Устройство для построения гистрограммы -интервалов

Устройство для построения гистрограммы -интервалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

П. Г. Годлевский, В. К. Горелик, С. Н. Кудлак, А. Л. Смердов и А. Г. Тищенко (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт радиоэлектронной медицинской аппаратуры (71) Заявитель ! 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ГИСТОГРАММЫ -, . <

RR — ИНТЕРВАЛОВ Х4;: ;".. „ ;

Изобретение относится к области медицинской техники и предназначено для автоматического анализа ЭКГ.

Известно устройство для построения гистограмм RR-интервалов, содержащее селектор

R-зубца ЭКГ, блок программ, вентиль, преобразователь временной интервал-код, оперативное запоминающее устройство, разностно-статистический преобразователь, схему инкремента, блок микропрограммного управления, блок отображения и генератор тактовых импульсов, взаимосвязанные таким образом, что выход селектора R-зубца подключен к входу блока программ, выходы блока программ подключены к третьему входу схемы усреднения, к первому входу вентиля, блоку микропрограммного управления, блоку отображения, выход вентиля подключен к входу преобразователя временной интервал-код, выход которого подсоединен к второму входу разностно-статистического преобразователя, выход которого подклю20 чен к магистрали данных, разрядные шины которой подключены поразрядно к числовомувходу оперативного запоминающего устройства

2 к входу и выходу схемы инкремента, числовому входу блока отображения и к второму входу схемы усреднения, а блок микропрограммного управления подключен выходами к улравляющему входу оперативного запоминающего устройства, первому входу схемы усреднения, управляющим входам схемы ин1 кремента и блока отображения, выход генератора тактовых импульсов подключен к синхронизирующим входам блока программ, блока миКропрограммного управления, а выход усреднителя подключен к. первому входу разностностатистического преобразователя и ко второму входу вентиля jl).

Недостаток известного устройства заключается в том, что нестационарность ь дисперсии

8R-интервалов, характерная для многих болезней сердечно-сосудистой системы, приводит к ошибкам в оценке этой важной статистической характеристики ритма сердца,.если для получения этой оценки использовать накопленную в эаноминающем устройстве гистограмму.

Целью изобретения является улучшение диагностики заболеваний сергща путем повьппепения, генератора 14 тактовых импульсов (ГТИ), магистрали 15 данных и устройства

16 отображения.

Вход селектора 1 R-зубца подключен к источнику ЭКГ-сигнала (не показан), выход селектора — к одному из входов блока 2 программ.

Другой вход блока программ подсоединен к органам управЛения передней панели, тактовый вход блока программ — к выходу генеpampa 14, управляющий вход вентиля

3 — к одному из выходов блока 2 программ, а тактовый вход вентиля 3 — к выходу генератора 14.

Управляющий вход преобразователя 4 ,(ПИК) подключен к одному из выходов блока 2 программ, счетный вход ПИК 4— к выходу вентиля 3. Выходы РСП 7 подключены соответственно к выходам ПИК 4 и схемы 13 усреднения.

Входы блока 8 формирования адреса подключены соответственно к выходам регистра

ОЗУ 10, РСП 7, счетчика 5 адреса отображения, блока 6 микропрограммного управления.

Кроме того, выход РСП 7 подключен также к магистрали 15 данных, а выход 5 адреса отображения — к входу устройства отображения, Выходы ОЗУ 9 подключены следующим

3 721079 ния -очности анализа нестационарных аритмий.

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее селектор R-зубца ЭКГ-сигнала, блок программ, вентиль, преобразователь временной интервал-код, оперативное запоминающее устройство, раэностно-статистический преобразователь, схему инкремента,.блок микропрограммного управления, блок отображения и генератор тактовых импульсов, введены блок формирования адреса оперативного эа- to поминающего устройства, регистр оперативного запоминающего устройства, схема декремснта, счетчик адреса. При этом первый вход блока формирования адреса подключен к выходу регистра оперативного запоминающего, 15 устройства, второй вход — к выходу разностпо-статистического преобразователя, третий вход — к выходу блока микропрограммного управления, выход блока формйрованйя адреса подключен к адресному входу оператив- 20 ного запоминающего устройства, выход которого подключен к числовому входу регистра оперативного запоминающего устройства и к магистрали данных, второй вход регистра подключен к выходу блока микропрограм- 25 много управления,, выход генератора тактовых импульсов подключен к входу счетчика адреса, выход которого подключен к входу блока отображения, первый вход и выход схемы декремента подключены к магистрали данных, ЗО а второй вход схемы декремента подключен к выходу блока микропрограммного управления. Кроме этого, в блок отображения дополнительно введены генератор строчной развертки, три преобразователя код-аналог, уси- 35. литель кадровой развертки положения, счетчик луча в строке, тактовый генератор заполненйя строки, схема сравнения, регистр данных, блок управления регистрацией, счетчик координаты "Х", формирователь видеосигнала, электроннолучевая трубка и двухкоординатный регистратор. Причем первый вход регистра данных подключен к магистрали данных, вход первого преобразователя код-аналог подключен к выходу счетчика адреса, выход 45 генератора строчкой развертки подключен к первому входу электроннолучевой трубки и к первому входу счетчика положения луча, второй вход которого подключен к выходу тактового генератора заполнения строки, вы- N ход регистра данных подключен к второму . входу схемы сравнения, первый вход которой соединен с выходом счетчика положения луча, а выход подключен через формирователь видеоснгнала к второму входу электроннолучевой 55 трубки, выход первого преобразователя коданалог подключен через усилитель кадровой ,„,,развертки к третьему входу электроннолучевой трубки, первый вход второго преобразователя код-аналог соединен с магистралью данных и входом регистра данных, второй вход второго преобразователя код-аналог подключен к первому выходу блока управления регистрацией, второй выход которого через счетчик координаты Х и третий преобразователь код-аналог подключен к входу Х двухкоординатного регистратора, к входу (которого подключен выход второго преобразователя код-аналог, синхронизующее входы генератора строчной развертки, генератора заполнения, блока управления регистрацией и регистра данных подключены к выходу блока микропрограммного управления, а второй вход блока управления регистрацией подключен к выходу генератора тактовых импульсов..

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — функциональная схема блока отображения устройства построения гистограммы . RR-интервалов ЭКГ

Устройство состоит из селектора 1 R-зубца, блока 2 программ, вентиля 3, преобразователя

4 временной интервал-код (ПИК), счетчика 5 адреса отображения, блока 6 программного управления, разностно-статистического преобразователя (РСП) 7, блока 8 формирования адреса, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 9, регистра 10 оперативного запоминающего устройства, схемы 11 инкремента, схемы 12 декремента, схемы 13 усредобразом: адресный вход — к выходу блока

5 7210

8 формирования адреса, управляющий вход к одному из выходов блока 6 микропрограммного управления, информационный вход — к магистрали 15 данных.

Информационный вход регистра ОЗУ 10 подключен к выходу ОЗУ 9, управляющий .вход регистра ОЗУ 10 — к одному из выходов блока 6 микропрограммного управления. Кроме того, выход ОЗУ 9 подключен также к магистрали 15 данных.

Входы схемы 13 усреднения подключены .. соответственно к выходам блока 2 программ,. блока 6 микропрограммного управления и к магистрали 15 данных.

Управляющий вход блока 6 микропрограм- 15 много управления подключен к одному" иэ— выходов блока 2 программы, а тактовый вход — к выходу ГТИ 14.

Информационный вход схемы инкремента

ll подключен к магистрали 15 данных, управ- 20 ляющий — к выходу блока 6 микропрограммного управления. Выход схемы 11 инкремента подключен к магистрали 15 данных.

Аналогичным образом подключены входы и выходы схемы декремента 12.

Вход счетчика 5 адреса отображения подключен к выходу ГТИ 14.

Входы устройства 16 отображения подключены соответственно к магистрали 15 данных, выходам блока 6 микропрограммного управле- ЗО ния, счетчика 5 адреса отображения, блока 2 программы.

Блок 16 отображения (фиг.2) содержит регистр 17 данных, генератор 18 строчной развертки, счетчик 19 положения луча в стро- з5 ке, тактовый генератор 20 заполнения, схему

21 сравнения, формирователь 22 видео-сигнала, преобразователь 23 код-аналог, усилитель 24 кадровой развертки, электроннолучевую трубку 25, блок 26 управления регистрацией, пре - 40 образователь 27 код-аналог, счетчик 28 координаты Х, преобразователь 29 код-аналог, двухкоординатный регистратор 30.

Синхронизирующие входы генератора 18, строчной развертки, генератора 20 заполнения стра..4> ки,регистра 17 данных и блока 26 управления регистрацией подключены к выходу блока 6 микропрограммного управления, Вход преобразователя: 23 код-аналог подключен к выходу счетчика 5 адреса отображения Х, выход преобразователя к входу усилителя 24 кадровой развертки, выход которого, в свою очередь, подключен к откло- няющей системе ЭЛТ 25.

Выход генератора 18 строчной развертки подключен к отклоняющей системе ЭЛТ 25 и к установочному входу счетчика 19 положения луча в строке, выход тактового генератора 20 эа:олнения строки подключен

79 6 к счетному входу счетчика 19, информационный вход регистра 17 данных подключен к магистрали 15 данных, выходы регистра 17 и счетчика 19 подключены к входам схемы

21 сравнения, выход этой схемы через формирователь 22 видеосигнала подключен к модулятору ЭЛТ 25, управляющий вход блока управления регистрацией подключен к выходу блока 2 программ, информационный вход преобразователя 27 код-аналог подключен к магистрали 15 данных, а его управляющий вход подключен к первому выходу блока, 26 управления регистрацией, выход преобразователя 27 подключен к входу У регистратора 30, второй выход блока 26 управления регистрацией через счетчик 28 и преобразователь 29 подключен к входу Х регистратора

30.

Селектор R-зубца выделяет R-зубец из

ЭК-сигнала и преобразует его в управляющий сигнал для блока программ. Преобразователь временной интервал-код выполняет преобразование RR-интервалов в и-разрядный двоичный код для дальнейшей обработки и хранения.

Блок ОЗУ служит для хранения кодов RR интервалов и значений классов гистограммы.

Блок формирования адреса формирует адрес

ОЗУ под воздействием управляющих команд.

Схема усреднения выполняет операцию вычисления среднего значения RR-интервала по заданной длине реализации, схема инкрементаоперацию увеличения, а схема декремента— операцию уменьшения входного кода на единицу. Магистраль данных служит для обмена данными между блоками устройства. Блок отображения обеспечивает представление исследуемого сигнала на экране ЭЛТ и для регистрации его на двухкобрдинатном регистраторе. Блок программ управляет режимами работы узлов устройства. Блок микропрограммного управления обеспечивает формирование управляющих и еинхронизирующих команд для узлов.и блоков устройства.

Информация в ОЗУ 9 размещается следующим образом.

Or адреса Ав до адреса А„, а (N — общее количество адресов ОЗУ 9) записйваются коды

RR-интервалов, причем по адресу А,„ азаписан первый, а по адресу Ав записан йослед ний интервал текущей реализации. От адреса

А„,,„до адреса А „„размещена гистограмма распределения RR -интервалов, при.ем по адресу А,„записано значение минимального, а по адресу Ан + — максимального класса гистограммы.

Устройство работает циклически, причем предусмотрено два вида циклов — отображения и обработки. Оба цикла содержат одинаковое количество тактой (равное N) и аф %36аюф=Ф . . = ь; - : .:-. = -:. - " ьюдБР-.Й щ мамйФЙййФ ж .

-- 7,,;, .72

"ййейт сцхинаковую длительность, которая определяется, в основном, требованиями блок отображения, Частота следования тактов принята равной частоте строчной развертки. Длительности циклов равны периоду кадровои развертки (кадр содержит N строк) . Направление строчной развертки — вертикальное (сверху вниз), направление кадровои развертки — горйзонталь. ное (справа налево). Для получения устой-, чивого (немерцающего) изображения на экрайе 3J3T необходимо, чтобы частота кадров была больше 30 — 40 Гц. Следовательно, длительности циклов отображения и обработки имеют значения 25 — 30 мс, что значительно мейьше минимальйои длительности RR-интервала ЪКГ, Устройство работает следующим образом.

Во время цикла отображенйя, состоя щего из N тактов, информация из ОЗУ 9 помагйстралй" данных"передается в регйстр -17 отображения. Период заполльгенйя счет ика 19 пбложеййя луча рагвен длительйости "йрямого " хода строчной развертки, формируемой гене- ратором 20. Таким. образом; эначеЯйю йода в счетчике 19 однознйчно соответствует поло жение луча в строке (на экране ЭЛТ 25).

Схема 21 сравнения в каждом такте срав= ггйвает=зйаченйе= кода в регистре 17 сгйдом

Ечетчйка положейия луча и по сигналу совпадения формйрователь 22 вйдеосигнала засвешвает требуемый участок строки. Таким образом, все йзображеййе формируется из от. реэков сгрбк развертки 4 за одиТигкл отображения счетчик 5 адреса Юров " все ячелки (адреса) ОЗУ 9.

В первой половине экрана ЭЛТ 25 форми- руется текущая ритмограмма, а во второй— соответствующая ей гистограмма O R-йн еггвалов.

С приходом очередного R-зубца ЭКГ селектор 1 "вьщеляет Я:зубец и+вь1 33Ф" сйг%Й1" йа блок 2 программ; переводя устройство в режим ооработки. Вентиль 3 закрьгвается и преобразователь 4 временной прервал-код формирует код, соответствующий длительности закончившегося RR-интервала.

С началом г1икла обработки блок 6 микропрограммного управления переходит к фор- — . мированию микропрограммы обработки. Цикл обработки ."остоит иэ двух равных (по длительности) частей — обработки ритмограммы и обраоотки гистограммы, В соотзетс;вии с микропрограммой обработки гистограммы в

"= " 6 кром" Йкте информация считывается из

ОЗУ 9 в регистр ОЗУ 10 и" передается на отображение, как описано выше. Кроме "того, каждое значение кода, соответствующее опре1079 8

" одгпг йдрес. При выполнении первого такта обработки ритмограммы в ячейку ОЗУ 9 с адресом Ао записывается новое значение ко2о

50 . деленному RR-интервалу, поступает на усреднитель 13, где производится вычисление среднего значения OR-интервала эа эаланнь1й объем выборки скользящего усреднения. Значение кода, записанное в ячейке с адресами А находи cd к моменту окончания i-ro такта в регистре ОЗУ.10. В (i + i)..ом такте код иэ регистра 10 записан в ячейку ОЗУ 9 с адресом А;„, а в регистр 10 поступил код, хранившийся в ячейке А;,„. Таким образом, с каждым тактом цикла обработки ритмограм мы происходит перемещение в ОЗУ 9 записанных значений.разностей RR-интервалов на

/ один агГрес в сторону возрастания, а с окон чанием цикла вся ритмограмьюа смещена на да, соответствующее только что закончившемуся и измеренному OR-интервалу, которое сформировано в преобразователе 4 (как ormсано выше), Цикл обработки ритмограммы закан - пгвается вглполнением описанных действий с кодом, записанным в адрес ОЗУ 9

А „, с, . При этом зна гение кода, записанное из. А« в регистр 10, сохраняет я в нем и B следующий адрес не записывается.

Следовательно, за время вышеописанного

1гггкла в первой половине ОЗУ 9 (АО...А ) формируется массив кодов RR-йнтервалов заданной длины реализации, включая и только что закончившийся. Кроме того, проиэводйтся вы вселение среднего значения RR-интервалов за заданное их число (от К = 0 до

К = N/2 -в эааисимости от предустановки блока программ). При К = 0 (Т cp, = О) раэностно-статистическое преобразование в построении гистограммы не производится, а гистограмма строится непосредственно по

1 выборке RR-интервалов. Продолжая цикл обработки, устройство в (Nj2 + 1)-ом также переходит к обработке гистограммы RR-интервалов по реалйзации, хранящейся в зоне ОЗУ

9 от Ао до А„р. По окончании такта А„, в регистре 10 ОЗУ находится код, соответствующий длительности ВВ -интервала начала предыдущей выборки, Хранение средних aíàчений в" усреднителе 13 производится обычным образом — как в сдвиговом регистре.

Объем сдвигового регистра, необходимый для этого, определяется длиной реализации

М;, степенью дискретизации RR-интервалов и размером выборки скользящего усредиеHNR K.

Вновь вычисленное значение среднего постудаст в первую ячейку регистра. При этом все значения в регистре схемы 13 усреднения сдвигаются. Следовательно, каждой фиксирован9 7210 ной реализации соответствует свое cjegIIe6- значение, хранящееся в сдвиговом регистре схемы 13, Поскольку с вычислением нового значения

RR-интервала реализация, по которой проиэво5 дится построение гистограммы, изменяется, "" вводятся соответствующие корректировки в имеющуюся гистограмму.

Для этого новое значение кода, полученногО после разностно-статистического преобразования вновь измеренного RR-интервала, поступает на один из входов блока формирования адреса, образуя адрес ячейки ОЗУ 9 (соответствующий определенному классу гйстограммы), в которой должна быть прибавлена единица. Суть разностно-статистического преобразования заключается в нахождении разности между вновь измеренным ЯВ-интервалом и новым значением скольэящегб сред = него,. вычисленного по последним К интервалам анализируемой реализации. Это означает, что в первом такте цикла обработки гистограммы разностно-статистический преобразователь 7 производит операцию вычитания вновь измеренного RR-интервала из 25 вновь вычисленного скользящего среднerb. ".-"

Полученная разность посредством блока формирования адреса определяет ячейку ОЗУ, к содержимому которой с помощью схемы 11 инкремента прибавляется единица. При этом 30 также разностно-статистический преобразователь вычисляет значение класса гистограммы, из которого необходимо вычесть единицу, и это значение кода также поступает на блок

8 формировании адреса. Эти операц «и предшеству1от циклу отображения гистограммы, В каждом такте (соответствующем определенному классу гистограммы) этого цикла выполняются уже опйсанныс выше операции отображения (аналогично отображению ритмограм- . 4Q мы). Кроме того, в каждом =акте производится сравнение адреса отображ;ния со счетчика 5 со значениями, xpGHR;.,";ïëèñÿ в блоке формирования адреса, При несовпадений этих адресов значение данчого к.",асса гнстогра.: мы 45 (ячейки ОЗУ 9) не к-меня тся, По адресу, соответствуюш:му новому значению RR-интервала (с учетом p".çèîcòío-с-.атистического преобразования), к значению кода прибавлшот единицу, а по адресу, соответствующему вьг- — -gO бывшему из реализации инте"риалу, вычитают единицу.

Таким образом, после за=ершения цикла обработки гистограммы в ОЗУ 9 формируется новая гистограмма, соответствующая рас- 55 пределению интервалоя в новой реализации.

С завершением обработки ритмограммы и гистограммы, которые занимают один цнкл адресного счетчика 5, устройство вновь пере1

IP ходит к циклу отображения, который повторяется до нрйХЬда йового R-зубца, Этим обеспечивается непрерывное отображение мгновенной гистограммы фиксированного размера выборки. При необходимости каждая из этих гистограмм может быть выведена через преобразователь 27 и счетчйь 28 с помощью блока управления 2б для записи на двухкоординатном регистраторе 30 в графйческой форме для последующего хранения и обработки.

Таким образом,, указанное устройство повышает точность анализа нестационарных аритмий средца.

Формула

I изобретения

1, Устройство для построения гистограммы

RR-ййтервалов, содержащее селектор Н-зубца

ЭКГ-сигнала, блок программ, вейтиль, преобразователь временной интервал-код, оперативное запоминающее устройство, разностно-статистический преобразователь, схему инкремента, блок микропрограммного управления, блок отображения и генератор тактовых импульсов, взадены блок формирования адреса оперативного запоминающего устройства, регистр оперативного запоминающего устройства, схема декре мента и счетчик адреса, при этом первый имосвязанные таким образом, что выход сеJ лектора R-зубца подключен,к входу блока программ, выходы блока программ подключены к третьему входу схемы усреднения,-к первому входу вентиля, блоку микропрограммного управления, блоку отображения, выход вентиля подключен к, входу преобразователя времеиной интервал-код, выход(коТОрого подключей к второму входу разностно-статистического IIpeобразователя, выход которого подключен к магистрали данных, разрядные шины которой подключены поразрядно к числовому входу оперативного запоминаюшего устройства, к входу и выходу схемы инкремента, числовому входу блока отображения и к второму входу схемы усреднения, а блок микропрограммного управления подключен выходами к унравляющему входу оперативного запоминающего устройства, первому входу схемй усреднения, управляющим входам схемы инкремента и блока отображения, выход генератора так- товых:импульсов подключен к синхронизируюшим входам блока программ, блока микропрограммного управления, а выход усреднителя подключен к йервому Йходу разйостностатистйческого преобразователя и ко второму входу вентиля„о т л и ч а ю ш е е с я тем,, что, с целью улучшейия диагностики заболеваний сердца путем повышения точности анализа нестационарных аритмий, в него вве11 7210 вход блока формирбвания адреса подключен к выходу регистра оперативного запоминающего устройства, второй вхоД вЂ” к выходу разностно-статистического преобразователя, третий вход — к выходу блока микропрограммного управления, выход блока формирования . адреса Йодключен к адресному входу оперативного запоминающего устройства, выхбд которого подключен к числовому входу регистра оперативного запоминающего устройства и к >О магистрали данных, второй вход регистра подключен к выходу блока микропрограммного управления, выход генератора тактовых импульсов подключен к входу счетчйка адреса, выход ко горого подключен к входу блока отображе- 15 ния, первый вход и выход схемы декремента подключены к магистрали даннйх, а второй вход схемы декремента подключен к выходу блока микропрограммного управления.

2, Устройство по п. 1, о т л и ч а ю- 20 щ е е с я тем, что блок отображения содержит генератор строчной развертки„три преоВразователя код-аналог, усилитель кадровой развертки, электроннолучевую трубку, тактовый генаратор заполнения строки, схему срав- 25 неиия, счетчик положения луча в строке, формирователь видеосигнала, регистр данных, блок управления регистрацией, счетчик координаты

"Х" и двухкоординатный регистратор, причем первый вход регистра данных подключен зО к магистрали данных; вход первого преобразователя код-аналог подключен к выходу счетчика адреса, выход генератора строчной развертки подключен к первому входу элек79 12 троннолучевой трубки и к первому входу счетчика положения луча, второй вход которого подключен к выходу тактового генератора заполнения строки, выход регистра данных подключен к второму входу схемы сравнения, первый вход которой соединен с выходом счетчика положения луча, а выход подключен через формирователь видеосигнала к второму входу электроннолучевой трубки, выход первого преобразователя код-аналог подключен через усилитель кадровой развертки к третьему входу электроннолучевой труб. ки, первый вход второго преобразователя коданалог соединен с магистралью данных и входом регистра данных, второй вход второго преобразователя код-аналог подключен к первому выходу блока управления регистрацией, второй выход которого через счетчик координаты Х и третий преобразователь код-аналог подключен к входу Х двухкоординатного регистратора, к входу $ которого подключен выход второго преобразователя . код-аналог, "сйнхронизующее.входы генератора строчной развертки, генератора заполнения, блока управления регистрацией и регистра данных подключены к выходу блока микропрограммного управления, а второй вход блока управления регистрацией подключен к выходу генератора тактовых импульсов, Источники информации, / принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Х 3880147, кл, 128 — 2, 0еА, опублик. 1975.