Устройство управления вспомогательным мышечным насосом крови

Устройство управления вспомогательным мышечным насосом крови

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫМ МЫШЕЧНЫМ НАСОСОМ КРОВИ, содержащее выделитель Rзубца электрокардиосигнала и электростимулятор , отличающееся тем, что, с целью увеличения кровоснабжения сердца при аритмии, оно содержит последовательно соединенные блок формирователя реокардиосигнала , вход которого соединен с входом выделителя R-зубца, ключ, блок выделения максимума сигнала, первый триггер, блок задержки, второй триггер, а также блок блокировки экстрасистол, вход которого соединен с выходом выделителя R-зубца и вторым входом второго триггера, а выход - с первым входом первого триггера, причем выход первого триггера соединен с управляющими входами ключа и блока выделения максимума сигнала, а выход второго триггера - с входом электростимулятора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1103847 з(д) А 61 В 5/02; А 61 N 136

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3472122/28-13 (22) 16.07.82 (46) 23.07.84. Бюл. № 27 (72) И. А. Дубровский, М. М. Разгулов, А. А. Горбатов и Т. А. Тимофеева (71) Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физический институт (53) 615.475(088.8) (56) 1. Kantzowitz А., Мс Kinnon W. М. P.

2he experimental use of the diapliragm as an

auxilary гпуасагйит — Surgical Forum, New-1огК 1959, V.IX. р. 266 — 269. (54) (57) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫМ МЫШЕЧНЫМ НАСОСОМ КРОВИ, содержащее выделитель Rзубца электрокардиосигнала и электростимулятор, отличающееся тем, что, с целью увеличения кровоснабжения сердца при аритмии, оно содержит последовательно соединенные блок формирователя реокардиосигнала, вход которого соединен с входом выделителя R-зубца, ключ, блок выделения максимума сигнала, первый триггер, блок задержки, второй триггер, а также блок блокировки экетрасистол, вход которого соединен с выходом выделителя R-зубца и вторым входом второго триггера, а выход— с первым входом первого триггера, причем выход первого триггера соединен с управляющими входами ключа и блока выделения максимума сигнала, а выход второго триггера — с входом электростимулятора.

1103847

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам управления вспомогательным мышечным насосом крови путем электростимуляции мышцы, и может быть использовано в экспериментальной физиологии и медицине для исследования влияния длительного вспомогательного кровообращения на основные показатели жизнедеятельности животного в условиях хронического эксперимента.

Известно устройство управления мышечным насосом крови путем электростимуляции, используемым для проведения аортальной контрпульсации в экспериментальной физиологии. Устройство содержит выделитель

QRS-комплекса (выделитель R-зубца) и электростимулятор, импульсьг которого поступают на мышечный насос и вызывают сокращение мышцы, что сопровождается дополнительным выбросом крови из аорты в оба ее конца (1).

Недостатки известного устройства заключаются в следующем. При аортальной контрпульсации длительность задержки относительно R-зубца и длительность пачки стимулирующих импульсов устанавливаются так, чтобы сокращение мышечного насоса происходило в строго определенную фазу диастолы сердечного цикла, т. е. начиналось сразу после закрытия аортального клапана, а заканчивалось с началом следующего Rзубца. При проведении хронического эксперимента фазовая структура сердечного цикла постоянно изменяется по ряду причин: в силу естественного изменения ритма сердца под влиянием окружающих условий, вследствие патологических нарушений ритма при моделировании сердечной недостаточности животного, под воздействием медикаментозной терапии и т. д. При изменении ритма сердца необходима постоянная коррекция длительности задержки и длительности сигнала управления насосом, так как в противном случае аортальная контрпульсация может быть неэффективной и даже опасной. Однако в известном устройстве длительность задержки относительно R-зубца и длительность пачки стимулирующих импульсов устанавливаются вручную. Следовательно, при использовании этого устройства необходимы постоянный контроль за фазовой структурой сердечных циклов животного и постоянная ручная подстройка указанных параметров. Эти недостатки делают невозможным проведение хронического эксперимента и снижают терапевтическую эффективность длительной аортальной контр пульса ци и.

Цель изобретения — увеличение кровоснабжения сердца при аритмии.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее выделитель R-зубца электрокардиосигнала и электростимулятор, введены последовательно соединенные блок формирования реокардиосигнала, вход

50 которого соединен с входом выделителя

R-зубца, ключ, блок выделения максимума сигнала, первый триггер, блок задержки, второй триггер, а также блок блокировки экстрасистол, вход которого соединен с выходом выделителя R-зубца и вторым входом второго триггера, а выход — с первым входом первого триггера, причем выход первого триггера соединен с управляющими входами ключа и блока выделения максимума сигнала, а выход второго триггера — с входом электростимулятора.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства управления вспомогательным мышечным насосом крови на фиг. 2 — вреI менные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные выделитель 1 R-зубца электрокардиосигнала, блок 2 блокировки экстрасистол, первый триггер 3 и последовательно соединенные блок 4 формирования реокардиосигнала, ключ 5, блок 6 выделения максимума сигнала, а также блок 7 задержки, вход которого соединен с выходом первого триггера 3, второй триггер 8 и электростимулятор 9, которые соединены последовательно.

Устройство работает следующим образом.

Через миокардиальный или эндокардиальный (в дальнейшем для краткости кардиальный) электрод на вход устройства поступают электрокардиосигнал (ЭКС, фиг. 2) и сигнал, пропорциональный изменению сопротивления сердца при его сокращении. При этом на выходе выделителя 1 формируются синхроимпульсы U<, а на выходе блока 4 — реокардиосигнал (РКС, фиг. 2). Синхроимпульс Ui запускает блок 2 блокировки экстрасистол.

Если временной интервал между двумя последовательными R-зубцами (т. е. интервал между синхроимпульсами Uq) больше времени блокировки Тз, блок. 2 формирует на своем выходе импульс Ua (фиг, 2) по каждому синхроимпульсу Uq. Если временной интервал между двумя последовательными R-зубцами меньше времени блокировки Т, импульс Uq формируется на выходе блока 2 только по первому синхроимпульсу U, а остальные синхроимпульсы блокируются (сигнал У5, фиг. 2), причем время блокировки Т остается неизменным после поступления каждого синхроимпульса (третий кардиоцикл, сигнал U фиг. 2) .

В первом, нормальном по длительности кардиоцикле сигнал поступает на К-вход первого триггера 3 и переводит его в новое состояние (фиг. U, фиг. 2). Этот сигнал открывает ключ 5 и разрешает работу блока 6 выделения максимума сигнала. С выхода блока 4 через открытый ключ 5 на вход блока 6 поступает РКС и в момент

1103847

15 достижения максимума РКС на выходе блока 6 формируется сигнал максимума Ub, который. своим задним фронтом возвращает триггер 3 в исходное состояние. При этом ключ 5 закрывается, а блок 6 возврашается в исходное состояние. Одновременно задним фронтом сигнала Uy триггера 3 запускается блок 7 задержки, который через время 1з (сигнал РКС, фиг. 2) формирует на своем выходе сигнал Ur, поступающий на вход триггера 8 и переводяший его в новое состоя н не.

В конце первого кардиоцикла выделитель 1 формирует второй синхроимпульс U который поступает на вход триггера 8 и возвращает его в исходное состояние. В результате на выходе триггера 8 в первом кардиоцикле формируется сигнал управления Ug, . задержка которого относительного первого R-зубца равна Тз — — 1, + t>, а длительность Ty = TR®,— Тз, где Т, — длительность первого кардиоцикла. Одновременно второй синхроимпульс Ug осушествляет повторный запуск блоков 2, 3 и 5 — 7, последовательность работы которых сохраняется.

Допустим, во втором кардиоцикле возникает ранний экстрасистолический R-зубец (третий на эпюре ЭКС, фиг. 2), так что

Тущ,(Тэ. Тогда третий синхроимпульс U переводит триггер 8 в исходное состояние и на выходе этого триггера формируется укороченный сигнал управления U>, а блок 2 предотвращает формирование сигнала запус

xa U . Поэтому в третьем кардиоцикле сигнал управления U вообще не формируется.

Четвертый синхроимпульс Ut не может изменить состояние триггера 8, поскольку в предыдущем цикле на вход этого триггера сигнал не поступает. Следовательно, формирование сигнала управления V< в четвертом кардиоцикле происходить так же, как в первом.

Таким образом, если в i-м кардиоцикле

Тщ,>Тэ, то сигнал управления U формируется и в i-м и в (i + 1)-м кардиоциклах.

Если Тр ; Т, то сигнал управления U< в i-м кардиоцикле формируется, а в (i + 1) -м кардиоцикле не формируется. Сигнал управления U, если он формируется, поступает на вход управления электростимулятора 9 и запускает его на время управления

Ту. При этом на выходе электростимулятора 9 появляются стимулирующие импульсы, которые поступают на мышечный насос крови и вызывают. сокращение мышцы, что сопровождается выбросом крови из аорты в оба ее конца.

Известно, что реокардиосигнал (РКС, фиг. 2) по своей фазовой структуре адекватен внутрижелудочковому давлению, при изменении ритма сердца изменяется продолжительность и систолы, и особенно диас толы сердца. При этом из всех фаз общей систолы почти постоянными остаются период медленного (редуцированного) изгна20

55 ния крови из левого желудочка и протидиастолический интервал. Началом периода медленного изгнания крови является точка максимального давления в левом желудочке, которой соответствует точка максимума РКС (фиг. 2). Следовательно, введение блока 4 формирования реокардиосигнала и блока 6 выделения максимума сигнала обеспечивает формирование сигнала максимума U временное положение которого относительR-зубца автоматически изменяется вместе с ритмом сердца (на фиг. 2 интервал tg изображен для простоты постоянным). При этом длительность задержки t блока 7 задержки устанавливается вначале эксперимента индивидуально для каждого животного, но в дальнейшем остается неизменной в течение всего эксперимента.

При изменении диастолы сердца за счет изменения его ритма формирование сигнала управления Ug автоматически завершается по синхроимпульсу U выделителя 1 Rзубца.

Известно, что ранние экстрасистолы являются гемодинамически неэффективными, т. е. сопровождаются неполноценным выбросом крови из левого желудочка (третий

R-зубец, фиг. 2) или вообще не сопровождаются выбросом крови. Поэтому дополнительное воздействие на центральную гемодинамику в сердечном цикле, следующем за ранней экстрасистолой (третий цикл, фиг. 2), является нежелательным. Предотврашение этого воздействия обеспечивается блоком 2 блокировки экстрасистол и триггером 3.

При возникновении приступа тахикардии с ритмом сокращений сердца Р>!/Тэ блоки 2 и 3 прерывают работу мышечного насоса на все время приступа, чем исключается дополнительная нагрузка на центральную гемодинамику и утомляемость мышечного насоса.

Блок 4 формирования реокардиосигнала позволяет получать информацию о сокраще- нии сердца через кардиальный электрод, который используется одновременно для получения информации об электрическом возбуждении сердца. Следовательно, блок 4 обеспечивает автоматическое формирование начала сигнала управления Ug электростимулятором 9 в каждом текущем кардиоцикле и исключает необходимость использования дополнительного датчика механической активности сердца. Автоматизация в текущем кардиоцикле (а не по результатам усреднения предыдущих) существенно повышает эффективность вспомогательного кровообращения при аритмиях. Отсутствие необходимости в дополнительном датчике существенно повышает надежность устройства в условиях хронического эксперимента.

Таким образом, данное устройство обеспечивает автоматическое управление временным положением и длительностью сигнала управления электростимулятором в каж1103847 дом текущем кардиоцикле по информации, поступающей только по кардиальному электроду. Тем самым обеспечивается возможЭКС

PKC

1 1

I 1

1 1

1 |

g>

Составитель Е. Капитанов

Редактор И. Николайчук Техред И. Верес Корректор Г. Решетник

Заказ 5014/2 Тираж 688 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 б

Vg

1!

1 ! ! ность проведения хронического эксперимента и увеличивается кровоснабжение и разгрузка сердца.