способ синхронной регистрации реограммы с электродов экг и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ синхронной регистрации реограммы с электродов ЭКГ, включающий расположение электродов регистрации электрического потенциала ЭКГ в зоне аорты и в зоне верхушки сердца, регистрацию изменения электрического потенциала на теле во времени в виде графика функции ЭКГ, отличающийся тем, что рядом с каждым электродом регистрации электрического потенциала ЭКГ устанавливают по дополнительному электроду, на которые подают высокочастотный сигнал с генератора, а с электродов регистрации электрического потенциала ЭКГ синхронно получают модулированный колебаниями артериального давления потока крови сигнал, который коммутируют, выделяют, усиливают, преобразуют в цифровой код и передают для регистрации реограммы в блок обработки информации, после чего сравнивают в каждой фазе связь электрического потенциала ЭКГ с изменением давления по реограмме и диагностируют фазовые особенности изменения артериального давления.

2. Устройство для синхронной регистрации реограммы с электродов ЭКГ, состоящее из двух электродов ЭКГ, коммутатора, первого усилителя, первого полосового фильтра, аналого-цифрового преобразователя, контроллера, ИК передатчика и блока обработки информации с первым детектором, причем коммутатор включен между электродами и первым усилителем, выход которого через полосовой фильтр соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к контроллеру, первый выход которого соединен с коммутатором, а второй выход - с ИК передатчиком, связанным с первым детектором блока обработки информации, отличающееся тем, что в него введены два дополнительных электрода, второй усилитель, второй полосовой фильтр, второй детектор и генератор, подключенный к дополнительным электродам, второй выход коммутатора соединен с входом второго детектора, выход которого через второй усилитель и второй полосовой фильтр соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к медицине, а именно к измерениям для диагностических целей в кардиографии, и может быть использовано в кардиологии для диагностики функционального состояния сердца и сосудов.

Известен способ измерения длительности фаз сердечного цикла (журнал «Кардиология», Каевицер И.М. «Дифференциальные кривые каротидного и регулярного пульса у здоровых и при некоторых пороках», 1968 г., №5, стр.81).

Известный способ заключается в том, что в области сердца устанавливают электроды на стандартных ответвлениях от I до VI и три датчика. Один из датчиков регистрирует ЭКГ и установлен в одном из стандартных ответвлений. Второй датчик является акустическим, регистрирует звуковые волны, распространяющиеся от работающих клапанов сердца, и установлен в зоне аорты. Третий датчик установлен в зоне сонной артерии и регистрирует механические колебания самой сонной артерии, обусловленные движением по ней тока крови. Сигналы от трех датчиков регистрируют и получают три графика: ЭКГ, фонокардиограмму (ФКГ) и сфигмограмму сонной артерии (СФГ). По началу появления звуковой волны на фонокардиограмме и по ее концу определяют длительности фаз сердечного цикла на ЭКГ.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются датчики (в заявляемом способе электроды ЭКГ) и их расположение в области сердца с одновременной регистрацией ЭКГ.

Причиной, препятствующей получению технического результата, является отсутствие в используемых для этого индукционных датчиках метрологической обеспеченности.

Известен способ измерения длительности фаз сердечного цикла и устройство для его осуществления (патент РФ №9409237, А 61 В 5/02). Известный способ заключается в том, что размещают электроды в области сердца и осуществляют синхронную регистрацию ЭКГ, ФКГ и СФГ лучевой артерии, а затем по математическим зависимостям проводят вычисления второй производной СФГ лучевой (сонной) артерии и строят график зависимости F(x) no d(t). Далее по характерным точкам графика второй производной с учетом опорных кривых ЭКГ и ФКГ проводят расчет длительности фаз сердечного цикла.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются электроды (в заявляемом способе электроды ЭКГ) и их расположение в области сердца, а также синхронная регистрация ЭКГ.

Причиной, препятствующей получению технического результата, является длительное время для подготовки датчиков к их синхронной работе, так как они регистрируют сигналы различной природы, что существенно затрудняет измерения.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ измерения длительности фаз сердечного цикла и устройство для его осуществления (пол. решение от 30.03.2006 г. по заявке №2004132980 от 11.11.2004 г.), заключающийся в том, что в способе измерения фаз сердечного цикла, включающем размещение электродов в области сердца и регистрацию изменения электрического потенциала тела во времени в виде графика, один электрод располагают в зоне аорты, другой - в зоне верхушки сердца, на графике функции (ЭКГ) F(x) определяют характерные точки АР, R, М и Z, регистрируют первую производную от полученной функции ЭКГ, на графике F(x) определяют характерные точки перегиба F, АР, Р, Q, R, М, S, Z, Т, U, h, по интервалам между которыми определяют длительности всех фаз сердечного цикла: фазы открытия полулунного клапана по интервалу М-Z, фазы асинхронного сокращения миокарда по интервалу Q-R, фазы изометрического сокращения миокарда по интервалу R-S, фаз быстрого и медленного изгнания крови соответственно по интервалам S-Т и Т-U, фазы протодиастолы по интервалу U-R, фазы изометрического расслабления миокарда по интервалу h-AF, фаз быстрого и медленного наполнения предсердий соответственно по интервалам AF-F и F-АР, фазы систолы предсердий по интервалу АР-Q, после чего сравнивают полученные длительности фаз с длительностями фаз, представляющими физиологическую норму, и выявляют значение отклонения в % от физиологической нормы.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются электроды (в заявляемом способе электроды ЭКГ) и их расположение в зоне аорты и в зоне верхушки сердца, а также регистрация изменения электрического потенциала на теле во времени в виде графика функции ЭКГ.

Причиной, препятствующей получению технического результата, является невозможность одновременно регистрировать фазовые характеристики сердечного цикла и соответствующие колебания артериального давления в сосудах сердца и аорты.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является синхронная регистрация фазовых характеристик сердечного цикла и соответствующих колебаний артериального давления в восходящей аорте.

Технический результат достигается тем, что рядом с каждым электродом регистрации электрического потенциала ЭКГ устанавливают дополнительный электрод, на который подают высокочастотный сигнал с генератора, а с электродов регистрации электрического потенциала ЭКГ синхронно получают модулированный колебаниями артериального давления потока крови сигнал, который коммутируют, выделяют, усиливают, преобразуют в цифровой код и передают для регистрации реограммы в блок обработки информации, после чего сравнивают в каждой фазе связь электрического потенциала ЭКГ с изменением давления по реограмме и диагностируют фазовые особенности изменения артериального давления.

Для достижения технического результата в способе измерения фаз сердечного цикла, включающем расположение электродов регистрации электрического потенциала ЭКГ в зоне аорты и в зоне верхушки сердца, регистрацию изменения электрического потенциала на теле во времени в виде графика функции ЭКГ, рядом с каждым электродом регистрации электрического потенциала ЭКГ устанавливают по дополнительному электроду, на которые подают высокочастотный сигнал с генератора, а с электродов регистрации электрического потенциала ЭКГ синхронно получают модулированный колебаниями артериального давления потока крови сигнал, который коммутируют, выделяют, усиливают, преобразуют в цифровой код и передают для регистрации реограммы в блок обработки информации, после чего сравнивают в каждой фазе связь электрического потенциала ЭКГ с изменением давления по реограмме и диагностируют фазовые особенности изменения артериального давления.

Известно устройство, реализующее способ получения электрокардиограммы и устройство для его осуществления (патент РФ №2063167, А61В 5/0402), состоящее из электродов, соединенных с входом кардиоблока, который содержит усилители и коммутатор биопотенциалов, кардиоблок соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП), соединенного с ЭВМ через блок предварительной обработки.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются электроды (в заявляемом устройстве электроды ЭКГ), усилитель, коммутатор, АЦП, ЭВМ (в заявляемом устройстве блок обработки информации).

Причиной, препятствующей получению технического результата, является сложность и длительность процедуры снятия ЭКГ во времени.

Известно устройство, реализующее способ создания биологической обратной связи для коррекции сердечной деятельности и устройство для его осуществления (патент РФ №2118117, А61В 5/04), содержащее электроды, усилитель, коммутатор, АЦП, кодер, ИК передатчик и на приемной стороне декодирующее устройство и ЭВМ.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются электроды (в заявляемом устройстве электроды ЭКГ), усилитель, коммутатор, АЦП, передатчик (в заявляемом устройстве ИК передатчик), ЭВМ (в заявляемом устройстве блок обработки информации).

Причиной, препятствующей получению технического результата, является невозможность регистрации колебаний артериального давления в восходящей аорте из-за отсутствия программного обеспечения.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство по заявке «Способ измерения длительности фаз сердечного цикла и устройство для его реализации» (пол. решение от 30.03.2006 г. по заявке №2004132980 от 11.11.2004 г.), состоящее из двух электродов, усилителя, коммутатора, АЦП, ИК передатчика и блока обработки информации, причем коммутатор включен между электродами и усилителем, выход усилителя через полосовой фильтр соединяется с АЦП, выход которого подключен к контроллеру, первый выход которого соединен с коммутатором, а второй выход - с ИК передатчиком, при этом блок обработки информации выполнен на последовательно соединенных детекторе, интерфейсе, процессоре и дисплее.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого устройства, являются электроды (в заявляемом устройстве электроды ЭКГ), коммутатор, усилитель, полосовой фильтр, АЦП, контроллер, ИК передатчик, блок обработки информации.

Причиной, препятствующей получению технического результата, является невозможность регистрации колебаний артериального давления в восходящей аорте.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является синхронная регистрация фазовых характеристик сердечного цикла и соответствующих колебаний артериального давления в сосудах сердца и аорте.

Технический результат достигается тем, что в известное устройство введены второй усилитель, второй полосовой фильтр, второй детектор, генератор, сигнал с которого подается на два дополнительных электрода, а второй выход коммутатора соединен с вторым детектором, выход которого через второй усилитель и второй полосовой фильтр соединен со вторым входом АЦП.

Для достижения технического результата в устройство, состоящее из двух электродов ЭКГ, коммутатора, усилителя, полосового фильтра, АЦП, контроллера, ИК передатчика и блока обработки информации, причем коммутатор включен между электродами и усилителем, выход усилителя через полосовой фильтр соединен с АЦП, выход которого подключен к контроллеру, первый выход которого соединен с коммутатором, а второй выход - с ИК передатчиком, введены второй усилитель, второй полосовой фильтр, второй детектор, генератор, сигнал с которого подается на два дополнительных электрода, а второй выход коммутатора соединен с вторым детектором, выход которого через второй усилитель и второй полосовой фильтр соединен со вторым входом АЦП.

Описание заявляемого изобретения поясняют чертежи, где на фиг.1 изображено расположение электродов на теле человека, на фиг.2 представлена синхронная запись ЭКГ и реограммы, на фиг.3 представлена блок-схема устройства, реализующего способ синхронной регистрации реограммы с электродов ЭКГ.

На фиг.1 позиции 1, 2 - электроды ЭКГ (электроды электрического потенциала тела во времени), 3, 4 - дополнительные электроды.

На фиг.2 верхняя кривая представляет собой регистрируемую ЭКГ, нижняя кривая - регистрируемая реограмма, являющаяся функцией от изменения величины проводимости крови на участке между электродами, что соответствует колебаниям артериального давления. Соответствующей фазе сердечного цикла на графике ЭКГ будет соответствовать величина артериального давления на графике реограммы.

На фиг.3 представлена блок-схема устройства, реализующего заявляемый способ, где Эл.1 и Эл.2 - электроды ЭКГ, Эл.3 и Эл.4 - дополнительные электроды, 1 - коммутатор, 2 - усилитель, 3 - полосовой фильтр, 4 - АЦП, 5 - контроллер, 6 - ИК передатчик, 7 - блок обработки информации. Электроды ЭКГ Эл.1 и Эл.2 соединены с первым входом коммутатора 1, первый выход которого соединен с усилителем 2, выход которого последовательно соединен через полосовой фильтр 3 с первым входом АЦП 4, выход которого соединен с входом контроллера 5, первый выход которого соединен со вторым входом коммутатора 1, а второй выход соединен с входом ИК передатчика 6, с которого сигнал поступает в блок обработки информации 7. Дополнительные электроды Эл.3 и Эл.4 соединены с генератором 8. Второй выход коммутатора 1 через второй детектор 9, второй усилитель 10, второй полосовой фильтр 11 соединен с вторым входом АЦП 4.

Рассмотрим работу предлагаемого способа: электроды ЭКГ Эл.1 и Эл.2 устанавливают на теле пациента, один в зоне аорты, другой в зоне верхушки сердца (фиг.1). Рядом устанавливают дополнительные электроды Эл.3 и Эл.4, на которые подают высокочастотный сигнал с генератора 8. С электродов ЭКГ Эл.1 и Эл.2 одновременно регистрируют два сигнала: один сигнал ЭКГ, другой модулированный колебаниями артериального давления потока крови, т.е. сигнал реограммы. Эти сигналы поступают на коммутатор 1. Сигнал реограммы формируется под воздействием модуляции высокочастотных колебаний генератора 8 низкочастотными колебаниями крови. С выходов коммутатора 1 эти сигналы разделяют: сигнал, соответствующий ЭКГ, через усилитель 2 и полосовой фильтр 3 поступает на первый вход АЦП 4, а сигнал, соответствующий реограмме, выделяют вторым детектором 9 и через второй усилитель 10 и второй полосовой фильтр 11 передают на второй вход АЦП 4. Оба сигнала через контроллер 5, ИК передатчик 6 поступают на блок обработки информации 7, на выходе которого синхронно регистрируют графики ЭКГ (фиг.2, верхний график), и реограммы (фиг.2, нижний график). Таким образом, регистрируемая реограмма является функцией от изменения величины проводимости крови на участке между электродами, что соответствует колебаниям артериального давления.

Рассмотрим работу устройства, реализующего заявляемый способ. На теле пациента укрепляются электроды ЭКГ Эл.1 и Эл.2. Рядом с ними устанавливаются дополнительные электроды Эл.3 и Эл.4. Высокочастотный сигнал с генератора 8 подается на дополнительные электроды Эл.3 и Эл.4. На электродах ЭКГ Эл.1 и Эл.2 одновременно возникают два сигнала: сигнал ЭКГ и сигнал, модулированный колебаниями артериального давления, т.е. сигнал реограммы, которые поступают на коммутатор 1. С первого выхода коммутатора 1 регистрируемый сигнал ЭКГ подается на усилитель 2, далее через полосовой фильтр 3 - на первый вход АЦП 4, который преобразует аналоговый сигнал в соответствующий цифровой код. Сигнал реограммы также снимается с электродов ЭКГ Эл.1 и Эл.2 и поступает на вход коммутатора 1. Со второго выхода коммутатора 1 сигнал реограммы поступает на дополнительный детектор 9, который выделяет модулирующий низкочастотный сигнал, характеризующий колебания артериального давления крови. С выхода дополнительного детектора 9 сигнал реограммы поступает через последовательно соединенные второй усилитель 10 и второй полосовой фильтр 11 на второй вход АЦП 4. С выхода АЦП 4 синхронно сигнал ЭКГ и сигнал реограммы поступают в контроллер 5 и далее в ИК передатчик 6, с которого поступают в блок обработки информации 7, на выходе которого синхронно регистрируются графики ЭКГ и реограммы. Проверить работоспособность устройства можно подачей на второй усилитель 10 тест - сигнала, после чего с генератора 8 сигнал поступает на коммутатор 1.

Предлагаемый способ и устройство для его осуществления обеспечивают повышение информативности прототипа за счет синхронной регистрации двух сигналов в одной зоне тела, а именно электрического потенциала ЭКГ и реакции сосуда на его раздражение, исключающие фазовые их различия в случае их регистрации не в одной зоне на теле, а в разных зонах. Синхронно зарегистрированные с одних электродов ЭКГ электрокардиограмма и реограмма более подробно и информативно отражают процессы в каждой фазе сердечного цикла.

Учитывая, что прототип вычисляет фазы сердечного цикла с высокой точностью, используя только ЭКГ, то можно с помощью синхронной записи реограммы оценить механическую реакцию мышц сердца и сосудов на задающий ритм электрокардиосигнала.

Диагностическая значимость способа заключается в том, что при нормальном распространении электрического сигнала по нервам сокращение мышц может быть патологическим из-за тромбов в микрососудах или набухании стенок клеток мышц. Предлагаемый фазовый анализ позволяет оценить на каждой фазе состояние кровяного давления и выявить, какой именно источник патологии в общей интегральной картине функционирования сердца и сосудов.