. Журнал «Дискретная математика» том 6, вып.3, 1994, с. 3-20, а также см. Биккенич P.P., Хворов С.Д. Помехоустойчивость системы с псевдослучайными сигналами и кодом Рида-Маллера. Журнал «Телекоммуникации», №11, 2011, с. 42-48.)The effectiveness of the Reed-Muller functions in the field of encryption and telecommunications is shown in a number of publications (see Sidelnikov V.M. Open Encryption Based on Reed-Muller Binary Codes. Discrete Mathematics Vol. 6, Issue 3, 1994, pp. 3- 20, and also see Bikkenich PP, Khvorov SD, Immunity of a system with pseudo-random signals and a Reed-Muller code. Telecommunications Journal, No. 11, 2011, p. 42-48.)

Тем не менее, до последнего времени функции Рида-Мюллера не использовались для выявления информативных параметров ST-сегмента электрокардиосигнала (ЭКС), а именно смещения, наклона, формы (выпуклая или вогнутая), отклонения вершины ST-сегмента от его центра и различных комбинаций указанных параметров, а также при анализе изменений параметров ST-сегмента электрокардиосигнала для выявления отклонений от нормы на ранних стадиях развития заболевания сердца.However, until recently, the Reed-Muller functions were not used to identify informative parameters of the ST segment of an electrocardiogram (EX), namely, displacement, slope, shape (convex or concave), deviations of the top of the ST segment from its center, and various combinations of these parameters, as well as in the analysis of changes in the parameters of the ST-segment of the electrocardiogram to detect abnormalities in the early stages of the development of heart disease.

Математическое описание функций Рида-Мюллера достаточно подробно представлено в ряде источников (например, см. Кузнецов Ю.В., Шкарин С.А. Коды Рида-Маллера (обзор публикаций). Журнал «Математические вопросы кибернетики», вып. 6, 1996, с. 5-50, а также см. Нога Алон, Тали Кауфман, Майкл Кривелевич, Симон Лицын и Дана Рон. Тестирование кодов Рида-Мюллера. IEEE Transactions on Information Theory, 51 (11), 2005, с. 4032-4039).The mathematical description of the Reed-Muller functions is presented in sufficient detail in a number of sources (for example, see Kuznetsov Yu.V., Shkarin S.A. Reed-Muller codes (review of publications). Journal “Mathematical Problems of Cybernetics”, issue 6, 1996, pp. 5-50, and also see Alon's Foot, Tali Kaufman, Michael Krivelevich, Simon Litsyn, and Dana Ron, Testing Reed-Muller Codes, IEEE Transactions on Information Theory, 51 (11), 2005, pp. 4032-4039) .

В соответствии с математическим представлением базисная система функций Рида-Мюллера строится по следующему правилу: все функции базисной системы функций Уолша умножаются на кодовую комбинацию, имеющую хорошую функцию автокорреляции (имеющую резко выраженный центральный пик). При этом базисная система функций Рида-Мюллера обладает ортогональными свойствами и лучшими, чем функции Уолша корреляционными характеристиками (см. Передача цифровой информации. Перевод с английского Аронэ М.Н. и др. / Под редакцией С.И. Самойленко. - М.: Издательство иностранной литературы, 1963, с. 198, а также табл. 2).In accordance with the mathematical representation, the basic system of Reed-Muller functions is constructed according to the following rule: all the functions of the basic system of Walsh functions are multiplied by a code combination having a good autocorrelation function (having a pronounced central peak). Moreover, the basic system of Reed-Muller functions has orthogonal properties and better correlation characteristics than Walsh functions (see Digital Information Transmission. Translation from English Arone M.N. et al. / Edited by S.I. Samoilenko. - M .: Publishing House of Foreign Literature, 1963, p. 198, as well as Table 2).

Видоизменяющая (то есть производящая) последовательность кода Рида-Мюллера для N=16, указывается следующим образом:A mutating (i.e. producing) Reed-Muller code sequence for N = 16 is indicated as follows:

При этом функции Уолша в исходной системе функций Уолша должны быть упорядочены по возрастанию числа знакоперемен в каждой функции, то есть упорядочены по Уолшу (Трахтман A.M., Трахтман В.А. Основы теории дискретных сигналов на конечных интервалах. - М.: Советское радио, 1975, с. 47, соотношение (2.4)). В этом случае система функций Уолша имеет вид, представленный на фиг. 3.In this case, the Walsh functions in the original system of Walsh functions must be ordered by increasing the number of alternating signs in each function, that is, ordered by Walsh (Trakhtman AM, Trakhtman V.A. Fundamentals of the theory of discrete signals at finite intervals. - M.: Soviet radio, 1975 , p. 47, relation (2.4)). In this case, the Walsh function system has the form shown in FIG. 3.

Полученная в результате умножения каждой функции исходной системы функций Уолша на производящую последовательность кода Рида-Мюллера (1), базисная система функций Рида-Мюллера является ортогональной и имеет вид, представленный на фиг. 5.Obtained by multiplying each function of the original system of Walsh functions by the generating sequence of the Reed-Muller code (1), the basic system of Reed-Muller functions is orthogonal and has the form shown in FIG. 5.

Выбор использования кардиомонитором базисной системы функций Рида-Мюллера для расширения возможности анализа большего разнообразия форм ST-сегмента электрокардиосигнала также основан на рациональном подходе, учитывающем следующие моменты.The choice by the cardiomonitor to use the basic Reed-Muller function system to expand the ability to analyze a wider variety of forms of the ST-segment of the electrocardiogram is also based on a rational approach that takes into account the following points.

1. Целесообразно выбирать базис таким образом, чтобы каждая из базисных функций принимала сравнительно небольшое число значений, что упрощает реализацию всей системы (см. Карповский М.Г., Москалев Э.С. Спектральные методы анализа и синтеза дискретных устройств. - Л.: Энергия, 1973, стр. 9, второй абзац сверху). То есть желательно, чтобы функции базисной системы имели два значения: +1 и -1.1. It is advisable to choose a basis in such a way that each of the basis functions takes a relatively small number of values, which simplifies the implementation of the entire system (see Karpovsky MG, Moskalev ES Spectral methods of analysis and synthesis of discrete devices. - L .: Energy, 1973, p. 9, second paragraph above). That is, it is desirable that the functions of the base system have two values: +1 and -1.

2. Наряду с базисной системой функций Уолша иногда для спектрального анализа сигналов и спектральных методов оценки сложности схем применяют и базисную систему функций Хаара (см. Карповский М.Г., Москалев Э.С. Спектральные методы анализа и синтеза дискретных устройств. - Л.: Энергия, 1973, стр. 85, нижний абзац и стр. 86, верхний абзац). Однако использование базиса Уолша предпочтительнее использования базиса Хаара с точки зрения объема памяти для хранения спектральных коэффициентов. Это связано с тем, что каждый из коэффициентов разложения по Уолшу в отличие от разложения по Хаару учитывает поведение функции (или исследуемого ST-сегмента электрокардиосигнала) на всем интервале задания (то есть на интервале исследования ST-сегмента электрокардиосигнала) (см. Карповский М.Г., Москалев Э.С. Спектральные методы анализа и синтеза дискретных устройств. - Л.: Энергия, 1973, стр. 132, второй абзац сверху).2. Along with the basic system of Walsh functions, sometimes for the spectral analysis of signals and spectral methods for estimating circuit complexity, a basic system of Haar functions is also used (see Karpovsky MG, Moskalev ES Spectral methods for the analysis and synthesis of discrete devices. - L. : Energy, 1973, p. 85, lower paragraph and p. 86, upper paragraph). However, the use of the Walsh basis is preferable to the use of the Haar basis in terms of the amount of memory for storing spectral coefficients. This is due to the fact that each of the Walsh expansion coefficients, in contrast to the Haar expansion, takes into account the behavior of the function (or the studied ST segment of the electrocardiogram) over the entire task interval (that is, the study interval of the ST segment of the electrocardiogram) (see Karpovsky M. G., Moskalev ES Spectral methods of analysis and synthesis of discrete devices. - L .: Energia, 1973, p. 132, second paragraph above).

Таким образом, использование кардиомонитором в качестве базисной системы совокупности функций Хаара с целью повышения точности и достоверности оценки информативных параметров ST-сегмента и расширения возможности анализа большего разнообразия форм ST-сегмента электрокардиосигнала полностью исключается.Thus, the use of a combination of Haar functions as a basic system by a cardiomonitor in order to increase the accuracy and reliability of evaluating the informative parameters of the ST segment and expand the ability to analyze a wider variety of forms of the ST segment of an electrocardiogram is completely excluded.

На основании изложенного, в качестве базисной системы в предлагаемом кардиомониторе используется базисная система функций Рида-Мюллера, представленная в упомянутых ранее источниках.Based on the foregoing, the basis system of the proposed cardiomonitor uses the basis system of Reed-Muller functions presented in the sources mentioned earlier.

Свойства базисной системы функций Рида-Мюллера можно охарактеризовать следующим образом.The properties of the basis system of Reed-Muller functions can be characterized as follows.

1. Функции базисной системы Рида-Мюллера имеют только два значения: +1 и -1 (см. Передача цифровой информации. Перевод с английского Аронэ М.Н. и др. / Под редакцией С.И. Самойленко. - М.: Издательство иностранной литературы, 1963, с. 198, а также табл. 2).1. The functions of the basic Reed-Muller system have only two values: +1 and -1 (see Digital Information Transmission. Translated from English by Arone M.N. et al. / Edited by SI Samoilenko. - M.: Publishing House foreign literature, 1963, p. 198, and also table. 2).

2. Требуемый объем памяти для хранения спектральных коэффициентов точно такой же, как и у базисной системы функций Уолша, а также у базисной системы функций Варакина, что не приводит к изменению схемы блока 6 формирования спектральных коэффициентов, используемого в прототипе (см. патент Российской Федерации №2372840 по заявке на изобретение №2008114898/14 от 15.04.2008, опубликован 20.11.2009, кл. А61В 5/0452) и используемого в предлагаемом кардиомониторе.2. The required amount of memory for storing spectral coefficients is exactly the same as that of the base system of Walsh functions, as well as the base system of Varakin functions, which does not lead to a change in the scheme of block 6 for forming spectral coefficients used in the prototype (see the patent of the Russian Federation No. 2372840 according to the application for invention No. 2008114898/14 dated 04/15/2008, published on November 20, 2009, CL AB 5/0452) and used in the proposed cardiomonitor.

3. Объем базисной системы функций Рида-Мюллера равен объему системы Уолша (см. Передача цифровой информации. Перевод с английского Аронэ М.Н. и др. / Под редакцией С.И. Самойленко. - М.: Издательство иностранной литературы, 1963, с. 198, а также табл. 2).3. The volume of the basic system of Reed-Muller functions is equal to the volume of the Walsh system (see. Digital Information Transmission. Translated from English by Arone M.N. et al. / Edited by S. I. Samoilenko. - M.: Publishing House of Foreign Literature, 1963, p. 198, as well as table 2).

4. Наконец, функции базисной системы Рида-Мюллера обладают лучшими корреляционными свойствами, чем функции базисной системы Уолша (см. Передача цифровой информации. Перевод с английского Аронэ М.Н. и др. / Под редакцией С.И. Самойленко. - М.: Издательство иностранной литературы, 1963, с. 198, а также табл. 2). Этот фактор дополнительно повышает точность и достоверность оценки информативных параметров ST-сегмента электрокардиосигнала и расширяет возможности анализа большего разнообразия форм ST-сегмента электрокардиосигнала в случае использования базисной системы функций Рида-Мюллера.4. Finally, the functions of the Reed-Muller basis system have better correlation properties than the functions of the Walsh basis system (see. Digital Information Transmission. Translated from English by Arone M.N. et al. / Edited by S. I. Samoilenko. - M. : Publishing house of foreign literature, 1963, p. 198, and also table. 2). This factor additionally increases the accuracy and reliability of evaluating the informative parameters of the ST segment of an electrocardiogram and expands the possibilities of analyzing a greater variety of forms of the ST segment of an electrocardiogram in the case of using a basic system of Reed-Muller functions.

На фиг. 1 представлена структурная схема кардиомонитора для выявления информативных параметров ST-сегмента электрокардиосигнала, на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования ортогональной функции S(10,θ) базисной системы функций Рида-Мюллера в предлагаемом кардиомониторе, на фиг. 3 - временные диаграммы базисной системы функций Уолша, используемых в аналоге и в предлагаемом кардиомониторе, на фиг. 4 - временные диаграммы базисной системы функций Варакина, используемых в прототипе.In FIG. 1 is a structural diagram of a cardiomonitor for detecting informative parameters of the ST segment of an electrocardiogram, FIG. 2 is a timing diagram illustrating the process of forming the orthogonal function S (10, θ) of the base system of Reed-Muller functions in the proposed cardiomonitor, FIG. 3 is a timing diagram of a basic system of Walsh functions used in the analogue and in the proposed cardiomonitor, FIG. 4 - time diagrams of the base system of Varakin’s functions used in the prototype.

Кардиомонитор содержит блок 1 формирования электрокардиосигнала, блок 2 выделения QRS-комплекса, блок 3 выделения ST-сегмента, блок 4 дискретизации, блок 5 формирования функций Уолша, блок 6 формирования спектральных коэффициентов, блок 7 выявления информативных параметров ST-сегмента, блок 8 индикации, коммутаторы 9 первой группы, коммутаторы 10 второй группы, нуль-орган 11, триггер 12, первый ключ 13 и второй ключ 14, двухвходовый сумматор 15, 2^n-1 - разрядный циклический регистр 16 сдвига, управляемый инвертор 17, умножители 18 группы, вход 19 установки режима использования базисной системы функций Уолша или базисной системы функций Рида-Мюллера.The cardiomonitor contains an electrocardiosignal generating unit 1, a QRS complex allocation unit 2, an ST segment allocation unit 3, a sampling unit 4, a Walsh function generation unit 5, a spectral coefficient generating unit 6, an ST-segment informative parameter detection unit 7, an indication unit 8, switches 9 of the first group, switches 10 of the second group, null-organ 11, trigger 12, first key 13 and second key 14, two-input adder 15, 2 ^n-1 - bit cyclic shift register 16, controlled inverter 17, multipliers of 18 groups, input 19 installation mode and use the basic functions of the system or the base Walsh system Reed-Muller functions.

Устройство, состав элементов и принцип работы блока 1 формирования электрокардиосигнала, блока 2 выделения QRS-комплекса, блока 3 выделения ST-сегмента, блока 4 дискретизации, блока 5 формирования функций Уолша, блока 6 формирования спектральных коэффициентов, блока 7 выявления информативных параметров ST-сегмента, блока 8 индикации подробно представлены в описании аналога (см. патент Российской Федерации №2242164 по заявке на изобретение №2003105498/14 от 25.02.2003, опубликован 20.12.2004, кл. А61В 5/0402) и прототипа (см. патент Российской Федерации №2372840 по заявке на изобретение №2008114898/14 от 15.04.2008, опубликован 20.11.2009, кл. А61В 5/0452).The device, the composition of the elements and the principle of operation of the electric cardio signal generating unit 1, QRS complex allocation unit 2, ST segment allocation unit 3, sampling unit 4, Walsh function generation unit 5, spectral coefficient generating unit 6, ST-segment informative parameter identification unit 7 block 8 indications are presented in detail in the description of the analogue (see the patent of the Russian Federation No. 2242164 for the application for invention No. 2003104949/14 dated February 25, 2003, published December 20, 2004, class A61B 5/0402) and the prototype (see patent of the Russian Federation No. 2372840 upon request and the invention №2008114898 / 14 dated 15.04.2008, published 20.11.2009, Cl. A61V 5/0452).

Предлагаемый кардиомонитор работает следующим образом.The proposed cardiomonitor operates as follows.

Перед началом работы кардиомонитора на вход 19 установки режима использования базисной системы функций подается сигнал «0», в (2^n-1-3)-м разряде циклического регистра 16 сдвига записана единица, триггер 12 находится в исходном единичном состоянии.Before the cardiomonitor starts operation, the signal “0” is input to the input 19 of the setting mode for using the basic system of functions, a unit is recorded in the (2 ^n-1 -3) th category of the cyclic shift register 16, trigger 12 is in the initial single state.

Выбор режима работы кардиомонитора выбирается подачей на вход 19 установки режима использования базисной системы функций сигнала «0» (базисная система функций Уолша) или подачей сигнала «1» (базисная система функций Рида-Мюллера).The choice of the operation mode of the cardiomonitor is selected by applying to the input 19 the installation of the use of the basic system of signal functions “0” (basic system of Walsh functions) or by applying the signal “1” (basic system of Reed-Muller functions).

Блок 1 формирования электрокардиосигнала выполняет обычные операции: усиливает электрокардиосигнал, освобождает его от действия помехи промышленной частоты с помощью фильтрации и устраняет дрейф изолинии с помощью фильтра высоких частот или путем выделения сигнала дрейфа изолинии с помощью сплайн-аппроксимации с последующим вычитанием полученного сигнала из исходного электрокардиосигнала (см. патент Российской Федерации №2242164 по заявке на изобретение №2003105498/14 от 25.02.2003, опубликован 20.12.2004, кл. А61В 5/0402). Очищенный от действия помех электрокардиосигнал поступает на входы блока 2 выделения QRS-комплекса и блока 3 выделения ST-сегмента. В блоке 2 выделения QRS-комплекса формируется сигнал начала очередного кардиоцикла (точка отсчета), поступающий на второй вход (вход управления) блока 3 выделения ST-сегмента. На основе известной структуры ЭКС и точки отсчета в блоке 3 формируются точки начала и конца ST-сегмента. Выделенный из ЭКС ST-сегмент поступает в блок 4 дискретизации, где преобразуется в последовательность дискретных отсчетов.The electrocardiosignal generating unit 1 performs the usual operations: it amplifies the electrocardiogram, frees it from interference of industrial frequency by filtering and eliminates the isoline drift using a high-pass filter or by isolating the isoline drift signal using spline approximation, followed by subtracting the received signal from the original electrocardiogram ( see the patent of the Russian Federation No. 2242164 for the application for invention No. 2003104949/14 dated February 25, 2003, published December 20, 2004, class AB 5/0402). The electrocardiosignal cleared of interference is fed to the inputs of the QRS complex allocation unit 2 and the ST segment allocation unit 3. In block 2 of allocation of the QRS complex, a signal of the beginning of the next cardiocycle (reference point) is generated, which is fed to the second input (control input) of block 3 of separation of the ST segment. Based on the known structure of the EX and the reference point in block 3, the start and end points of the ST segment are formed. The ST segment extracted from the ECS enters the sampling unit 4, where it is converted into a sequence of discrete samples.

Сигнал на управляющем выходе блока 3 выделения ST-сегмента инициализирует работу блока 5 формирования функций Уолша посредством подачи на его тактовый вход последовательности тактовых импульсов, при этом на соответствующих выходах блока 5 формирования функций Уолша формируются функции Уолша.The signal at the control output of the ST-segment extraction unit 3 initializes the operation of the Walsh function generation unit 5 by supplying a sequence of clock pulses to its clock input, and Walsh functions are generated at the corresponding outputs of the Walsh function generation unit 5.

С выхода блока 4 дискретизации дискретные отсчеты ST-сегмента поступают на информационный вход блока 6 формирования спектральных коэффициентов.From the output of block 4 sampling, discrete samples of the ST-segment are fed to the information input of block 6 of the formation of spectral coefficients.

На вторую группу входов блока 6 формирования спектральных коэффициентов поступают либо функции Уолша, либо функции Варакина с выходов коммутаторов 10 второй группы, в зависимости от выбранного режима работы кардиомонитора.Either the Walsh functions or the Varakin functions from the outputs of the switches 10 of the second group arrive at the second group of inputs of the unit 6 for forming spectral coefficients, depending on the selected operating mode of the cardiomonitor.

Если на вход 19 установки режима использования базисной системы функций подается сигнал «0», то кардиомонитор использует функции Уолша, если на вход 19 подается подается сигнал «1», то кардиомонитор использует функции Рида-Мюллера.If the signal “0” is supplied to the input 19 of the setting mode for using the basic system of functions, then the cardiomonitor uses the Walsh functions, if input 19 is the signal “1”, the cardiomonitor uses the Reed-Muller functions.

Поясним этот принцип работы кардиомонитора подробнее.Let us explain this principle of the cardiomonitor in more detail.

Коммутаторы 9 представляют собой устройства с одним управляющим входом, одним информационным входом и двумя информационными выходами. Они устроены таким образом, что при поступлении на управляющий вход «0» информация, поступающая на его информационный вход, появляется на первом информационном выходе коммутатора 9, а при поступлении на управляющий вход «1» информация, поступающая на его информационный вход, появляется на втором информационном выходе коммутатора 9. То есть при поступлении на управляющий вход «0» соответствующая функция Уолша подается на первый информационный выход коммутатора 9, а при поступлении на управляющий вход «1» соответствующая функция Уолша подается на второй информационный выход коммутатора 9. В первом случае функция Уолша поступает на первый информационный вход соответствующего коммутатора 10, во втором случае - на второй вход соответствующего умножителя 18 группы.The switches 9 are devices with one control input, one information input and two information outputs. They are arranged in such a way that when they enter the control input “0”, the information coming to its information input appears on the first information output of the switch 9, and when they go to the control input “1” the information coming into its information input appears on the second the information output of the switch 9. That is, when entering the control input “0”, the corresponding Walsh function is fed to the first information output of the switch 9, and when entering the control input “1” the corresponding Walsh function tsya the second information output of switch 9. In the first case, the Walsh function applied to the first informational input of the corresponding switch 10, in the second case - to the second input of the corresponding multiplier group 18.

Коммутаторы 10 представляют собой устройства с одним управляющим входом, двумя информационными входами и одним информационным выходом. Они устроены таким образом, что при поступлении на управляющий вход «0» на выходе коммутатора 10 появляется информация, поступающая на его первый информационный вход, а при поступлении на управляющий вход «1» на выходе коммутатора 10 появляется информация, поступающая на его второй информационный вход.The switches 10 are devices with one control input, two information inputs and one information output. They are arranged in such a way that when entering the control input "0" at the output of the switch 10, information appears at its first information input, and when entering the control input "1" at the output of the switch 10, information arriving at its second information input .

Схемы коммутаторов 9 и коммутаторов 10 часто используются в составе различных дискретных устройств, и представлены, например, в источнике: Основы дискретной техники АСУ и связи. Под общей редакцией Гриненко Г.Ф. - Л.: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1980, с. 461.The circuitry of the switches 9 and the switches 10 are often used as part of various discrete devices, and are presented, for example, in the source: Fundamentals of discrete ACS and communication technology. Under the general editorship of Grinenko G.F. - L .: VIKI them. A.F. Mozhaysky, 1980, p. 461.

Таким образом, в случае подачи «0» на вход 19 установки режима использования базисной системы кардиомонитора, функции Уолша поступают на вторую группу входов блока 6 формирования спектральных коэффициентов.Thus, in the case of supplying “0” to the input 19 of the installation of the basis system of the cardiomonitor, the Walsh functions are supplied to the second group of inputs of the spectral coefficient generating unit 6.

С выходов блока 6 формирования спектральных коэффициентов сигналы последних поступают на соответствующие входы блока 7 выявления информативных параметров ST-сегмента.From the outputs of block 6 of the formation of spectral coefficients, the signals of the latter are supplied to the corresponding inputs of block 7 for identifying informative parameters of the ST segment.

Возможная реализация блока выявления 7 информативных параметров ST-сегмента для случая представления спектральных коэффициентов в виде двоичного кода подробно приведена в описании аналога (см. патент Российской Федерации №2242164 по заявке на изобретение №2003105498/14 от 25.02.2003, опубликован 20.12.2004, кл. А61В 5/0402).A possible implementation of the unit for detecting 7 informative parameters of the ST segment for the case of representing spectral coefficients in the form of a binary code is given in detail in the description of the analogue (see patent of the Russian Federation No. 2242164 for application for invention No. 2003105498/14 dated February 25, 2003, published December 20, 2004, class A61B 5/0402).

Сигналы выявленных информативных параметров ST-сегмента электрокардиосигнала поступают на входы блока 8 индикации, где могут быть визуализированы в виде подсветки соответствующих транспарантов или любым иным из известных способов, например, на жидкокристаллическом дисплее или плазменном экране.Signals of the identified informative parameters of the ST-segment of the electrocardiogram are fed to the inputs of the display unit 8, where they can be visualized in the form of illumination of the corresponding banners or by any other known method, for example, on a liquid crystal display or plasma screen.

В случае же подачи «1» на вход 19 установки режима использования базисной системы кардиомонитора, функции Уолша со вторых информационных выходов коммутаторов 9 поступают на вторые входы умножителей 18 группы. На первые входы умножителей 18 группы подается сигнал с выхода управляемого инвертора 17, который формируется следующим образом.In the case of supplying “1” to the input 19 of the installation mode of using the basic system of a cardiomonitor, the Walsh functions from the second information outputs of the switches 9 are fed to the second inputs of the group 18 multipliers. At the first inputs of the group multipliers 18, a signal is supplied from the output of the controlled inverter 17, which is formed as follows.

С началом поступления тактовых импульсов с выхода блока 3 выделения ST-сегмента электрокардиосигнала на тактовый вход блока 5 формирования функций Уолша (фиг. 2, а) на его выходах формируются функции Уолша, поступающие на вторые входы соответствующих умножителей 18 группы.With the beginning of the arrival of clock pulses from the output of block 3 of the allocation of the ST-segment of the electrocardiogram to the clock input of block 5 of the formation of Walsh functions (Fig. 2, a), Walsh functions are received at its outputs, coming to the second inputs of the respective group 18 multipliers.

Потенциалы с прямого и инверсного выходов триггера 12 поступают на управляющие входы ключей 13 и 14. Таким образом, первый ключ 13 открыт, а второй ключ 14 закрыт.The potentials from the direct and inverse outputs of the trigger 12 are supplied to the control inputs of the keys 13 and 14. Thus, the first key 13 is open, and the second key 14 is closed.

Подробное описание устройства триггера 12, являющегося обычным Т-триггером, представлено в известном источнике (см. Основы дискретной техники АСУ и связи. Под общей редакцией Гриненко Г.Ф. - Л.: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1980, с. 240, рис. 6.22, рис. 6.23).A detailed description of the trigger device 12, which is an ordinary T-trigger, is presented in a well-known source (see Fundamentals of discrete ACS and communication technology. Under the general editorship of GF Grinenko - L .: VIKI named after AF Mozhaisky, 1980, p. . 240, Fig. 6.22, Fig. 6.23).

В процессе формирования сигналов S(i,θ) базисной системы функций Рида-Мюллера тактовые импульсы с выхода блока 3 выделения ST-сегмента электрокардиосигнала подаются на тактовый вход блока 5 формирования функций Уолша (фиг. 2, а), на выходах которого формируются функции Wal(i,θ), поступающие на первые входы умножителей 18.In the process of generating signals S (i, θ) of the basic system of Reed-Muller functions, clock pulses from the output of block 3 for isolating the ST-segment of the cardiac signal are fed to the clock input of block 5 for generating Walsh functions (Fig. 2a), at the outputs of which Wal functions are formed (i, θ) arriving at the first inputs of the multipliers 18.

Функция Уолша Wal(5,θ) (фиг. 2, в) с (2^n-1-2)-го выхода блока 5 формирования функций Уолша (то есть, для случая 2ⁿ=16 с шестого выхода блока 5 формирования функций Уолша) через открытый ключ 13 (фиг. 2, д) поступает на первый вход двухвходового сумматора 15, а с его выхода - на информационный вход управляемого инвертора 17.The Walsh function Wal (5, θ) (Fig. 2, c) from the (2 ^n-1 -2) -th output of the Walsh function generation unit 5 (that is, for case 2 ⁿ = 16 from the sixth output of the Walsh function formation unit 5 ) through the public key 13 (Fig. 2, d) enters the first input of the two-input adder 15, and from its output to the information input of the controlled inverter 17.

В момент смены знака функции Уолша Wal(l,θ) (фиг. 2, б), формируемой на втором выходе блока 5 формирования функций Уолша, срабатывает нуль-орган 11. Он вырабатывает импульсы в моменты смены значащей позиции функции Wal(1,θ), при переходе от -1 к +1 или при переходе от +1 к -1. Импульсы с выхода нуль-органа 11 изменяют состояние триггера 12, а следовательно, и состояние ключей 13 и 14.At the moment of changing the sign of the Walsh function Wal (l, θ) (Fig. 2, b), formed at the second output of the Walsh function forming unit 5, the zero-organ 11 is triggered. It generates pulses at the moments of changing the significant position of the function Wal (1, θ ), in the transition from -1 to +1 or in the transition from +1 to -1. The pulses from the output of the zero-organ 11 change the state of the trigger 12, and therefore the state of the keys 13 and 14.

Нуль-орган 11 формирует на своем выходе короткий импульс в моменты времени, когда сигнал на его входе меняет знак с «+» на «-» или с «-» на «+», что в данном случае происходит в середине периода Т - периода определения функций Уолша.The null-organ 11 generates a short pulse at its output at times when the signal at its input changes sign from “+” to “-” or from “-” to “+”, which in this case occurs in the middle of the T-period definitions of Walsh functions.

Подробное описание устройства нуль-органа 11 представлено в известном источнике (см. Основы дискретной техники АСУ и связи. Под общей редакцией Гриненко Г.Ф. - Л.: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1980, с. 209-215).A detailed description of the null-organ device 11 is presented in a well-known source (see Fundamentals of discrete ACS and communication technology. Under the general editorship of GF Grinenko - L .: VIKI named after AF Mozhaisky, 1980, pp. 209-215) .

Импульс, поступающий с выхода нуль-органа 11 приводит к тому, что ключ 13 оказывается закрытым, а ключ 14 открытым, и функция Уолша Wal(11,θ) (фиг. 2, г) с (2ⁿ-4)-го выхода блока 5 формирования функций Уолша (то есть, для случая 2ⁿ=16 с двенадцатого выхода блока 5 формирования функций Уолша) через открытый ключ 14 (фиг. 2, е) поступает на второй вход двухвходового сумматора 15, а с его выхода - на информационный вход управляемого инвертора 17.The pulse coming from the output of the null organ 11 leads to the fact that the key 13 is closed and the key 14 is open, and the Walsh function is Wal (11, θ) (Fig. 2d) from the (2 ⁿ -4) -th output block 5 of the formation of Walsh functions (that is, for case 2 ⁿ = 16 from the twelfth output of block 5 of the formation of Walsh functions) through the public key 14 (Fig. 2, e) is fed to the second input of the two-input adder 15, and from its output to the information input of the controlled inverter 17.

На выходе двухвходового сумматора 15 формируется сигнал, представленный на фиг. 2, ж.At the output of the two-input adder 15, the signal shown in FIG. 2, g.

С поступлением третьего тактового импульса с выхода блока 3 выделения ST-сегмента электрокардиосигнала на тактовый вход 2^n-1 - разрядного циклического регистра 16 сдвига, на выходе старшего разряда 2^n-1 - разрядного циклического регистра 16 сдвига формируется единица (фиг. 2, з), которая была записана в (2^n-1-3)-м разряде. Эта единица поступает на управляющий вход управляемого инвертора 17, вследствие чего третий элемент сигнала, формируемого на выходе двухвходового сумматора 15 и поступающего на информационный вход управляемого инвертора 17, оказывается инвертированным. Поскольку 2^n-1 - разрядный циклический регистр 16 сдвига замкнут в кольцо цепью обратной связи и имеет 2^n-1 - разрядов, то с указанного момента времени через 2^n-1 тактов работы на выходе регистра 16 сдвига опять сформируется единица (фиг. 2, з), и соответствующий элемент сигнала, поступающего с выхода двухвходового сумматора 15 на информационный вход управляемого инвертора 17, также окажется инвертированным.With the arrival of the third clock pulse from the output of block 3 of the ST-segment allocation of the cardiac signal to the clock input 2 of the ^n-1 -bit cyclic shift register 16, one is formed at the output of the highest bit 2 of the ^n-1 -bit cyclic register 16 of shift (Fig. 2, c ), which was recorded in the (2 ^n-1 -3) th category. This unit is supplied to the control input of the controlled inverter 17, as a result of which the third element of the signal generated at the output of the two-input adder 15 and fed to the information input of the controlled inverter 17 is inverted. Since the 2 ^n-1 -bit cyclic shift register 16 is closed into the ring by the feedback circuit and has 2 ^n-1 -bits, then from the indicated point in time, after 2 ^n-1 clock cycles, the unit is again formed at the output of the shift register 16 (Fig. 2 , h), and the corresponding element of the signal coming from the output of the two-input adder 15 to the information input of the controlled inverter 17 will also be inverted.

Сигнал на выходе управляемого инвертора 17 (фиг. 2, и) представляет собой видоизменяющую (то есть производящую) последовательность кода Рида-Мюллера для N=16, которая описывается следующим образом:The signal at the output of the controlled inverter 17 (Fig. 2, and) is a modifying (i.e. producing) Reed-Muller code sequence for N = 16, which is described as follows:

Сигнал, формируемый на выходе управляемого инвертора 17, умножается в умножителях 18 на функции Уоша Wal(i,θ). В результате этого на выходах умножителей 18 формируется система дискретных ортогональных функций S(i,θ), представляющих собой базисную систему функций Рида-Мюллера.The signal generated at the output of the controlled inverter 17 is multiplied in the multipliers 18 by the Wash function Wal (i, θ). As a result of this, at the outputs of the multipliers 18 a system of discrete orthogonal functions S (i, θ) is formed, which are a basic system of Reed-Muller functions.

Функции S(i,θ), являющиеся функциями базисной системы Рида-Мюллера, имеют вид, отличающийся от вида функций Уолша Wal(i,θ).The functions S (i, θ), which are functions of the basis Reed-Muller system, have a form different from the form of the Walsh functions Wal (i, θ).

На фиг. 2 приведены диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования в предлагаемом кардиомониторе дискретной ортогональной функции S(10,θ) базисной системы функций Рида-Мюллера.In FIG. 2 are diagrams illustrating the process of formation in the proposed cardiomonitor of a discrete orthogonal function S (10, θ) of a basic system of Reed-Muller functions.

На диаграммах указано временное состояние:The diagrams indicate a temporary state:

а) второго выхода блока 3 выделения ST-сегмента, на котором формируются тактовые импульсы;a) the second output of the block 3 allocation ST-segment, which are formed of clock pulses;

б) второго выхода блока 5 формирования функций Уолша, на котором формируется функция Wal(1,θ);b) the second output of the Walsh function generation unit 5, on which the function Wal (1, θ) is generated;

в) шестого выхода блока 5 формирования функций Уолша, на котором формируется функция Wal(5,θ);c) the sixth output of the Walsh function generation unit 5, on which the function Wal (5, θ) is generated;

г) двенадцатого выхода блока 5 формирования функций Уолша, на котором формируется функция Wal(11,θ);d) the twelfth output of the block 5 of the formation of Walsh functions, on which the function Wal (11, θ) is formed;

д) выхода первого ключа 13;d) the output of the first key 13;

е) выхода второго ключа 14;e) the output of the second key 14;

ж) выхода двухвходового сумматора 15;g) the output of the two-input adder 15;

з) выхода старшего разряда 2^n-1 - разрядного циклического регистра 16 сдвига;h) the output of the senior bit 2 ^n-1 - bit cyclic register 16 shift;

и) выхода управляемого инвертора 17;i) the output of the controlled inverter 17;

й) одиннадцатого выхода блока 5 формирования функций Уолша, на котором формируется функция Wal(10,θ);j) the eleventh output of the Walsh function generation unit 5, on which the function Wal (10, θ) is generated;

к) выхода одиннадцатого умножителя 18, на котором формируется функция S(10,θ).j) the output of the eleventh multiplier 18, on which the function S (10, θ) is formed.

На фиг. 3 приведены временные диаграммы базисной системы функций Уолша, используемых в аналоге.In FIG. Figure 3 shows the timing diagrams of the basis system of Walsh functions used in the analogue.

На фиг. 4 приведены временные диаграммы базисной системы функций Варакина T(i,θ), используемых в прототипе.In FIG. 4 shows the timing diagrams of the basis system of Varakin functions T (i, θ) used in the prototype.

На фиг. 5 приведены временные диаграммы базисной системы функций Рида-Мюллера, используемых предлагаемым кардиомонитором.In FIG. Figure 5 shows the time diagrams of the basis system of Reed-Muller functions used by the proposed cardiomonitor.

В ортогональности сигналов базисной системы функций Рида-Мюллера можно убедиться путем перемножения любых функций этой базисной системы и интегрирования результата за время, равное периоду функций.The orthogonality of the signals of the basis system of Reed-Muller functions can be verified by multiplying any functions of this basis system and integrating the result in a time equal to the period of the functions.

То есть в случае подачи «1» на вход 19 установки режима использования базисной системы кардиомонитора на выходах коммутаторов 10 формируются функции базисной системы Рида-Мюллера, и кардиомонитор осуществляет анализ ST-сегмента электрокардиосигнала в базисе функций Рида-Мюллера.That is, if “1” is applied to the input 19 of the installation mode for using the basic system of a cardiomonitor, at the outputs of the switches 10, the functions of the basic Reed-Muller system are formed, and the cardiomonitor analyzes the ST segment of the cardiac signal in the basis of the functions of the Reed-Muller.

Предложенный кардиомонитор позволяет расширить функциональные возможности, заключающиеся в анализе разнообразия форм ST-сегмента электрокардиосигнала с применением спектральных коэффициентов базисной системы функций Рида-Мюллера.The proposed cardiomonitor allows you to expand the functionality that consists in analyzing the variety of forms of the ST-segment of an electrocardiogram using spectral coefficients of the basic system of Reed-Muller functions.

Claims

A cardiomonitor containing an electrocardiosignal generating unit, a QRS complex extraction unit, an ST segment allocation unit, a sampling unit, a Walsh function generation unit, spectral coefficient generation unit, an ST-segment informative parameter identification unit, an indication unit with corresponding parts between them, the first group of 2 ⁿ switches (where 2 ⁿ is the number of spectral coefficients of the basis system of functions, the combination of which can be represented by the ST-segment signal), the second group of 2 ⁿ switches and 2 ⁿ multiplying Iteli of the group, the output of the electrocardiosignal forming unit is connected to the input of the QRS complex allocation unit and to the first input of the ST-segment allocation unit, the second input of which is connected to the output of the QRS complex allocation unit, the input of the sampling unit is connected to the first output of the ST-segment allocation unit , the second output of the ST segment allocation unit is connected to the input of the Walsh function generation unit, the output of the sampling unit is connected to the first input of the spectral coefficient formation unit, forming the first group of inputs of this block forming unit outputs spectral coefficients connected to respective inputs of the block identification information parameters ST-segment, the outputs of which are connected to respective inputs of the indication unit, information inputs ix switches of the first group (

- serial numbers of the switches of the first group) are connected to the ith outputs of the Walsh function generation unit, the first outputs of the i-switches of the first group are connected to the first information inputs ix of the switches of the second group, the outputs ix of the switches of the second group are connected to the i-th inputs of the second group of inputs unit for generating spectral coefficients, the second outputs ix of the switches of the first group are connected to the second inputs ix of the group multipliers, the outputs ix of the multipliers of the group are connected to the second information inputs ix of the switches of the second group s, the control inputs of all the switches of the first group and the control inputs of all the switches of the second group are connected to the input of the choice of the basic system of cardiomonitor functions, characterized in that 2 ^n-1 -bit cyclic shift register, zero-organ, trigger, first key and second key, two-input adder, with the inverter, wherein the second output block allocation ST-segment is connected to a clock input of 2 ^n-1 - bit cyclic shift register, a second output unit for generating the Walsh functions is connected to the input of the zero-body, the output of which is connected to the counting input of the trigger, the direct output of which is connected to the control input of the first key, the inverse output of the trigger is connected to the control input of the second key, the outputs of the first and second keys are connected to the corresponding information inputs of the two-input adder, the output of the two-input adder is connected to the information input of the controlled inverter , the control input of which is connected to the output of the senior bit 2 ^n-1 - bit cyclic shift register, (2 ^n-1 -2) -th output of the block forming functions Walsh is connected to the information input of the first key, (2 ⁿ -4) -th output of the function formation unit Walsh is connected to the information input of the second key, the output of the controlled inverter is connected to the first inputs of the multipliers of a group of 2 ⁿ multipliers.