Устройство для определения объема сердца

Устройство для определения объема сердца

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА СЕРДЦА, содержащее кварцевый генератор, блок индикации, Счетчики, блок Памяти результатов, блок хранения программ, блок ввода параметров, блок регистровой памяти , арифметический блок и тактовый генератор,«первый вход которого соединен с выходом кварцевого генератора , входы блока регистровой памяти соединены соответственно с выходами первого и второго счетчиков, блока ввода параметров и с первыми выходами блока хранения программ, тактового генератора и арифметического блока, второй выход которого через блок памяти результатов соединен с входом блока индикации, входы арифметического блока соединены соответственно с выходом блока регистровой , памяти и с вторыми выходами блока хранения программ и тактового генератора, третий выход которого подключен к входу первого счетчика , четвертый выход соединен с установки исходного состояния iпервого счетчика, о т я и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения и уменьшения траематичности пациента, в него введены делитель частоты, элемент задержки, электрокардиограф , формирователь импульсов , элемент ИЛИ и последовательно соединенные коллимированный детектор гамма-излучений и амплитудный дискриминатор, выход которого подключен к счетному входу первого счетчикаJ выход электрокардиографа через формирователь импульсов гюдключен к входам установки исходного состояния второго и третьего счетчиков и к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого через элемент задержки соединен с выходом третьего счетчика, вход последнего подключен к выходу второго счетчиto ю ка, счетный вход которого соединен d .выходом делителя частоты,выход квэр .цевого генератора подключен к входу делителя частоты и к счетному входу третьего счетчика, выход элемента ИЛИ соединен с вторым входом тактового генератора-.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

В; ".;",.";

;,; . ы. .. "в ь в 4- в%,в 3 в ьь В .1пв ф:»

1 АТ" .: -;;:

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВторсмомь саидктельстам

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО ДЕ.ПА ИЗОБРЕТЕНИЙ @ 0 1 ЫТИЙ (21 ) 2952077/18-24 (22 ) 13 . 05. 80 (46) 07.06. 83. Бюл. Н 21 (72) Ф. И. Тищенко и А. К. Белоус (53) 681.32(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2809337/18-24, кл. 6 Об F 15/42,. -1979, 2. Патент США У 4035622, кл. G 06 F 15/42, 1977 (прототип.). (54 )(57 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА СЕРДЦА, содержащее кварцевый генератор, блок индикации, счетчики, блок памяти результатов, блок хранения программ, блок ввода параметров, блок регистровой памяти, арифметический блок и тактовый генератор, первый вход которого соединен с выходом кварцевого генератора, входы блока регистровой памя" ти соединены соответственно с выходами первого и второго счетчиков, блока ввода параметров и с первыми выходами блока хранения программ, тактового генератора и арифметичес.кого блока, второй выход которого через блок памяти результатов соединен с входом блока индикации, входы арифметического блока соединены соответственно с выходом блака регистровой, памяти и с вторыми выходами

„„BU„„3022171 А

pmG06F 15/42/ А61 В 5 02 блока хранения программ и тактового генератора, третий выход которого подключен к входу первого счетчика, четвертый выход соединен с вхо дом установки исходного состояния

;первого счетчика, о т л и ч а -вщ е е с я тем, что, с целью упро- . щения и уменьшения травматичности пациента, в него введены делитель частоты, элемент задержки, электрокардиограф, формирователь импульсов, элемент ИЛИ и последователь.но соединенные коллимированный детектор гамма-излучений и амплитудный дискриминатор, выход которого подключен к счетному входу перво- ф го счетчика, выход электрокардиограФв ивово вориивоватвль импульсов Qj подключен к входам установки исходного состояния второго и третьего счетчиков и к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого через элемент задержки соединен с выходом третьего счетчика, вход последнего подключен к выходу второго счетчи- 4Р ка, счетный вход которого соединен с .выходом делителя частоты, выход квар- М цевого генератора подключен к входу делителя частоты и к счетному входу третьего счетчика, выход элемента фюзи ИЛИ соединен с вторым входом тактового генератора;

1 022171

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее тактовый генератор, первый вход которого соединен с первым выходом кварцевого генератора, инжектор, последовательно включенные катетерный датчик, преобразователь концентрация индикатораэлектрический сигнал, усилитель и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), второй вход которого соединен

35 с вторым выходом кварцевого генератора, блок индикации и блок вычисления, включающий элементы И, счетчики, накопитель результатов, блок программы, блок параметров, вычислитель и общий регистр, входы которого соединены соответственно с выходами счетчиков, блока параметров, блока программ, тактового генератора и вычислителя. второй выход

45 которого через накопитель результатов подключен к блоку индикации, а входы вычислителя подключены к вторым выходам::общего регистра и .тактового генератора, третий выход которого соединен с первыми установочными входами счетчиков, вторые входы которых подключены к выходам элементов И, информационные и управляющие входы которых соединены

cooTветcTвенíî:с выходом АЦП и четвертым выходом тактового генератора, пятый выход которого подключен к инжектору.

Изобретение относится к вычислительной технике и медицине и предназначено дпя определения объема крови, находящейся в сердце, объе-. ма крови, выбрасываемой сердцем за од- 5 но сокращение, и объема крови, перекачиваемой:сердцем за единицу времени, Известно устройство для определения количества крови, перекачиваемой сердцем за единицу времени,содержащее регистратор кривой разведения индикатора, интегратор сигнала изменения концентрации индикатора и вычислитель минутного объема

"сердца. В результате обработки кри вой разведения определяется среднее время циркуляции крови, которое совместно с данными об объеме циркулирующей крови используют для вычисления минутного объема сердца j1J .

Однако данное устройство не обеспечивает определения емкости сердца.

Определение емкости сердца осуществляется следующим образом, Катетер вместе с датчиком вводят в полость сердца, объем которой подлежит определению, к катетеру подсоединяют инжектор, который представляет собой автоматический шприц, обеспечивающий постоянную скорость (2,5 см /с) введения индикатора через катетер в сердце. Начало инъекции индикатора происходит при нажатии кнопки пуска тактового генератора, который выдает сигнал на инжектор, приводя его в действие. Одновременно с началом введения индикатора сигналами с соответствующих выходов тактового генератора все обнуляются, открывается первый элемент И и закрывается второй и третий элементы И. Первый счетчик начинает непрерывно интегрировать поступающий через открытый первый элемент И с выхода АЦП сигнал 5(t) изменения концентрации индикатора в крови, После выполнения инъекции с постоянной скоростью и временем,„, составляющим 3-5 сердечных цикла и необходимым для достижения постоянной концентрации индикатора в сердце h m введение индикатора по сигналу тактового генератора прекращается. S этот момент открываются второй и третий элементы И, причем второй элемент И открывается только на время измерения величины а, которая фиксируется во втором счетчике, а третий счетчик начинает непрерывно интегрировать сигнал изменения концентрации индикатора. В результате интегрирования в течение достаточно продолжительного времени первый счетчик зарегистрирует число S =

==1 Q(t )dt, а третий счетчик - число о со

5 = 6(t)dt. Числа S, S и gm nepe

1„ - температура введенной охлажденной жидкости; К - коэффициент, задаваемый таблицами как функция типа катетера количества вводимой жидкости, теплоемкоети жидкости и теп25

3 1022 лоемкости крови, нагревания жидкости .прежде чем она достигнет сердца и скорости. введения;

Вычислитель вначале вычисляет минутный объем сердца по формуле

@ (тв-Т„ )

0 или D= - . а затем . б 5

2 5 емкость сердца по формуле V--—

gwcp которые высвечиваются на цифровом табло блока. индикации. Блок программы хранит команды для указанных вычислений. Общий регистр устроен так, что по команде тактового генератора он переадресовывает в правильных временных последовательностях числовые данные и команды, поступающие из блока программ, в вычислитель, который обрабатывает"полученные данные. Во время вычислений неиспользуемые ячейки общего регистра служат как дополнительная память для вычислителя j2) .

Недостатком известного устройства определения емкости сердца является его сложность и травматичность, обусловленные введением в полость сердца и крупных сосудов катетера с датчиком, Цель изобретения — упрощение и 30 уменьшение травматичности пациента.

Поставленная цель достигается тем, - что в.устройство для определения объема сердца, содержащее кварцевый генератор,:-блок индикации, счетчики, блок памяти результатов, блок хранения программ, блок ввода параметров, блок регистровой памяти, арифметический блок и так- 40 товый генератор, первый вход которого соединен с выходом кварцевого генератора, входы блока регистровой .памяти соединены соответственно с выходами nepsoro и второго счетчиков,- 45 блока вврда параметров и с первыми выходами блока хранения программ, тактового генератора и арифметического блока, второй выход которого . через блок памяти результатов соединен с входом блока индикации, входы арифметического блока соединены соответственно с выходом блока регистровой памяти и с вторыми выходами блока хранения программ и тактового генератора, третий выход которого подключен к входу первого счетчика, четвертый выход соединен с входом

71 4 установки исходного состояния первого счетчика, введены делитель частоты, элемент задержки, электрокардиограф, формирователь импульсов, элемент ИЛИ и последовательно соединенные коллимированный детектор гамма-излучений и амплитудный дискриминатор, выход которого, подключен к счетному входу первого счетчика, выход электрокардиографа через формирователь импульсов подключен к входам установки исходного состояния второго и третьего счетчиков и к первому входу. элемента ИЛИ, второй вход которого через элемент задержки -соединен с выходом третьего счетчика, вход последнего подключен к выходу второго счетчика, счетный вход которого соединен с выходом делителя частоты, выход кварцевого генератора

; подключен к входу делителя частоты и к счетному входу третьего счетчика, выход элемента ИЛИ соединен с вторым входом тактового генератора.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства;на фиг.2 - схе° ма блоков ввода параметров индикатора.

Устройство содержит тактовый генератор 1, кварцевый генератор 2, блок 3 индикации, вычислитель

4, включающий счетчики 5 и 6, блок 7 памяти результатов, блок

;8 хранения программ, блок 9 ввода параметров, арифметический блок 10, блок 11 регистровой памяти, амплитудный. дискриминатор 12, коллимированный. детектор 13 гамма-излучений, элемент

ИЛИ 14, счетчик 15, формирователь 16 импульсов, электрокардиограф 17,.эле- мент задержки 18, делитель 19,коммутаторы 20-22, дешифратор 23, коммутатор 24, В случае применения электрокардиографа формирователь 16 реагирует на появление К-зубца электрокардиосигна-. ла, который поступает при каждом сердечном сокращении на вход формиро- вателя,могут быть использованы и другие кардиосигналы, например сфисмо-. грамма, фонокардиограмма или баллистокардиограмма, которые регистрируют соответствующим блоком.

Определение емкости сердца осуществляется следующим образом. Уровень дискриминатора !2 устанавливают на фотопик гамма-.излучения радиоактивного изотопа, который будет введен в кровь.

Коллимированный детектор 13 гаммаизлучений устанавливают спереди груд-

5 1022 ной клетки в области желудочко6 сердца, подключают к пациенту электрокардиограф 17, затем внутривенно в локтевую вену вводят радионуклид, например альбумин человеческой сыворотки крови, меченный радиоактивным изотопом 3-131, и регистрируют концентрацию индикатора раздельно в систолу и диастолу путем синхронизации тактового генератора кардиосигналами ° При этом формирователь 16 формирует кратко- временный импульс синхронизации, поступающий через элемент ИЛИ 14 на вход пуска тактового генератора 1. Одновременно импульс синхронизации пос-) тупаеi на вход синхронизации счетчика 15, осуществляя запись в него числа и < — — -„-,— Т .<, которое регистрирует

-1 счетчик 6 за время Тк е ду двумя

R-зубцами, электрокардиограммы (ЭКГ), где f - частота кварцевого генератора 2 К - постоянный коэффио, <Вэ циент деления делителя 19, Задним фронтом импульса синхронизации счетчик 6 устанавливается в нулевое состояние и начинает снова регистрировать число N< в следующем сердечном цикле, величина которого будет определяться каждый раз только длительностью сердечного цикла Т „.

Импульс синхронизации запускает тактовый генератор 1, который на время, равное, например, 0,1 с открывает по входу управления счетчик 5. В тече" ние этого времени счетчик 5 регистрирует число импул ьсов и, пропорци35 ональное количеству индикатора в сердце в конце диастолы, когда объем же-. лудочков сердца максимальный. Число

Np переписывается в блок 11 для поа 40 следующих вычислений, а счетчик 5 сбрасывается в нулевое состояние.

Второй раз тактовый генератор 1 запускается импульсом переноса счетчика 15 в конце систолы через время, равное (0,183Т + 0,142 )с, где

0,183Тр - время досчета до нуля счетчика 15, которое равно отношей -я нию

0,142 с- время задержки импульса переноса элементом 18 задержки, Счетчик . снова открывается на время 0,1 с и регистрирует число импульсов N пропорциональное количеству индикато55 ра в сердце в конце систолы, когда объем желудочков минимальный. Число

Nc импульсом с первого выхода тактового генератора переписывается в ре171 6 гистр блока 11, а счетчик 5 устанавливается в исходное состояние импульсом с тактового генератора 1, C поступлением очередного R-зубца

ЭКГ формирователь 16 вырабатывает снова синхроимпульс и цикл измерения повторяется, Таким образом, в каждом 1-ом сердечном цикле счетчик 5 регистрирует два числа и (<1и Nc (i ),которые переписываются в блок 11 для вычисления емкости и производительности сердца.

Исходными данными для вычислений являются числа, которые регистрирует счетчик 5 соответственно в диастолу и систолу при прохождении индикатора в течение m сердечных циклов через правое сердце при прохождении индикатора в течение р сердечных циклов через левое сердце и при равномерном разведении индикатора за i00 кардиоциклов, а также число N которое регистрирует счетчик 6.

На блок 10 с выхода тактового генератора 1 в каждом сердечном цикле поступают сигналы на прием из блока 11 кодов чисел Ng и и, а из блока 8- сигналы, по которым блок 10 осуществляет операции вычисления в последовательности, указанной ниже.

В начале вычисляется разность йф(1)-йс(i-1), затем логарифм этой разности En tNg(i )-Nc(I.--1 )), после этого вычисляется сумма йд(1)+йс(1 ) и логарифм этой суммы fn)Ng(i)+NC(i )), причем результаты вычислений, кроме суммы Ng(i )+Nc(i+1 ), записываются вместо числа йс(!-1), Ng(i-1 ) и

Ng(i) снова в блок 11, количество ячеек которого выбирают достаточным для хранения как исходных данных так l4 промежуточных результатов вычислений. Аналогично вычисляются и фиксируются в блоке 11 числа Ng(j )-Nc(j-1), Ь (йд) j )-Nc(j-1)), Ng(j )+Nc(j) и PnQNg(j)+Nc(j )g.

После этого электрокардиограф 17 отключают на время достижения равномерного разведения индикатора (примерно, 10 мин ), а блок 10 начинает соответственно вычислять и фиксировать результаты вычислений в следующем порядке. а) Вычисляются и запоминаются суммы

Р

4- 2 +

11=zj j I2=-Å j; И 8 "-Е j I -r i

rn „> 2 р

+1

- 1

1022171

nl

ЯЫ,>l=K(Ngii)-й,(. 1< (g(ll.lllglj.1 а ячейки с числами йф(}-ф1-1}„ ({1}-й Ц4 освобождаются. б) Вычисляются и Фиксируются разностий,= fnQNq(2i) "Ис(2i--1}Д -

"En((Nq(i)-Nc(i-1)); 61 (j)=fn(Nq(2j) 1«23-1} - п Nqi,j}-N0(j-192(i)=

=Ма(Nq(2i)+Nс(21)) "Rn3Ng(i }+Nc(i)3 и Ь2(1 ) = En (Ng(2 j )+ИС (2 Ц - fn (йфЦ )+

+Ис(1)), ячейки общего регистра 11 с числами 7n(NQ(i)-йс(1-1)), Pn(Ng(j)-Мс(j""1)),1п(Ng(i)+йс(i)) и tn(Ng{j)+

+Nc(j)$ освобождается для приема следующих промежуточных результатов вычислений. в) Вычисляются и запоминаются суммы щ fA

2: Я= .> а1{й};Z.„(11=Е Ä«);

-И

Р р 42

,(1}= „®;p а,(j) =т. „(- 1

4. ф .Е.,(q=r Ь. ())".> Я= Е. а (1)) в1

Р

+, Ъ (1)=> 2(>! p1>g(j) =Z- Ь2(;), 1 1 при этом ячейки блока 11 с числами

P,(1}, g (j ), Ь2(» ) и 62(i ) освобождаются.

r) Вычисляются разности A„ =Å,{1)Рр

,{ }; „е = (y- „{g;AРР= (r, { >

Йл28=2. () «2. (11; = 2- „ц = - „ ячеики С числами Х, „$1),,(1), Е (1}, K2 (j), 12 и J2 оовобождаются. пр д) Вычисляются отношения С „= л89 л л88 лЕВ пр "2 КЕВ "1 Лее

2 т ) 1 g ) 2 а яЧЕйКИ С ЧИСЛаМИ A"Ð A""Р лЕВ Лев

) 2) 1ъ 2>

3 иУ освобождаются.

e) Вычисляются произведения П

flP

=Cïð . n" Ð C "p I . 11èâ C åâJ . лев

1122 I>11 1йП

= Сл2е J1 ячейки с числами j1 и J1 освоббждаются .. ж) Вычисляются суммы Е Р=Е1ЙФП„Р1

g"Р„р {;},П8р. лев () + Плев . лев 1- ",, 2 в 2 > 1 1 1 ) 2 2()j+ ячейки с числа„и П "р. t1"p Пкев

17 2е 1 Ъ

n",e8,Z,{ ),r,(à,Ì «,(р освобождаются..gp

° и) Вычисляются отношения "P

gnQ. яр лев леВ пр К,2 лев Kл И9 2

5 о2= 1о„= — ие

Еп2 ° Ь 2 Е12 при этом ячейки с чиолами Q Р,, ЛЕВ Лев м,Е < освобождают ся . !

О .к) Вычисляются отношения

-8p» i -пр 62 +4 „ев 8 Р ар леВ

< (Слг 2 c8P 1 Сл88

1 X л — ячейки C числеми I

С "

Впр ВОР В лев B eâ CîР С Г Ches и Cëå8

2 и 1,й 2 и 1 и 21 освобождаются.

2О л) Вычисляются разности t =t - Р лев — лев "лев со7 2 1 и 1со,= t 2 - t 1 ячейки с числами

« Р ttlP t es и t e8 освобождаются.

В результате указанных вычислений в блоке 11 запоминаются чи ла tñîã и

t 8 и,- (i j ), а также число Ng 11, которое в самом начале измерения записывается в блок 11 по сигналу тактового генератора 1.

После равномерного разведения инgp дикатора в крови, которое наступает через 10 мин после инъекции ин» дикатора, снова подключают электрокардиограф 17 и аналогично описанному выше способу регистрируют числа Мя(М) и Ис(М), которые пропорциональны количеству индикатора в желу" дочках сердца соответственно в конце . диастолы и в конце систолы, Это количество, в свою очередь, определяется

4О произведением концентрации индикатора на объем крови в желудочках сердца. Так как концентрация индикатора в крови остается постоянной в резуль тате его равномерного растворения в

4> объеме циркулирующей крови (ОЦК), то изменение количества индикатора в сердце от диастолы к систоле, следовательно,и разность Ng(k)-N|:(k ) соответствует изменению емкости сердца на величину ударного объема (УО ), т.е. количеству крови, выбрасываемой сердцем за одно сокращение.

Блок 10 по сигналам, поступающим от тактового генератора 1 и коман

55 дам из блока 8 вычисляет суммы g (ц

100 1 и Х. Ng(k) за сто сердечных циклов.

1 йеобходимост ь суммирования информа.

1022171

9 ции за сто сердечных циклов обусловлена тем, что концентрация индикато. ра после его равномерного разведения на 2-3 порядка меньше, чем при первом прохождении индикатора через правые, а затем левые отделы сердца. Поэтому усреднение информации уменьшает статистическую ошибку измерения, обусловленную ститистическим характером ядерного распада радионуклида. 00

После запоминания чисел; 1 1 .(Ö) со

1 6 и Z N<(l<) в блок ll из блока 9 пос I тупает информация о величине ОЦК, которая может быть определена, например путем измерения вводимой активности индикатора и активности пробы крови после равномерного разведения индикатора. Блок 10 последовательно вы(00 л00 числяет разность Х)=,1 К {Ц-g Я (Ц

1 ь уменьшает ее в 100 раз, затем вычисK(,j) Qgk ляет отношения E = †M Я и произведения Ч,", = У0 t"Ä. У с = Че ; емкость правого желудочка..сердЛей ца; Че,„- емкость левого желудочка.сердца; ЧСС - частота сердечныХ сокращений, определяемая блоком 10 по числу йя < ИО - минутный объем сердца или производительность сердца. Числа Ч „, Чс о, УО, ЧСС и МО запоминаются в блоке 7 и затем в цифровом виде индицируются на табло блока 3 индикации.

В результате определения емкости сердца данным способом исключается необходимость введения катетера в сердце, что, во-первых, уменьшает травматичность и,во-вторых, делает процедуру исследования более простой и быстрой, Катетеризация сердца может быть выполнена только в специальных условиях и, как правило, под рентгеновским контролем, 20 для чего необходимо использовать сравнительно сложное оборудование;

Кроме этого, способ обеспечивает, при однократном введении в периферическую, например, локтевую вену ра диоиндикатора, одновременное определение емкости обоих желудочков сердца, в то время как известным способом определяется емкость только одного желудочка, в который введен

ЗО „,е,ер

1022171.М

Редактор Ю. Середа г ° е

Заказ 4046/42 Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11-3035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r,Óæãîðîä, ул . Проектная, 4

Г

Составитель А. Ференов

Техред Т .Фанта Корректор 0 . Билак