АППАРАТУРА ДЛЯ АНАЛИЗА ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛА.

Электрокардиодиагностика - ведущее звено среди других разнообразных инструментальных методов исследования сердечнососудистой системы. Этому методу не существует альтернативы при диагностике нарушения ритма и проводимости сердца.

Сердце с управляющей системой представляет собой сложную динамическую систему. Сердечная деятельность регулируется вегетативной нервной системой, гуморально (изменение pH крови и др.), барорецепторными рефлексами и др. Изучая изменение электрокардиограммы (ЭКГ) под действием этих факторов можно судить о функциональных способностях организма в целом (тренированность и т д.). Только наблюдение за ЭКГ позволяет выявлять и предотвращать опасные для жизни человека нарушения деятельности сердца. Методы электрокардиодиагностики можно разделить на две группы:

• классической диагностики;

• динамической диагностики.

Методы динамической диагностики используются в тех случаях, когда необходима регистрация электрокардиосигнала в течении длительного времени и не в состоянии покоя. На основании анализа длительных записей определяются предельные нагрузки, эффективность работы сердца. Для функциональной диагностики сердечнососудистой системы используются тестирующие кардиомониторы. Обобщенная структурная схема кардиомонитора приведена на рисунке 45.

Рис. 70 - Структурная схема кардиоманитора

1- блок усиления и преобразования;

2- блок обработки;

3- блок формирования диагностических заключений;

4- блок отображения информации;

5- блок формирования сигналов тревоги;

6- передатчик;

7- приемник.

Электрокардиосигнал поступает с электродов в блок усиления и преобразования. Здесь размещаются: усилитель электрокардиосигнала, система автоматического регулирования. Задача данного блока заключается в усилении электрокардиосигнала до необходимого уровня. Также в этом блоке ограничивается спектр частот сигнала для повышения помехоустойчивости обработки. Если в дальнейшем предполагается цифровая обработка сигнала, то в блок усиления и преобразования включают АЦП. Усиленный и преобразованный электрокардиосигнал поступает на блок обработки, где в соответствии с выбранным алгоритмом производится обнаружение QRS-комплексов, измерение длительности R-R интервалов, а также сжатие электрокардиосигнала. Структурная схема цифрового кардиомонитора приведена ниже.

Анализ электрокардиосигнала проводится исходя из формы QRS - комплексов и их расположения на оси времени. QRS- комплекс самый высокочастотный элемент электрокардиосигнала. Основная доля энергии QRS-комплекса сосредоточена в области до 50 Гц. Стандартная частота дискретизации равна 500 Гц. Для использования в кардиомониторах это может быть избыточно. Для конкретной задачи оценивают потери точности измеряя амплитуду QRS- комплексов. Практически вполне приемлемой является частота дискретизации равная 200 Гц.

Выбор разрядности АЦП определяется необходимостью относительно точного измерения некоторых амплитудных параметров электрокардиосигнала, а также необходимостью обеспечения запаса по динамическому диапазону Обычно используются АЦП с разрядностью 8 бит.

Рис 71 - Структурная схема усилителя для реализации предварительного усилителя выберем микросхему AD620 фирмы ANALOG DEVICES, обладающей низким напряжением смещения, высокой точностью, стабильностью и компактностью.

Рис. 72 - Включение драйвера нейтрального электрода

Принципиальная схема каскада усиления переменного напряжения представлена на рисунке 48. Здесь С4, R7 это ФВЧ, задающий нижний порог частотной характеристики, а элементы R9, С5 представляют собой ФНЧ, который задаёт верхний порог частотной характеристики УПН.

Рис. 73 - Схема усилителя переменного напряжения

Для реализации гальванической развязки выберем микросхему AD203SN фирмы ANALOG DEVICES, которая представляет собой линейный изолирующий развязывающий усилитель на трансформаторе и обладает высокой точностью передачи, линейностью, температурной стабильностью и широкой полосой пропускания.

Сигнал с электродов поступает в блок усиления и преобразования где усиливается до уровня необходимого для дальнейшей обработки и ограничивается по частоте.

Преобразование заключается в том, что с помощью обнаружителя с фильтром NASA определяется присутствие ЭКС, и сигнал, свидетельствующий об этом, отправляется в следующий блок для дальнейшей обработки.

Далее сигнал поступает в блок обработки, где по заложенному алгоритму происходит измерение RR интервалов и классификация сигнала по принципу - «Норма», «Патология».

Полученные данные отправляются в блок формирования диагностического заключения в этом блоке, на основании полученных данных, и по заданным правилам происходит идентификация нарушений сердечной деятельности. Затем при необходимости вырабатывается сигнал тревоги.

Функцию БО, БФДЗ и БФСТ выполняет микроконтроллер Atmega8, в его память программ загружаются алгоритмы выполнения поставленных задач.

Блок питания обеспечивает энергией отдельные блоки монитора. Кроме того что без энергии блоки не способны функционировать требуется высокая стабильность питающего напряжения. А так как устройство должно работать от двух батареек, необходимо предусмотреть сигнализацию разряда батарей.

Рис. 74 — Функциональная схема монитора ЖЭ