способ диагностики по электрокардиосигналу и комплекс для его реализации

Формула изобретения

1. Способ диагностики по электрокардиосигналу, состоящий в преобразовании электрорадиосигнала путем последовательного отсчета текущих значений его амплитуды и времени, последующем восстановлении электрокардиосигнала, отличающийся тем, что дополнительно задают временные координаты относительно момента изменения знака первой производной sgn dU_i/dt R-зубца, выделяют моменты изменения знака первой производной sgn dU/dt сигнала, принимают за начало отсчета экстремальное значение R-зубца, осуществляют промежуточное считывание текущих значений электрокардиосигнала в цифровом виде в заданных временных координатах, запоминают значения в моменты изменения знака первой производной sgn dU/dt сигнала и отсчетов, восстановление электрокардиосигнала осуществляют путем формирования данных последовательно-параллельных кодом и согласования ввода данных со скоростью обработки для визуализации и диагностирования по критериям: опасность d_QT пароксизмальной тахикардии и желудочковых аритмий для каждого комплекса по разности QT интервалов:

d_QT = {(QT_- - QT₊)/QT₊}>0,2,

где - коэффициенты адаптации, нарушение регуляции сердечного ритма:



2. Комплекс диагностики по электрокардиосигналу, содержащий датчики, соединенные с усилителем, генератор тактовых частот, отличающийся тем, что дополнительно введены интегратор, включенный в цепь обратной связи усилителя, выход которого подключен к блоку визуализации через последовательное соединение блока выделения момента изменения знака первой производной сигнала, блока выделения R-зубца, преобразователя время - цифра, порта, блока ввода/вывода, причем второй вход блока выделения момента изменения знака производной сигнала подключен к первому выходу генератора тактовых частот, другой выход которого соединен со вторым входом преобразователя время-цифра, второй выход блока выделения момента изменения знака первой производной сигнала подключен к порту, третий выход - к третьему входу преобразователя время - цифра, а четвертый через блок управления усилением - к усилителю, кроме того, выход усилителя подключен к другому входу блока выделения R-зубца.

3. Комплекс по п.2, отличающийся тем, что блок выделения момента изменений знака первой производной сигнала содержит источник опорного сигнала, выход которого соединен с компаратором через цифроаналоговый преобразователь, тактирующий вход, соединенный с первыми входами элемента И, блока адаптации к скорости, D-триггера, блока оценки знака du/dt, блока выделения момента sgn du/dt, блока управления оперативным запоминающим устройством, подключен к выходу генератора сетки тактовых частот, информационную шину для подключения выходов реверсивного счетчика и блока выделения момента sgn du/dt ко входам оперативного запоминающего устройства, цифроаналогового преобразователя, блока оценки максимума, блока адаптации к скорости, блока оценки минимума, блока управления запоминающим устройством, а второй вход компаратора, который является входом блока, через последовательное соединение мажоритарного элемента, D-триггера, блока оценки знака du/dt, блока адаптации к скорости подключен соответственно к реверсивному счетчику и блоку выделения sgn du/dt, причем выход D-триггера соединен с другим входом реверсивного счетчика и третьим входом блока выделения момента sgn du/dt, кроме того, блок адаптации к скорости через последовательное соединение элемента И и блока управления оперативным запоминающим устройством подключен к оперативному запоминающему устройству, выходы которого являются выходной шиной блока, при этом блок оценки максимума и блок оценки минимума подключены к соответствующим входам мажоритарного элемента.

4. Комплекс по п. 2, отличающийся тем, что блок визуализации содержит последовательно соединенные блок управления, арифметическое логическое устройство, жидко-кристаллический дисплей, причем арифметическое логическое устройство имеет вход данных.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для преобразования, передачи, автоматизированной обработки, хранения электрокардиосигналов (ЭКС) и постановки диагноза.

Известен способ ("Микрокомпьютерные медицинские системы" под ред. У. Томкинса, Дж. Уэбстера, М., Мир, 1983, стр. 481), основанный на кодировании времени, в течение которого амплитуда изменяется на заданную величину (AZTEC).

Недостаток данного способа - не обеспечивается точное восстановление первоначальной формы, в частности, по времени.

Известен способ диагностики (Engel T.R. High-freguency elektrocardiografy: Diagnosis of arrhythmia risk - Amer. Heart J., 1989, v. 118, N 6, основанный на дискретном представлении ЭКС.

Недостаток данного способа - существенная ошибка определения аритмии при снижении частоты дискретизации.

Известен метод анализа поздних потенциалов сердца человека (А.Ю. Попов. "Радиотехника", 1997, N 9, стр. 83-86), основанный на разделении исходного сигнала на D-стационарную и D-нестационарную компоненты.

Недостаток данного способа - существенный объем вычислений, снижающий оперативность постановки диагноза.

Наиболее близким по технической сущности является способ преобразования по теоремам Шеннона/Котельникова (В.А. Ильин. Телеуправление и телеизмерение, М. , Энергоиздат, 1982), заключающийся в том, что если функция не содержит частот выше F_m, то она полностью определяется своими мгновенными значениями в моменты времени, отстоящие друг от друга на 1/2F_m.

Недостаток данного способа определяется малой информационной ценностью данных при преобразовании сигнала случайного процесса, к которым относится ЭКС при диагностике сердечно-сосудистой системы (ССС), что приводит к существенной избыточности данных.

Наиболее близким по технической сущности при реализации является устройство для сжатия данных (а.с. N 1484341, A 61 B 5/04, 1989) в составе АЦП, генератора импульсов, управляемых элементов задержки, инвертора, сумматоров, счетчика, элементов И, ИЛИ, блока сравнения, блоков памяти.

Организация алгоритма устройства по классической основе на базе теорем Шеннона/Котельникова, т. е. временной дискретизации, ограничивает область применения, в частности, для диагностики в процессе реабилитации т.е. восстановление входного сигнала для обработки и принятия решения связано с существенными временными затратами. Последнее практически исключает применение для диагностики в процессе воздействия нагрузки.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение информационной ценности мгновенных данных за счет передачи координат сигнала в моменты изменения знака его первой производной для восстановления сигнала случайного процесса.

Технический результат достигается тем, что в способе диагностики по электрокардиосигналу, состоящем в преобразовании электрокардиосигнала путем последовательного отсчета текущих значений его амплитуды и времени, последующем восстановлении электрокардиосигнала, дополнительно для отсчета значения сигнала задают временные координаты относительно момента изменения знака первой производной sgn dU_i/dt R-зубца выделяют моменты изменения знака первой производной sgn dU_i/dt сигнала, принимают за начало отсчета экстремальное значение R-зубца, запоминают значения в моменты изменения знака первой производной sgn dU_i/dt сигнала и отсчетов, восстановление электрокардиосигнала осуществляют путем формирования данных последовательно-параллельным кодом и согласования ввода данных со скоростью обработки для визуализации и диагностирования по критериям: опасность d_QT пароксизмальной тахикардии и желудочковых аритмий для каждого комплекса по разности QT интервалов d_QT={ [QT_--QT₊)/QT₊} >0,2, где a=f(RR_i), b= (RR_i) - коэффициенты адаптации, нарушение регуляции сердечного ритма граничная нагрузка

Технический результат достигается тем, что в комплекс диагностики по электрокардиосигналу, содержащий датчики, соединенные с усилителем, генератор сетки тактовых частот, дополнительно введены интегратор, включенный в цепь обратной связи усилителя, выход которого подключен к блоку визуализации через последовательное соединение блока выделения момента изменения знака первой производной сигнала, блока выделения R-зубца, преобразователя время-цифра, порта, блока ввода/вывода. Причем второй вход блока выделения момента изменения знака первой производной сигнала подключен к первому выходу генератора тактовых частот. Другой выход генератора соединен со вторым входом преобразователя время-цифра, второй выход блока выделения момента изменения знака первой производной сигнала подключен к порту, третий выход - к третьему входу преобразователя время-цифра, а четвертый - через блок управления усилением - к усилителю. Выход усилителя подключен к другому входу блока выделения R-зубца.

Введение операции задают временные координаты относительно момента изменения знака первой производной sgn dU_i/dt R-зубца необходимо и достаточно для получения дополнительной информации об ST-сегменте. Это позволяет снизить субъективные оценки прогнозирования и диагностирования. Статисческие данные в повторяющиеся моменты времени позволяют иметь динамику поведения ST-сегмента с высокой достоверностью и отслеживать в реальном времени, что особенно важно при проведении курса лечения.

Введение операции выделяют моменты изменения знака первой знака производной sgn dU_i/dt сигнала необходимо и достаточно для определения момента достижения значением сигнала наибольшей ценности и передачи текущих данных случайного сигнала. Это исключает избыточность и обеспечивает информационную ценность результатов порядка 95%. Последнее следует из разложения в ряд Тейлора функции случайного сигнала и определения ценности по Больцману/Хартли.

Известен патент N 4,784,153 A 61 B, США, по которому для представления информации в реальном времени ЭКС анализируется при помощи микрокомпьютера или микропроцессора после преобразования двумя АЦП.

Введение операции принимают за начало отсчета экстремальное значение R-зубца необходимо и достаточно для построения QRSTP комплекса в едином временном построении и упрощения принятой визуальной оценки, а также количественной оценки и проведения необходимых расчетов о поведении сердечно-сосудистой и вегетативно-нервной системы.

Введение операции запоминают значения в моменты изменения знака первой знака производной sgn dU_i/dt сигнала и отсчетов необходимо и достаточно при проведении непрерывного мониторинга за ССС с последующим выводом для обработки и диагностирования в полном объеме.

Введение операции осуществляют промежуточное считывание текущих значений электрокардиосигнала в цифровом виде в заданных временных координатах необходимо и достаточно для контроля ЭКС в реальном времени на мониторе компьютера.

Введение операции формируют данные последовательно-параллельным кодом необходимо и достаточно для построения операций запоминания при мониторинге и контроля ЭКС в реальном времени на мониторе компьютера.

Введение операции согласуют ввод данных со скоростью обработки для визуализации и диагностирования необходимо и достаточно для контроля ЭКС в реальном времени на мониторе компьютера считывания накопленного объема данных.

Введение операции диагностирование по критериям: опасность _QT пароксизмальной тахикардии и желудочковых аритмий для каждого комплекса по разности QT интервалов

d_QT={(QT_--QT₊)/QT₊}>0,2,

где a=f(RR_i), b=(RR_i) - коэффициент адаптации, нарушение регуляции сердечного ритма граничная нагрузка необходимо и достаточно для объективной оценки и построения динамик поведения опасности пароксизмальной тахикардии и желудочковых аритмий, нарушения регуляции сердечного ритма и граничной нагрузки по текущей статистике на базе мониторинга.

Блок выделения момента изменений знака первой производной sgn du/dt сигнала содержит источник опорного сигнала, выход которого соединен с цифроаналоговым преобразователем, тактирующий вход, соединенный с первыми входами элемента И, блока адаптации к скорости, D-тригера, блока оценки знака du/dt, блока выделения момента sgn du/dt=0, блока управления оперативным запоминающим устройством, подключен к выходу генератора сетки тактовых частот, информационную шину для подключения выходов реверсивного счетчика и блока выделения момента sgn du/dt=0 ко входам оперативного запоминающего устройства, цифроаналогового преобразователя, блока оценки максимума, блока адаптации к скорости, блока оценки минимума, блока управления оперативным запоминающим устройством, а второй вход компаратора, который является входом блока, через последовательное соединение мажоритарного элемента, D-триггера, блока оценки знака du/dt, блока адаптации к скорости подключен соответственно к реверсивному счетчику и блоку выделения момента sgn du/dt=0, причем выход D-триггера соединен с другим входом реверсивного счетчика и третьим входом блока выделения момента sgn du/dt=0, кроме того блок адаптации к скорости через последовательное соединение элемента И и блока управления оперативным запоминающим устройством подключен к оперативному запоминающему устройству, выходы которого являются выходной шиной блока, при этом блок оценки максимума и блок оценки минимума подключены к соответствующим входам мажоритарного элемента.

Блок визуализации содержит последовательно соединенные блок управления, арифметическое логическое устройство, жидко-кристаллический дисплей, причем арифметическое логическое устройство имеет вход данных.

Преобразователь время-цифра содержит соединение первого входа с выходом через последовательное включение элемента НЕ, триггера, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второго триггера, мажоритарного элемента, третьего триггера, счетчика, блока триггеров "с защелкой". Первый вход соединен со вторыми входами первого триггера, мажоритарного элемента, третьего триггера. Второй вход ПВЦ соединен с третьим входом первого триггера и с другим входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Третий вход ПВЦ соединен со вторыми входами второго триггера и блока триггеров "с защелкой" через формирователь импульсов.

Введение интегратора необходимо и достаточно для снижения изменений нулевого уровня (изолинии) в процессе усиления и преобразования ЭКС, а также для снижения сетевого фона в выходном ЭКС за счет повышения режима нелинейной стабилизации усилителя и введения определенного соотношения нелинейного задания коэффициента усиления относительно уровня сигнала на выходе.

Введение блока выделения момента изменения знака первой производной сигнала необходимо и достаточно для получения наиболее ценных текущих данных об исследуемом процессе. Совокупность элементов и связей обеспечивает регистрацию координат сигнала в точках изменения знака первой производной контролируемого сигнала. Можно показать, что низшие моменты имеют более важное значение, чем высшие. В большинстве случаев плотность вероятности P(x) имеет наиболее существенное значение в интервале, расположенном около математического ожидания m_i, причем длина этого интервала имеет порядок Если в этом интервале функция j(x) достаточно гладкая, то ее с необходимой степенью точности можно представить рядом Тейлора в окрестности точки m_j:

j(x)=j(m_j)+j"(m_j)(x-m_j)+1/2j"" (m_j)(x-m_j)+...+(1/n)jⁿ(x-m_j)+...

Подставив это разложение в выражение момента



и с учетом определения центральных моментов



M{j(x)}=m(j)=j"(m_j)+1/2j""(m_j)D_j+... (1/n)jⁿ(m_j)D_j.

Если функция j(x) изменяется в указанном интервале достаточно медленно (что в ЭКС выполняется), то в разложении можно ограничиться учетом лишь первых двух членов. При этом

M{j(x)}=j"(m_j)+0,5j""(m_j)D_j.

Отсюда видно, что мат. ожидание достаточно плавной функции от случайной величины приближенно определяется мат. ожиданием и дисперсией, роль высших моментов убывает с увеличением их порядка. Кроме того, совокупность введенных элементов и связей необходима и достаточна для получения нового положительного качества - адаптивность, т.к. дееспособна в широком диапазоне частот и независима от наличия ограничений во времени входного сигнала, обеспечивает регистрацию координат 2-3 точек, что в соответствии с теоремами Шеннона/Котельникова необходимо и достаточно для восстановления сигнала. Эта теорема может быть сформирована в следующей редакции: для восстановления сигнала случайного процесса необходимо и достаточно передавать значения сигнала в моменты изменения знака его первой производной. Следует отметить, что новое качество позволяет реализовать увеличение коэффициента сжатия полосы частот

K_f-Krn/(m_сл+m_инф),

где K - коэффициент сжатия по числу отсчетов, n - объем информационной части слова не сжатых данных, m_сл - объем служебной части, приходящейся на один существенный отсчет, m_инф - объем информационной части, приходящейся на один существенный отсчет. В среднем величина сжатия по числу отсчетов в пределах 10...100 раз, соответственно снижаются непроизводительные затраты при последующей полученной информации.

Введение преобразователя время-цифра необходима и достаточно для получения второй координаты характерных точек ЭКС в едином цикле между R-зубцами. Совокупность введенных элементов и связей обеспечивает построение единой временной шкалы, в качестве начального отсчета где выбран R-зубец, обладающий наиболее характерными признаками. Это упрощает алгоритм получения информации об изменении ST сегмента по N априори заданным временным координатам, оценки динамических изменений и создания банка необходимых данных для диагностики показаний ишемия, тахикардия... Полученные амплитудно-временные характеристики волн ЭКС позволяют в реальном времени выявлять, например, признаки тахикардии, брадокардии... Позволяет восстанавливать входной сигнал в процессе обследования и компактно хранить информацию об ЭКС при меньшей погрешности временных изменений ЭКС.

Введение блока управления усилением необходимо и достаточно для оптимизации объема данных за счет снижения вероятности потери данных при слабом ЭКС, снятия параметров волн между T-Q зубцами, повышение достоверности при сильном ЭКС.

Совокупность введенных элементов и связей снижает объем ручных подготовительных работ, что создает необходимые условия для системы индивидуального пользования. Положительный эффект достигается за счет анализа уровня выходного сигнала и программного задания дискретной величины коэффициента усиления. Априори известное количество характерных зубцов в ЭКС позволяет программным путем оптимизировать требуемый коэффициент усиления, что бывает необходимо для селекции определенных участков. В частности, детальный анализ формы R-зубца наличие на нем выбросов определяется при максимальной величине коэффициента усиления.

Введение блока ввода/вывода необходимо и достаточно для согласования разновременности изменений во входном сигнале с конечным временем обработки по заданным критериям диагностики и принятия решения о диагнозе, а также для согласования вида получаемой информации со входом блока представления. Это расширяет область применения.

Введение блока визуализации необходимо и достаточно для визуализации текущей информации, выполнения необходимых расчетов для диагностирования и оперативного принятия экстренного решения о критической патологии и принятия оперативных мер. Оптимизация возможна для определенных классов решаемых задач, в частности клиника, скорая помощь и карманный вариант: постановка общего диагноза и диагностирование определенных направлений: ишемия, инфаркт..., документирование или просто звуковая/световая визуализация.

Введение порта необходимо и достаточно для промежуточного хранения результатов преобразования в процессе обработки предыдущего и текущего преобразования ЭКС, что позволяет повысить достоверность результатов преобразования при превышении скорости поступления данных скорости вывода.

Введение блока выделения R-зубца необходимо и достоверно для построения единой временной шкалы QRST комплекса за счет передачи на ПВЦ момента изменения знака первой производной sgn du/dt R-зубца. Одним из основных критериев при селекции является уровень амплитуды и значение разновременностей QRS интервалов, не имеющих аналогов в комплексе. Алгоритм единой временной шкалы QRST комплекса исключает промежуточные блоки для вычислений параметров составляющих, необходимых для постановки диагноза, сокращает объем памяти и позволяет проводить диагностирование в процессе воздействий на пациента с минимальными временными задержками.

Таким образом, совокупность введенных операций, последовательность их выполнения, а также совокупность введенных элементов и связей необходимы и достаточны для достижения поставленной задачи:

формирование необходимого и достаточного объема данных для восстановления сигнала контролируемого процесса, являющегося в общем случае случайным, повышения информационной ценности данных до 95%, а также для обеспечения достоверности результатов преобразования при достаточно простых операциях,

количество отсчетов определяется только характеристиками ЭКС, которые формируются в момент изменения знака первой производной сигнала.

На фиг. 1 дан ЭКС QRST комплекса, на фиг. 2 - схема комплекса экспресс диагностики, на фиг. 3 - вариант ПВЦ, на фиг. 4 - блок выделения момента изменения знака первой производной сигнала, на фиг. 5 - вариант блока визуализации.

Комплекс диагностики фиг. 2 содержит усилитель 1, блок 2 выделения момента изменения знака первой производной sgn du/dt сигнала, блок 3 выделения R-зубца, преобразователь время-цифра 4, порт 5, блок 6 ввода/вывода, интегратор 7, генератор 8 сети тактовых частот, блок 9 управления коэффициентом усиления, блок 10 визуализации, датчик 11.

Датчики 11 через последовательное соединение усилителя 1, блока 2 выделения sgn du/dt, ПВЦ 4, порта 5, блока 6 ввода/вывода подключены к блоку 10 визуализации. Первый выход генератора 8 сетки тактовых частот через последовательное включение блока 2 и блока 9 управления усилением, усилитель 1, блок 3 выделения R-зубца подключен к первому входу преобразователя 4 время-цифра, а через последовательное соединение блока 2 и преобразователя 4 - к порту 5. Второй выход генератора 8 соединен с третьим входом преобразователя 4 время-цифра, причем второй выход усилителя 1 через интегратор 7 подключен к третьему своему входу.

Преобразователь 4 время-цифра фиг. 3 содержит соединение первого входа 3 с выходом 5 через последовательное включение элемента НЕ 4.1, триггера 4.2, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4.3, второго триггера 4.4, мажоритарного элемента 4.5, третьего триггера 4.6, счетчика 4.7, блока 4.8 триггеров "с защелкой". Первый вход 3 соединен со вторыми входами первого триггера 4.2, мажоритарного элемента 4.5, третьего триггера 4.6. Второй вход 8 соединен с третьим входом первого триггера 4.2 и с другим входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4.3, третий вход 2 соединен вторыми входами второго триггера 4.4 и блока 4.8 триггеров "с защелкой" через формирователь 4.9 импульсов.

Блок 2 фиг. 4 выделения момента изменений знака первой производной sgn du/dt сигнала содержит источник 2.4 опорного сигнала, выход которого соединен с цифроаналоговым преобразователем 2.3, тактирующий вход 8, соединенный с первыми входами элемента И 2.7, блока 2.8 адаптации к скорости, D-триггера 2.11, блока 2.12 оценки знака du/dt, блока 2.13 выделения момента sgn du/dt= 0, блока 2.14 управления оперативным запоминающим устройством, подключен к выходу генератора сетки тактовых частот, информационную шину для подключения выходов реверсивного счетчика 2.9 и блока 2.13 выделения момента sgn du/dt=0 ко входам оперативного запоминающего устройства 2.2, цифроаналогового преобразователя 2.3, блока 2.5 оценки максимума, блока 2.8 адаптации к скорости, блока 2.10 оценки минимума, блока 2.14 управления оперативным запоминающим устройством, а второй вход компаратора 2.1, который является входом блока, через последовательное соединение мажоритарного элемента 2.6, D-триггера 2.11, блока 2.13 оценки знака du/dt=0, блока 2.8 адаптации к скорости подключен соответственно к реверсивному счетчику 2.9 и блоку 2.13 выделения момента sgn du/dt=0, причем выход D-триггера 2.11 соединен с другим входом реверсивного счетчика 2.9 и третьим входом блока 2.13 выделения момента sgn du/dt= 0, кроме того блок 2.8 адаптации к скорости через последовательное соединение элемента И 2.7 и блока 2.14 управления оперативным запоминающим устройством подключен к оперативному запоминающему устройству 2.2, выходы которого являются шиной блока, при этом блок 2.5 оценки максимума и блок 2.10 оценки минимума подключены соответственно ко второму и третьему входам мажоритарного элемента 2.6.

Рассмотрим алгоритм способа. Из анализа сигнала фиг. 1_а очевидны моменты изменения знака первой производной sgn du/dt фиг. 1_б. В зависимости от цели диагностики задают временные координаты относительно момента изменения знака первой производной sgn du/dt R-зубца. Операция ОТСЧЕТ текущих данных не исключает априорного задания ОТСЧЕТА, синхронизированного моментом изменения знака первой производной du/dt сигнала. В тех случаях, когда имеется необходимость в подобной информации (дополнительные моменты времени на ST сегменте на фиг. 1_а для постановки диагноза ишемии.

Из ЭКС выделяют моменты изменения знака первой производной sgn dU_i/dt сигнала, представляющие результат в виде сообщения фиг. _б. Преобразуют ЭКС текущие значения его амплитуды и времени в последовательный двоичный код для последующего действия отсчет текущих данных сигнала. Отсчет содержит данные о сигнале в виде его координат: амплитуда и время, необходимые и достаточные для восстановления сигнала по последовательностям этих точек. Запоминают значения сигнала в моменты изменения знака первой производной sgn dU_i/dt сигнала (ОЗУ 2.2 фиг. 4). Осуществляют промежуточное считывание (блок 2, ПВЦ 4, порт 5 фиг. 2) текущих значений ЭКС в цифровом виде в заданных временных координатах сигналом, фиг. 1_б. Формируют данные последовательно-параллельным кодом и согласуют ввод/вывод (блок 6 фиг. 2, 10.1, 10.4 фиг. 5) при работе с внешними устройствами. Восстанавливают ЭКС (10.2, 10.1, 10.3 фиг. 5) с требуемой степенью приближения по форме при помощи программного обеспечения 10.2 фиг. 4 (определяется наработками специалистов). Алгоритм восстановления может использовать линейную (фиг. 1_а) или гармоническую аппроксимации, что определяется специалистом.

Приняв за начало отсчета "0" экстремальное значение R-зубца, описывается фиг. 1_а временная диаграмма комплекса ЭКС сигналами фиг. 1_б, формируемыми в момент изменения знака первой производной sgn dU_i/dt сигнала. Диаграмма фиг. 1_с знака первой производной соответствует ЭКС и является базой для формирования сигналов-идентификаторов момента его изменения фиг. 1_б. В исходном состоянии после подачи напряжения питания и установки в исходное состояние блок 2 через блок 9 устанавливает максимальный коэффициент усиления для усилителя 1 (элементы обнуления на фиг. 1 не указаны в виду их известности и отсутствия новизны).

Аналоговые сигналы, например ЭКС, поступают фиг. 2 с датчиков 11 на вход усилителя 1, усиливающий их до необходимого уровня, исключая сетевые наводки и стабилизируя при помощи интегратора 7 нулевой уровень (изолинию) в процессе воздействия ЭКС, а также устанавливают режим максимального подавления сетевых помех. Алгоритм задания необходимого/рабочего уровня выбирается по критериям:

а) неопределенность уровня снимаемого потенциала, постройка режима усилителя 1 выбирается по сигналу R-зубца таким образом, чтобы U_вых<0,9U;

б) технологичность эксплуатации, минимизация ручных операций при подготовке и в процессе работы, сохраняется необходимость ручного ввода для проведения отдельных расчетов или вывода индикации в случае превышения потенциальных возможностей индикатора или смены программы в ПЭВМ;

в) расширение информативности диагностики, в интервале между зубцами T-P имеются волны содержащие достаточно информативный материал о состоянии ССС. Снятие характеристик возможно только при достаточно большом коэффициенте усиления. Систематизация характеристик этих волн позволит внести определенные уточнения в диагностику;

г) достоверность диагностирования, автоматизированный процесс описания ЭКС и, в частности, ST-сегмента создает условия для исключения субъективизма при диагностировании.

Рабочий ЭКС поступает на вход блока 2 выделения момента изменения знака первой производной sgn du/dt сигнала, на выходе которого вырабатываются сигналы u_i, Эти сигналы обеспечивают формирование на его выходной шине кода-идентификатора амплитуды ЭКС в данный момент du_i и запоминание до следующего момента. Через определенные интервалы времени dt относительно R-зубца блок 2 формирует на входах порта 5 текущее значение ST сегмента. Поступающие сигналы du_i на преобразователь 4 фиксируют и передают на входы порта 5 временную координату относительно момента du_i R-зубца с блока 3, которым обнуляется ПВЦ 4.

Таким образом, описание ЭКС получается в цифровом коде в процессе его формирования на датчиках 11. При помощи порта 5 осуществляется промежуточное запоминание для последовательной передачи данных блоком 6 ввода/вывода, который в зависимости от блока 10 представления формирует на своих выходах данные последовательным, параллельным кодом и согласует ввод со скоростью обработки для визуализации и диагностирования. Наличие только данных результатов исключает промежуточные операции, что упрощает реализацию блока 10 в любых вариантах исполнения.

Рассмотрим в качестве примера решение блока 10 фиг. 4 для определения состояния вегетативной нервной системы человека по а.с. N 1364290, A 61 B 5/02, где основными информационными данными являются RR интервалы. Как следует из фиг. 2 RR интервалы в блок 10 вводятся в реальном времени и дополнительной обработки не требуют. Последнее существенно упростило программное обеспечение в варианте с ПЭВМ:

расчеты, визуализация текущего значения RR интервала, графическое представление в реальном времени.

Последнее существенно при проведении физических воздействий в процессе реабилитации: отсутствие задержек представлении данных позволяет достаточно оперативно выявлять по ритмограмме и показателям аритмии по известной формуле - нарушение ритма при достижении предельной мощности нагрузки для данного пациента. Данные сохраняются в памяти, а результаты диагностирования заносятся в личную карточку и при последующем посещении используются для сопоставительного анализа как статистический материал.

Рассмотрим вариант решения блока 10 по фиг. 5 для случая, рассмотренного выше. Существенным преимуществом является упрощение блока ввода/вывода; оптимален параллельный ввод в АЛУ 10,1, что сокращает временные затраты на вычисления. Применение N-рядного ЖКИ 10,3 с соответствующим контроллером обеспечивает представление многофакторных результатов в процессе обследования по заданному алгоритму блоком 10,4.

Технический результат от совокупности введенных элементов и связей:

расширение области контролируемых/исследуемых процессов, преобразование сигналов которых ограничивается только быстродействием используемой элементной базы,

мониторинг в школе каждого ребенка для диагностики нервной системы,

передача минимально-достаточного объема данных,

снижение влияния субъективных факторов диагностирования,

автоматизация снятия основных показателей состояния пациента,

совместимость процесса диагностирования с процессом лечения, реабилитации,

возможность карманного исполнения, сокращение затрат бумаги,

оперативность диагностирования, индивидуальное применение,

оптимальность варианта реализации, позволяющего микроминиатюризировать и применять в различных областях.

Техническая реализация была проведена на программируемых логических интегральных схемах фирмы Xilinx и ПЭВМ типа PC IBM, апробирована в детской областной больнице, школе г. Н.Новгород и на производстве в рабочей обстановке. Результаты подтвердили работоспособность при оценке состояния ССС и вегетативной нервной системы. За основу математической модели при постановке диагноза были использованы материалы а.с. 1364290. Статистическая обработка данных за 3 года позволяет специалистам ввести в программу многофакторные критерии диагностирования для детей: возраст, пол и внедрить мониторинг каждого ребенка в процессе обучения с 1999 г. Совмещение информации об ЭКС при проведении обследования ребенка неврологом расширяет возможности врача и при наличии вопросов может быть привлечен специалист кардиолог. В г. Н.Новгород на базе комплекса начато внедрения мониторинга за состоянием здоровья детей в процессе обучения.