Биоэлектричество и медицинская электроника: Учебное пособие, страница 28

Приборы второй группы называются кардиомониторами. В них запись информации осуществляется в течение длительного времени (единицы – десятки часов). Кроме того, в этих приборах кардиосигнал подвергается той или иной степени обработки (хотя в приборах первой группы, особенно в кардиоскопах, такого рода процедуры также могут быть предусмотрены).

Совершенствование вычислительной техники постепенно стирает грань между возможностями приборов первой и второй групп, хотя в целом кардиомониторы остаются все же более сложными приборами, обладающими большими возможностями анализа кардиосигнала и выдачи диагностических сообщений.

В рамках каждой группы приборы могут отличаться по назначению: одни служат для использования в стационарных условиях, другие – в условиях большой двигательной активности, одни - для коротких тестов, другие – для глубокого анализа и т.д.

Рассмотрим некоторые примеры схемных реализаций. Остановимся вначале на приборах первой группы. На рис. 52 представлена структурная схема прибора, построенного на аналоговых принципах. Кардиосигнал с электродов R, L, F, C, N поступает в переключатель отведений 1, в котором производится выбор пары сигналов, поступающих на вход усилителя 3. Этот усилитель согласовывает последующие каскады с источником сигнала и осуществляет предварительное усиление напряжения, поступающего с электродов. Синфазная составляющая с выходного напряжения усилителя 3 поступает в подавитель синфазного сигнала 4, с выхода которого напряжение, компенсирующее синфазную составляющую входного, поступает в цепь нейтрального электрода N.

Для ограничения полосы пропускания усилителя с целью ослабления влияния помех используется блок 5, содержащий несколько фильтров низких частот, отличающихся частотами среза (например, 120 Гц, 25 Гц). Переключение фильтров осуществляется с помощью переключателя 6. Сформированный кардиосигнал поступает в оконечный усилитель 7 и далее в индикатор или регистратор 8. В кардиографах это электромеханический преобразователь, в кардиоскопах – электроннолучевая трубка. В обоих случаях в блоке 8 предусматривается ряд каскадов, обеспечивающих нормальное функционирование преобразователей электрического сигнала (генераторы разверток, источники питания, лентопротяжный механизм и др.). В состав кардиоприборов входит также калибратор 2, обеспечивающий формирование стандартного сигнала для настройки.

Более широкие возможности для исследования кардиосигналов представляют приборы, основанные на цифровых методах обработки информации. Оптимальное сочетание аппаратных и программных средств позволяет создавать эффективные и компактные устройства с широким функциональным спектром.

На рис. 53 представлена обобщенная структурная схема цифрового кардиографа. Устройство представляет собой специализированную микро-ЭВМ. Сигналы с электродов через повторители напряжения 1 поступают на электронный переключатель отведений 3. С выхода переключателя сигнал поступает на вход  масштабирующего  усилителя 4, имеющего, как правило,  гальваническую развязку входа и выхода. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5 ставит в соответствие значению функции в каждой из выборок выходного сигнала усилителя цифровой код. В дальнейшем обработка кардиосигнала ведется цифровым методом. Программа обработки и сервисные программы заносятся в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 8. С помощью панели управления 10 выбираются та или иная структура анализа кар

диосигнала и условие его проведения (например, изменения полосы пропускания с помощью цифровых фильтров, ослабляющих влияние сетевых и высокочастотных помех). Организация работы цифровой части кардиографа осуществляется микропроцессором 7. Оперативная информация о кардиосигнале хранится в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) 9. Блоки 6, 11, 13 осуществляют сопряжение АЦП, панели управления 10 и регистратора 12 с общей шиной 14, посредством которой осуществляется связь между устройствами микро-ЭВМ.

Гальваническая развязка входа кардиографа может быть осуществлена не только в аналоговой части (усилителе), но и в цифровой. В качестве примера на рис. 54 приведен принцип построения входных узлов промышленного кардиографа. Входной сигнал через устройство защиты от электрического импульса  дефибриллятора (напряжение около 3,5 кВ) поступает в усилители 2, ослабляющие влияние синфазной помехи из-за подачи на их инвертирующие входы напряжения с повторителя 3. Усилители 4 доводят амплитуду сигнала до уровня, удовлетворяющего требованиям сопряжения с цифровой схемой. Мультиплексор 5 осуществляет поочередное подключение усилителей 4 к аналого-цифровому преобразователю 6. Коммутация каналов мультиплексора осуществляется под управлением сигналов адреса, поступающих из блока 7. Опрос каналов в данном кардиографе производится с частотой, намного превышающей частоту сердечного ритма. Вследствие этого в регистрирующем устройстве фиксируются сигналы сразу из всех отведений, что позволяет анализировать особенности процессов в мышце сердца внутри одного цикла. Гальванически входные цепи и устройства цифровой обработки развязываются с помощью трансформаторов Тр₁ и Тр₂ за счет межобмоточной изоляции, рассчитанной на 4 кВ. Через трансформатор Тр₂ передаются тактовые импульсы частотой 256 кГц для формирования адресных кодов мультиплексора. Напряжение со вторичной обмотки этого же трансформатора используется для питания изолированной части кардиографа путем выпрямления в блоке 8. Цифровой код, несущий информацию о кардиосигнале, передается в микропроцессорное устройство посредством трансформатора Тр₁.