ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛОВ

Область техники

Предлагаемое изобретение относится к медицине и медицинской технике, в частности, к устройствам анализа электрокардиосигналов и экспресс- диагностики заболеваний внутренних органов человека. Дистанционный диагностический комплекс предназначен для скрининг-диагностики заболеваний внутренних органов, в том числе на начальном этапе развития, проводимой в условиях поликлиники, лечебно- диагностического центра, при диспансеризации населения и профессиональном отборе.

Предшествующий уровень техники

Как известно, кардиоимпульсы любой физической природы: электрической, магнитной, гидродинамической и механической - все одновременно генерируемые сердцем и подвергаемые модуляции несут в себе дублированную информацию о норме и заболеваниях внутренних органов (Успенский В.М. Информационная функция сердца. Теория и практика диагностики заболеваний внутренних органов методом информационного анализа электрокардиосигналов. - М.: «ПЛАНЕТА», 2016. -с.272.) Однако для информационного анализа по технологии, предложенной В.М. Успенским, в настоящее время наиболее доступны электрокардиосигналы и, по-видимому, сейсмокардиосигналы.

Например, в диагностической системе «Скрифакс» используются три стандартных отведения от конечностей (фиг. 1), предложенные Эйнтховеном (правая рука - левая рука, правая рука - левая нога, левая нога - левая рука).

Эти отведения обозначаются RL, LF, RF, где R - правая рука, L - левая рука, F - левая нога.

Технология информационного анализа электрокардиосигналов основана на вариабельности основных параметров QRS -желудочкового комплекса кардиоциклов (фиг.2), отражающей закладку информации в кардиоимпульсы методом амплитудной, частотной и фазовой модуляции в момент их генерации синусовым узлом и заключается в следующем.

Применительно к электрокардиосигналам: это измерение амплитуды желудочкового QRS- комплекса ЭКГ, который составляет основной вклад в электрокардиоимпульс, измерение интервалов времени между QRS- комплексами. Таким образом, основными параметрами измерения приняты амплитуда R _n желудочкового QRS-комплекса и интервал времени Т _п между tR„ и tR _n+i . Следующим параметром измерения использовалось отношение амплитуды к интервалу (R _n /T _n ). Арктангенс a _n =arctg(R _n /T _n ) этого отношения назвали «фазовым углом», условно считая его показателем фазового отклонения последующего электрокардиосигнала по отношению к предыдущему (фиг. 2).

Следующая процедура - это кодирование динамики параметров измерения QRS- желудочковых комплексов в последовательном режиме. Кодирование - это процесс преобразования динамики основных параметров сигналов любой физической природы в дискретную последовательность символов, итогом которого является семантический текст, называемый кодограммой. Для осуществления кодирования необходим алфавит символов определенной мерности и семантики. Символ кодирования представляет собой отдельный дискретный буквенный или цифровой символ элементарной исходной единицы информации, который может быть одно-, двух-, трех- и более мерным. На фиг. 3 приведено правило кодирования трёхмерными символами.

Итогом кодирования динамики основных параметров 600 кардиоциклов является первичная (исходная) кодограмма, которую следует рассматривать в качестве кодового эквивалента информации, закладываемой модулирующим механизмом сердца в электрокардиосигналы. В качестве примера на фиг. 4 представлена первичная кодограмма при кодировании с помощью трехмерных символов, алфавит которых включает 6 символов, отражающих возможные комбинации соотношения динамики амплитуды R _n , интервала времени Т _п , и угла a _h конкретного больного.

Ключом к информационному анализу исходной (первичной) кодограммы является допущение, согласно которому в биологических системах в любом информационном потоке существуют семантические связи между ближайшими тремя сигналами. Такое свойство открывает возможность выявления наиболее устойчивых и часто повторяющихся комбинаций символов, которые могут соответствовать значимой специфической семантике сообщения, заложенного в электрокардиосигналы.

На фиг.5 представлена структурированная на трехчленные комбинации символов кодограмма, полученная путем перемещения окна трехчленных комбинаций символов последовательно на один символ от начала до конца первичной кодограммы с подсчетом одинаковых комбинаций символов и распределение их с учетом частоты встречаемости (комбинации символов, встречавшиеся менее двух раз, не учтены). Специфические эталонные кодограммы различных заболеваний внутренних органов получены на основе сравнительного анализа вторичных структурированных кодограмм пациентов той или иной группы заболеваний. Набор трехчленных кодовых комбинаций 100% встречаемости в каждой группе составили специфическую эталонную комбинацию соответствующего заболевания. Ниже представлены варианты эталонных кодограмм, где: а - кодограмма желчнокаменной болезни; б - кодограмма сахарного диабета; в - кодограмма язвенной болезни; г - кодограмма гипертонической болезни . а - FAA, FFA, FCA, AAF, ADF, AFF, AEF, DFA, FBA, AAD, DFC, GAD, ACF,

EFF;

б - AFC, CAF, AFA, FAE, AFB, BAF, BAD, EFC, EFA, CFC;

в - ACF, FAC, CFA, CAF, FAD, AFA, CDF, AFC, AAC, ACD, FDA, DCF, AFD, CAC, DFF, ADC, ABF, DAA, FCD;

г - FAC, AAC, FAD, CAF, CAA, FFC, FAE, DFF, ACC, FDA, BFA, ABF, DAA, FCC, ACD, AFB, DAF, ADD, EDF, CAC.

Таким образом, технология информационного анализа электрокардиосигналов с целью диагностики заболеваний внутренних органов включает следующие этапы: 1-ый этап - непрерывная регистрация ЭКГ, включающая 600 кардиоциклов; 2-ой этап - измерение основных параметров QRS -желудочковых комплексов; 3-ий этап - кодирование динамики параметров QRS -желудочковых комплексов в последовательном режиме и получение первичной кодограммы; 4-ый этап - структурирование первичной кодограммы на трехчленные комбинации в последовательном режиме и распределение их в соответствии с частотой встречаемости; 5-ый этап - сравнение эталонных кодограмм заболеваний внутренних органов со структурированной кодограммой обследуемого; 6-ой этап - диагностика заболеваний, когда эталонная кодограмма того или иного заболевания полностью присутствует в структурированной кодограмме обследуемого.

В процессе создания диагностической системы, основанной на информационном анализе электрокардиосигналов, существенное развитие получил электрокардиограф. Первый опыт использования электрокардиографов, применяемых в медицинской практике, убедил в их непригодности для регистрации электрокардиосигналов, предназначенных для информационного анализа и диагностики заболеваний внутренних органов. В частности, возникла необходимость расширения диапазона частот для входного сигнала. В гармоническом спектре нормальной ЭКГ при пульсе 60 - 70 ударов в 1 минуту, как известно, выделено 34 гармоники в диапазоне 0,5 - 120 Гц, что и определило диапазон частот большинства современных электрокардиографов, используемых в практической медицине для определения патологии сердечно сосудистых заболеваний. Однако при учащении пульса гармонический спектр ЭКГ расширяется за счёт появления высоко частотных гармоник. Среди гармоник по наиболее значимому энергетическому вкладу появляются гармоники более высоких частот вплоть до 470 Гц. Напротив, при упреждении пульса среди ведущих гармоник могут преобладать гармоники более низких частот.

Технические требования к устройствам съёма электрокардиосигналов (электрокардиоблоку) формировались в процессе длительной апробации экспериментальных образцов приборов и научных экспериментов, направленных на создание максимально эффективной технологии информационного анализа электрокардиосигналов. Основными техническими требованиями к электрокардиоблоку высокого разрешения являются («Электрокардиография высокого разрешения». Под редакцией Г.Г. Иванова, С.В. Грачева, А. Л. Сыркина. М., Издательство «Триада-Х», 2003-304с.) высокая частота дискретизации входного сигнала от 1000 Гц, обеспечивающая измерение основных параметров QRS -комплексов, с точностью амплитуды до 5 мкВ.

Перечисленные технические требования свидетельствуют о том, что большинство выпускаемых фирмами электрокардиографов не соответствуют вышеизложенным техническим требованиям и не могут быть использованы для съёма электрокардиосигналов, подлежащих информационному анализу.

Из уровня техники известен способ диагностики заболеваний внутренних органов, раскрытый в патенте на изобретение RU 2407431, опубликованном 27.12.2010, заключающийся в одновременном снятии с помощью электрокардиоблока (ЭКБ) от 300 до 600 электрокардиоциклов в 1, 2, и 3 стандартных отведениях по Эйтховену. Измеряют амплитуды QRS- желудочковых комплексов с погрешностью до 1 милливольта и интервалы времени между ними с погрешностью до 1 миллисекунды. Структурируют массив кардиоциклов с помощью «окна», включающего последовательно 3 или более кардиоциклов путем перемещения на один кардиоцикл вдоль электрокардиограммы от начала до ее конца. Кодируют каждый фрагмент структурированной электрокардиограммы с помощью символов. Подсчитывают одинаковые символы кодирования фрагментов и ранжируют их с учетом частоты встречаемости. Сравнивают с эталонными кодограммами нормы и различных заболеваний, которые получены аналогичным способом, включающим символы только 100% встречаемости. Заключение о наличии нормы или заболевания выносят, суммируя сведения о диагностике в трех отведениях, в каждом из которых наличие нормы или заболевания констатируют при наличии полного набора символов соответствующего эталона. Данный способ позволяет сократить продолжительность исследования и повысить точность диагностики.

Недостатком вышеуказанного способа является то, что для его реализации нельзя использовать стандартные электрокардиографы из-за высокой погрешности измерения амплитуды и частоты.

Этот недостаток устранен в диагностическом комплексе, выполненном в виде устройства экспресс-диагностики заболеваний внутренних органов и онкопатологии с погрешностью измерения амплитуды до 1 милливольта и интервалами времени между ними с погрешностью до 1 миллисекунды для экспресс диагностики, раскрытом в патенте на изобретение RU 2159574, опубликованном 27.11.2000.

Данное устройство по совокупности существенных признаков является наиболее близким к заявленному изобретению и содержит датчики (электроды ЭКБ), управляемый коммутатор, предварительный усилитель, блок масштабного усиления, стандартный 10 битный аналого-цифровой преобразователь, преобразователь кода с гальванической развязкой, блоки первичной обработки сигнала, выделения основных информационных признаков, отображения информации и регистрации, шифратор и дешифратор команд, пульт оператора, генератор калибровочного сигнала и вычислительный блок. Последний выполнен на блоках формирования информационного массива, сравнения, хранения эталонов и формирования диагноза. Приведены алгоритмы работы указанных основных его блоков. В состав аппаратуры экспресс-диагностики входят стандартные электроды ЭКБ непосредственно соединенные коммутирующим блоком, который в свою очередь соединен через разъем USB с вычислительным блоком на стандартной персональной ЭВМ. Блоки отображения информации и регистрации - стандартные, соответственно, монитор и принтер. Пульт управления - стандартная клавиатура.

Проблема заключается в недостаточном объеме диагностической информации, который позволял бы объективно оценить состояние здоровья пациента. В частности, данное устройство не позволяет осуществлять диагностику других заболеваний внутренних органов из-за достаточно высокой погрешности определения амплитуды и временных интервалов QRS- желудочковых комплексов. Кроме того, данное устройство ограничивает расположение пациента относительно врача и не позволяет проводить обследование дистанционно и диагностику группы пациентов одновременно.

Раскрытие изобретения

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в уменьшении погрешности измерения амплитуды до 5 микровольт и интервалов времени между ними с погрешностью до (0.25 - 0.5) миллисекунды, обеспечивая тем самым расширение области его использования за счет возможности диагностики большего объема различных заболеваний внутренних органов с ее локализацией на любой стадии их развития и проведения обследования дистанционно и диагностики группы пациентов одновременно.

Технический результат достигается за счет того, что в дистанционном комплексе для анализа электрокардиосигналов, содержащем электроды и датчики с аналоговым выходом, связанные с электрокардиоблоком высокого разрешения с радио интерфейсом, аналого-цифровой преобразователь высокого разрешения (АЦП), блок аккумуляторов, модуль радио интерфейса, связанный через персональную ЭВМ с сетью Интернет с диагностическим сервером обработки данных и хранилищем, в состав электрокардиоблока дополнительно введены микроконтроллер, блок источников опорного напряжения и радио интерфейс, выполненные в едином блоке совместно с АЦП и аккумуляторами, а электроды и датчики с аналоговым выходом через кабели жестко соединены с АЦП, при этом блок аккумуляторов через блок источников опорного напряжения подключён к соответствующим входам упомянутых АЦП, дополнительного микроконтроллера и радио интерфейса, выполненного с возможностью беспроводного соединения через персональную ЭВМ с диагностическим сервером обработки данных, подключённым к хранилищу данных.

Кроме того, в дистанционный комплекс для анализа электрокардиосигналов может быть введен, по меньшей мере, один дополнительный электрокардиоблок высокого разрешения, радио интерфейс которого, выполнен с возможностью беспроводного соединения через дополнительную персональную ЭВМ с диагностическим сервером обработки данных. При этом к свободным входам АЦП электрокадиоблока могут быть подключены дополнительные датчики с аналоговым выходом, а датчики с цифровым выходом подключены через внешний разъем к дополнительному микроконтроллеру.

Также к дополнительному микроконтроллеру может быть подключен сейсмокардиоблок на основе микромеханических акселерометров и гироскопов.

Указанный технический результат достигается также за счет того, что в дистанционном комплексе для анализа электрокардиосигналов реализованы режимы регистрации ЭКГ и СКГ и режимы диагностики заболеваний внутренних органов человека. При этом на первом этапе «регистрация ЭКГ и СКГ» последовательно на каждом кардиоцикле вычисляются размах амплитуд R _n , R _n+i, интервалы T _h Т _p+ i и «фазовых углов» a _h, a _h+ i _, последовательное кодирование трехмерными символами, кодирование динамики параметров QRS -желудочковых комплексов в последовательном режиме и получение первичной кодограммы осуществляется в микропроцессоре ЭКБ и через радио интерфейс передается в компьютер, структурирование первичной кодограммы на трехчленные комбинации в последовательном режиме и распределение их в соответствии с частотой встречаемости и сравнение эталонных кодограмм заболеваний внутренних органов со структурированной кодограммой обследуемого и диагностика заболеваний, когда эталонная кодограмма того или иного заболевания полностью присутствует в структурированной кодограмме обследуемого, осуществляется в компьютере и пересылается через Интернет на сервер и хранилище.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 представлена схема наложения электродов и усиленные униполярные отведения от конечностей;

на фиг.2 показаны параметры измерения последовательных кардиоциклов, отражающие закладку информации в кардиоимпульсы методом амплитудной, частотной и фазовой модуляции в момент их генерации синусовым узлом;

на фиг.З представлена таблица трёхмерных символов, кодирующих три основных параметра: R _n - амплитуда QRS -желудочковых комплексов, Т _п - интервал времени между t _Rn и t _Rn+i (T _n = tR _n+i tR _n ) и a _n =arctg(R _n /T _n ) - «фазовый угол»;

на фиг.4 показана первичная кодограмма;

на фиг.5 представлена структурированная на трехчленные комбинации символов кодограмма, полученная путем перемещения окна трехчленных комбинаций символов последовательно на один символ от начала до конца первичной кодограммы с подсчетом одинаковых комбинаций символов и распределение их с учетом частоты встречаемости; на фиг.6 показаны варианты эталонных кодограмм: а - желчнокаменной болезни; б - сахарного диабета; в - язвенной болезни; г - гипертонической болезни;

на фиг.7 показана функциональная схема 24-разрядного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) высокого разрешения;

на фиг.8 представлены диаграммы, иллюстрирующие вариации Аллана шумов опытного образца элетрокардиоблока (ЭКБ) высокого разрешения;

на фиг.9 показано расположение электродов ЭКБ и сейсмокардиоблока (СКБ) на человеке;

на фиг.10 - интерфейс программы сбора данных;

на фиг.1 1 представлена схема дистанционного комплекса для анализа электрокардиосигналов, где:

1 - Электроды и датчики:

1.1 - 1.4 - электроды ЭКБ;

1.5 - инерциальный датчик;

1.6 - 1.8 - другие датчики, в частности, акустические датчики, респираторный (дыхания) датчик, датчики давления, температуры, фотоплетизмограф;

2 - Кабели (проводники)

3 - Электрокардиоблок (ЭКБ) высокого разрешения с радио интерфейсом;

4 - Дельта-сигма аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

5 - Микроконтроллер;

6 - Модуль радио интерфейса (Bluetooth);

7 - Блок источников опорного напряжения;

8 - Блок аккумуляторов;

9 - Персональная ЭВМ;

10 - Диагностический сервер обработки данных;

11 - Хранилище данных;

12 - Внешний разъем;

13 - Датчики с цифровым выходом:

13.1 - сейсмокардиоблок (СКБ);

13.2 - датчик давления;

13.N - другие датчики, в частности фотоплетизмограф, электронный термометр и т.д. Вариант осуществления изобретения

Дистанционный комплекс для анализа электрокардиосигналов предназначен для одновременного диагностирования заболеваний внутренних органов большого количества пациентов как в одной поликлинике, так и в различных расположенных в различных регионах.

Дистанционный комплекс для анализа электрокардиосигналов содержит электроды 1.1 - 1.4 электрокадиоблока высокого разрешения 3 и датчики с аналоговыми выходами 1.5 - 1.8, соединенные с электрокадиоблоком высокого разрешения посредством кабелей 2.1 - 2.8, электрокардиоблок высокого разрешения, состоящий из дельта-сигма аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 4 высокого разрешения с параллельными каналами, включающего в свой состав: усилитель с программируемыми коэффициентами усиления, внутренний эталон опорного напряжения, встроенный генератор (не показан) и сигнальный процессор. АЦП 4 последовательно соединен с модулем радио интерфейса (Bluetooth) через дополнительный микроконтроллер (микропроцессор) 5. При этом АЦП 4, дополнительный микроконтроллер 5, модуль радио интерфейса 6 соединены с блоком аккумуляторов 8 через блок источников опорного напряжения 7. Каждый электрокардиоблок высокого разрешения 3 выполнен в едином корпусе и через модуль радио интерфейса 6 соединен с отдельной персональной ЭВМ 9, подключенной к сети Интернет, посредством которой осуществляется соединение с диагностическим сервером обработки данных 10 и хранилищем данных 11. Датчики с цифровым выходом 13.1 - 13.N подключены через внешний разъем 12 к дополнительному микроконтроллеру 5.

Аппаратная реализация блоков заявленного дистанционного комплекса для анализа электрокардиосигналов может быть следующей:

датчики: стандартные электроды ЭКБ;

диагностический сервер обработки данных: сервер Dell PowerEdge R430 1хЕ5- 2620v4 х4 3.5" RW НВА330 iD8En 1G 4Р lx550W 3Y NBD (210-ADLO-246)

аналого-цифровой преобразователь: 24-битный интегральный модуль АЦП для измерения биопотенциалов, например, ADS1298;

32-разрядный микроконтроллер с тактовой частотой от 72 МГц, например, STM32F4;

модуль беспроводной связи Bluetooth, например, НС-06;

источники опорного напряжения, например, микросхемы типа ADM7150, ADM7160; аккумуляторные батарейки, например, Robiton 3,7 В.

Необходимость использования дельта-сигма АЦП обусловлена следующим:

Амплитуда напряжения R _n желудочкового QRS -комплекса содержит несколько составляющих:

Rn ~ Rn- Rn+ Rnf Rna Rni Rnx >

Где R _n -абсолютное значение амплитуды напряжения R _n желудочкового QRS- комплекса;

R _n. - постоянная составляющая амплитуды напряжения R _n ;

R _n+ - переменная (вариабельность) составляющая амплитуды напряжения R _n ;

R _nf - наводки электромагнитных полей (сетевые, от радио-теле станций и др.);

R _na - суммарная погрешность АЦП;

R _ni - собственные внутренние шумы (тепловые) ЭКБ;

R _nx - не учтенные шумы ЭКБ и наводки.

Аналогичное уравнения измерений будут и для Т„ и a _h .

Вариабельность QRS- комплекса ЭКГ R _n+ содержит информацию о заболевании того или иного органа человека. Поэтому определение амплитуды напряжения необходимо проводить с минимальной погрешностью. Для минимизации погрешностей измерения в ЭКГ используют различные фильтры в сигнальном процессоре или микроконтроллере (см. например, фиг.14 п.133 Д1 фиг.З п 340-344 Д2). Однако при фильтрации происходит искажение постоянной составляющей и переменной составляющей QRS- комплекса. Это связано с тем, что фильтр «принимает» переменную составляющую полезного сигнала как шум. Для исключения этого эффекта необходимо исключить предварительные фильтры, а уменьшение погрешностей обеспечить за счет выбора схемно-конструктивных решений и режимов работы. Для этого выбраны АЦП с минимальной ценой младшего разряда (ценой импульса) и минимальным временем преобразования. При этом, для сокращения времени преобразования для каждого электрода используется свой АЦП. При этом, частота опроса АЦП выбирается из условия обеспечения погрешности из-за наводок сетевых помех R _nf на уровне собственных шумов ЭКБ из условия:

f ₀ =Af _c / R _ni ,

где f ₀ - частота опроса;

А - максимальная амплитуда доминирующей наводки;

f _c - частота доминирующей наводки;

R _ni - собственные шумы (тепловые) ЭКБ. И

Величина частоты опроса является доминирующей в определении погрешности времени кардиоцикла, так как чем выше частота опроса тем меньше погрешность определения времени кардиоцикла t _Rnn =l/ f _o

Существует зависимость между пропускной способностью радио интерфейса, количеством используемых отведений и частотой опроса:

f ₀ =B/CN,

где В - максимальная скорость передачи информации кбайт/сек.;

С - количество отчетов в одном отведении;

N - количество отведений.

Обычно пропускная способность радио интерфейса (Bluetooth) составляет 138240 кбайт в сек, а один отчет содержит 12 байт. Тогда максимальная возможная частота опроса составит для одного канала 11.52 кГц, для трех 3.840 кГц, для 1.440 кГц. Таким образом, для обеспечения минимальной погрешности необходимо использовать 2 канала, и при опросе 5 кГц величина погрешности определения периода кардиоцикла составит 0.2 мс.

Следующим источником в ЭКГ являются шумы источника питания, разъемов кнопок включения (неучтенные шумы и наводки). Шумы аккумуляторов существенно зависят от их внутреннего сопротивления и чем меньше их внутреннее сопротивление тем как правило меньше их шумы. Для обеспечения шумов аккумулятора и источников питания на их основе требуются аккумуляторы с уровнем внутреннего сопротивления менее 0.001 Ом. Кроме этого, в процессе работы аккумулятора происходит его нагрев и в результате с повышением температуры происходит увеличение тепловых шумов. Для устранения данного недостатка в состав источников питания ЭКБ дополнительно введен опорный источник питания со стабилизацией напряжения.

Использование разъемов в составе ЭКБ и кнопки включения по аналоговым цепям приводит к дополнительным, не учтенным шумам. Шумы разъемов и кнопок включения возникают из-за нестабильности контактных сопротивлений. Так, например, для лучших промышленных разъемов нестабильность контактного сопротивления составляет около 0.01 Ом. При токе потребления 500 мА шум составит на уровне 50 мкВ, аналогичная величина шума будет и для кнопки включения, что является не допустимой величиной.

Поэтому в заявленном изобретении исключена кнопка включения, для запуска передачи данных с ЭКБ с радио интерфейсом персональная ЭВМ отправляет команду на начало работы. ЭКБ с радио интерфейсом из режима ожидания переходит в режим работы и передачи информации, персональная ЭВМ принимает полученные данные измерений и производит последующую обработку и вывод результатов на экран монитора и передачу данных через интерфейс и хранилище.

Кроме этого, в процессе выбора схемно-технических решений, предусмотрены гальванические развязки между аналоговыми и цифровыми цепями ЭКБ.

Работа дистанционного комплекса для анализа электрокардиосигналов осуществляется следующим образом.

Работа электрокардиоблока (ЭКБ) в режиме ожидания начинается сразу после установки в него аккумуляторов. Управление работой ЭКБ осуществляется по командам с персональной ЭВМ 9. Электроды и датчики 1 накладываются на тело пациента по стандартной схеме отведений для снятия электрокардиограммы на запястьях рук или торсе пациента, сейсмокардиоблок (СКБ) устанавливается на грудине. С электродов электрокардиосигналы поступают по кабелям 2 на входы АЦП 4 электрокардиоблока высокого разрешения 3, где преобразуются в цифровой вид и поступают в дополнительный микроконтроллер (микропроцессор) 5, в который дополнительно через внешний разъем 12 поступают данные проекций микроускорений с сейсмокардиоблока (СКБ) 13.1. При этом напряжение с аккумуляторов 8 поступает на блок источников опорного напряжения 7, что позволяет обеспечить минимальную погрешность АЦП 4. В дополнительном микроконтроллере 5 производится первичная обработка сигнала и предварительная обработка измеренного сигнала в заданном диапазоне частот, в зависимости от режима работы. Одновременно микроконтроллер 5 проводит управление АЦП 4 и радио интерфейсом 6.

Работа дистанционного комплекса для анализа электрокардиосигналов предусмотрена в нескольких режимах.

Режим измерения и построения электрокардиограммы (ЭКГ) и сейсмокардиограммы (СКГ) (мониторинга) и контроля неотложного состояния обследуемого, когда измеряемые электрокардиоциклы и сейсмокардиоциклы непрерывно передаются через радио интерфейс 6 и персональную ЭВМ 9, где визуализируются в виде ЭКГ и СКГ.

В режиме диагностики заболеваний внутренних органов по методу Успенского В.М. измеряемые ЭКГ непрерывно передаются через радио интерфейс 6 и персональную ЭВМ 9, подключенную к сети Интернет, на диагностический сервер обработки данных 10 в течение не менее 10 минут. На сервере обработки данных 10 осуществляется выделение набора информативных признаков из первичных электрокардиосигналов, необходимых для реализации диагностических алгоритмов. Для выделения информативных признаков могут быть использованы любые широко известные алгоритмы, применяемые в практике автоматической обработки электрокардиограмм. Выделенная последовательность информативных признаков формирует информативный массив кодированных сигналов для проведения диагностики заболеваний. Каждому виду заболевания соответствует кодовая комбинация, которая сравнивается с кодовой комбинацией здорового состояния, определяется вероятность и наличие того или иного заболевания и формируется протокол (Фиг.2.) скрининг индикации заболеваний внутренних органов не инфекционной природы на основе технологии информационного анализа электрокардиосигналов. Данный протокол поступает на монитор персональной ЭВМ 9 и хранилище данных 11. При этом диагностика проводится по двум отведениям, а фазовые углы a _h вычисляются по формуле:

где R _n , R _n+i - амплитуды _, T _h, Т _h+ i - интервалы и «фазовые углы» a _h, a _h+ i

В режиме диагностики по электросейсмокардиосигналам регистрация ЭКГ и СКГ последовательно на каждом кардиоцикле вычисляется размах амплитуд R _n , R _n+i, интервалов T _h, Т _h+ i и «фазовых углов» a _h, a _h+ i _, последовательное кодирование трехмерными символами, кодирование динамики параметров QRS -желудочковых комплексов в последовательном режиме и получение первичной кодограммы осуществляется в микропроцессоре ЭКБ и через радио интерфейс передается в персональная ЭВМ, структурирование первичной кодограммы на трехчленные комбинации в последовательном режиме и распределение их в соответствии с частотой встречаемости и сравнение эталонных кодограмм заболеваний внутренних органов со структурированной кодограммой обследуемого и диагностика заболеваний, когда эталонная кодограмма того или иного заболевания полностью присутствует в структурированной кодограмме обследуемого, осуществляется в персональной ЭВМ и пересылается через интернет на сервер и в хранилище.

Как показано на фиг. 8, суммарная погрешность собственных шумов на интервале кардиоцикла (1сек.) не превышает 0.2 мкВ, а на частоте опроса - 0.8 мкВ.

Выполнение дистанционного комплекса для анализа электрокардиосигналов с такой совокупностью конструктивных признаков позволяет уменьшить погрешность измерения амплитуды менее 1 микровольт и уменьшить погрешность определения интервалов времени между ними до (0.25-0.5) миллисекунды, тем самым расширить область его использования за счет возможности диагностики большего объема различных заболеваний внутренних органов с ее локализацией на любой стадии их развития и проводить обследование дистанционно и диагностику группы пациентов одновременно при диспансеризации населения и профессиональном отборе кандидатов на вакансию.

Измерение электрокардиограммы (ЭКГ) и сейсмокардиограммы (СКГ) в режиме 1 контроля состояния сердечно-сосудистой системы (построение ЭКГ и СКГ), например, во время проведения операции, производилась с помощью программы сбора данных, установленной на персональной ЭВМ. Программа принимает данные электрокардиоблока (ЭКБ) по трем каналам размерности [мВ] с полосой пропускания с частотой опроса 1 кГц и данные с микромеханических датчиков (сейсмокардиоблока). Эксперимент проводился врачом-кардиохирургом, к.м.н. зав. кардиохирургическим отделением Белгородской областной клинической больницы Святителя Иосафа.

Электроды для снятия электрокардиограммы на теле испытуемого были установлены по следующей схеме: красный - правая ключица, желтый - левая ключица, зеленый - левое подреберье, черный (земля) - правое подреберье. СКБ расположен на середине грудины испытуемого. СКБ плотно прижат к телу и закреплен. Измерение проводилось в положении «лежа».

Программа принимает данные измеренных проекции кажущихся ускорений (g) на три оси и электрокардиосигнал по трем отведениям (мВ.). Информация выводится на экран монитора в текстовом виде и в виде графиков, а также записывается в файл. На рис.10 приведена панель экрана монитора. Программа принимает данные от электрокардиоблока с подключенным к нему сейсмокардиоблоком ЭСКБ в режиме реального времени и отображать их на экране монитора в соответствующих полях.

Модуль ускорения и сигналы ЭКГ по трем отведениям выводятся на экран в графическом виде. Одновременно, при проведении измерений все данные записываются в файлы в формате .txt и сохраняются на диске. Программа предоставляет возможность просматривать ранее записанные файлы в графическом и текстовом виде.

Выполнение комплекса с такой совокупностью конструктивных признаков позволяет уменьшить погрешность измерения амплитуды до 5 микровольт и уменьшить погрешность определения интервалов времени между ними до (0.25-0.5) миллисекунды, тем самым расширить область его использования за счет возможности диагностики большего объема различных заболеваний внутренних органов с ее локализацией на любой стадии их развития и проводить обследование дистанционно и диагностику группы пациентов одновременно при диспансеризации населения и профессиональном отборе кандидатов на вакансию.

Таким образом, предлагаемый дистанционный комплекс для анализа электрокардиосигналов обеспечивает достижение технического результата, который состоит в уменьшении погрешности измерения амплитуды кардиоциклов и интервалов времени между ними, тем самым расширяя области его использования за счет возможности диагностики большего объема различных заболеваний внутренних органов с их локализацией на любой стадии развития и позволяет проводить обследование дистанционно и диагностику группы пациентов одновременно.