Накладной кардиограф с запоминающим устройством и интерфейсным выходом
Александр Саволюк, Андрей Лущецов, г. Киев
Кардиография (от слов кардио и графия) - это запись сокращений сердца. В широком смысле сюда относятся все методы регистрации сократительной функции сердца. Основным инструментом для контроля сердечных сокращений является электрокардиограф. Для измерения сигналов используют как минимум два электрода, которые располагаются на поверхности тела пациента.
Электрокардиографы состоят из входного коммутатора, усилителя биопотенциалов и регистрирующего устройства (рис.1). Разность потенциалов, возникающая на поверхности тела при возбуждении сердца, регистрируется с помощью системы металлических электродов, укрепленных на различных участках тела.
В настоящее время в клинической практике наиболее широко используют 12 отведений: 3 стандартных отведения, 3 усиленных однополостных отведения от конечностей и 6 грудных отведений.
Наложение электродов производится на внутреннюю поверхность голеней и предплечий в нижней их трети, фиксация - с помощью резиновых лент. Для улучшения качества ЭКГ следует обеспечить хороший контакт электродов с кожей. Для этого желательно в местах наложений электродов предварительно обезжирить кожу спиртом и обильно смочить эти места 5... 10% раствором хлорида натрия или покрыть электроды слоем специальной токопроводящей пасты, которая позволяет максимально снизить контактное сопротивление. Электрокардиологические исследования рекомендуется проводить после 10... 15-минутного отдыха и не ранее чем через 2 часа после приема пищи. Пациента укладывают на спину, что позволяет добиться максимального расслабления мышц.
К каждому электроду присоединяют провод от электрокардиографа, для удобства маркированный определенным цветом.
Общепринятой является следующая маркировка:
• правая рука - красный цвет;
• левая рука - желтый цвет;
• левая нога - зеленый цвет;
• правая нога (заземление) - черный цвет;
• грудной электрод - белый цвет.
Устройство прибора и работа с ним
Электрическая принципиальная схема простого карманного кардиографа показана на рис.2. Особенностью кардиографа накладного типа является то, что один из электродов непосредственно закреплен на задней стенке корпуса прибора, за счет чего уменьшается число соединительных проводов.
Электрическая принципиальная схема устройства подробно описана в [1]. Добавлена микросхема ЮЗ, которая представляет собой запоминающее устройство, управляемое микроконтроллером IC1. Объем памяти IC3 - до 64 кардиограмм по 128 отсчетов. Использование дополнительной внешней микросхемы памяти обусловлено ограниченным объемом внутренней энергонезависимой памяти микроконтроллера (1 или 2 кардиограммы). Режимы работы кардиографа устанавливают нажатием кнопки SW3 «Режим». Режимы работы прибора также в основном описаны в [1]. При первом нажатии кнопки устанавливается режим «1,2 с» (длительность развертки). Повторное нажатие кнопки устанавливает второй режим «1,8 с», следующее нажатие - «2,5 с». Последующие режимы - «1,0 с» и «1,5 с» - аналогичны предыдущим, но запись идет только по 128 точкам (в предыдущих трех режимах - 256). Следующие три режима - «НР», «1Н» и «2Н» - это автоматическая цифровая программно управляв-
мая развертка. При этом сигнал на экране индикатора как бы «замирает» и видны только отличия последующего кардиоимпульса от предыдущего. Этот режим специально разработан для выявления аномалий сердечных сокращений при диагностике некоторых заболеваний сердца.
Выбранный участок кардиосигнала (например, пик) можно передвигать по экрану ЖКИ путем удерживания в нажатом состоянии кнопки SW2 «Прокрутка». Это реализуется введением программно регулируемой временной задержки, длительность которой зависит от времени нажатия кнопки. Для остановки «картинки» нужно временно нажать и удержать кнопку SW4 «Пуск». Для выхода из режима автоматической развертки необходимо еще раз нажать кнопку SW3. При следующем нажатии кнопки «Режим» высвечивается буква «N» и производится выбор номера кардиограммы, к которой будет происходить обращение. индикатора (могут отличаться выводы и алгоритм управления). Для уменьшения энергопотребления каскад на транзисторе Q2 можно исключить, а выводы 6 и 27 микроконтроллера IC1 соединить вместе и подпаять к выходу усилителя ОР6.
Устройство сопряжения с компьютером
Вывод JP К через стандартное устройство сопряжения с компьютером (интерфейс RS232) на микросхеме МАХ232 (или аналогичной) через соответствующий 9-штырько-вый разъем подключается к одному из портов персонального компьютера. Вывод JP К при этом соединяется со стандартным входом устройства «ТХ». Может быть использовано самодельное устройство, показанное на рис.3. Устройство содержит микросхему U1, которая преобразует логический одноуровневый входной сигнал в двухполярный. При передаче по каналу RS232 «нуль» и «единица» кодируются одинаковыми по величине,
При нажатии кнопки «Пуск» на экране индикатора отображается выбранный номер, а нажатием кнопки «Прокрутка» производится его увеличение в зависимости от длительности удержания кнопки (от 0 до 63, затем снова 0). При достижении нужного номера кнопку отпускают и нажимают кнопку «Режим». При этом на экране появляется пиктограмма в виде треугольника. Если при этом нажать кнопку «Пуск», то воспроизводится записанная в энергонезависимую память ICЗ под номером N кривая.
Записанные кардиограммы можно по интерфейсу RS232 передавать, а затем и распечатывать на компьютере (вывод JP К). Передача происходит автоматически во время просмотра кардиограмм на экране ЖКИ. Для выхода из режима просмотра кардиограмм необходимо нажать и некоторое время удержать кнопку «Режим». Последний режим работы - запись кардиограммы в энергонезависимую память под номером N. На экране индикатора при этом отображается пиктограмма в виде перевернутого треугольника и полоски, похожая на используемый в магнитофонах символ записи. При нажатии кнопки «Пуск» запоминается последняя из записанных в первых трех режимах («1,2 с», «1,8 с» и «2,5 с») кардиограмма. Последующая запись в ту же самую ячейку с номером N автоматически стирает предыдущую запись. При очередном нажатии кнопки «Режим» снова выходим на первый режим работы - «1,2 с». И так далее по циклу.
Питание прибора производится от шести аккумуляторов типоразмера AAA напряжением 1,2 В, которые создают двухполярное напряжение плюс-минус 3,6 В.
Применяемый ЖКИ - типа MT-12864J. Можно использовать и индикаторы других фирм, но нужно предварительно ознакомиться с инструкцией но разными по знаку сигналами. Микросхема содержит преобразователи логического уровня для двух приемников и двух передатчиков, из которых мы воспользуемся только одним передающим каналом - ТХ.
ПО для работы с компьютером
Для считывания кардиограмм на компьютере должна быть установлена специальная программа kard 9.6. Вид окна этой программы на экране компьютерного монитора показан на рис.4. Программа осуществляет сглаживание дискретного точечного сигнала и производит автоматический выбор масштаба изображенной кардиограммы, что, несомненно, является дополнительным удобством для врача.
Для распечатки кардиограмм на компьютерном принтере используется дополнительная программа Screenhynter, которая запоминает изображение в виде графического файла. Для этого запускается программа Screenhynter, а затем нажимается кнопка F6 на стандартной клавиатуре компьютера. Нажатой кнопкой мыши с помощью указателя обводится нужный участок кардиограммы в нижней части окна программы kard 9.6. После отпускания нажатой кнопки мышки графический файл автоматически записывается в предварительно созданной папке kardioprint в файловой директории «Мои документы». Затем полученный графический файл (его можно переименовать с указанием, например, даты проведения обследования, фамилии и т.д.) распечатывается на принтере. Вид распечатанного файла показан на рис.5.
Поскольку анализ кардиокривых является довольно сложным вопросом, требующим специальных медицинских знаний, то не представляется возможным его детальное рассмотрение в рамках данной статьи. Можно лишь отметить, что если, например, появляется провал на вершине пика кар-диоимпульса, то есть повод для беспокойства -может быть инфаркт. Окончательный диагноз, конечно, может быть поставлен только врачом.
По сравнению с применяемыми сейчас приборами кардиограф отличается очень малыми габаритами, весом и экономичностью, что позволяет участковым и семейным врачам использовать его в повседневной работе непосредственно на участке для ранней диагностики и профилактики сердечно-сосудистых заболеваний. Если использовать микросхемы памяти (типа 24С256, 24С512), то объем хранимых кардиограмм можно увеличить соответственно до 256 и 512.
Последние версии отлаженных программ для прошивки микроконтроллера kardiomem, а также компьютерные программы kard 9.6 и Screen-hynter можно запросить в редакции журнала по e-mail: electrik@sea.com.ua.
Литература1. Саволюк A.M., Лущецов А.Н. Карманный кардиограф накладного типа // Электрик. - №1-2. -2010.- С.45-47.
