К.П.Бутейко, Н.Г.Бурый, Н.В.Васькова

Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения АН СССР и Институт экспериментальной биологии и медицины Сибирского отделения АН СССР, Новосибирск

  В настоящее время при диагностике заболеваний проводится ком­плексное обследование больного с использованием различных методов: ангиокардиографии, векторкардиографии, электрокардиографии и др. Одним из методов является баллистокардиография — осциллографическая регистрация движений человеческого тела, связанная с выбрасы­ванием сердцем крови в артериальную систему. Колебания тела боль­ного воспринимаются калиброванным датчиком и записываются в виде кривых. Один период баллистокардиограммы показан на рис. 1, где по оси абсцисс откладывается время, а по оси ординат — величина амплитуды.

  Любая патология сердечной деятельности находит отражение в ха­рактере кривой, в изменении формы и амплитуды ее зубцов. При суще­ствующем субъективном способе анализа, устанавливая, насколько по­стоянна форма комплексов и насколько меняется величина амплитуды, определяют степень отклонения кривых от нормы.

  Ввиду большого разнообразия всех изменений оценка работы серд­ца непосредственно по полученным кривым наталкивается на опреде­ленные трудности, поэтому необходимо найти способы объективной оценки баллистокардиограмм на основе их быстрого количественного анализа. Делаются первые шаги в этом направлении. Так, было пред­ложено использовать для этой цели методы корреляционного анализа.

  В данной работе анализ баллистокардиограмм основан на построе­нии кривой распределения амплитуд. На примере баллистокардиограм­мы скорости проводится рассмотрение предлагаемого способа (см. рис. 1). Непрерывная кривая заменяется дискретными значениями амплитуд. Шаг квантования по времени Δt на основании теоремы Котельникова должен быть равен 1/(2 fb ), где fb — наивысшая частота спект­ра. Наивысшая частота спектра баллистокардиограммы равна 20 гц, отсюда Δt равно не менее 0,025 сек. Длительность одного периода бал­листокардиограммы равна примерно 0,85 сек. Число шагов квантования по времени равно t=0.85/Δt = 34. На выходе калиброванного датчика мак­симальная величина амплитуды кривых баллистокардиограмм равна 25 мм. Вся баллистокардиограмма считается положительной, т. е. ось

времени проведена через нижнюю точку, параллельно ее оси абсцисс. По величине амплитуды кривая разбивается на уровни по 2,5 мм, на­чиная отсчет от оси времени вверх. (Интервал от 0 до 25 мм разбивает­ся на 10 уровней).

Примечание, п—признак т — частота.

  Для графического изображения количественных изменений балли­стокардиограммы необходимо установить соотношение между величиной амплитуды (признаком) и количеством амплитуд с определенным уровнем (частотой этого признака).

  При группировке амплитуд (опреде­лении частоты каждого признака) под­считывается количество амплитуд в ин­тервале 0—2,5мм, затем 2,5—5 мм и т. д. (табл. 1).

  Для построения кривой распределе­ния амплитуд баллистокардиограммы по оси X откладывается значение п, а по оси Y — соответствующее значение т. Таким образом, рассматривая количество амплитуд с одинаковыми значениями как функцию от величины амплитуды, получаем кривые распределения по амплитуде. Описанным способом было проанализиро­вано 40 баллистокардиограмм скорости, полученных при помощи калиб­ровочного датчика. Для 15 из них, снятых у клинически здоровых людей, максимумы кривых распределения амплитуд возникали при n = 4; 25 баллистокардиограмм, снятых у больных, страдающих ми­тральным стенозом и стенокардией, имели отклонение максимума кри­вых распределения вправо и влево по оси абсцисс.

  На рис. 2 приведено 12 кривых распределения амплитуд баллисто­кардиограмм; 6 кривых, обозначенных сплошными линиями, построены для здоровых.

  При различных нарушениях сердечно-сосудистой деятельности те или иные зубцы баллистокардиограммы изменяются, увеличиваются или уменьшаются по ам­плитуде, раздваиваются на вершине или совсем пропадают, что приводит к изменению положения максимума.

  Прибор, позволяю­щий производить анализ баллистокардиограмм на основе построения кривой распределения амплитуд, можно выполнить по сле­дующей блок-схеме. На­пряжение, полученное от баллистокардиографиче­ского датчика (усилен­ное), поступает на вход импульсного модулятора. В импульсном модулято­ре непрерывный сигнал превращается в импуль­сы, модулированные по амплитуде входным сиг­налом. С выхода импульс­ного модулятора импуль­сы поступают на ампли­тудные селекторы импуль­сов. Каждый амплитуд­ный селектор выделяет импульсы, амплитуды ко­торых лежат внутри за­данного интервала. На выходе каждого амплитудного селектора включаются счетчики импуль­сов, при помощи которых подсчитывается количество последних в каж­дом канале. По показаниям счетчиков может быть построена кривая распределения амплитуд.

  Очевидно, при некотором усложнении схемы можно предусмотреть запоминание и автоматическое сравнение полученных результатов с целью отыскания положения максимума и производить анализ балли­стокардиограмм по принципу «здоров — болен». Тогда такой прибор мо­жет быть, например, применен для профилактических обследований, а также для накопления данных с целью их последующего статистиче­ского анализа и сопоставления особенностей кривых распределения с видом заболевания.