УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОННОЙ РЕГИСТРАЦИИ РЕОГРАММЫ С ЭЛЕКТРОДОВ ЭКГ И МОНИТОРИНГА

Полезная модель 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.
Известны электрокардиографы-мониторы, осуществляющие регистрацию электрокардиограммы (ЭКГ) по 12 стандартным отведениям, используя при этом 10 электродов. Такой монитор состоит из блока усиления, обработки и записи сигнала, укрепляемого на поясе человека, и кабеля пациента, состоящего из 10 проводов, идущих к стандартным точкам снятия ЭКГ. Такое устройство устанавливается на теле пациента в медицинском учреждении, и далее в амбулаторных условиях производится запись кардиограмм по 2 или 3 каналам в течение определенного времени, например, суток (Холтер-мониторинг). После этого устройство снимается с человека и данные из памяти устройства переписываются на компьютер врача-кардиолога. Врач анализирует динамическое изменение ЭКГ, выявляя нарушения в работе сердца. Недостатком такого устройства является большой уровень помех, наводимых на длинный кабель пациента, сложность технической реализации при большом числе отведений и ограниченная точность диагностики, так как не предусмотрена регистрация реограммы.
Известны электрокардиографы-мониторы, регистрирующие ЭКГ одного или двух стандартных отведений. Такие устройства очень малы и имеют интегрированные в корпус электроды. Регистрация ЭКГ производится путем прикладывания прибора к грудной клетке пациента и/или касанием прибора пальцами левой и правой руки.
В патенте US 2006/0217620 A1, А61В 5/0402 “Apparatus and method for cordless recording and telecommunication transmission of three special EGC leads and their processing” от 28.09.2006, для снятия ЭКГ используется 4 электрода, интегрированных в корпус устройства, и один опорный электрод для указательного пальца левой руки.
Достоинства таких устройств заключаются в отсутствии кабеля пациента и соответствующем устранении наводимых помех, а также в небольших габаритах, позволяющих закреплять устройство в нужном месте на теле человека, например, непосредственно на грудной клетке.
Недостатком таких устройств является то, что по одному или двум отведениям можно определить только нарушения ритма сердечной деятельности, т.е. диагностировать только 20% из общего числа больных - «сердечников», поэтому эти устройства называют «стресс-мониторы» или кардио-пейджеры, в отличие от полноценных электрокардиографов. Кроме того, в этих устройствах также отсутствует возможность снятия реограммы.
Известны устройства для одновременного снятия ЭКГ и реограммы, значительно увеличивающие информативность о функционировании сердца.
В патенте RU 74283 U1, A61B 5/0402, «Устройство для регистрации ЭКГ и РЕО» от 27.06.2008, кардиограф дополнен высокочастотным генератором и детектором для снятия реограммы.
Основным недостатком такого решения являются большие наводки на длинный кабель, пациента от высокочастотного генератора. Авторам патента для уменьшения этих наводок пришлось использовать кабель пациента с дополнительными заземляющими проводами, отделяющими провода, идущие от высокочастотного генератора, от измерительных проводов, что увеличивает сложность изготовления и массу кабеля.
Наиболее близко к заявляемой полезной модели устройство, заявленное в патенте RU 2345709 С2, А61В 5/0432, «Способ синхронной регистрации реограммы с электродов ЭКГ и устройство для его реализации» от 10.02.2009.
В данном устройстве рядом с двумя электродами ЭКГ, установленными в зоне аорты и в зоне верхушки сердца, на теле пациента устанавливают еще два электрода, на которые подают высокочастотный сигнал с генератора.
Реограмма регистрируется на электродах ЭКГ путем детектирования высокочастотного сигнала, амплитудно-модулированного колебаниями проводимости крови на участке между электродами, что соответствует колебаниям артериального давления.
Электрокардиограмма регистрируется путем выделения из входного сигнала, снимаемого также с электродов ЭКГ, с помощью: полосовой фильтрации.
Дополнительный коммутатор разделяет во времени измерение ЭКГ и реограммы, снижая тем самым помехи от высокочастотного генератора.
Измеренные ЭКГ и реограмма преобразуются в цифровой вид с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и передаются по инфракрасному каналу на блок обработки информации.
Недостатком такого решения является невозможность длительного мониторирования деятельности сердечно-сосудистой системы, пациента в амбулаторных условиях, а также то, что схемное построение данного устройства ограничивает возможность перестройки высокочастотного генератора по частоте, необходимое для исследования пациентов различной конституции с разной глубиной залегания кровеносных органов. Кроме того, в данном устройстве регистрируется только одно ЭКГ отведение, что снижает достоверность диагностики.
Задачей создания полезной модели является расширение функциональных возможностей персонального устройства для синхронной регистрации ЭКГ и реограммы с целью осуществления мониторинга сердечной активности пациентов различной конституции, а также повышение точности измерений и достоверности диагностики.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для синхронной регистрации реограммы с электродов ЭКГ и мониторинга, включающее два электрода ЭКГ, коммутатор, первый усилитель, первый полосовой фильтр, аналого-цифровой преобразователь, контроллер, два дополнительных электрода, второй усилитель, второй полосовой фильтр, детектор и генератор, подключенный к дополнительным электродам, согласно заявляемому техническому решению, устройство дополнительно содержит два электрода ЭКГ, энергонезависимую память для хранения данных мониторинга, индикатор записи, блок интерфейса, причем электроды интегрированы в корпус устройства, а генератор выполнен с возможностью изменения выходной частоты.
Блок интерфейса может быть выполнен для проводной связи с компьютером или сотовым телефоном по стандартным последовательным интерфейсам, например, по USB или RS-232.
Блок интерфейса может быть выполнен для беспроводной связи с компьютером или сотовым телефоном, например, по Bluetooth, Wi-Fi, сотовой связи.
Сущность полезной модели поясняется функциональной схемой прибора, приведенной на фиг.1.
Устройство содержит: электроды ЭКГ Эл.1, Эл.2, Эл.3, Эл.4, дополнительные электроды Эл.5 и Эл.6, коммутатор 1, первый усилитель 2, первый полосовой фильтр 3, АЦП 4, контроллер 5, генератор 6, детектор 7, второй усилитель 8, второй полосовой фильтр 9, энергонезависимая память 10, индикатор записи 11, блок интерфейса 12.
Канал регистрации ЭКГ образован электродами Эл.1-Эл.4, соединенными с входом коммутатора 1, первый выход которого соединен с первым усилителем 2, выход которого последовательно соединен через первый полосовой фильтр 3 с первым входом АЦП 4, выход которого соединен с контроллером 5. Контроллер 5 с помощью коммутатора 1 подключает электроды ЭКГ нужного отведения. Первый усилитель 2 служит для усиления амплитуды сигнала ЭКГ до уровня, необходимого для работы АЦП 4. Первый полосовой фильтр 3 служит для выделения сигнала ЭКГ из широкого спектра наводок, в число которых входит и сигнал генератора 6.
Канал регистрации реограммы включает генератор 6, подключенный к дополнительным электродам Эл.5 и Эл.6, электроды ЭКГ Эл.1 и Эл.2, соединенные с входом коммутатора 1, второй выход которого через детектор 7, второй усилитель 8 и второй полосовой фильтр 9 соединен со вторым входом АЦП 4. Выходная частота генератора 6 изменяется контроллером 5 и устанавливается в зависимости от конституции пациента. Детектор 7 служит для выделения низкочастотной огибающей высокочастотного сигнала, несущей информацию об изменении кровотока - сигнала реограммы. Второй усилитель 8 служит для усиления амплитуды сигнала реограммы до уровня, необходимого для работы АЦП 4. Второй полосовой фильтр 9 служит для выделения сигнала реограммы из широкого спектра наводок.
Энергонезависимая память 10 служит для хранения, данных регистрируемых ЭКГ и реограммы. Объем памяти выбирается, исходя из необходимого времени мониторинга и количества записываемых каналов ЭКГ и реограммы.
Мониторинг сердечной деятельности производится следующим образом: устройство закрепляется на грудной клетке пациента в определенном месте и включается на определенное время (например, на сутки - Холтер-мониторинг). Процесс записи ЭКГ и реограммы индицируется индикатором 11 по команде контроллера 5.
Биопотенциалы, создаваемые на теле человека при работе сердца, снимаются электродами ЭКГ Эл.1, Эл.2, Эл.3, Эл.4 и подаются на коммутатор 1. Сигнал ЭКГ определенного отведения с первого выхода коммутатора 1 усиливается первым усилителем 2, фильтруется первым полосовым фильтром 3 и преобразуется в цифровую формуле помощью АЦП 4. Сигналы ЭКГ всех отведений регистрируются поочередно путем выбора соответствующих электродов ЭКГ с помощью коммутатора 1.
Высокочастотный сигнал, создаваемый генератором 6, заранее настроенным на нужную частоту, подается на дополнительные электроды Эл.3 и Эл.4, при этом на электродах ЭКГ Эл.1 и Эл.2 создается падение напряжения с частотой генератора, модулированное колебаниями проводимости крови - сигнал реограммы. Этот сигнал через второй выход коммутатора 1 подается на детектор 7, далее усиливается вторым усилителем 8, фильтруется вторым полосовым фильтром 9 и преобразуется в цифровую форму с помощью АЦП 4.
Контроллер 5 получает сигналы ЭКГ и реограммы с АЦП 4, дополнительно обрабатывает эти сигналы с целью уменьшения объема данных и записывает в энергонезависимую память 10.
После окончания мониторинга данные из энергонезависимой памяти 10 под управлением контроллера 5 передаются на компьютер врача-диагноста или на сотовый телефон через блок интерфейса 12 для дальнейшей обработки и подробного анализа, причем при использовании беспроводного канала устройство может оставаться на пациенте для дальнейших исследований, например, при назначении медикаментозных средств для оценки эффекта их действия.
Положительный эффект в предлагаемой полезной модели основан на схемотехническом решении, позволяющем проводить длительный мониторинг состоянии сердечной деятельности пациента. Кроме того, увеличение числа электродов ЭКГ позволяет регистрировать большее число отведений, что значительно повышает информативность измерений и достоверность диагностики. Применение интегрированных электродов вместо длинных проводов значительно уменьшает наводки на входные измерительные цепи, что увеличивает точность измерений.
В предлагаемой полезной модели достигается дополнительный положительный эффект, состоящий в том, что изменяемая частота генератора позволяет производить более точную регистрацию реограммы для пациентов разной конституции.