RU40868U1

RU40868U1 - DEVICE FOR HEMODYNAMIC DISORDERS IDENTIFICATION

Info

Publication number: RU40868U1
Application number: RU2003128225/20U
Authority: RU
Inventors: А.А. Беспалов; С.А. Беспалов
Original assignee: Беспалов Александр Алексеевич; Беспалов Сергей Александрович
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2004-10-10

Abstract

Полезная модель относится к медицинской технике и является средством функциональной неинвазивной диагностики заболеваний сосудов конечностей. Технический результат, достигаемый при использовании настоящей полезной модели, состоит в функциональном упрощении и снижении стоимости устройства. Устройство содержит два реографических блока, два дифференциатора, два компаратора, два одновибратора, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два элемента И, два счетчика и два триггера. Принцип действия устройства основан на снятии с симметричных участков двух конечностей обследуемого реовазосигналов и определения относительного временного сдвига между одноименными точками реовазосигналов, соответствующих различным конечностям.The utility model relates to medical equipment and is a means of functional non-invasive diagnosis of limb vascular diseases. The technical result achieved by using this utility model consists in functional simplification and reduction of the cost of the device. The device contains two rheographic blocks, two differentiators, two comparators, two single-vibrators, an EXCLUSIVE OR element, two AND elements, two counters and two triggers. The principle of operation of the device is based on removing from symmetrical sections of two limbs of the examined rheovasignals and determining the relative time shift between the same points of rheovasignals corresponding to different limbs.

Description

Полезная модель относится к медицинской технике и является средством функциональной неинвазивной диагностики заболеваний сосудов конечностей,The utility model relates to medical equipment and is a means of functional non-invasive diagnosis of vascular diseases of the limbs,

Прототипом полезной модели является устройство, содержащее два реографических блока, два дифференциатора, два компаратора, два дискриминатора передних фронтов, двухканальный коммутатор, регистр сдвига, стробируемую многоразрядную схему совпадений, группу счётчиков, дешифратор и блок управления, первый вход которого служит запускающим входом устройства, тактовым входом которого служат объединённые тактовый вход регистра сдвига и второй вход блока управления, третий вход которого объединён с обнуляющим входом регистра сдвига и служит входом сброса устройства, выходы первого и второго реографических блоков соединены соответственно с входами первого и второго дифференциаторов, выходы которых соединены соответственно с сигнальными входами первого и второго компараторов, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго дискриминаторов передних фронтов, выходы которых подключены к соответствующим входам коммутатора, первый выход которого соединён с информационным входом регистра сдвига, а второй выход соединён с объединёнными первыми информационными входами стробируемой многоразрядной схемы совпадений, вторые информационные входы которой подключены к соответствующим разрядным выходам регистра сдвига, тактовый вход стробируемой многоразрядной схемы совпадения подключён к выходу блока управления, четвёртый многоразрядный вход которого объединён с соответствующими входами дешифратора и подключён к выходам переполнения соответствующих счётчиков группы, суммирующие входы которых соединены с соответствующими выходами стробируемой многоразрядной схемы совпадений, обнуляющие входы счётчиков группы объединены и подключены к входу сброса устройства [А. с. СССР № 1602454. Опубл. в Б.И. № 40, 1990г].The prototype of the utility model is a device containing two rheographic units, two differentiators, two comparators, two leading edge discriminators, a two-channel switch, a shift register, a gated multi-bit coincidence circuit, a group of counters, a decoder and a control unit, the first input of which serves as the trigger input of the device the input of which is the combined clock input of the shift register and the second input of the control unit, the third input of which is combined with the zeroing input of the shift register and serves the reset input of the device, the outputs of the first and second rheographic blocks are connected respectively to the inputs of the first and second differentiators, the outputs of which are connected respectively to the signal inputs of the first and second comparators, the outputs of which are connected respectively to the inputs of the first and second discriminating edges, the outputs of which are connected to the corresponding inputs a switch, the first output of which is connected to the information input of the shift register, and the second output is connected to the combined first information the inputs of the gated multi-bit match circuit, the second information inputs of which are connected to the corresponding bit outputs of the shift register, the clock input of the gated multi-bit match circuit is connected to the output of the control unit, the fourth multi-bit input of which is combined with the corresponding inputs of the decoder and connected to the overflow outputs of the respective group counters, summing the inputs of which are connected to the corresponding outputs of the gated multi-bit coincidence circuit, I reset s inputs of counters group combined and connected to the reset input devices [A. from. USSR No. 1602454. Publ. in B.I. No. 40, 1990].

Недостатком прототипа является функциональная сложность.The disadvantage of the prototype is the functional complexity.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящей полезной модели, состоит в функциональном упрощении и снижении стоимости устройства.The technical result achieved by using this utility model consists in functional simplification and reduction of the cost of the device.

Технический результат достигается тем, что в известное устройство для выявления гемодинамических нарушений, содержащее два реографических блока, два дифференциатора, два компаратора и два счётчика, причём выходы первого и второго реографических блоков соединены соответственно с входами первого и второго дифференциаторов, The technical result is achieved by the fact that in a known device for detecting hemodynamic disturbances, containing two rheographic blocks, two differentiators, two comparators and two counters, and the outputs of the first and second rheographic blocks are connected respectively to the inputs of the first and second differentiators,

выходы которых соединены соответственно с сигнальными входами первого и второго компараторов, согласно полезной модели введены два одновибратора, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два элемента И и два триггера, входы первого и второго одновибраторов соединены соответственно с выходами первого и второго компараторов, выходы одновибраторов подключены к входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединён с объединёнными первым входом первого элемента И и тактовым входом первого триггера, второй вход первого элемента И соединён с выходом первого триггера, D-вход которого соединён с выходом второго триггера, обнуляющий вход которого соединён с выходом переполнения первого счётчика, суммирующий вход которого соединён с выходом первого элемента И, суммирующий вход второго счётчика соединён с выходом второго элемента И, первый вход которого соединён с выходом первого элемента И, а второй вход второго элемента И является тактовым входом устройства, входом сброса которого служат объединённые обнуляющие входы первого и второго счётчиков, запускающим входом устройства является установочный вход второго триггера, информационным выходом устройства является выход второго счётчика.the outputs of which are connected respectively to the signal inputs of the first and second comparators, according to a utility model, two one-shots are introduced, an EXCLUSIVE OR element, two And and two triggers, the inputs of the first and second one-shots are connected respectively to the outputs of the first and second comparators, the outputs of one-shots are connected to the inputs of the element EXCLUSIVE OR, the output of which is connected to the first input of the first AND element combined with the clock input of the first trigger, the second input of the first AND element is connected to the output of a trigger, the D-input of which is connected to the output of the second trigger, the zeroing input of which is connected to the overflow output of the first counter, the summing input of which is connected to the output of the first element And, the summing input of the second counter is connected to the output of the second counter And, the first input of which is connected to the output the first element And, and the second input of the second element And is the clock input of the device, the reset input of which is the combined zeroing inputs of the first and second counters, the trigger input of the device is set input of the second trigger, the information output of the device is the output of the second counter.

Сущность полезной модели поясняется функциональной схемой, приведённой на фигуре.The essence of the utility model is illustrated by the functional diagram shown in the figure.

Функциональная схема устройства для выявления гемодинамических нарушений (см. фиг.), содержит реографический блок 1-1 (I канал), реографический блок 1-2 (II канал), дифференциатор 2-1 (I канал), дифференциатор 2-2 (II канал), компаратор 3-1 (I канал), компаратор 3-2 (II канал), одновибратор 4-1 (I канал), одновибратор 4-2 (II канал), элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, элементы И 6, 7, счётчики 8, 9 и триггеры 10, 11. Входы реографических блоков 1-1, 1-2 служат для подключения к ним токовых и измерительных электродов соответственно первого и второго каналов, выходы блоков 1-1 и 1-2 соединены соответственно с входами дифференциаторов 2-1 и 2-2, выходы которых соединены соответственно с сигнальными входами компараторов 3-1 и 3-2, выходы которых соединены соответственно с входами одновибраторов 4-1 и 4-2, выходы которых подключены к входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, выход которого соединён с объединёнными первым входом элемента И 6 и тактовым входом триггера 11, второй вход элемента И 6 соединён с выходом триггера 11, D-вход которого соединён с выходом триггера 10, обнуляющий вход которого соединён с выходом переполнения счётчика 8, суммирующий вход которого соединён с выходом элемента И 6, суммирующий вход счётчика 9 соединён с выходом элемента И 7, первый вход которого соединён с выходом элемента И 6, а второй вход элемента И 7 является тактовым входом (ТИ) устройства, входом сброса которого служат объединённые обнуляющие входы счётчиков 8, 9, запускающим Functional diagram of a device for detecting hemodynamic disorders (see Fig.), Contains a rheographic block 1-1 (channel I), a rheographic block 1-2 (channel II), a differentiator 2-1 (channel I), a differentiator 2-2 (II channel), comparator 3-1 (I channel), comparator 3-2 (II channel), one-shot 4-1 (I channel), one-shot 4-2 (II channel), the element EXCLUSIVE OR 5, elements AND 6, 7, counters 8, 9 and triggers 10, 11. The inputs of the rheographic blocks 1-1, 1-2 are used to connect current and measuring electrodes to them of the first and second channels, respectively, the outputs of blocks 1-1 and 1-2 are connected respectively, with the inputs of the differentiators 2-1 and 2-2, the outputs of which are connected respectively to the signal inputs of the comparators 3-1 and 3-2, the outputs of which are connected respectively with the inputs of the one-shots 4-1 and 4-2, the outputs of which are connected to the inputs of the EXCLUSIVE element OR 5, the output of which is connected to the combined first input of the And 6 element and the clock input of the trigger 11, the second input of the And 6 element is connected to the output of the trigger 11, the D-input of which is connected to the output of the trigger 10, the resetting input of which is connected to the overflow output of the counter 8, summarize the input of which is connected to the output of the And 6 element, the summing input of the counter 9 is connected to the output of the And 7 element, the first input of which is connected to the output of the And 6 element, and the second input of the And 7 element is the clock input (TI) of the device, the combined reset input of which is resetting inputs of counters 8, 9, starting

входом устройства является установочный вход триггера 10, информационным выходом устройства является выход счетчика 9.the input of the device is the installation input of the trigger 10, the information output of the device is the output of the counter 9.

Принцип действия устройства основан на снятии с симметричных участков двух конечностей обследуемого реовазосигналов и определении относительного временного сдвига между одноимёнными точками реовазосигналов, соответствующих различным конечностям. Появление гемодинамического сопротивления в сосудистом русле одной из конечностей, как правило, приводит к изменению формы анакроты реовазосигнала, включая её наклон, вплоть до задержки начала её формирования. Если при этом выделять на каждом из двух дифференциальных реовазосигналов точки с равными скоростями кровенаполнения, то по тому, насколько смещены во времени одноимённые точки, можно будет судить как о нарушениях в гемодинамике одной из конечностей, так и о степени тяжести этих нарушений. Таким образом, основная измерительно-вычислительная задача устройства сводится к измерению временного сдвига т между моментами срабатывания компараторов 3-1 и 3-2 при одинаковых порогах срабатывания.The principle of operation of the device is based on removing from the symmetrical sections of two limbs of the examined rheovasignals and determining the relative time shift between the same points of the rheovasignals corresponding to different limbs. The appearance of hemodynamic resistance in the vascular bed of one of the limbs, as a rule, leads to a change in the shape of the anacrot of the rheovasignal, including its slope, up to a delay in the beginning of its formation. If, at the same time, points are identified on each of the two differential rheovasignals with equal blood supply velocities, then by how much the same-named points are displaced in time, it will be possible to judge both violations in the hemodynamics of one of the limbs and the severity of these violations. Thus, the main measuring and computing task of the device is to measure the time shift m between the triggering times of the comparators 3-1 and 3-2 at the same thresholds.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

Объёмные реовазосигналы с выходов реографических блоков 1-1, 1-2 дифференцируются в блоках 2-1, 2-2, после чего компараторами 3-1, 3-2 преобразуются в прямоугольные импульсы постоянной амплитуды. Временное положение указанных импульсов может быть различным и зависит от общей гемодинамической картины. Учитывая, что крутизна даже продифференцированного реовазосигнала остается весьма невысокой, а влияние внешних помех, как правило, неизбежно, то процесс формирования импульсов в компараторах 3-1, 3-2 будет сопровождаться ложными короткими импульсами в окрестности передних и задних фронтов полезных информативных импульсов. Для исключения влияния указанного эффекта на результаты измерений импульсы с выходов компараторов расширяются на величину, примерно в 1,5 раза превосходящую ширину дифференциальных реовазосигналов. Этого вполне достаточно для подавления паразитных импульсов. Сформированные указанным путём прямоугольные импульсы будут иметь уже одинаковую длительность, но разное положение на оси времени, что приводит к появлению на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 импульсов, длительность т которых равна относительному временному сдвигу подаваемых на его вход информативных импульсных последовательностей.Volumetric rheovasignals from the outputs of the rheographic blocks 1-1, 1-2 are differentiated in blocks 2-1, 2-2, after which the comparators 3-1, 3-2 are converted into rectangular pulses of constant amplitude. The temporary position of these pulses can be different and depends on the overall hemodynamic picture. Considering that the steepness of even a differentiated rheovaso signal remains very low, and the influence of external noise, as a rule, is inevitable, the pulse formation process in comparators 3-1, 3-2 will be accompanied by false short pulses in the vicinity of the leading and trailing edges of useful informative pulses. To exclude the effect of this effect on the measurement results, the pulses from the outputs of the comparators expand by approximately 1.5 times the width of the differential reovaso signals. This is quite enough to suppress spurious impulses. The rectangular pulses formed in this way will already have the same duration but different position on the time axis, which leads to the appearance of an EXCLUSIVE OR 5 pulses at the output of the element, the duration of which is equal to the relative time shift of the informative pulse sequences supplied to its input.

Начало процесса измерений задаётся подачей на вход «Пуск» короткого импульса, в связи с чем триггер 10 переходит в состояние высокого логического уровня и на D-входе триггера 11 также устанавливается высокий уровень. По первому переднему фронту импульса с выхода элемента ИСКЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 триггер 11 также переходит в The beginning of the measurement process is set by applying a short pulse to the “Start” input, in connection with which trigger 10 enters a state of high logic level and a high level is also set at the D-input of trigger 11. On the first leading edge of the pulse from the output of the EXCLUSIVE OR 5 element, trigger 11 also goes into

состояние высокого логического уровня и разрешает таким образом передачу импульсов длительностью т на выход элемента И 6. Счётчиком 8 ведётся счёт количества поступающих импульсов, а счётчик 9 отсчитывает их суммарную длительность. Окончание счёта определяется моментом появления импульса переполнения на выходе счётчика 8, коэффициент пересчёта N которого задаёт длительность интервала усреднения. С появлением импульса переполнения триггер 10 обнуляется немедленно, а триггер 11 - с появлением очередного переднего фронта информативных импульсов. На выходе устройства - выходе счётчика 9 - фиксируется код п, соответствующий удвоенной суммарной относительной задержке за время действия серии реовазокомплексов. Оценку т* вычисляют по формулеa state of a high logical level and thus allows the transmission of pulses of duration m to the output of the And6 element. Counter 8 counts the number of incoming pulses, and counter 9 counts their total duration. The end of the count is determined by the moment the overflow pulse appears at the output of counter 8, the conversion factor N of which determines the duration of the averaging interval. With the appearance of an overflow pulse, trigger 10 is reset immediately, and trigger 11 with the appearance of the next leading edge of informative pulses. At the output of the device — the output of counter 9 — a code n is recorded that corresponds to twice the total relative delay during the operation of a series of reovasocomplexes. The estimate m * is calculated by the formula

********************

где Т₀ - период следования тактовых импульсов на тактовом входе устройства.where T ₀ - the repetition period of clock pulses at the clock input of the device.

Перед началом следующего цикла измерений на вход «Сброс» подают импульс, по которому содержимое счётчиков 8, 9 стирается, и устройство таким образом подготавливается к дальнейшей работе.Before the start of the next measurement cycle, a pulse is applied to the “Reset” input, according to which the contents of the counters 8, 9 are erased, and the device is thus prepared for further work.

Точность оценки временного сдвига т определяется как задаваемым дискретом измерений то, так и количеством реовазокомплексов, участвующих в ходе измерений. Учитывая, что временной сдвиг т составляет единицы - десятки миллисекунд, то обеспечить низкую относительную погрешность дискретизации измеряемых временных интервалов сложности не представляет. Основная задача, которую следует решать для увеличения точности измерений, это борьба с артефактами и получение истинной статистической оценки. Относительно артефактов заметим, что они, как правило, легко обнаруживаются и таким образом свидетельствуют о необходимости исключения из анализа полученных при этом данных. Что же касается получения оценки, которая должна быть максимально похожа на истинное вероятностное значение, то для этого требуется увеличивать интервал усреднения, то есть увеличивать количество реовазокомплексов, участвующих в получении результата τ*.The accuracy of estimating the time shift m is determined by both the given measurement discretion m and the number of re-vasocomplexes involved in the measurement. Considering that the time shift m is units - tens of milliseconds, it is not difficult to provide a low relative discretization error of the measured time intervals. The main task that should be solved to increase the accuracy of measurements is the fight against artifacts and obtaining a true statistical estimate. Regarding artifacts, we note that, as a rule, they are easily detected and thus indicate the need to exclude data obtained from this analysis. As for obtaining the estimate, which should be as close as possible to the true probabilistic value, for this it is necessary to increase the averaging interval, that is, increase the number of re-vasocomplexes involved in obtaining the result τ *.

Claims

A device for detecting hemodynamic disturbances, comprising two rheographic units, two differentiators, two comparators and two counters, the outputs of the first and second rheographic units being connected respectively to the inputs of the first and second differentiators, the outputs of which are connected respectively to the signal inputs of the first and second comparators, characterized in that two single-vibrators are introduced into it, an exclusive-OR element, two AND-elements and two triggers, the inputs of the first and second single-vibrators are connected respectively with the outputs of the first and second comparators, the outputs of the single vibrators are connected to the inputs of the Exclusive OR element, the output of which is connected to the combined first input of the first element And and the clock input of the first trigger, the second input of the first element And is connected to the output of the first trigger, the D-input of which is connected to the output the second trigger, the zeroing input of which is connected to the overflow output of the first counter, the summing input of which is connected to the output of the first element AND, the summing input of the second counter is connected to the output of the second about the And element, the first input of which is connected to the output of the first And element, and the second input of the second And element is the clock input of the device, the reset input of which is the combined zeroing inputs of the first and second counters, the trigger input of the device is the installation input of the second trigger, the information output of the device is output of the second counter.