SU1584906A1

SU1584906A1 - Устройство дл оценки показателей,характеризующих состо ние различных физиологических систем организма

Info

Publication number: SU1584906A1
Application number: SU874317134A
Authority: SU
Inventors: Александр Михайлович Зуфрин; Юрий Семенович Ройтбург; Святослав Юрьевич Штюрмер; Андрей Сергеевич Куликов; Сергей Борисович Ильин
Original assignee: Особое конструкторско-технологическое бюро "Парсек" при Тольяттинском политехническом институте
Priority date: 1987-10-19
Filing date: 1987-10-19
Publication date: 1990-08-15

Abstract

Изобретение относитс к медицинской технике и может быть использовано в системах оценки состо ний человека-оператора, а также дл анализа состо ний организма при вли нии различных методов терапевтического воздействи на больных. Цель изобретени - расширение диагностических возможностей путем адекватного сравнени показателей различных электрофизиологических сигналов с предварительным выделением индукционных сверхмедленных волн из анализируемых сигналов. Устройство производит выделение модул ционных сверхмедленных волн из электрокардио-, электроэнцефалосигналов и сигналов кожно-гальванической реакции, вычисл ет спектры этих волн, а также спектры всех взаимно коррел ционных выделенных волн. Дл этого в устройство, содержащее блоки 14 усилени и фильтрации, формирователь 12 синхроимпульса R-зубца, измеритель 13 кардиоцикла и многоканальный блок 11 отображени и регистрации, введены детекторы 4, интеграторы 5 со сбросом, аналого-цифровые преобразователи 6, циклические двоичные усреднители 2, интерпол тор 1, сдвиговые регистры 3, цифровые спектроанализаторы 9, цифровые коррелометры 10, блок 7 управлени и лини 8 задержки. 3 ил.

Description

Изобретение относитс к медицинскому приборостроению, прикладной физиологии , а именно к устройствам дл измерени показателей состо ний физиологических систем организма, и может быть использовано в системах оценки состо ний человека-оператора, а также дл количественного анализа состо ний организма при вли нии различных методов терапевтического воздействи на больных.

Цель изобретени - расширение диагностических возможностей путем адекватного сравнени показателей различных электрофизиологических сигналов с предварительным выделением модул ционных сверхмедленных волн из информативных параметров анализируемых сигналов.

На фиг. 1 представлена структурна схема устройства-, на фиг. 2 - временна диаграмма его работы; на фиг. 3 - спектрограммы, характеризующие состо ние физиологических систем оператора.

Устройство (фиг.1) содержит линейный интерпол тор 1, циклические двоичные усреднители 2,. сдвиговые регистры 3, детекторы 4, линейные интеграторы 5 со сбросом, аналого- цифровые преобразователи 6, блок 7 управлени , линию 8 задержки, цифровые спектроанализаторы 9, цифровые коррелометры 10, многоканальный блок 11 отображени и регистрации информации , формирователь 12 синхроим/- пульсов из R-зубцов ЭКГ, цифровой измеритель 13 кардиоинтервалов о ЭКГ и блоки 14 усилени и фильтрации /электрофизиологических сигналов 15-18.

Получение достоверных оценок состо ний физиологических систем организма основываетс на количественных закономерност х системной организации различных физиологических процессов , в том числе и адаптационных процессов взаимодействи систем организма . Функциональной основой физиологических процессов организма вл етс сверхмедленна ритмическа активность . Сверхмедленные процессы общесистемны и про вл ютс как непосредственно , так и в виде модул ционных компонент в стандартных электрофизиологических сигналах

s(t) + mSl(t) +

x(t)

+ Я(О,

(1)

5

0

5

0

5

0

5

0

5

где s(t) - стандартный электрофизиологический сигнал; 51 (t) - сверхмедленные физиологические процессы;

га - коэффициент модул ции информативных параметров электрофизиологических сигналов .

Дл выделени сверхмедленных сигналов могут примен тьс методы, основанные на выделении сверхмедленных волн как модул ционных компонент электрофизиологических сигналов, т.е. методы, обеспечивающие выделение компонент m Sl(t) j из сигналов s(t) в соотношении (1).

Данный подход реализован в устройстве , обеспечивающем выделение сверхмедленных волн из модул ционных компонентов информативных параметров различных электрофизиологических сигналов и- осуществл ющем получение параметров как дл оценки состо ний физиологических систем генерирующих эти сигналы, так и дл оценки адаптационных процессов взаимодействи систем организма, В качестве оценок взаимосв зи (а следовательно, и взаимодействи ) , используют такие показатели , как коэффициент коррел ции, а также учитываетс частотный состав процессов взаимодействи , так как в зависимости от включени того или иного уровн управлени , частотный состав может существенно измен тьс без значительного изменени коэффициента коррел ции. I

Устройство работает следующим образом .

Из усиленного блоком 14 усилени и фильтрации электрокардиосигнала (ЭКС) формирователем 12 синхроимпульсов в моменты прохождени R-зуб- , цов формируютс синхроимпульсы, которые поступают на цифровой измеритель 13 кардиоинтервалов, измер ющий периоды следовани импульсов. Оценки длительностей периодов поступают на линейный интерпол тор 1 в неравноотсто щие моменты времени (равные длительност м РР-интервалов), которые производ т операцию линейной интерпол ции по двум отсчетам, в промежуток между которыми попадает сигнал 17 (фиг.2) с блока 7 управлени , поступающий с интервалом Тс, выбираемым равным 1 с. На выходе линейного интерпол тора 1 формируетс последовательность равноотсто щих отсчетов. Она поступает на вход циклического двоичного усреднител 2, выполн ющего попарное усреднение последовательно поступающих значений на заданное количество раз в цикле. В ходе усреднени производитс последовательное суммирование по 2 (1 цикл), 4, 8, 16 (8 циклов) и т.д. значений. Блок 2 обеспечивает циклическое двоичное усреднение в заданное число раз, необходимое дл выделени сверхмедленных волн в заданном частотном диапазоне. Так, например, при равном 64-спектральном разрешении спектро- анализатора 9, при использовании одного цикла усреднени обеспечиваетс достоверное выделение волн с периодами примерно от 2 мин до 2 с, а при использовании восьми циклов усреднени соответственно в диапазоне от 17 мин до 32 с, циклический усреднитель 2 выбран двоичным дл обеспечени эффективного подавлени сигналов и помех на частотах выше граничной частоты. Сдвиговый регистр 3 обеспечивает в реальном времени накопление и обновление данных до полного объема, необходимого дл работы цифрового спектроанализатора 9 и коррелометра 1 . Из электрофизиологических сигналов, например, электроэнцефалосигнала (ЭЭС), элект- ромиосигнала (ЭМС) и сигнала кожно- гальванической реакции (КГР) детекторы 4 формируют однопол рные электрические сигналы, эквивалентные модулю входных, поступающие на линейные интеграторы 5 со сбросом, которые обеспечивают накопление данных ,за интервал 1 с. При этрм (дл устранени вли ни предыдущих данных на последующие) после измерени накопленных с помощью аналого-цифровых преобразователей 6 амплитуд через интервал времени, заданный линией 8 задержки, осуществл етс , сброс линейных интеграторов 5 до нул . Цифровые коды с аналого-цифровых преобразователей 6 поступают через циклические двоичные усреднители 2 на сдвиговые регистры 3, обеспечива в них обновление данных с шагом в 1 с. Измеренные выборки (наборы кодов) поступают на цифровые спектроанали- заторы 9, которые осуществл ют вычисление амплитудных спектров сверхмедленных волн анализируемых процессов (например, КИГ, ЭЭГ правого и левого полушари , КГР и т.д.). Сигналы со сдвиговых регистров 3 поступают также на входы цифровых корре- лометров, вычисл ющих взаимно-ковариационные функции дл всех пар анализируемых процессов. Сигналы с цифровых коррелометров 10 поступают на

10 соответствующие цифровые спектроана- лизаторы 9, которые вычисл ют взаим- ноковариационные спектры. Данные о спектральном составе сверхмедленных волн анализируемых сигналов и

15 их взаимно-ковариационных спектрах поступают на соответствующие входы многоканального блока 11 отображени и регистрации информации, который представл ет эти данные в графичес20 кой форме в виде спектров.

Спектрограммы, характеризующие адаптационные процессы взаимодействи в фоновом испытании и при операторской де тельности приведены на

5 фиг. 3: а, б, в - фон, г, д, е операторска де тельность, I - взаимный спектр между правым и левым полушари ми (F70, - FjO), II - взаимный спектр между левым полушарием и

кардиоинтервалограммой (FrO, - КИГ); III - взаимный спектр между правым полушарием и кардиоинтервалограммой

(F,07 - КИГ).

о Использование оценок спектральных компонент адаптационных процессов взаимодействи физиологических систем: сердечно-сосудист- й (сигналы ЭКГ), юнтрд ьнои ьсрь iv,и (сигналы ЭЭГ) и вегетативной систем (сигналы КГР) позвол ет решить задачи оценки состо ний человека-оператора и оптимизации параметров воздействи при р де терапевтических или стимулирующих воздействи .

0

4S

Claims

Формула изобретени

Устройство дл оценки показателей, характеризующих состо ни различных физиологических систем организма, содержащее каналы электрокардиограммы , электроэнцефалограммы и кожно- гальванической реакции, каждый из которых содержит блок усилени и фильтрации, а канал электрокардиограммы содержит также последовательно соединенные формирователь синхроимпульса R-зубца и цифровой измеритель кардиоинтервала, а также многоканаль5

ный блок отображени и регистрации спектрограмм, отличающее- с тем, что, с целью расширени диагностических возможностей путем адекватного сравнени показателей различных электрофизиологических сигналов , введены в канал электрокардиограммы соединенные с выходом цифрового измерител кардиоинтервалов последовательно соединенные интерпол тор , циклический двоичный усреднитель , сдвигающий регистр и цифровой спектроанализатор, в других каналах к каждому из блоков усилени и фильтрации подключены последовательно соединенные детектор, интегратор , аналого-цифровой преобразователь , циклический двоичный усреднитель и спектроанализатор, кроме того в устройство введены последовательно соединенные блок управлени и лини задержки, последовательно соединен

5

0

ные коррелометры и спектроаналиэато- ры, причем первый и второй входы коррелометров соединены с выводами двух регистров разных каналов в различных комбинаци х, причем количество коррелометров определ етс количеством комбинаций таких соединений, при этом выходы всех спектроанализа- торов соединены с входами многоканального блока отображени и регистрации спектрограмм, вторые входы аналого-цифровых преобразователей, циклических двоичных усреднителей, сдвиговых регистров, спектроанали- заторов, интерпол тора, а также третьи входы коррелометров и одиннадцатый вход многоканального блока отображени и регистрации соединены с выходами блока управлени , а вторые входы интеграторов - с выходом линии задержки.

ч

i

5

%

«n

J «-

в

Ьч