ЭЛЕКТРОКАРДИОСТИМУЛЯТОР ПОРТАТИВНЫЙ НОСИМЫЙ ВРЕМЕННЫЙ

Заявляемая полезная модель относится к области медицины, в частности к медицинской технике, а именно к наружным устройствам, предназначенным для проведения временной эндокардиальной кардиостимуляции одной или двух камер сердца с целью лечения нарушений ритма, и может быть использована в лечебных учреждениях кардиологического профиля, включая стационарные лечебные учреждения, реанимационные кардиологические отделения и т.п.
Устройство предназначено для генерирования импульсов электрического тока с целью навязывания искусственного ритма сердцу. В качестве водителя ритма используют специальные, в том числе наружные, приборы-кардиостимуляторы. В настоящее время большое распространение получают не отдельные стимуляторы, а комплексные системы на ПК, включающие стимуляторы и систему наблюдения (см., например, http://ru.wikipedia.org/wiki/).
Временная кардиостимуляция часто используется для спасения жизни пациента, в основном как первый этап перед имплантацией постоянного водителя ритма. При определенных обстоятельствах, например в случае острого инфаркта миокарда с преходящими нарушениями ритма и проводимости или в случае временных нарушений ритма и проводимости вследствие передозировки медикаментов, пациент после осуществления временной стимуляции может быть переведен на постоянную.
Стимуляция производится через зонд-электрод, проведенный по центральному венозному катетеру в полость сердца. Операция установки зонда-электрода проводится в стерильных условиях, наилучшим вариантом является использование для этого одноразовых стерильных наборов, включающих собственно зонд-электрод и средства его доставки. Дистальный конец электрода устанавливается в правом предсердии или правом желудочке. Проксимальный конец снабжен двумя универсальными клеммами для подключения к любому пригодному наружному стимулятору.
Предлагаемый кардиостимулятор позволяет проводить следующие виды стимуляции в эндокардиальном режиме:
- однокамерные (АОО, VOO, ААТ, VVT);
- двухкамерные: DOO, VDD, DVI, DDD;
- деманд (AAI, VVI);
- купирование.
Из уровня техники известен ряд наружных кардиостимуляторов, содержащих блок управления, светодиоды, блок пациента, набор кабелей, в том числе для пациента с комплектом электродов, подключения аппарата к ПК и подключения электродов для чреспищеводной и эндокардиальной стимуляции (см. http://wpr.ru; http://www.biotok.ru; mhtml:file://C).
Из уровня техники известен электрокардиостимулятор, состоящий из блока программирования и блока стимуляции, которые выполнены в отдельных корпусах с возможностью передачи параметров воздействия между ними, в блоки программирования и стимуляции дополнительно введены блоки интерфейса, а в блок стимуляции, состоящий из блока управления и соединенных с ним детектора электрической активности сердца и двух формирователей импульсов с подключенными к ним электродами, дополнительно введен третий формирователь импульсов, также в блоке программирования блоки индикации и регулировки присоединены к блоку интерфейса, а в блоке стимуляции блок интерфейса и третий формирователь импульсов подключены к блоку управления (патент №2190434 на изобретение «Электрокардиостимулятор», дата подачи 05.04.2000 г., опубликовано 10.10.2002 г.).
Известен электрокардиостимулятор, содержащий блок главного тактового генератора, блок выходного усилителя и блок выходных электродов, причем в него дополнительно введены блок входных электродов, блок усилителя входных сигналов, блок коммутатора аналоговых сигналов с цифровым управлением, блок цифрового анализа чреспищеводной предсердной электрокардиограммы, блок цифрового анализа поверхностной электрокардиограммы, блок регулировки электронного интервала времени внутрисердечного проведения, блок управления, сопряжения с ЭВМ, блок триггерного управления, при этом управляющий вход блока усилителя входных сигналов соединен с выходом блока входных электродов, выход усилителя входных сигналов соединен с управляющим входом коммутатора аналоговых сигналов с цифровым управлением, выходы коммутатора аналоговых сигналов с цифровым управлением соединены с управляющими входами блоков цифровой обработки чреспищеводной и поверхностной электрокардиограммы, выходы этих блоков соединены с управляющим входом блока регулировки электронного интервала внутрисердечного проведения, выход последнего блока соединен с управляющим входом блока триггерного управления, выход которого предназначен для соединения с управляющим входом блока главного тактового генератора, выход блока сопряжения с ЭВМ соединен с информационным входом блока усилителя входных сигналов, блока коммутатора аналоговых сигналов с цифровым управлением, блока цифрового анализа чреспищеводной предсердной электрокардиограммы, блока цифрового анализа поверхностной электрокардиограммы, блока регулировки электронного интервала времени внутрисердечного проведения, блока триггерного управления, блока главного тактового генератора, блока усилителя выходных сигналов, вход блока сопряжения с ЭВМ соединен с ЭВМ (патент №41243 на полезную модель «Электрокардиостимулятор», дата подачи 15.01.2004 г., опубликовано 20.10.2004 г.).
Недостатки известных аппаратов обусловлены громоздкостью конструкции, а также недостаточным быстродействием, необходимым при проведении временной эндокардиальной стимуляции.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является электрокардиостимулятор, включающий входные и выходные электроды, подключенные посредством переходных кабелей к корпусу с размещенными внутри него усилителем биопотенциалов и генератором импульсов стимуляции, блок управления, размещенный внутри корпуса и соединенный с генератором импульсов стимуляции, органами управления и усилителем биопотенциалов, при этом в него введены блок питания, связанный с узлами электрокардиостимулятора и формирующий отдельно для каждого из них ряд необходимых для работы напряжений, устройство беспроводной связи, посредством которого по беспроводной связи осуществляется связь блока управления с ПЭВМ и устройством печати, зарядное устройство, подключенное к внешнему и внутреннему источникам питания, при этом блок управления связан со средством представления информации, индикаторами работы устройства и измерителем импеданса, соединенным с генератором импульсов стимуляции и позволяющим использовать устройство в качестве интраоперационного тестера, а корпус снабжен отдельными разъемами для подключения переходных кабелей, посредством которых присоединены входные электроды, подключенные с возможностью осуществления снятия сигналов ЭКГ, и выходные электроды, в том числе электроды, подключенные с возможностью осуществления чреспищеводной электрокардиостимуляции, электроды, подключенные с возможностью осуществления эндокардиальной электрокардиостимуляции, и электроды, подключенные с возможностью осуществления чрескожной электрокардиостимуляции (патент №2531695 на изобретение «Электрокардиостимулятор», дата подачи 24.12.2012 г., опубликовано 24.10.2014 г.).
Данное устройство является многофункциональным - выполнено с возможностью осуществления трех видов стимуляции, а именно чреспищеводной, эндокардиальной и накожной, для проведения каждой из которых необходимы соответствующие настройки. Помимо этого прибор стационарный.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является расширение арсенала средств указанного назначения за счет формирования носимого портативного аппарата.
Указанный результат достигается тем, что электростимулятор портативный носимый временный, содержащий корпус с установленными в нем блоком питания и блоком управления, выполненным в виде микроконтроллера, связанного через АЦП и соответствующие элементы защиты с аналоговыми коммутаторами, один из которых подключен к разъему выхода стимуляции предсердий, а другой - к разъему выхода стимуляции желудочков, при этом аналоговые коммутаторы соединены между собой и связаны с преобразователем формы сигналов, подключенным к генератору импульсов напряжения, связанному с ограничителем частоты и соответствующими АЦП и ЦАП, входящими в состав микроконтроллера, при этом на внешнюю поверхность корпуса выведены средство представления информации для отображения электрограммы, органы управления и индикаторы работы, подключенные к микроконтроллеру, а блок питания связан через преобразователь напряжения, выполненный с возможностью передачи сигнала об уровне заряда батареи на микроконтроллер, с генератором импульсов напряжения, и преобразователями напряжения.
Средство представления информации выполнено в виде жидкокристаллического экрана.
Индикаторы работы выполнены в виде световых и звуковых индикаторов, а световыми индикаторами являются светодиоды.
Блок управления сопряжен с элементами устройства посредством последовательного периферийного интерфейса SPI. Внешний интерфейс выполнен в виде 8-разрядного параллельного интерфейса.
Заявляемое устройство поясняется чертежом, где показана блок-схема электрокардиостимулятора.
Предлагаемая полезная модель предназначена для проведения эндокардиальной электрической стимуляции сердца у пациентов с нарушениями сердечного ритма. Электрокардиостимулятор имеет небольшие размеры, что позволяет использовать его в качестве временного электростимулятора.
Устройство состоит из корпуса (на чертеже не показан), внутри которого размещен микропроцессорный блок управления 1 в виде микроконтроллера, к которому подключены выведенные на наружную поверхность корпуса средство представления информации 2, органы управления 3, индикаторы работы устройства 4, 5, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, аналоговые коммутаторы 7, 8, преобразователь формы сигналов 9, генератор импульсов напряжения 10, ограничитель частоты 11, преобразователь 15, формирующий сигнал о разряде внутреннего источника питания - батареи 12. Аналоговые коммутаторы 7, 8 через элементы защиты 17, 18 в виде дискретных электрорадиоэлементов соответственно подключены к выходам стимуляции предсердий (входы предсердных БП) и выходам стимуляции желудочков (входы желудочковых БП). Кроме того, коммутаторы 7, 8 связаны с АЦП 6, преобразователем напряжения 9 и двусторонней связью соединены между собой. Преобразователь 9 связан с генератором импульсов напряжения 10, который, в свою очередь, соединен с ограничителем частоты 11 и входящими в состав микроконтроллера 1 АЦП1, АЦП2 и ЦАП. Аналого-цифровой преобразователь 6 соединен с микроконтроллером 1 двусторонней связью. Батарея 12 подключена к преобразователям напряжения 13, 14, 16, формирующим напряжение батареи в напряжение различных величин, необходимых для функционирования аппарата. Сигнал, сообщающий о низком уровне заряда батареи 12, поступает с преобразователя 15 на микроконтроллер 1.
Интерфейс пользователя реализуется с помощью средства представления информации 2, в качестве которого применяют жидкокристаллический экран (ЖКИ), органов управления 3 в виде кнопочной клавиатуры, индикаторов: световых 4 и звуковых 5, служащих для обнаружения и подтверждения низкого остаточного заряда внутреннего источника питания - батареи 12.
На внешние поверхности корпуса, в частности лицевую и верхнюю торцевую, выведены связанные с микроконтроллером органы управления и элементы индикации. Кроме того, на внешнюю торцевую часть корпуса выходят гнезда соединительных разъемов, используемые для подключения кабелей для регистрации ЭГ и стимулирующих электродов при проведении эндокардиального способа стимуляции либо переходников-адаптеров (на чертеже не показаны).
Экран 2 служит для отображения текстовой информации о режимах стимуляции и параметрах импульсов стимуляции (ИС), а также отображения ЭГ - желудочковой или предсердной электрограммы. Параметры режима проведения стимуляции по своему усмотрению выбирает врач, который, используя опции меню, высвечиваемые на экране, нажимает на соответствующие кнопки панели управления 3. Наименование стимулируемой камеры А или V в однокамерных режимах изменяется автоматически в зависимости от режима стимуляции. В двухкамерных режимах амплитуда и длительность импульсов стимуляции отображаются на ЖКИ для двух камер одновременно.
Панель настроек выполнена на основе пленочной технологии.
Индикаторы работы устройства 4, 5 обеспечивают контроль процесса стимуляции и выдачу предупреждающих сигналов о разряде гальванической батареи, причем индикатор 4 служит для выдачи световых сигналов и представляет собой светодиод, индикатор 5 - звуковых.
Аналого-цифровой преобразователь 6 предназначен для преобразования биопотенциалов (БП), поступающих на него через входы предсердных и/или желудочковых БП и аналоговые коммутаторы 7 и 8 из камер сердца (предсердия и/или желудочка), в двоичный код, передаваемый затем по последовательному интерфейсу SPI (Serial Peripheral Interface, SPI bus - последовательный периферийный интерфейс, шина SPI) в микроконтроллер 1, после чего информационные биты последовательно передаются в блок управления 1, в котором оцифрованные кардиосигналы обрабатываются и затем отображаются в виде электрограммы (ЭГ) на экране 2.
При эндокардиальной стимуляции в результате обработки двоичного кода, поступающего по последовательному интерфейсу SPI, микроконтроллер 1 выделяет потенциалы активности предсердий (зубцы Р) и/или желудочков (зубцы R), необходимые для осуществления биоуправляемой стимуляции сердца, а также формирует сигнал, поступающий по 8-разрядному параллельному интерфейсу на ЖКИ 2 для отображения электрограммы.
Для формирования импульсов напряжения подключен генератор 10. Амплитуда импульсов для эндокардиальной стимуляции (ЭндКС) определяется величиной напряжения, поступающего с цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), входящего в состав микроконтроллера 1, на генератор импульсов напряжения 10, который и формирует импульсы напряжения. Для преобразования сигналов, поступающих с генератора 10 и необходимых для измерения импеданса нагрузки, используют АЦП 1 и АЦП 2, с которых двоичный код по последовательному интерфейсу поступает в блок управления 1, при этом АЦП 1 и АЦП 2 также входят в состав блока управления 1. Длительность импульсов стимуляции определяется длительностью импульса, поступающего с микроконтроллера 1 через ограничитель частоты 11 на генератор 10, с выходов которого импульсы через коммутаторы 7, 8 направляются на выходы, предназначенные для эндокардиальной стимуляции (выходы ЭГ). Ограничитель частоты служит для ограничения предельной частоты стимуляции в случае ее неконтролируемого увеличения. Сигналы управления поступают на коммутаторы 7, 8 с микроконтроллера 1. Форму импульсов стимуляции определяет преобразователь формы 9, на который поступают прямоугольные положительные импульсы с генератора 10 и под управлением сигналов, поступающих с микроконтроллера 1, преобразуются в импульсы асимметричной бифазной формы. С выходов преобразователя формы 9 импульсы поступают на выходы стимуляции предсердий и/или желудочков через аналоговые коммутаторы 7, 8, которые также управляются командами, поступающими с микроконтроллера 1, и элементы защиты 17, 18.
Питание электрокардиостимулятора осуществляется от внутреннего источника питания - гальванической батареи 12, напряжение с которой с помощью преобразователей 13, 14, 16 может быть изменено в напряжение различных величин в зависимости от реализации предусмотренных режимов работы аппарата. Так, например, напряжение, поступающее от источника питания 12 на преобразователь 15, изменяется до величины +20 В и может быть использовано при осуществлении эндокардиальной стимуляции. Напряжение, полученное с преобразователей 13, 14, 16 и равное +3,3 В, ±2,5 В и -9 В соответственно. В качестве батареи могут быть использованы щелочные или литий-ионные гальванические элементы типа 6F22 с номинальным напряжением 9 В. Срок работы таких батарей составляет не менее 300 часов, в том числе не менее 20 часов после включения индикатора разряда батареи.
Микроконтроллер 1 измеряет частоту сердечных сокращений (ЧСС) пациента путем обработки оцифрованного кардиосигнала.
Генератор импульсов стимуляции 10 служит для формирования последовательности импульсов с заданными пользователем значениями амплитуды, длительности и частоты стимуляции.
АЦП 1 и АЦП 2 преобразуют в двоичные коды значения напряжения и тока на нагрузке, представляющей собой участок тканей пациента между электродами стимуляции, и передают его на микроконтроллер 1, который выполняет расчет импеданса нагрузки, информация о котором используется для осуществления контроля целостности электрической цепи, например обнаружения обрыва цепи или короткого замыкания электродов или нарушения электрического контакта, а также оптимальной установки стимулирующих электродов с целью минимизации амплитуды импульсов стимуляции, благодаря чему осуществляется навязка сердечного ритма с минимальным дискомфортом для пациента.
Каждый электрод, входной или выходной (на чертеже не показаны), оснащен соответствующим кабелем для эндокардиальной стимуляции, присоединяемым с помощью разъемов.
Блок питания (батарея) 12 отдельно для каждого из узлов электрокардиостимулятора с помощью преобразователей 13, 14, 16 формирует ряд напряжений, необходимых для осуществления их работы.
Осуществление заявляемой полезной модели подтверждается примерами конкретного выполнения.
Конструктивно электрокардиостимулятор выполнен в корпусе из полимерного материала, например пластмассы, габариты которого составляют 120×90×32 мм, масса с батареями - не более 230 г.
Устройство размещают на пользователе, в камеры сердца которого введены электроды.
Работа электрокардиостимулятора осуществляется следующим образом.
Аппарат поставляется в состоянии полной готовности к применению.
Перед проведением стимуляции врач принимает решение о применении одного из возможных режимов эндокардиальной стимуляции, после чего присоединяет к аппарату кабель.
Заявляемая конструкция обеспечивает возможность устанавливать перед началом процедуры ЭКС значения параметров стимуляции и отображения ЭКГ.
При фиксированном и сверхчастом режимах стимуляцию выполняют асинхронно на фиксированной частоте независимо от активности сердца. При первоначальной установке режима частота устанавливается по умолчанию и может изменяться оператором до начала или в процессе стимуляции.
К соответствующим выходам устройства «ЭНДОКАРД» при необходимости присоединяют переходник-адаптер, служащий для увеличения расстояния между кардиостимулятором и стимулирующим электродом. В полость сердца пациента вводят электрод для эндокардиальной стимуляции, концы которого подключают к соответствующим выходам или переходнику. При необходимости изменяют режим и параметры стимуляции.
После подключения устройства и присоединения к нему электродов, проводимых в камеру сердца при эндокардиальном режиме, АЦП 6 начинает передавать двоичные коды о биопотенциалах, поступивших на него из камер сердца (предсердия или желудочков) и аналоговые коммутаторы 7 и 8, в двоичный код, поступающий в микроконтроллер 1 по последовательному интерфейсу SPI. После обработки данного кода микроконтроллер 1 выделяет потенциалы активности предсердий (зубцы Р) и/или желудочков (зубцы R), необходимые на выполнения биоуправляемой стимуляции сердца, а также формирует сигнал, поступающий по 8-разрядному параллельному интерфейсу на ЖКИ 2 для отображения электрограммы.
Генератор импульсов 10 формирует управляющие импульсы для выбранного режима эндокардиальной стимуляции, при этом амплитуда импульсов определяется величиной напряжения, поступающего на него с ЦАП. АЦП1 и АЦП2 преобразуют сигналы, поступающие на них с генератора импульсов напряжения в двоичный код, при этом длительность импульсов определяется длительностью импульса поступающего через ограничитель 11 на генератор 10. Форма импульсов определяется преобразователем 9, с выходов которого сигнал поступает через аналоговые коммутаторы 7, 8 на выходы для проведения стимуляции предсердий и/или желудочков.
После этого сигнал поступает на входы блока управления 1, который преобразует полученную информацию и передает ее на ЖКИ 2. После преобразования поступившая информации отображается (визуализируется) на экране в графическом виде, а именно при эндокардиальном режиме стимуляции в виде ЭГ.
Помимо этого блок управления 1 передает на экран 5 информацию о режимах работы электрокардиостимулятора, параметрах проводимой электрокардиостимуляции, в частности скорости развертки, чувствительности.
Команды пользователя передаются на блок управления путем нажатия на соответствующую кнопку пленочной панели управления.
Заявляемая полезная модель представляет собой носимое на теле пользователя устройство, которое позволяет не только осуществлять электрокардиостимуляцию эндокардиальным способом (ЭндКС), но и одновременно отображать всю полученную информацию, а также осуществлять выбор режимов стимуляции, которые задаются с помощью органов управления - кнопочной панели.