WO2019168443A1 - Remote system for analyzing electrocardiac signals - Google Patents

Remote system for analyzing electrocardiac signals Download PDF

Info

Publication number
WO2019168443A1
WO2019168443A1 PCT/RU2019/000137 RU2019000137W WO2019168443A1 WO 2019168443 A1 WO2019168443 A1 WO 2019168443A1 RU 2019000137 W RU2019000137 W RU 2019000137W WO 2019168443 A1 WO2019168443 A1 WO 2019168443A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
radio interface
diseases
data processing
adc
personal computer
Prior art date
Application number
PCT/RU2019/000137
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Владимир Михайлович АЧИЛЬДИЕВ
Александр Викторович БАЛДИН
Николай Анатольевич БЕДРО
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Геофизика-НВ"
Общество, С Ограниченной Ответственностью "Арк-Системс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Геофизика-НВ", Общество, С Ограниченной Ответственностью "Арк-Системс" filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Геофизика-НВ"
Publication of WO2019168443A1 publication Critical patent/WO2019168443A1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
    • A61B5/346Analysis of electrocardiograms
    • A61B5/349Detecting specific parameters of the electrocardiograph cycle
    • A61B5/366Detecting abnormal QRS complex, e.g. widening
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H80/00ICT specially adapted for facilitating communication between medical practitioners or patients, e.g. for collaborative diagnosis, therapy or health monitoring

Definitions

  • the present invention relates to medicine and medical equipment, in particular, to devices for the analysis of electrocardiograms and rapid diagnosis of diseases of the internal organs of a person.
  • the remote diagnostic complex is intended for screening diagnostics of diseases of internal organs, including at the initial stage of development, carried out in a clinic, treatment and diagnostic center, during medical examination of the population and professional selection.
  • cardio pulses of any physical nature electrical, magnetic, hydrodynamic and mechanical - all simultaneously generated by the heart and subjected to modulation carry duplicated information about the norm and diseases of internal organs (Uspensky V.M. Information function of the heart. Theory and practice of diagnosing internal diseases organs by the method of information analysis of electrocardiograms. - M .: “PLANET", 2016. -p.272.)
  • V.M. Ouspensky currently the most accessible electrocardiograms and, apparently, seismicardio signals.
  • Fig. 1 three standard leads from the limbs are used (Fig. 1), proposed by Einthoven (right hand - left hand, right hand - left foot, left foot - left hand).
  • the technology of information analysis of electrocardiograms is based on the variability of the main parameters of the QRS-ventricular complex of cardiocycles (Fig. 2), which reflects the laying of information in cardio pulses by the method of amplitude, frequency and phase modulation at the time of their generation by the sinus node and consists in the following.
  • this is the measurement of the amplitude of the ventricular QRS-complex ECG, which makes the main contribution to the electrocardiopulse, the measurement of time intervals between QRS-complexes.
  • the main measurement parameters are the amplitude R n of the ventricular QRS complex and the time interval T p between tR réelleand tR n + i .
  • the next measurement parameter used the ratio of the amplitude to the interval (R n / T n ).
  • Coding is the process of converting the dynamics of the basic parameters of signals of any physical nature into a discrete sequence of characters, the result of which is a semantic text called a codogram.
  • a codogram For coding, an alphabet of symbols of a certain dimension and semantics is required.
  • a coding symbol is a separate discrete alphabetic or digital symbol of an elementary initial unit of information, which can be one-, two-, three- or more dimensional. In FIG. 3 shows the coding rule with three-dimensional characters.
  • the result of coding the dynamics of the main parameters of 600 cardiocycles is the primary (initial) codogram, which should be considered as the code equivalent of information laid down by the modulating mechanism of the heart in electrocardiograms.
  • FIG. 4 presents the primary codogram when coding using three-dimensional characters, the alphabet of which includes 6 characters, reflecting possible combinations of the ratio of the dynamics of the amplitude R n , the time interval T p , and the angle a h of a particular patient.
  • the key to the information analysis of the initial (primary) codogram is the assumption that, in biological systems, in any information stream, there are semantic connections between the nearest three signals. This property opens up the possibility of identifying the most stable and frequently repeated combinations of characters that can correspond to the significant specific semantics of the message embedded in the cardio signals.
  • Figure 5 presents a codogram structured into three-term combinations of characters obtained by moving the window of three-term combinations of characters sequentially by one character from the beginning to the end of the primary codogram, counting the same combinations of characters and distributing them taking into account the frequency of occurrence (character combinations occurring less than two times, not taken into account).
  • Specific reference codograms of various diseases of the internal organs are obtained on the basis of a comparative analysis of secondary structured codograms of patients of a particular group of diseases.
  • a set of three-term code combinations of 100% occurrence in each group made up a specific reference combination of the corresponding disease.
  • a - codogram of gallstone disease where: a - codogram of gallstone disease; b - codogram of diabetes mellitus; c - codogram of peptic ulcer; g - codogram of hypertension.
  • the technology of information analysis of electrocardiosignals for the diagnosis of diseases of internal organs includes the following stages: 1st stage - continuous ECG recording, including 600 cardiocycles; 2nd stage - measurement of the main parameters of QRS-ventricular complexes; 3rd stage - coding the dynamics of the parameters of QRS-ventricular complexes in sequential mode and obtaining the primary codogram; 4th stage - structuring of the primary codogram into three-membered combinations in sequential mode and their distribution in accordance with the frequency of occurrence; 5th stage - comparison of reference codograms of diseases of internal organs with a structured codogram of the subject; The 6th stage is the diagnosis of diseases when the reference codogram of a disease is fully present in the structured codogram of the subject.
  • the prior art method for diagnosing diseases of internal organs disclosed in the patent for invention RU 2407431, published December 27, 2010, which consists in simultaneously removing from 300 to 600 electrocardiocycles in 1, 2, and 3 standard leads according to Eithoven using an electrocardio block (ECB).
  • EECB electrocardio block
  • the amplitudes of the QRS ventricular complexes are measured with an error of up to 1 millivolt and the time intervals between them with an error of up to 1 millisecond.
  • An array of cardiocycles is structured using a “window” including 3 or more cardiocycles in series by moving one cardiocycle along the electrocardiogram from the beginning to its end.
  • Each fragment of a structured electrocardiogram is encoded using symbols. The same coding symbols of fragments are calculated and ranked according to the frequency of occurrence.
  • This device by the set of essential features, is the closest to the claimed invention and contains sensors (ECB electrodes), a controlled switch, a preamplifier, a scale amplifier, a standard 10-bit analog-to-digital converter, a code converter with galvanic isolation, signal preprocessing units, and isolation the main information signs, information display and registration, the encoder and decoder commands, the operator console, the calibration signal generator and will calculate unit block.
  • the latter is performed on the blocks of the formation of the information array, comparison, storage of standards and the formation of the diagnosis. Algorithms for the operation of these basic blocks are given.
  • the rapid diagnostic equipment includes standard ECB electrodes directly connected by a switching unit, which in turn is connected via a USB connector to a computing unit on a standard personal computer.
  • the information display and registration units are standard, respectively, a monitor and a printer.
  • the control panel is a standard keyboard.
  • the problem lies in the insufficient amount of diagnostic information that would allow an objective assessment of the patient’s health status.
  • this device does not allow the diagnosis of other diseases of internal organs due to a rather high error in determining the amplitude and time intervals of QRS-ventricular complexes.
  • this device limits the location of the patient relative to the doctor and does not allow for remote examination and diagnosis of a group of patients at the same time.
  • the technical result to which the claimed invention is directed is to reduce the error in measuring the amplitude to 5 microvolts and the time intervals between them with an error of up to (0.25 - 0.5) milliseconds, thereby expanding the scope of its use due to the possibility of diagnosing a larger volume of various internal diseases organs with its localization at any stage of their development and remote examination and diagnosis of a group of patients at the same time.
  • the technical result is achieved due to the fact that in a remote complex for the analysis of electrocardiosignals containing electrodes and sensors with an analog output connected to a high-resolution electrocardiocircuit with a radio interface, a high-resolution analog-to-digital converter (ADC), a battery pack, a radio interface module, connected through a personal computer with the Internet with a diagnostic data processing server and storage, a microcontroller, a block of sources about voltage and radio interface, made in a single unit together with the ADC and batteries, and the electrodes and sensors with analog output via cables are rigidly connected to the ADC, while the battery block is connected to the corresponding inputs of the mentioned ADCs, an additional microcontroller and radio through the block of voltage sources interface, made with the possibility of wireless connection through a personal computer with a diagnostic data processing server connected to the data warehouse.
  • ADC analog-to-digital converter
  • At least one additional high-resolution electrocardio block can be introduced into the remote complex for the analysis of electrocardiosignals, the radio interface of which is made with the possibility of wireless connection through an additional personal computer with a diagnostic data processing server.
  • additional sensors with an analog output can be connected to the free inputs of the ADC of the electro-cadlock, and sensors with a digital output are connected via an external connector to an additional microcontroller.
  • an additional microcontroller can be connected to a seismic cardio block based on micromechanical accelerometers and gyroscopes.
  • the specified technical result is also achieved due to the fact that in the remote complex for the analysis of electrocardiograms, the modes of ECG and SKG recording and the modes for diagnosing diseases of internal organs of a person are implemented.
  • the amplitude amplitude R n , R n + i, the intervals T h T p + i and the “phase angles” a h, a h + i , sequential coding with three-dimensional symbols, coding are successively calculated on each cardiocycle dynamics of parameters of QRS-ventricular complexes in sequential mode and obtaining the primary codogram is carried out in the ECB microprocessor and transmitted via the radio interface to the computer, structuring the primary codogram for three-membered combinations in sequential mode and distributing them in co correspondence with the frequency of occurrence and comparison of the reference codograms of diseases of internal organs with the structured codogram of the subject and the diagnosis of diseases when the reference codogram of a disease is completely present in the structured codogram
  • figure 1 presents a diagram of the application of electrodes and reinforced unipolar leads from the limbs
  • figure 2 shows the measurement parameters of sequential cardiocycles, reflecting the tab information in the cardio pulses by the method of amplitude, frequency and phase modulation at the time of their generation by the sinus node;
  • figure 4 shows the primary codogram
  • figure 5 presents a codogram structured into three-term combinations of characters obtained by moving the window of three-term combinations of characters sequentially for one character from the beginning to the end of the primary codogram with the calculation of the same combinations of characters and their distribution, taking into account the frequency of occurrence;
  • figure 6 shows options for reference codograms: a - gallstone disease; b - diabetes mellitus; in - peptic ulcer; g - hypertension;
  • ADC analog-to-digital converter
  • Fig presents diagrams illustrating Allan variations of the noise of a prototype high-resolution electrocardioblock (ECB);
  • figure 9 shows the location of the electrodes of the ECB and the seismic cardiac block (SCB) on a person
  • figure 10 is the interface of the data collection program
  • figure 1 1 presents a diagram of a remote complex for the analysis of cardiac signals, where:
  • Electrodes and sensors 1 - Electrodes and sensors:
  • acoustic sensors in particular, acoustic sensors, respiratory (respiration) sensor, pressure sensors, temperature sensors, photoplethysmograph;
  • ADC Analog-to-digital converter
  • the remote complex for the analysis of electrocardiosignals is intended for the simultaneous diagnosis of diseases of the internal organs of a large number of patients both in one clinic and in different located in different regions.
  • the remote complex for the analysis of electrocardiosignals contains electrodes 1.1 - 1.4 of the high-resolution electro-block 3 and sensors with analog outputs 1.5 - 1.8 connected to the high-resolution electro-block by means of cables 2.1 - 2.8, a high-resolution electro-cardio block consisting of a delta-sigma analog-to-digital converter (ADC) 4 high-resolution parallel channels, including: programmable gain amplifier, internal reference voltage standard, built-in generator (not shown) and signal processor.
  • ADC 4 is connected in series with the radio interface module (Bluetooth) through an additional microcontroller (microprocessor) 5.
  • the ADC 4, the additional microcontroller 5, and the radio interface module 6 are connected to the battery pack 8 through the block of voltage reference sources 7.
  • Each high-resolution cardiocard 3 is made in a single housing and through a radio interface module 6 is connected to a separate personal computer 9 connected to the Internet, through which it is connected to a diagnostic data processing server x 10 and data storage 11. Sensors with digital output 13.1 - 13.N are connected via an external connector 12 to an additional microcontroller 5.
  • sensors standard electrodes of electronic components
  • Diagnostic data processing server Dell PowerEdge R430 1xE5-2620v4x4 3.5 "RW HBA330 iD8En 1G 4P lx550W 3Y NBD (210-ADLO-246) server
  • analog-to-digital converter 24-bit ADC integrated module for measuring biopotentials, for example, ADS1298;
  • 32-bit microcontroller with a clock frequency of 72 MHz, for example, STM32F4;
  • Bluetooth wireless module for example, NS-06;
  • voltage reference sources for example, microcircuit type ADM7150, ADM7160; rechargeable batteries, e.g. Robiton 3.7 V.
  • the amplitude of the voltage R n of the ventricular QRS complex contains several components:
  • R n is the absolute value of the voltage amplitude R n of the ventricular QRS complex
  • R na is the total error of the ADC
  • R ni intrinsic internal noise (thermal) of the electronic components
  • the variability of the QRS-complex ECG R n + contains information about the disease of a particular human organ. Therefore, the determination of the amplitude of the voltage must be carried out with a minimum error.
  • various filters are used in the signal processor or microcontroller (see, for example, Fig. 14 p. 133 D1 of Fig. Z p 340-344 D2).
  • the DC component and the variable component of the QRS complex are distorted. This is due to the fact that the filter “accepts” the variable component of the useful signal as noise. To eliminate this effect, it is necessary to exclude preliminary filters, and to reduce errors by providing a choice of circuit design solutions and operating modes.
  • an ADC with a minimum low-order price (impulse price) and a minimum conversion time was selected.
  • its own ADC is used.
  • the ADC polling frequency is selected from the condition for ensuring the error due to interference of network interference R nf at the level of the ECB noise floor from the condition:
  • f 0 is the polling frequency
  • A is the maximum amplitude of the dominant interference
  • f c is the frequency of the dominant interference
  • B is the maximum information transfer rate kbytes / sec .
  • C is the number of reports in one lead
  • N is the number of leads.
  • the bandwidth of the radio interface is 138240 kB per second, and one report contains 12 bytes. Then the maximum possible sampling frequency will be 11.52 kHz for one channel, 3.840 kHz for three, and 1.440 kHz for three. Thus, to ensure the minimum error, it is necessary to use 2 channels, and when interrogating 5 kHz, the error in determining the period of the cardiocycle will be 0.2 ms.
  • the next source in the ECG is the noise of the power source, the connectors of the power buttons (unaccounted noise and interference).
  • Battery noise significantly depends on their internal resistance and the less their internal resistance, the less their noise is usually.
  • batteries with an internal resistance level of less than 0.001 Ohms are required.
  • a reference power supply with voltage stabilization was additionally introduced into the composition of the ECB power sources.
  • the use of connectors in the ECB and the power button on analog circuits leads to additional noise that is not taken into account.
  • the noise of the connectors and power buttons is due to the instability of contact resistances. So, for example, for the best industrial connectors, the instability of the contact resistance is about 0.01 Ohms. At a consumption current of 500 mA, the noise will be at the level of 50 ⁇ V, a similar amount of noise will be for the power button, which is not an acceptable value.
  • the power button is excluded, to start transmitting data from an ECB with a radio interface, the personal computer sends a command to start work.
  • An ECB with a radio interface switches from standby to standby mode operation and transmission of information, a personal computer receives the received measurement data and performs subsequent processing and output of the results to the monitor screen and data transfer through the interface and storage.
  • electrocardio block in standby mode begins immediately after the installation of batteries in it.
  • ECB operation is controlled by commands from a personal computer 9.
  • Electrodes and sensors 1 are superimposed on the patient’s body according to the standard lead scheme for removing the electrocardiogram on the patient’s wrists or torso; the seismocardioblock (SCB) is installed on the sternum. From the electrodes, the electrocardiograms are fed through cables 2 to the inputs of the ADC 4 of the high-resolution electrocardio block 3, where they are converted to digital form and fed to an additional microcontroller (microprocessor) 5, which additionally receives data from the acceleration projections from the seismic cardio block (SCB) 13.1 through an external connector 12.
  • microcontroller microcontroller
  • the voltage from the accumulators 8 is supplied to the block of reference voltage sources 7, which ensures the minimum error of the ADC 4.
  • the signal is preprocessed and the signal is pre-processed in a given frequency range, depending on the operating mode.
  • the microcontroller 5 controls the ADC 4 and the radio interface 6.
  • the operation of the remote complex for the analysis of electrocardiograms is provided in several modes.
  • ECG electrocardiogram
  • ECG seismocardiogram
  • ECGs are continuously transmitted via the radio interface 6 and a personal computer 9 connected to the Internet to the diagnostic data processing server 10 for at least 10 minutes.
  • a set of informative features is extracted from the primary electrocardiosignals, necessary for the implementation of diagnostic algorithms. Any widely known algorithms used in the practice of automatic processing of electrocardiograms can be used to highlight informative features.
  • the selected sequence of informative signs forms an informative array of encoded signals for diagnosing diseases.
  • Each type of disease corresponds to a code combination, which is compared with a code combination of a healthy state, the probability and presence of a particular disease is determined, and a protocol is generated (Figure 2.) screening for indication of diseases of internal organs of non-infectious nature based on information analysis technology of electrocardiograms.
  • This protocol is sent to a personal computer monitor 9 and data storage 11.
  • the diagnostics are carried out using two leads, and the phase angles a h are calculated by the formula:
  • R n , R n + i are the amplitudes , T h, T h + i are the intervals and "phase angles" a h, a h + i
  • ECG and SKG recording sequentially on each cardiac cycle calculates the amplitude range R n , R n + i, intervals T h, T h + i and “phase angles” a h, a h + i , sequential coding with three-dimensional symbols, dynamic coding parameters of QRS-ventricular complexes in sequential mode and obtaining the primary codogram is carried out in the ECB microprocessor and through the radio interface is transmitted to the personal computer, structuring the primary codogram into three-term combinations in the sequence mode and their distribution in accordance with the frequency of occurrence and comparison of the reference codograms of diseases of internal organs with the structured codogram of the subject and the diagnosis of diseases when the reference codogram of a disease is completely present in the structured codogram of the subject, is carried out in a personal computer and sent via the Internet to the server and in storage.
  • the total error of intrinsic noise in the interval of the cardiocycle (1 sec.) Does not exceed 0.2 ⁇ V, and at the polling frequency - 0.8 ⁇ V.
  • a remote complex for the analysis of electrocardiosignals allows to reduce the error in measuring the amplitude of less than 1 microvolt and to reduce the error in determining the time intervals between them to (0.25-0.5) milliseconds, thereby expanding the field of its use is due to the possibility of diagnosing a larger volume of various diseases of internal organs with its localization at any stage of their development and to conduct a remote examination and diagnosis of a group of patients at the same time during medical examination of the population and professional selection of candidates for the vacancy.
  • the program receives data from the electrocardio block (ECB) through three channels of dimension [mV] with a passband with a sampling frequency of 1 kHz and data from micromechanical sensors (seismocardio block).
  • the experiment was conducted by a cardiac surgeon, MD Head Cardiac Surgery Department of the Belgorod Regional Clinical Hospital of St. Joseph.
  • Electrodes for taking an electrocardiogram on the subject's body were installed according to the following scheme: red - the right clavicle, yellow - the left clavicle, green - the left hypochondrium, black (earth) - the right hypochondrium.
  • SKB is located in the middle of the sternum of the subject. SKB is tightly pressed to the body and fixed. The measurement was carried out in a prone position.
  • the program receives the data of the measured projection of the apparent accelerations (g) on three axes and the electrocardiogram on three leads (mV.). Information is displayed on the monitor screen in text form and in the form of graphs, and is also written to a file. Figure 10 shows the monitor screen panel.
  • the program receives data from the electrocardio block with the ESKB seismic cardio block connected to it in real time and display it on the monitor screen in the appropriate fields.
  • the acceleration module and ECG signals in three leads are displayed on the screen in graphical form.
  • all data is written to files in .txt format and stored on disk.
  • the program provides the ability to view previously recorded files in graphical and text form.
  • the implementation of the complex with such a set of design features allows to reduce the error in measuring the amplitude to 5 microvolts and to reduce the error in determining the time intervals between them to (0.25-0.5) milliseconds, thereby expanding the scope of its use due to the possibility of diagnosing a larger volume of various diseases of internal organs with its localization at any stage of their development and conduct remote monitoring and diagnostics groups of patients at the same time during the medical examination of the population and the professional selection of candidates for the vacancy.
  • the proposed remote complex for the analysis of electrocardiograms ensures the achievement of a technical result, which consists in reducing the error in measuring the amplitude of cardiocycles and the time intervals between them, thereby expanding the scope of its use due to the possibility of diagnosing a larger volume of various diseases of internal organs with their localization at any stage development and allows for remote examination and diagnosis of a group of patients at the same time.

Abstract

The invention relates to medicine and medical technology, and more particularly to devices for analyzing electrocardiac signals and providing instant diagnosis of visceral disease in humans. A remote system for analyzing electrocardiac signals, which comprises sensors connected to a data processing and information display system including a personal computer and a data warehouse, is additionally provided with a diagnostic data processing server and a high-resolution electrocardiac unit that includes, connected in series: a delta-sigma analog-to-digital converter having built-in programmable gain amplifiers, an internal standard reference potential, and a built-in generator; a microcontroller; and a radio interface; and also a battery bank; and a bank of reference potential sources. The battery bank is connected via the bank of reference potential sources to corresponding inputs of the analog-to-digital converter, of the microcontroller and of the radio interface, the latter being adapted for wireless connection via the personal computer to the diagnostic data processing server, which is connected to the data warehouse. The invention makes it possible to reduce inaccuracies when measuring the amplitude of cardiac cycles and the time intervals therebetween and to increase the scope of use of the device by virtue of the possibility of diagnosing a wider range of diseases of the internal organs and localizing said diseases at any stage of their development.

Description

ДИСТАНЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ АНАЛИЗА  REMOTE COMPLEX FOR ANALYSIS
ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛОВ  POWER SIGNALS
Область техники Technical field
Предлагаемое изобретение относится к медицине и медицинской технике, в частности, к устройствам анализа электрокардиосигналов и экспресс- диагностики заболеваний внутренних органов человека. Дистанционный диагностический комплекс предназначен для скрининг-диагностики заболеваний внутренних органов, в том числе на начальном этапе развития, проводимой в условиях поликлиники, лечебно- диагностического центра, при диспансеризации населения и профессиональном отборе.  The present invention relates to medicine and medical equipment, in particular, to devices for the analysis of electrocardiograms and rapid diagnosis of diseases of the internal organs of a person. The remote diagnostic complex is intended for screening diagnostics of diseases of internal organs, including at the initial stage of development, carried out in a clinic, treatment and diagnostic center, during medical examination of the population and professional selection.
Предшествующий уровень техники State of the art
Как известно, кардиоимпульсы любой физической природы: электрической, магнитной, гидродинамической и механической - все одновременно генерируемые сердцем и подвергаемые модуляции несут в себе дублированную информацию о норме и заболеваниях внутренних органов (Успенский В.М. Информационная функция сердца. Теория и практика диагностики заболеваний внутренних органов методом информационного анализа электрокардиосигналов. - М.: «ПЛАНЕТА», 2016. -с.272.) Однако для информационного анализа по технологии, предложенной В.М. Успенским, в настоящее время наиболее доступны электрокардиосигналы и, по-видимому, сейсмокардиосигналы.  As you know, cardio pulses of any physical nature: electrical, magnetic, hydrodynamic and mechanical - all simultaneously generated by the heart and subjected to modulation carry duplicated information about the norm and diseases of internal organs (Uspensky V.M. Information function of the heart. Theory and practice of diagnosing internal diseases organs by the method of information analysis of electrocardiograms. - M .: "PLANET", 2016. -p.272.) However, for information analysis on the technology proposed by V.M. Ouspensky, currently the most accessible electrocardiograms and, apparently, seismicardio signals.
Например, в диагностической системе «Скрифакс» используются три стандартных отведения от конечностей (фиг. 1), предложенные Эйнтховеном (правая рука - левая рука, правая рука - левая нога, левая нога - левая рука).  For example, in the Scrifax diagnostic system, three standard leads from the limbs are used (Fig. 1), proposed by Einthoven (right hand - left hand, right hand - left foot, left foot - left hand).
Эти отведения обозначаются RL, LF, RF, где R - правая рука, L - левая рука, F - левая нога.  These leads are designated RL, LF, RF, where R is the right arm, L is the left arm, F is the left leg.
Технология информационного анализа электрокардиосигналов основана на вариабельности основных параметров QRS -желудочкового комплекса кардиоциклов (фиг.2), отражающей закладку информации в кардиоимпульсы методом амплитудной, частотной и фазовой модуляции в момент их генерации синусовым узлом и заключается в следующем.  The technology of information analysis of electrocardiograms is based on the variability of the main parameters of the QRS-ventricular complex of cardiocycles (Fig. 2), which reflects the laying of information in cardio pulses by the method of amplitude, frequency and phase modulation at the time of their generation by the sinus node and consists in the following.
Применительно к электрокардиосигналам: это измерение амплитуды желудочкового QRS- комплекса ЭКГ, который составляет основной вклад в электрокардиоимпульс, измерение интервалов времени между QRS- комплексами. Таким образом, основными параметрами измерения приняты амплитуда Rn желудочкового QRS-комплекса и интервал времени Тп между tR„ и tRn+i. Следующим параметром измерения использовалось отношение амплитуды к интервалу (Rn/Tn). Арктангенс an=arctg(Rn/Tn) этого отношения назвали «фазовым углом», условно считая его показателем фазового отклонения последующего электрокардиосигнала по отношению к предыдущему (фиг. 2). With regard to electrocardiograms: this is the measurement of the amplitude of the ventricular QRS-complex ECG, which makes the main contribution to the electrocardiopulse, the measurement of time intervals between QRS-complexes. Thus, the main measurement parameters are the amplitude R n of the ventricular QRS complex and the time interval T p between tR „and tR n + i . The next measurement parameter used the ratio of the amplitude to the interval (R n / T n ). The arctangent a n = arctan (R n / T n ) of this ratio was called the "phase angle", conventionally considering it an indicator of the phase deviation of the subsequent electrocardiogram relative to the previous one (Fig. 2).
Следующая процедура - это кодирование динамики параметров измерения QRS- желудочковых комплексов в последовательном режиме. Кодирование - это процесс преобразования динамики основных параметров сигналов любой физической природы в дискретную последовательность символов, итогом которого является семантический текст, называемый кодограммой. Для осуществления кодирования необходим алфавит символов определенной мерности и семантики. Символ кодирования представляет собой отдельный дискретный буквенный или цифровой символ элементарной исходной единицы информации, который может быть одно-, двух-, трех- и более мерным. На фиг. 3 приведено правило кодирования трёхмерными символами.  The next procedure is coding the dynamics of the measurement parameters of QRS-ventricular complexes in sequential mode. Coding is the process of converting the dynamics of the basic parameters of signals of any physical nature into a discrete sequence of characters, the result of which is a semantic text called a codogram. For coding, an alphabet of symbols of a certain dimension and semantics is required. A coding symbol is a separate discrete alphabetic or digital symbol of an elementary initial unit of information, which can be one-, two-, three- or more dimensional. In FIG. 3 shows the coding rule with three-dimensional characters.
Итогом кодирования динамики основных параметров 600 кардиоциклов является первичная (исходная) кодограмма, которую следует рассматривать в качестве кодового эквивалента информации, закладываемой модулирующим механизмом сердца в электрокардиосигналы. В качестве примера на фиг. 4 представлена первичная кодограмма при кодировании с помощью трехмерных символов, алфавит которых включает 6 символов, отражающих возможные комбинации соотношения динамики амплитуды Rn, интервала времени Тп, и угла ah конкретного больного. The result of coding the dynamics of the main parameters of 600 cardiocycles is the primary (initial) codogram, which should be considered as the code equivalent of information laid down by the modulating mechanism of the heart in electrocardiograms. As an example in FIG. 4 presents the primary codogram when coding using three-dimensional characters, the alphabet of which includes 6 characters, reflecting possible combinations of the ratio of the dynamics of the amplitude R n , the time interval T p , and the angle a h of a particular patient.
Ключом к информационному анализу исходной (первичной) кодограммы является допущение, согласно которому в биологических системах в любом информационном потоке существуют семантические связи между ближайшими тремя сигналами. Такое свойство открывает возможность выявления наиболее устойчивых и часто повторяющихся комбинаций символов, которые могут соответствовать значимой специфической семантике сообщения, заложенного в электрокардиосигналы.  The key to the information analysis of the initial (primary) codogram is the assumption that, in biological systems, in any information stream, there are semantic connections between the nearest three signals. This property opens up the possibility of identifying the most stable and frequently repeated combinations of characters that can correspond to the significant specific semantics of the message embedded in the cardio signals.
На фиг.5 представлена структурированная на трехчленные комбинации символов кодограмма, полученная путем перемещения окна трехчленных комбинаций символов последовательно на один символ от начала до конца первичной кодограммы с подсчетом одинаковых комбинаций символов и распределение их с учетом частоты встречаемости (комбинации символов, встречавшиеся менее двух раз, не учтены). Специфические эталонные кодограммы различных заболеваний внутренних органов получены на основе сравнительного анализа вторичных структурированных кодограмм пациентов той или иной группы заболеваний. Набор трехчленных кодовых комбинаций 100% встречаемости в каждой группе составили специфическую эталонную комбинацию соответствующего заболевания. Ниже представлены варианты эталонных кодограмм, где: а - кодограмма желчнокаменной болезни; б - кодограмма сахарного диабета; в - кодограмма язвенной болезни; г - кодограмма гипертонической болезни . а - FAA, FFA, FCA, AAF, ADF, AFF, AEF, DFA, FBA, AAD, DFC, GAD, ACF,Figure 5 presents a codogram structured into three-term combinations of characters obtained by moving the window of three-term combinations of characters sequentially by one character from the beginning to the end of the primary codogram, counting the same combinations of characters and distributing them taking into account the frequency of occurrence (character combinations occurring less than two times, not taken into account). Specific reference codograms of various diseases of the internal organs are obtained on the basis of a comparative analysis of secondary structured codograms of patients of a particular group of diseases. A set of three-term code combinations of 100% occurrence in each group made up a specific reference combination of the corresponding disease. Below are options for reference codograms, where: a - codogram of gallstone disease; b - codogram of diabetes mellitus; c - codogram of peptic ulcer; g - codogram of hypertension. a - FAA, FFA, FCA, AAF, ADF, AFF, AEF, DFA, FBA, AAD, DFC, GAD, ACF,
EFF; EFF;
б - AFC, CAF, AFA, FAE, AFB, BAF, BAD, EFC, EFA, CFC;  b - AFC, CAF, AFA, FAE, AFB, BAF, BAD, EFC, EFA, CFC;
в - ACF, FAC, CFA, CAF, FAD, AFA, CDF, AFC, AAC, ACD, FDA, DCF, AFD, CAC, DFF, ADC, ABF, DAA, FCD;  c - ACF, FAC, CFA, CAF, FAD, AFA, CDF, AFC, AAC, ACD, FDA, DCF, AFD, CAC, DFF, ADC, ABF, DAA, FCD;
г - FAC, AAC, FAD, CAF, CAA, FFC, FAE, DFF, ACC, FDA, BFA, ABF, DAA, FCC, ACD, AFB, DAF, ADD, EDF, CAC.  d - FAC, AAC, FAD, CAF, CAA, FFC, FAE, DFF, ACC, FDA, BFA, ABF, DAA, FCC, ACD, AFB, DAF, ADD, EDF, CAC.
Таким образом, технология информационного анализа электрокардиосигналов с целью диагностики заболеваний внутренних органов включает следующие этапы: 1-ый этап - непрерывная регистрация ЭКГ, включающая 600 кардиоциклов; 2-ой этап - измерение основных параметров QRS -желудочковых комплексов; 3-ий этап - кодирование динамики параметров QRS -желудочковых комплексов в последовательном режиме и получение первичной кодограммы; 4-ый этап - структурирование первичной кодограммы на трехчленные комбинации в последовательном режиме и распределение их в соответствии с частотой встречаемости; 5-ый этап - сравнение эталонных кодограмм заболеваний внутренних органов со структурированной кодограммой обследуемого; 6-ой этап - диагностика заболеваний, когда эталонная кодограмма того или иного заболевания полностью присутствует в структурированной кодограмме обследуемого.  Thus, the technology of information analysis of electrocardiosignals for the diagnosis of diseases of internal organs includes the following stages: 1st stage - continuous ECG recording, including 600 cardiocycles; 2nd stage - measurement of the main parameters of QRS-ventricular complexes; 3rd stage - coding the dynamics of the parameters of QRS-ventricular complexes in sequential mode and obtaining the primary codogram; 4th stage - structuring of the primary codogram into three-membered combinations in sequential mode and their distribution in accordance with the frequency of occurrence; 5th stage - comparison of reference codograms of diseases of internal organs with a structured codogram of the subject; The 6th stage is the diagnosis of diseases when the reference codogram of a disease is fully present in the structured codogram of the subject.
В процессе создания диагностической системы, основанной на информационном анализе электрокардиосигналов, существенное развитие получил электрокардиограф. Первый опыт использования электрокардиографов, применяемых в медицинской практике, убедил в их непригодности для регистрации электрокардиосигналов, предназначенных для информационного анализа и диагностики заболеваний внутренних органов. В частности, возникла необходимость расширения диапазона частот для входного сигнала. В гармоническом спектре нормальной ЭКГ при пульсе 60 - 70 ударов в 1 минуту, как известно, выделено 34 гармоники в диапазоне 0,5 - 120 Гц, что и определило диапазон частот большинства современных электрокардиографов, используемых в практической медицине для определения патологии сердечно сосудистых заболеваний. Однако при учащении пульса гармонический спектр ЭКГ расширяется за счёт появления высоко частотных гармоник. Среди гармоник по наиболее значимому энергетическому вкладу появляются гармоники более высоких частот вплоть до 470 Гц. Напротив, при упреждении пульса среди ведущих гармоник могут преобладать гармоники более низких частот. In the process of creating a diagnostic system based on an informational analysis of electrocardiograms, an electrocardiograph received significant development. The first experience of using electrocardiographs used in medical practice convinced them of their unsuitability for recording electrocardiograms intended for information analysis and diagnosis of diseases of internal organs. In particular, it became necessary to expand the frequency range for the input signal. In the harmonic spectrum of a normal ECG at a pulse of 60 - 70 beats per 1 minute, as you know, 34 harmonics in the range of 0.5 - 120 Hz are distinguished, which determined the frequency range of most modern electrocardiographs used in practical medicine to determine the pathology of cardiovascular diseases. However, with an increase in heart rate, the harmonic spectrum of the ECG expands due to the appearance of high-frequency harmonics. Among harmonics for the most significant energy contribution, harmonics of higher frequencies up to 470 Hz appear. On the other hand, in the case of pulse advancement, harmonics of lower frequencies may prevail among leading harmonics.
Технические требования к устройствам съёма электрокардиосигналов (электрокардиоблоку) формировались в процессе длительной апробации экспериментальных образцов приборов и научных экспериментов, направленных на создание максимально эффективной технологии информационного анализа электрокардиосигналов. Основными техническими требованиями к электрокардиоблоку высокого разрешения являются («Электрокардиография высокого разрешения». Под редакцией Г.Г. Иванова, С.В. Грачева, А. Л. Сыркина. М., Издательство «Триада-Х», 2003-304с.) высокая частота дискретизации входного сигнала от 1000 Гц, обеспечивающая измерение основных параметров QRS -комплексов, с точностью амплитуды до 5 мкВ.  Technical requirements for devices for picking up electrocardiosignals (electrocardio block) were formed in the process of long-term testing of experimental samples of instruments and scientific experiments aimed at creating the most effective technology for information analysis of electrocardiosignals. The main technical requirements for a high-resolution electrocardiogram are (“High-resolution electrocardiography.” Edited by G. G. Ivanov, S. V. Grachev, A. L. Syrkina. M., Triada-X Publishing House, 2003-304c.) high sampling frequency of the input signal from 1000 Hz, providing the measurement of the main parameters of QRS-complexes, with an accuracy of amplitude up to 5 μV.
Перечисленные технические требования свидетельствуют о том, что большинство выпускаемых фирмами электрокардиографов не соответствуют вышеизложенным техническим требованиям и не могут быть использованы для съёма электрокардиосигналов, подлежащих информационному анализу.  The listed technical requirements indicate that the majority of electrocardiographs produced by firms do not meet the above technical requirements and cannot be used to pick up electrocardiograms subject to information analysis.
Из уровня техники известен способ диагностики заболеваний внутренних органов, раскрытый в патенте на изобретение RU 2407431, опубликованном 27.12.2010, заключающийся в одновременном снятии с помощью электрокардиоблока (ЭКБ) от 300 до 600 электрокардиоциклов в 1, 2, и 3 стандартных отведениях по Эйтховену. Измеряют амплитуды QRS- желудочковых комплексов с погрешностью до 1 милливольта и интервалы времени между ними с погрешностью до 1 миллисекунды. Структурируют массив кардиоциклов с помощью «окна», включающего последовательно 3 или более кардиоциклов путем перемещения на один кардиоцикл вдоль электрокардиограммы от начала до ее конца. Кодируют каждый фрагмент структурированной электрокардиограммы с помощью символов. Подсчитывают одинаковые символы кодирования фрагментов и ранжируют их с учетом частоты встречаемости. Сравнивают с эталонными кодограммами нормы и различных заболеваний, которые получены аналогичным способом, включающим символы только 100% встречаемости. Заключение о наличии нормы или заболевания выносят, суммируя сведения о диагностике в трех отведениях, в каждом из которых наличие нормы или заболевания констатируют при наличии полного набора символов соответствующего эталона. Данный способ позволяет сократить продолжительность исследования и повысить точность диагностики. The prior art method for diagnosing diseases of internal organs, disclosed in the patent for invention RU 2407431, published December 27, 2010, which consists in simultaneously removing from 300 to 600 electrocardiocycles in 1, 2, and 3 standard leads according to Eithoven using an electrocardio block (ECB). The amplitudes of the QRS ventricular complexes are measured with an error of up to 1 millivolt and the time intervals between them with an error of up to 1 millisecond. An array of cardiocycles is structured using a “window” including 3 or more cardiocycles in series by moving one cardiocycle along the electrocardiogram from the beginning to its end. Each fragment of a structured electrocardiogram is encoded using symbols. The same coding symbols of fragments are calculated and ranked according to the frequency of occurrence. Compare with the reference codograms of the norm and various diseases, which are obtained in a similar way, including symbols only 100% occurrence. The conclusion about the presence of a norm or disease is made by summing up the diagnostic information in three leads, in each of which the presence of a norm or disease is ascertained in the presence of a complete set of characters of the corresponding standard. This method allows to reduce the duration of the study and to improve the accuracy of diagnosis.
Недостатком вышеуказанного способа является то, что для его реализации нельзя использовать стандартные электрокардиографы из-за высокой погрешности измерения амплитуды и частоты.  The disadvantage of the above method is that for its implementation it is impossible to use standard electrocardiographs due to the high measurement error of the amplitude and frequency.
Этот недостаток устранен в диагностическом комплексе, выполненном в виде устройства экспресс-диагностики заболеваний внутренних органов и онкопатологии с погрешностью измерения амплитуды до 1 милливольта и интервалами времени между ними с погрешностью до 1 миллисекунды для экспресс диагностики, раскрытом в патенте на изобретение RU 2159574, опубликованном 27.11.2000.  This disadvantage is eliminated in the diagnostic complex, made in the form of a device for the rapid diagnosis of diseases of internal organs and oncopathology with an error in measuring amplitude up to 1 millivolt and time intervals between them with an error of up to 1 millisecond for express diagnostics, disclosed in patent for invention RU 2159574, published on 27.11 .2000.
Данное устройство по совокупности существенных признаков является наиболее близким к заявленному изобретению и содержит датчики (электроды ЭКБ), управляемый коммутатор, предварительный усилитель, блок масштабного усиления, стандартный 10 битный аналого-цифровой преобразователь, преобразователь кода с гальванической развязкой, блоки первичной обработки сигнала, выделения основных информационных признаков, отображения информации и регистрации, шифратор и дешифратор команд, пульт оператора, генератор калибровочного сигнала и вычислительный блок. Последний выполнен на блоках формирования информационного массива, сравнения, хранения эталонов и формирования диагноза. Приведены алгоритмы работы указанных основных его блоков. В состав аппаратуры экспресс-диагностики входят стандартные электроды ЭКБ непосредственно соединенные коммутирующим блоком, который в свою очередь соединен через разъем USB с вычислительным блоком на стандартной персональной ЭВМ. Блоки отображения информации и регистрации - стандартные, соответственно, монитор и принтер. Пульт управления - стандартная клавиатура.  This device, by the set of essential features, is the closest to the claimed invention and contains sensors (ECB electrodes), a controlled switch, a preamplifier, a scale amplifier, a standard 10-bit analog-to-digital converter, a code converter with galvanic isolation, signal preprocessing units, and isolation the main information signs, information display and registration, the encoder and decoder commands, the operator console, the calibration signal generator and will calculate unit block. The latter is performed on the blocks of the formation of the information array, comparison, storage of standards and the formation of the diagnosis. Algorithms for the operation of these basic blocks are given. The rapid diagnostic equipment includes standard ECB electrodes directly connected by a switching unit, which in turn is connected via a USB connector to a computing unit on a standard personal computer. The information display and registration units are standard, respectively, a monitor and a printer. The control panel is a standard keyboard.
Проблема заключается в недостаточном объеме диагностической информации, который позволял бы объективно оценить состояние здоровья пациента. В частности, данное устройство не позволяет осуществлять диагностику других заболеваний внутренних органов из-за достаточно высокой погрешности определения амплитуды и временных интервалов QRS- желудочковых комплексов. Кроме того, данное устройство ограничивает расположение пациента относительно врача и не позволяет проводить обследование дистанционно и диагностику группы пациентов одновременно. The problem lies in the insufficient amount of diagnostic information that would allow an objective assessment of the patient’s health status. In particular, this device does not allow the diagnosis of other diseases of internal organs due to a rather high error in determining the amplitude and time intervals of QRS-ventricular complexes. In addition, this device limits the location of the patient relative to the doctor and does not allow for remote examination and diagnosis of a group of patients at the same time.
Раскрытие изобретения Disclosure of invention
Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в уменьшении погрешности измерения амплитуды до 5 микровольт и интервалов времени между ними с погрешностью до (0.25 - 0.5) миллисекунды, обеспечивая тем самым расширение области его использования за счет возможности диагностики большего объема различных заболеваний внутренних органов с ее локализацией на любой стадии их развития и проведения обследования дистанционно и диагностики группы пациентов одновременно.  The technical result to which the claimed invention is directed is to reduce the error in measuring the amplitude to 5 microvolts and the time intervals between them with an error of up to (0.25 - 0.5) milliseconds, thereby expanding the scope of its use due to the possibility of diagnosing a larger volume of various internal diseases organs with its localization at any stage of their development and remote examination and diagnosis of a group of patients at the same time.
Технический результат достигается за счет того, что в дистанционном комплексе для анализа электрокардиосигналов, содержащем электроды и датчики с аналоговым выходом, связанные с электрокардиоблоком высокого разрешения с радио интерфейсом, аналого-цифровой преобразователь высокого разрешения (АЦП), блок аккумуляторов, модуль радио интерфейса, связанный через персональную ЭВМ с сетью Интернет с диагностическим сервером обработки данных и хранилищем, в состав электрокардиоблока дополнительно введены микроконтроллер, блок источников опорного напряжения и радио интерфейс, выполненные в едином блоке совместно с АЦП и аккумуляторами, а электроды и датчики с аналоговым выходом через кабели жестко соединены с АЦП, при этом блок аккумуляторов через блок источников опорного напряжения подключён к соответствующим входам упомянутых АЦП, дополнительного микроконтроллера и радио интерфейса, выполненного с возможностью беспроводного соединения через персональную ЭВМ с диагностическим сервером обработки данных, подключённым к хранилищу данных.  The technical result is achieved due to the fact that in a remote complex for the analysis of electrocardiosignals containing electrodes and sensors with an analog output connected to a high-resolution electrocardiocircuit with a radio interface, a high-resolution analog-to-digital converter (ADC), a battery pack, a radio interface module, connected through a personal computer with the Internet with a diagnostic data processing server and storage, a microcontroller, a block of sources about voltage and radio interface, made in a single unit together with the ADC and batteries, and the electrodes and sensors with analog output via cables are rigidly connected to the ADC, while the battery block is connected to the corresponding inputs of the mentioned ADCs, an additional microcontroller and radio through the block of voltage sources interface, made with the possibility of wireless connection through a personal computer with a diagnostic data processing server connected to the data warehouse.
Кроме того, в дистанционный комплекс для анализа электрокардиосигналов может быть введен, по меньшей мере, один дополнительный электрокардиоблок высокого разрешения, радио интерфейс которого, выполнен с возможностью беспроводного соединения через дополнительную персональную ЭВМ с диагностическим сервером обработки данных. При этом к свободным входам АЦП электрокадиоблока могут быть подключены дополнительные датчики с аналоговым выходом, а датчики с цифровым выходом подключены через внешний разъем к дополнительному микроконтроллеру. In addition, at least one additional high-resolution electrocardio block can be introduced into the remote complex for the analysis of electrocardiosignals, the radio interface of which is made with the possibility of wireless connection through an additional personal computer with a diagnostic data processing server. At the same time, additional sensors with an analog output can be connected to the free inputs of the ADC of the electro-cadlock, and sensors with a digital output are connected via an external connector to an additional microcontroller.
Также к дополнительному микроконтроллеру может быть подключен сейсмокардиоблок на основе микромеханических акселерометров и гироскопов.  Also, an additional microcontroller can be connected to a seismic cardio block based on micromechanical accelerometers and gyroscopes.
Указанный технический результат достигается также за счет того, что в дистанционном комплексе для анализа электрокардиосигналов реализованы режимы регистрации ЭКГ и СКГ и режимы диагностики заболеваний внутренних органов человека. При этом на первом этапе «регистрация ЭКГ и СКГ» последовательно на каждом кардиоцикле вычисляются размах амплитуд Rn, Rn+i, интервалы Th Т p+i и «фазовых углов» ah, ah+i, последовательное кодирование трехмерными символами, кодирование динамики параметров QRS -желудочковых комплексов в последовательном режиме и получение первичной кодограммы осуществляется в микропроцессоре ЭКБ и через радио интерфейс передается в компьютер, структурирование первичной кодограммы на трехчленные комбинации в последовательном режиме и распределение их в соответствии с частотой встречаемости и сравнение эталонных кодограмм заболеваний внутренних органов со структурированной кодограммой обследуемого и диагностика заболеваний, когда эталонная кодограмма того или иного заболевания полностью присутствует в структурированной кодограмме обследуемого, осуществляется в компьютере и пересылается через Интернет на сервер и хранилище. The specified technical result is also achieved due to the fact that in the remote complex for the analysis of electrocardiograms, the modes of ECG and SKG recording and the modes for diagnosing diseases of internal organs of a person are implemented. At the same time, at the first stage of “ECG and SKG recording”, the amplitude amplitude R n , R n + i, the intervals T h T p + i and the “phase angles” a h, a h + i , sequential coding with three-dimensional symbols, coding are successively calculated on each cardiocycle dynamics of parameters of QRS-ventricular complexes in sequential mode and obtaining the primary codogram is carried out in the ECB microprocessor and transmitted via the radio interface to the computer, structuring the primary codogram for three-membered combinations in sequential mode and distributing them in co correspondence with the frequency of occurrence and comparison of the reference codograms of diseases of internal organs with the structured codogram of the subject and the diagnosis of diseases when the reference codogram of a disease is completely present in the structured codogram of the subject, is carried out on a computer and sent via the Internet to the server and storage.
Краткое описание чертежей Brief Description of the Drawings
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:  The invention is illustrated by drawings, where:
на фиг.1 представлена схема наложения электродов и усиленные униполярные отведения от конечностей;  figure 1 presents a diagram of the application of electrodes and reinforced unipolar leads from the limbs;
на фиг.2 показаны параметры измерения последовательных кардиоциклов, отражающие закладку информации в кардиоимпульсы методом амплитудной, частотной и фазовой модуляции в момент их генерации синусовым узлом;  figure 2 shows the measurement parameters of sequential cardiocycles, reflecting the tab information in the cardio pulses by the method of amplitude, frequency and phase modulation at the time of their generation by the sinus node;
на фиг.З представлена таблица трёхмерных символов, кодирующих три основных параметра: Rn - амплитуда QRS -желудочковых комплексов, Тп - интервал времени между tRn и tRn+i (Tn = tRn+i tRn) и an=arctg(Rn/Tn) - «фазовый угол»; Fig. 3 presents a table of three-dimensional symbols encoding three main parameters: R n is the amplitude of the QRS-ventricular complexes, T p is the time interval between t Rn and t Rn + i (T n = tR n + i tR n ) and a n = arctan (R n / T n ) - “phase angle”;
на фиг.4 показана первичная кодограмма;  figure 4 shows the primary codogram;
на фиг.5 представлена структурированная на трехчленные комбинации символов кодограмма, полученная путем перемещения окна трехчленных комбинаций символов последовательно на один символ от начала до конца первичной кодограммы с подсчетом одинаковых комбинаций символов и распределение их с учетом частоты встречаемости; на фиг.6 показаны варианты эталонных кодограмм: а - желчнокаменной болезни; б - сахарного диабета; в - язвенной болезни; г - гипертонической болезни; figure 5 presents a codogram structured into three-term combinations of characters obtained by moving the window of three-term combinations of characters sequentially for one character from the beginning to the end of the primary codogram with the calculation of the same combinations of characters and their distribution, taking into account the frequency of occurrence; figure 6 shows options for reference codograms: a - gallstone disease; b - diabetes mellitus; in - peptic ulcer; g - hypertension;
на фиг.7 показана функциональная схема 24-разрядного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) высокого разрешения;  7 shows a functional diagram of a 24-bit high-resolution analog-to-digital converter (ADC);
на фиг.8 представлены диаграммы, иллюстрирующие вариации Аллана шумов опытного образца элетрокардиоблока (ЭКБ) высокого разрешения;  on Fig presents diagrams illustrating Allan variations of the noise of a prototype high-resolution electrocardioblock (ECB);
на фиг.9 показано расположение электродов ЭКБ и сейсмокардиоблока (СКБ) на человеке;  figure 9 shows the location of the electrodes of the ECB and the seismic cardiac block (SCB) on a person;
на фиг.10 - интерфейс программы сбора данных;  figure 10 is the interface of the data collection program;
на фиг.1 1 представлена схема дистанционного комплекса для анализа электрокардиосигналов, где:  figure 1 1 presents a diagram of a remote complex for the analysis of cardiac signals, where:
1 - Электроды и датчики:  1 - Electrodes and sensors:
1.1 - 1.4 - электроды ЭКБ;  1.1 - 1.4 - ECB electrodes;
1.5 - инерциальный датчик;  1.5 - inertial sensor;
1.6 - 1.8 - другие датчики, в частности, акустические датчики, респираторный (дыхания) датчик, датчики давления, температуры, фотоплетизмограф;  1.6 - 1.8 - other sensors, in particular, acoustic sensors, respiratory (respiration) sensor, pressure sensors, temperature sensors, photoplethysmograph;
2 - Кабели (проводники)  2 - Cables (conductors)
3 - Электрокардиоблок (ЭКБ) высокого разрешения с радио интерфейсом;  3 - High-resolution electrocardio block (ECB) with a radio interface;
4 - Дельта-сигма аналого-цифровой преобразователь (АЦП);  4 - Delta-sigma analog-to-digital converter (ADC);
5 - Микроконтроллер;  5 - Microcontroller;
6 - Модуль радио интерфейса (Bluetooth);  6 - Radio interface module (Bluetooth);
7 - Блок источников опорного напряжения;  7 - Block sources of reference voltage;
8 - Блок аккумуляторов;  8 - Battery pack;
9 - Персональная ЭВМ;  9 - Personal computer;
10 - Диагностический сервер обработки данных;  10 - Diagnostic data processing server;
11 - Хранилище данных;  11 - Data Warehouse;
12 - Внешний разъем;  12 - External connector;
13 - Датчики с цифровым выходом:  13 - Sensors with digital output:
13.1 - сейсмокардиоблок (СКБ);  13.1 - seismocardioblock (SCB);
13.2 - датчик давления;  13.2 - pressure sensor;
13.N - другие датчики, в частности фотоплетизмограф, электронный термометр и т.д. Вариант осуществления изобретения 13.N - other sensors, in particular photoplethysmograph, electronic thermometer, etc. An embodiment of the invention
Дистанционный комплекс для анализа электрокардиосигналов предназначен для одновременного диагностирования заболеваний внутренних органов большого количества пациентов как в одной поликлинике, так и в различных расположенных в различных регионах.  The remote complex for the analysis of electrocardiosignals is intended for the simultaneous diagnosis of diseases of the internal organs of a large number of patients both in one clinic and in different located in different regions.
Дистанционный комплекс для анализа электрокардиосигналов содержит электроды 1.1 - 1.4 электрокадиоблока высокого разрешения 3 и датчики с аналоговыми выходами 1.5 - 1.8, соединенные с электрокадиоблоком высокого разрешения посредством кабелей 2.1 - 2.8, электрокардиоблок высокого разрешения, состоящий из дельта-сигма аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 4 высокого разрешения с параллельными каналами, включающего в свой состав: усилитель с программируемыми коэффициентами усиления, внутренний эталон опорного напряжения, встроенный генератор (не показан) и сигнальный процессор. АЦП 4 последовательно соединен с модулем радио интерфейса (Bluetooth) через дополнительный микроконтроллер (микропроцессор) 5. При этом АЦП 4, дополнительный микроконтроллер 5, модуль радио интерфейса 6 соединены с блоком аккумуляторов 8 через блок источников опорного напряжения 7. Каждый электрокардиоблок высокого разрешения 3 выполнен в едином корпусе и через модуль радио интерфейса 6 соединен с отдельной персональной ЭВМ 9, подключенной к сети Интернет, посредством которой осуществляется соединение с диагностическим сервером обработки данных 10 и хранилищем данных 11. Датчики с цифровым выходом 13.1 - 13.N подключены через внешний разъем 12 к дополнительному микроконтроллеру 5.  The remote complex for the analysis of electrocardiosignals contains electrodes 1.1 - 1.4 of the high-resolution electro-block 3 and sensors with analog outputs 1.5 - 1.8 connected to the high-resolution electro-block by means of cables 2.1 - 2.8, a high-resolution electro-cardio block consisting of a delta-sigma analog-to-digital converter (ADC) 4 high-resolution parallel channels, including: programmable gain amplifier, internal reference voltage standard, built-in generator (not shown) and signal processor. The ADC 4 is connected in series with the radio interface module (Bluetooth) through an additional microcontroller (microprocessor) 5. In this case, the ADC 4, the additional microcontroller 5, and the radio interface module 6 are connected to the battery pack 8 through the block of voltage reference sources 7. Each high-resolution cardiocard 3 is made in a single housing and through a radio interface module 6 is connected to a separate personal computer 9 connected to the Internet, through which it is connected to a diagnostic data processing server x 10 and data storage 11. Sensors with digital output 13.1 - 13.N are connected via an external connector 12 to an additional microcontroller 5.
Аппаратная реализация блоков заявленного дистанционного комплекса для анализа электрокардиосигналов может быть следующей:  The hardware implementation of the blocks of the claimed remote complex for the analysis of cardiac signals can be as follows:
датчики: стандартные электроды ЭКБ;  sensors: standard electrodes of electronic components;
диагностический сервер обработки данных: сервер Dell PowerEdge R430 1хЕ5- 2620v4 х4 3.5" RW НВА330 iD8En 1G 4Р lx550W 3Y NBD (210-ADLO-246)  Diagnostic data processing server: Dell PowerEdge R430 1xE5-2620v4x4 3.5 "RW HBA330 iD8En 1G 4P lx550W 3Y NBD (210-ADLO-246) server
аналого-цифровой преобразователь: 24-битный интегральный модуль АЦП для измерения биопотенциалов, например, ADS1298;  analog-to-digital converter: 24-bit ADC integrated module for measuring biopotentials, for example, ADS1298;
32-разрядный микроконтроллер с тактовой частотой от 72 МГц, например, STM32F4;  32-bit microcontroller with a clock frequency of 72 MHz, for example, STM32F4;
модуль беспроводной связи Bluetooth, например, НС-06;  Bluetooth wireless module, for example, NS-06;
источники опорного напряжения, например, микросхемы типа ADM7150, ADM7160; аккумуляторные батарейки, например, Robiton 3,7 В. voltage reference sources, for example, microcircuit type ADM7150, ADM7160; rechargeable batteries, e.g. Robiton 3.7 V.
Необходимость использования дельта-сигма АЦП обусловлена следующим: The need to use delta-sigma ADC is due to the following:
Амплитуда напряжения Rn желудочкового QRS -комплекса содержит несколько составляющих: The amplitude of the voltage R n of the ventricular QRS complex contains several components:
Rn ~ Rn- Rn+ Rnf Rna Rni Rnx >  Rn ~ Rn- Rn + Rnf Rna Rni Rnx>
Где Rn -абсолютное значение амплитуды напряжения Rn желудочкового QRS- комплекса; Where R n is the absolute value of the voltage amplitude R n of the ventricular QRS complex;
Rn. - постоянная составляющая амплитуды напряжения Rn; R n - the constant component of the amplitude of the voltage R n ;
Rn+ - переменная (вариабельность) составляющая амплитуды напряжения Rn;R n + - variable (variability) component of the amplitude of the voltage R n ;
Rnf - наводки электромагнитных полей (сетевые, от радио-теле станций и др.);R nf - pick -ups of electromagnetic fields (network, from radio-television stations, etc.);
Rna - суммарная погрешность АЦП; R na is the total error of the ADC;
Rni - собственные внутренние шумы (тепловые) ЭКБ; R ni — intrinsic internal noise (thermal) of the electronic components;
Rnx - не учтенные шумы ЭКБ и наводки. R nx - not taken into account ECB noise and interference.
Аналогичное уравнения измерений будут и для Т„ и ah. Similar equations of measurements will be for Т „and a h .
Вариабельность QRS- комплекса ЭКГ Rn+ содержит информацию о заболевании того или иного органа человека. Поэтому определение амплитуды напряжения необходимо проводить с минимальной погрешностью. Для минимизации погрешностей измерения в ЭКГ используют различные фильтры в сигнальном процессоре или микроконтроллере (см. например, фиг.14 п.133 Д1 фиг.З п 340-344 Д2). Однако при фильтрации происходит искажение постоянной составляющей и переменной составляющей QRS- комплекса. Это связано с тем, что фильтр «принимает» переменную составляющую полезного сигнала как шум. Для исключения этого эффекта необходимо исключить предварительные фильтры, а уменьшение погрешностей обеспечить за счет выбора схемно-конструктивных решений и режимов работы. Для этого выбраны АЦП с минимальной ценой младшего разряда (ценой импульса) и минимальным временем преобразования. При этом, для сокращения времени преобразования для каждого электрода используется свой АЦП. При этом, частота опроса АЦП выбирается из условия обеспечения погрешности из-за наводок сетевых помех Rnf на уровне собственных шумов ЭКБ из условия: The variability of the QRS-complex ECG R n + contains information about the disease of a particular human organ. Therefore, the determination of the amplitude of the voltage must be carried out with a minimum error. To minimize the measurement errors in the ECG, various filters are used in the signal processor or microcontroller (see, for example, Fig. 14 p. 133 D1 of Fig. Z p 340-344 D2). However, during filtering, the DC component and the variable component of the QRS complex are distorted. This is due to the fact that the filter “accepts” the variable component of the useful signal as noise. To eliminate this effect, it is necessary to exclude preliminary filters, and to reduce errors by providing a choice of circuit design solutions and operating modes. For this, an ADC with a minimum low-order price (impulse price) and a minimum conversion time was selected. At the same time, to reduce the conversion time for each electrode, its own ADC is used. At the same time, the ADC polling frequency is selected from the condition for ensuring the error due to interference of network interference R nf at the level of the ECB noise floor from the condition:
f0 =Afc/ Rni, f 0 = Af c / R ni ,
где f0 - частота опроса; where f 0 is the polling frequency;
А - максимальная амплитуда доминирующей наводки;  A is the maximum amplitude of the dominant interference;
fc - частота доминирующей наводки; f c is the frequency of the dominant interference;
Rni - собственные шумы (тепловые) ЭКБ. И R ni - intrinsic noise (thermal) ECB. AND
Величина частоты опроса является доминирующей в определении погрешности времени кардиоцикла, так как чем выше частота опроса тем меньше погрешность определения времени кардиоцикла tRnn=l/ fo The magnitude of the sampling frequency is dominant in determining the error of the time of the cardiocycle, since the higher the sampling frequency, the less the error of determining the time of the cardiocycle t Rnn = l / f o
Существует зависимость между пропускной способностью радио интерфейса, количеством используемых отведений и частотой опроса:  There is a relationship between the bandwidth of the radio interface, the number of leads used and the polling rate:
f0 =B/CN, f 0 = B / CN,
где В - максимальная скорость передачи информации кбайт/сек.;  where B is the maximum information transfer rate kbytes / sec .;
С - количество отчетов в одном отведении;  C is the number of reports in one lead;
N - количество отведений.  N is the number of leads.
Обычно пропускная способность радио интерфейса (Bluetooth) составляет 138240 кбайт в сек, а один отчет содержит 12 байт. Тогда максимальная возможная частота опроса составит для одного канала 11.52 кГц, для трех 3.840 кГц, для 1.440 кГц. Таким образом, для обеспечения минимальной погрешности необходимо использовать 2 канала, и при опросе 5 кГц величина погрешности определения периода кардиоцикла составит 0.2 мс.  Typically, the bandwidth of the radio interface (Bluetooth) is 138240 kB per second, and one report contains 12 bytes. Then the maximum possible sampling frequency will be 11.52 kHz for one channel, 3.840 kHz for three, and 1.440 kHz for three. Thus, to ensure the minimum error, it is necessary to use 2 channels, and when interrogating 5 kHz, the error in determining the period of the cardiocycle will be 0.2 ms.
Следующим источником в ЭКГ являются шумы источника питания, разъемов кнопок включения (неучтенные шумы и наводки). Шумы аккумуляторов существенно зависят от их внутреннего сопротивления и чем меньше их внутреннее сопротивление тем как правило меньше их шумы. Для обеспечения шумов аккумулятора и источников питания на их основе требуются аккумуляторы с уровнем внутреннего сопротивления менее 0.001 Ом. Кроме этого, в процессе работы аккумулятора происходит его нагрев и в результате с повышением температуры происходит увеличение тепловых шумов. Для устранения данного недостатка в состав источников питания ЭКБ дополнительно введен опорный источник питания со стабилизацией напряжения.  The next source in the ECG is the noise of the power source, the connectors of the power buttons (unaccounted noise and interference). Battery noise significantly depends on their internal resistance and the less their internal resistance, the less their noise is usually. To ensure the noise of the battery and power supplies based on them, batteries with an internal resistance level of less than 0.001 Ohms are required. In addition, during the operation of the battery, it heats up and as a result of an increase in temperature, an increase in thermal noise occurs. To eliminate this drawback, a reference power supply with voltage stabilization was additionally introduced into the composition of the ECB power sources.
Использование разъемов в составе ЭКБ и кнопки включения по аналоговым цепям приводит к дополнительным, не учтенным шумам. Шумы разъемов и кнопок включения возникают из-за нестабильности контактных сопротивлений. Так, например, для лучших промышленных разъемов нестабильность контактного сопротивления составляет около 0.01 Ом. При токе потребления 500 мА шум составит на уровне 50 мкВ, аналогичная величина шума будет и для кнопки включения, что является не допустимой величиной.  The use of connectors in the ECB and the power button on analog circuits leads to additional noise that is not taken into account. The noise of the connectors and power buttons is due to the instability of contact resistances. So, for example, for the best industrial connectors, the instability of the contact resistance is about 0.01 Ohms. At a consumption current of 500 mA, the noise will be at the level of 50 μV, a similar amount of noise will be for the power button, which is not an acceptable value.
Поэтому в заявленном изобретении исключена кнопка включения, для запуска передачи данных с ЭКБ с радио интерфейсом персональная ЭВМ отправляет команду на начало работы. ЭКБ с радио интерфейсом из режима ожидания переходит в режим работы и передачи информации, персональная ЭВМ принимает полученные данные измерений и производит последующую обработку и вывод результатов на экран монитора и передачу данных через интерфейс и хранилище. Therefore, in the claimed invention, the power button is excluded, to start transmitting data from an ECB with a radio interface, the personal computer sends a command to start work. An ECB with a radio interface switches from standby to standby mode operation and transmission of information, a personal computer receives the received measurement data and performs subsequent processing and output of the results to the monitor screen and data transfer through the interface and storage.
Кроме этого, в процессе выбора схемно-технических решений, предусмотрены гальванические развязки между аналоговыми и цифровыми цепями ЭКБ.  In addition, in the process of choosing circuitry and technical solutions, galvanic isolation between analog and digital electronic circuit circuits is provided.
Работа дистанционного комплекса для анализа электрокардиосигналов осуществляется следующим образом.  The work of the remote complex for the analysis of electrocardiograms is as follows.
Работа электрокардиоблока (ЭКБ) в режиме ожидания начинается сразу после установки в него аккумуляторов. Управление работой ЭКБ осуществляется по командам с персональной ЭВМ 9. Электроды и датчики 1 накладываются на тело пациента по стандартной схеме отведений для снятия электрокардиограммы на запястьях рук или торсе пациента, сейсмокардиоблок (СКБ) устанавливается на грудине. С электродов электрокардиосигналы поступают по кабелям 2 на входы АЦП 4 электрокардиоблока высокого разрешения 3, где преобразуются в цифровой вид и поступают в дополнительный микроконтроллер (микропроцессор) 5, в который дополнительно через внешний разъем 12 поступают данные проекций микроускорений с сейсмокардиоблока (СКБ) 13.1. При этом напряжение с аккумуляторов 8 поступает на блок источников опорного напряжения 7, что позволяет обеспечить минимальную погрешность АЦП 4. В дополнительном микроконтроллере 5 производится первичная обработка сигнала и предварительная обработка измеренного сигнала в заданном диапазоне частот, в зависимости от режима работы. Одновременно микроконтроллер 5 проводит управление АЦП 4 и радио интерфейсом 6.  The operation of the electrocardio block (ECB) in standby mode begins immediately after the installation of batteries in it. ECB operation is controlled by commands from a personal computer 9. Electrodes and sensors 1 are superimposed on the patient’s body according to the standard lead scheme for removing the electrocardiogram on the patient’s wrists or torso; the seismocardioblock (SCB) is installed on the sternum. From the electrodes, the electrocardiograms are fed through cables 2 to the inputs of the ADC 4 of the high-resolution electrocardio block 3, where they are converted to digital form and fed to an additional microcontroller (microprocessor) 5, which additionally receives data from the acceleration projections from the seismic cardio block (SCB) 13.1 through an external connector 12. In this case, the voltage from the accumulators 8 is supplied to the block of reference voltage sources 7, which ensures the minimum error of the ADC 4. In the additional microcontroller 5, the signal is preprocessed and the signal is pre-processed in a given frequency range, depending on the operating mode. At the same time, the microcontroller 5 controls the ADC 4 and the radio interface 6.
Работа дистанционного комплекса для анализа электрокардиосигналов предусмотрена в нескольких режимах.  The operation of the remote complex for the analysis of electrocardiograms is provided in several modes.
Режим измерения и построения электрокардиограммы (ЭКГ) и сейсмокардиограммы (СКГ) (мониторинга) и контроля неотложного состояния обследуемого, когда измеряемые электрокардиоциклы и сейсмокардиоциклы непрерывно передаются через радио интерфейс 6 и персональную ЭВМ 9, где визуализируются в виде ЭКГ и СКГ.  The mode of measurement and construction of the electrocardiogram (ECG) and seismocardiogram (ECG) (monitoring) and monitoring the emergency state of the subject when the measured electrocardiocycles and seismocardiocycles are continuously transmitted through the radio interface 6 and personal computer 9, where they are visualized as ECG and ECG.
В режиме диагностики заболеваний внутренних органов по методу Успенского В.М. измеряемые ЭКГ непрерывно передаются через радио интерфейс 6 и персональную ЭВМ 9, подключенную к сети Интернет, на диагностический сервер обработки данных 10 в течение не менее 10 минут. На сервере обработки данных 10 осуществляется выделение набора информативных признаков из первичных электрокардиосигналов, необходимых для реализации диагностических алгоритмов. Для выделения информативных признаков могут быть использованы любые широко известные алгоритмы, применяемые в практике автоматической обработки электрокардиограмм. Выделенная последовательность информативных признаков формирует информативный массив кодированных сигналов для проведения диагностики заболеваний. Каждому виду заболевания соответствует кодовая комбинация, которая сравнивается с кодовой комбинацией здорового состояния, определяется вероятность и наличие того или иного заболевания и формируется протокол (Фиг.2.) скрининг индикации заболеваний внутренних органов не инфекционной природы на основе технологии информационного анализа электрокардиосигналов. Данный протокол поступает на монитор персональной ЭВМ 9 и хранилище данных 11. При этом диагностика проводится по двум отведениям, а фазовые углы ah вычисляются по формуле:
Figure imgf000015_0001
In the diagnostic mode of diseases of internal organs according to the method of Uspensky V.M. measured ECGs are continuously transmitted via the radio interface 6 and a personal computer 9 connected to the Internet to the diagnostic data processing server 10 for at least 10 minutes. On the data processing server 10, a set of informative features is extracted from the primary electrocardiosignals, necessary for the implementation of diagnostic algorithms. Any widely known algorithms used in the practice of automatic processing of electrocardiograms can be used to highlight informative features. The selected sequence of informative signs forms an informative array of encoded signals for diagnosing diseases. Each type of disease corresponds to a code combination, which is compared with a code combination of a healthy state, the probability and presence of a particular disease is determined, and a protocol is generated (Figure 2.) screening for indication of diseases of internal organs of non-infectious nature based on information analysis technology of electrocardiograms. This protocol is sent to a personal computer monitor 9 and data storage 11. In this case, the diagnostics are carried out using two leads, and the phase angles a h are calculated by the formula:
Figure imgf000015_0001
где Rn, Rn+i - амплитуды, Th, Т h+i - интервалы и «фазовые углы» ah, ah+i where R n , R n + i are the amplitudes , T h, T h + i are the intervals and "phase angles" a h, a h + i
В режиме диагностики по электросейсмокардиосигналам регистрация ЭКГ и СКГ последовательно на каждом кардиоцикле вычисляется размах амплитуд Rn, Rn+i, интервалов Th, Т h+i и «фазовых углов» ah, ah+i, последовательное кодирование трехмерными символами, кодирование динамики параметров QRS -желудочковых комплексов в последовательном режиме и получение первичной кодограммы осуществляется в микропроцессоре ЭКБ и через радио интерфейс передается в персональная ЭВМ, структурирование первичной кодограммы на трехчленные комбинации в последовательном режиме и распределение их в соответствии с частотой встречаемости и сравнение эталонных кодограмм заболеваний внутренних органов со структурированной кодограммой обследуемого и диагностика заболеваний, когда эталонная кодограмма того или иного заболевания полностью присутствует в структурированной кодограмме обследуемого, осуществляется в персональной ЭВМ и пересылается через интернет на сервер и в хранилище. In the diagnostic mode for electro-seismic cardiac signals, ECG and SKG recording sequentially on each cardiac cycle calculates the amplitude range R n , R n + i, intervals T h, T h + i and “phase angles” a h, a h + i , sequential coding with three-dimensional symbols, dynamic coding parameters of QRS-ventricular complexes in sequential mode and obtaining the primary codogram is carried out in the ECB microprocessor and through the radio interface is transmitted to the personal computer, structuring the primary codogram into three-term combinations in the sequence mode and their distribution in accordance with the frequency of occurrence and comparison of the reference codograms of diseases of internal organs with the structured codogram of the subject and the diagnosis of diseases when the reference codogram of a disease is completely present in the structured codogram of the subject, is carried out in a personal computer and sent via the Internet to the server and in storage.
Как показано на фиг. 8, суммарная погрешность собственных шумов на интервале кардиоцикла (1сек.) не превышает 0.2 мкВ, а на частоте опроса - 0.8 мкВ.  As shown in FIG. 8, the total error of intrinsic noise in the interval of the cardiocycle (1 sec.) Does not exceed 0.2 μV, and at the polling frequency - 0.8 μV.
Выполнение дистанционного комплекса для анализа электрокардиосигналов с такой совокупностью конструктивных признаков позволяет уменьшить погрешность измерения амплитуды менее 1 микровольт и уменьшить погрешность определения интервалов времени между ними до (0.25-0.5) миллисекунды, тем самым расширить область его использования за счет возможности диагностики большего объема различных заболеваний внутренних органов с ее локализацией на любой стадии их развития и проводить обследование дистанционно и диагностику группы пациентов одновременно при диспансеризации населения и профессиональном отборе кандидатов на вакансию. The implementation of a remote complex for the analysis of electrocardiosignals with such a set of design features allows to reduce the error in measuring the amplitude of less than 1 microvolt and to reduce the error in determining the time intervals between them to (0.25-0.5) milliseconds, thereby expanding the field of its use is due to the possibility of diagnosing a larger volume of various diseases of internal organs with its localization at any stage of their development and to conduct a remote examination and diagnosis of a group of patients at the same time during medical examination of the population and professional selection of candidates for the vacancy.
Измерение электрокардиограммы (ЭКГ) и сейсмокардиограммы (СКГ) в режиме 1 контроля состояния сердечно-сосудистой системы (построение ЭКГ и СКГ), например, во время проведения операции, производилась с помощью программы сбора данных, установленной на персональной ЭВМ. Программа принимает данные электрокардиоблока (ЭКБ) по трем каналам размерности [мВ] с полосой пропускания с частотой опроса 1 кГц и данные с микромеханических датчиков (сейсмокардиоблока). Эксперимент проводился врачом-кардиохирургом, к.м.н. зав. кардиохирургическим отделением Белгородской областной клинической больницы Святителя Иосафа.  The measurement of the electrocardiogram (ECG) and seismocardiogram (ECG) in mode 1 of the state of the cardiovascular system (ECG and ECG construction), for example, during the operation, was carried out using a data collection program installed on a personal computer. The program receives data from the electrocardio block (ECB) through three channels of dimension [mV] with a passband with a sampling frequency of 1 kHz and data from micromechanical sensors (seismocardio block). The experiment was conducted by a cardiac surgeon, MD Head Cardiac Surgery Department of the Belgorod Regional Clinical Hospital of St. Joseph.
Электроды для снятия электрокардиограммы на теле испытуемого были установлены по следующей схеме: красный - правая ключица, желтый - левая ключица, зеленый - левое подреберье, черный (земля) - правое подреберье. СКБ расположен на середине грудины испытуемого. СКБ плотно прижат к телу и закреплен. Измерение проводилось в положении «лежа».  Electrodes for taking an electrocardiogram on the subject's body were installed according to the following scheme: red - the right clavicle, yellow - the left clavicle, green - the left hypochondrium, black (earth) - the right hypochondrium. SKB is located in the middle of the sternum of the subject. SKB is tightly pressed to the body and fixed. The measurement was carried out in a prone position.
Программа принимает данные измеренных проекции кажущихся ускорений (g) на три оси и электрокардиосигнал по трем отведениям (мВ.). Информация выводится на экран монитора в текстовом виде и в виде графиков, а также записывается в файл. На рис.10 приведена панель экрана монитора. Программа принимает данные от электрокардиоблока с подключенным к нему сейсмокардиоблоком ЭСКБ в режиме реального времени и отображать их на экране монитора в соответствующих полях.  The program receives the data of the measured projection of the apparent accelerations (g) on three axes and the electrocardiogram on three leads (mV.). Information is displayed on the monitor screen in text form and in the form of graphs, and is also written to a file. Figure 10 shows the monitor screen panel. The program receives data from the electrocardio block with the ESKB seismic cardio block connected to it in real time and display it on the monitor screen in the appropriate fields.
Модуль ускорения и сигналы ЭКГ по трем отведениям выводятся на экран в графическом виде. Одновременно, при проведении измерений все данные записываются в файлы в формате .txt и сохраняются на диске. Программа предоставляет возможность просматривать ранее записанные файлы в графическом и текстовом виде.  The acceleration module and ECG signals in three leads are displayed on the screen in graphical form. At the same time, during measurements, all data is written to files in .txt format and stored on disk. The program provides the ability to view previously recorded files in graphical and text form.
Выполнение комплекса с такой совокупностью конструктивных признаков позволяет уменьшить погрешность измерения амплитуды до 5 микровольт и уменьшить погрешность определения интервалов времени между ними до (0.25-0.5) миллисекунды, тем самым расширить область его использования за счет возможности диагностики большего объема различных заболеваний внутренних органов с ее локализацией на любой стадии их развития и проводить обследование дистанционно и диагностику группы пациентов одновременно при диспансеризации населения и профессиональном отборе кандидатов на вакансию. The implementation of the complex with such a set of design features allows to reduce the error in measuring the amplitude to 5 microvolts and to reduce the error in determining the time intervals between them to (0.25-0.5) milliseconds, thereby expanding the scope of its use due to the possibility of diagnosing a larger volume of various diseases of internal organs with its localization at any stage of their development and conduct remote monitoring and diagnostics groups of patients at the same time during the medical examination of the population and the professional selection of candidates for the vacancy.
Таким образом, предлагаемый дистанционный комплекс для анализа электрокардиосигналов обеспечивает достижение технического результата, который состоит в уменьшении погрешности измерения амплитуды кардиоциклов и интервалов времени между ними, тем самым расширяя области его использования за счет возможности диагностики большего объема различных заболеваний внутренних органов с их локализацией на любой стадии развития и позволяет проводить обследование дистанционно и диагностику группы пациентов одновременно.  Thus, the proposed remote complex for the analysis of electrocardiograms ensures the achievement of a technical result, which consists in reducing the error in measuring the amplitude of cardiocycles and the time intervals between them, thereby expanding the scope of its use due to the possibility of diagnosing a larger volume of various diseases of internal organs with their localization at any stage development and allows for remote examination and diagnosis of a group of patients at the same time.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Дистанционный комплекс для анализа электрокардиосигналов, содержащий электроды и датчики с аналоговым выходом, связанные с электрокардиоблоком высокого разрешения с радио интерфейсом, аналого- цифровой преобразователь высокого разрешения (АЦП), блок аккумуляторов, модуль радио интерфейса, связанный через персональную ЭВМ с сетью Интернет с диагностическим сервером обработки данных и хранилищем, отличающийся тем, что в состав электрокардиоблока введены дополнительно микроконтроллер, блок источников опорного напряжения и радио интерфейс, выполненные в едином блоке совместно с АЦП и аккумуляторами, а электроды и датчики с аналоговым выходом через кабели жестко соединены с АЦП, при этом блок аккумуляторов через блок источников опорного напряжения подключён к соответствующим входам упомянутых АЦП, дополнительного микроконтроллера и радио интерфейса, выполненного с возможностью беспроводного соединения через персональную ЭВМ с диагностическим сервером обработки данных, подключённым к хранилищу данных. 1. A remote complex for the analysis of electrocardiosignals, containing electrodes and sensors with an analog output, connected to a high-resolution electrocardiocircuit with a radio interface, a high-resolution analog-to-digital converter (ADC), a battery pack, a radio interface module connected via a personal computer to the Internet with a diagnostic data processing server and storage, characterized in that an additional microcontroller, a block of reference voltage sources and a radio int the interface made in a single unit together with the ADC and batteries, and the electrodes and sensors with an analog output via cables are rigidly connected to the ADC, while the battery block is connected to the corresponding inputs of the mentioned ADCs, an additional microcontroller and a radio interface through the block of reference voltage sources, made with the possibility of wireless connection through a personal computer with a diagnostic data processing server connected to the data warehouse.
2. Комплекс, по п.1, отличающийся тем, что в него введен, по меньшей мере, один дополнительный электрокардиоблок высокого разрешения, радио интерфейс которого, выполнен с возможностью беспроводного соединения через дополнительную персональную ЭВМ с диагностическим сервером обработки данных.  2. The complex according to claim 1, characterized in that at least one additional high-resolution electrocardiocard is introduced into it, the radio interface of which is made with the possibility of wireless connection through an additional personal computer with a diagnostic data processing server.
3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что к свободным входам АЦП электрокадиоблока подключены дополнительные датчики с аналоговым выходом.  3. The complex according to claim 1, characterized in that additional sensors with an analog output are connected to the free inputs of the ADC of the electro-cadio block.
4. Комплекс по п.1, отличающийся тем, датчики с цифровым выходом подключены через внешний разъем к дополнительному микроконтроллеру.  4. The complex according to claim 1, characterized in that the sensors with digital output are connected via an external connector to an additional microcontroller.
5. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что к дополнительному микроконтроллеру подключен сейсмокардиоблок на основе микромеханических акселерометров и гироскопов.  5. The complex according to claim 1, characterized in that a seismic cardio block based on micromechanical accelerometers and gyroscopes is connected to an additional microcontroller.
6. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что в нем реализованы режимы регистрации ЭКГ и СКГ и режимы диагностики заболеваний внутренних органов человека.  6. The complex according to claim 1, characterized in that it implements the modes of registration of the ECG and SKG and modes of diagnosis of diseases of the internal organs of a person.
7. Комплекс по п. 6, отличающийся тем, что на первом этапе «регистрация ЭКГ и СКГ» последовательно на каждом кардиоцикле вычисляются размах амплитуд Rn, Rn+i , интервалы Тп Т п+) и «фазовых углов» a„, ap+i, последовательное кодирование трехмерными символами, кодирование динамики параметров QRS -желудочковых комплексов в последовательном режиме и получение первичной кодограммы осуществляется в микропроцессоре ЭКБ и через радио интерфейс передается в компьютер, структурирование первичной кодограммы на трехчленные комбинации в последовательном режиме и распределение их в соответствии с частотой встречаемости и сравнение эталонных кодограмм заболеваний внутренних органов со структурированной кодограммой обследуемого и диагностика заболеваний, когда эталонная кодограмма того или иного заболевания полностью присутствует в структурированной кодограмме обследуемого, осуществляется в компьютере и пересылается через Интернет на сервер и хранилище. 7. The complex according to p. 6, characterized in that at the first stage "registration of the ECG and SKG" successively on each cardiocycle the amplitude range R n , R n + i, intervals T p T p p +) and “phase angles” a „ , a p + i , sequential coding with three-dimensional symbols, coding of the dynamics of parameters of QRS-ventricular complexes in sequential mode and obtaining the primary codogram is carried out in the ECB microprocessor and transmitted via the radio interface to the computer, structuring the primary codogram for trinomial combinations in sequential mode and distributing them according to the frequency of occurrence and comparing the reference codograms of diseases of internal organs with a structured Overhead subject and disease diagnosis where reference Overhead of a disease present in a fully structured Overhead examinee is carried out in the computer and sent via the Internet to the server and repository.
PCT/RU2019/000137 2018-03-02 2019-03-01 Remote system for analyzing electrocardiac signals WO2019168443A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107720A RU2698980C1 (en) 2018-03-02 2018-03-02 Remote complex for analyzing electrocardiosignal
RU2018107720 2018-03-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019168443A1 true WO2019168443A1 (en) 2019-09-06

Family

ID=67805460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2019/000137 WO2019168443A1 (en) 2018-03-02 2019-03-01 Remote system for analyzing electrocardiac signals

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2698980C1 (en)
WO (1) WO2019168443A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2163088C1 (en) * 2000-04-12 2001-02-20 Успенский Вячеслав Максимилианович Method for diagnosing visceral organ diseases of noninfectious nature at any stage of their development
RU2395231C1 (en) * 2009-04-17 2010-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (СГТУ) Device of polycardiosignal registration
US20150257645A1 (en) * 2014-03-12 2015-09-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Parallel biometric signal processor and method of controlling the same
US20170303809A1 (en) * 2013-09-25 2017-10-26 Bardy Diagnostics, Inc. Extended Wear Electrocardiography Monitor Optimized For Capturing Low Amplitude Cardiac Action Potential Propagation

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6816266B2 (en) * 2000-02-08 2004-11-09 Deepak Varshneya Fiber optic interferometric vital sign monitor for use in magnetic resonance imaging, confined care facilities and in-hospital
RU2159574C1 (en) * 2000-04-13 2000-11-27 Успенский Вячеслав Максимилианович Device for performing express diagnostic of internal organ diseases and oncopathological disorders
US20050065445A1 (en) * 2001-05-22 2005-03-24 Arzbaecher Robert C. Cardiac arrest monitor and alarm system
RU2435518C2 (en) * 2008-11-27 2011-12-10 Амиран Шотаевич РЕВИШВИЛИ Method of non-invasive electrophysiological examination of heart
RU2440828C1 (en) * 2010-07-06 2012-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "КОНСТЭЛ" Device for impact on cardiovascular system
RO130035B1 (en) * 2013-08-22 2018-06-29 Lambda Communications Srl Sensor for measuring biosignals
US9345414B1 (en) * 2013-09-25 2016-05-24 Bardy Diagnostics, Inc. Method for providing dynamic gain over electrocardiographic data with the aid of a digital computer
US9619660B1 (en) * 2013-09-25 2017-04-11 Bardy Diagnostics, Inc. Computer-implemented system for secure physiological data collection and processing
US9615763B2 (en) * 2013-09-25 2017-04-11 Bardy Diagnostics, Inc. Ambulatory electrocardiography monitor recorder optimized for capturing low amplitude cardiac action potential propagation
RU2551347C1 (en) * 2014-04-22 2015-05-20 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России) Screening diagnostic technique for heart diseases

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2163088C1 (en) * 2000-04-12 2001-02-20 Успенский Вячеслав Максимилианович Method for diagnosing visceral organ diseases of noninfectious nature at any stage of their development
RU2395231C1 (en) * 2009-04-17 2010-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (СГТУ) Device of polycardiosignal registration
US20170303809A1 (en) * 2013-09-25 2017-10-26 Bardy Diagnostics, Inc. Extended Wear Electrocardiography Monitor Optimized For Capturing Low Amplitude Cardiac Action Potential Propagation
US20150257645A1 (en) * 2014-03-12 2015-09-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Parallel biometric signal processor and method of controlling the same

Also Published As

Publication number Publication date
RU2698980C1 (en) 2019-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Merdjanovska et al. Comprehensive survey of computational ECG analysis: Databases, methods and applications
Tompkins Biomedical digital signal processing
EP3474739B1 (en) A method and apparatus for determining respiratory information for a subject
CN104363824B (en) The measurement of real-time QRS duration in electrocardiogram
KR101448106B1 (en) Analisys Method of Rehabilitation status using Electromyogram
JP2002034943A (en) Method for structuring standard 12 induction electrocardiogram and electrocardiogram examination apparatus
WO2009088627A1 (en) System, method and device for predicting sudden cardiac death risk
Nandagopal et al. Newly constructed real time ECG monitoring system using labview
Safronov et al. Mobile ecg monitoring device with bioimpedance measurement and analysis
JP4830266B2 (en) Standard 12-lead ECG construction method and ECG inspection apparatus
US8521263B2 (en) Method and device for recording an electrocardiogram
CN105326482B (en) The method and apparatus for recording physiological signal
WO2019168443A1 (en) Remote system for analyzing electrocardiac signals
Almasi et al. Basic technology of voluntary cardiorespiratory synchronization in electrocardiology
Nazeri et al. Wireless ECG Monitor Using Labview
Azucena et al. Design and implementation of a simple portable biomedical electronic device to diagnose cardiac arrhythmias
JPH05161611A (en) Medical telemeter device
Srivastava et al. Labview based Electrocardiograph (ECG) Patient Monitoring System for Cardiovascular Patient using WSNs
Ekhlasi et al. Development of an Ethernet-based patient remote monitoring device
Marani et al. Design of advanced electronic biomedical systems
RU2203614C1 (en) Device for controlling and evaluating physiological processes
YUNUS et al. Designing a 3-lead cost effective ECG recording glove for home monitoring
Karia et al. LabVIEW based EMG and blood pressure measurement bio telemetry system
Mâțiu-Iovan et al. Virtual instrumentation based prototype for evaluation of the cardiac systolic function
Ghule et al. Design of portable ARM processor based ECG module for 12 lead ECG data acquisition and analysis

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19760232

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19760232

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1