Устройство для ультразвуковой кардиографии

 

О П И С А Н И Е 749384

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6 I ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 22.12.76 (2 I ) 2428007/28 — 13 с присоединением заявки М. (23) Приоритет (51)М. Кл.

А 61 В 1000

Государственный «омнтет

СССР (53) УД К615.471:

:612.171.3-08 (088.8) «в делам нзобретеннй н открытий

Опубликовано 23.07ЯО. Бюллетень Ж 27

Дата опубликования опнсанмя 2307ЯО (72) Авторы изобретения

В. В. Бессчетников, В. М. Лубэ и А. И. Угненко (71) Заявитель

E. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КАРДИОГРАФИИ!

Изобретение относится к области медицинской техники, в частности к ультразвуковым диагностическим устройствам, и может быть использовано для исследования сердечно-сосудистой системы в экспериментальных и кли/ нических условиях, Известно устройство для ультразвуковой кардиографии, содержащее пьезоэлектрический датчик, генератор ультразвуковой частоты, фазовращатель,. приемник, блок обработки, включающий в себя канал измерения скорости и канал измерения ускорения и блок индикации 111. Для одновременной регистрации скорости и направления движения лоцируемого объекта в этом устройстве используется два канала амплитудного детектирования, в каждый из которых поступает сигнал, отраженный от биоструктур сердца,и напряжение от генератора ультразвуковой частоты, причем на второй блок детектирования через фаэовращатель и фазовращающую цепь подается еще и сигнал, сдвинутый по фазе на 135 относительно фазы генератора.

Однако в этом устройстве из-за отсутствия развязки между каналами детектирования и наличия на Них напряжения генератора ультразвуковой частоты возникает неоднозначность показаний двух частотомеров при малых скоростях движения объекта, что снижает достоверность информации о направлении движения лоцируемого объекта и фазовой работе сердца, В силу частотных искажений допллеровских частот, вызванных необходимостью нелинейного детектирования, устройство не обеспечивает метрологической точности регистрируемой скорости.

Целью изобретения является обеспечение метрологической точности при одновременной регистрации скорости и направления движения и повышение достоверности информации о фазовом цикле работы сердца.

Указанная цель достигается тем,.что в блоке обработки дополнительно установлены последовательно соединенные усилитель высокой частоты, кольцевой балансный смеситель, усилитель низкой частоты, фильтр, пороговая схема, дифференциатор, схема совпадения, триггер, 7493

3 электронный коммутатор и операционный усилитель, последовательно включенные второй усилитель высокой частоты, второй кольцевой балансный смеситель, второй усилитель низкой частоты и фильтр, вторая пороговая схема, второй дифференциатор и вторая схема совпадения. Причем входы усилителей .высокой частоты соединены с выходом приемника, вход первого кольцевого балансного смесителя соедийен с выходом генератора ультразвуковой 10 частоты, фазоврашатель включен между генератором ультразвуковой частоты и вторым кольцевым балансным смесителем, один вход первой схемы совпадения соединен с выходом второй пороговой схемы, вход второй схемы совпадения соединен с выходом первой пороговой схемы, а выход канала измерения скорости соединен со входами операционного усилителя.

А с целью калибровки скорости движения в блоке обработки между входами первой и второй пороговых схем включены дополнительно установленные генератор дискретных частот и фазовращатель.

На чертеже представлена структурная схема устройства для ультразвуковой кардиографии.

Устройство содержит генератор ультразвуковой частоты 1, пьезокерамический датчик 2, приемный преобразователь которого соединен со входом приемника 3. Выход приемника 3 соединен с блоком обработки, содержащим два усилителя высокой частоты 4 и 5, два кольцевых балаисных смесителя 6 и 7, два усили. теля низкой частоты 8 и 9, два фильтра 10 и 11, две пороговые схемы 12 и 13, два диффе; ренциатора 14 и 15, две схемы совпадения 16 и 17, триггер 18, электронный коммутатор 19 и операционный усилитель 20, а также канал измерения скорости 21, канал измерения ускорения 22, блок индикации 23, фазовращатель

24 и последовательно соединенные генератор дискретных частот 25 и низкочастотный фазовращатель 26.

При этом один из выходов генератора 1 соединен со входом кольцевого балансного смесителя 6, а вход кольцевого балансного сме- 4 сителя 7 соединен с выходом генератора 1 через высокочастотный фазовращатель 24, выход пороговой схемы 12 соединен также со входом схемы совпадения 17, выход пороговой схемы

13 — со входом схемы совпадения 16, между

50 входами пороговых схем 12 и 13 включены генератор дискретных частот 25 и низкочастот ный фазовращатель 26, а вход канала измерения скорости 21 соединен со входами операционного усилителя 20.

Устройство работает следующим образом.

Электрические колебания частоты 2640 кГц с выхода генератора 1 поступают на передающий пьезопреобразователь датчика 2, преобра84 4 зуются в акустические и, отразившись от подвижного объекта локации — сердца, принимаются приемным преобразователем датчика 2, выход которого нагружен на вход приемника 3, С выхода избирательной системы приемника 3 усиленный отраженный сигнал разветвляется в два одинаковых канала блока обработ. ки. Дополнительно усиленный усилителями высокой частоты 4 и 5 этот сигнал смешивается в кольцевых балансных смесителях 6 и 7 с сигналом генератора 1, причем выходные напряжения смесителей оказываются сдвинутыми по фазе на +%/2 в связи с тем, что гетеродинный вход второго кольцевого балансного смесителя 7 подключен к генератору 1 через фазовращатель 24, а гетеродинный вход первого смесителя 6 подключен к генератору 1 непосредственно. Таким образом, гармонический допплеровский сигнал на выходе смесителя 6 будет изменяться по закону gine а на выходе смесителя 7 — по закону cog .

Спектр допплеровских частот с выходов смесителей 6 и 7 усиленный усилителями 8 и 9 и ограниченный фильтрами 10 и 11 поступает на выходе пороговых схем 12 и 13, где преобразуется в импульсы прямоугольной формы. С выхода фильтра допплеровские частоты поступают также в канал измерения скорости 21, где преобразуются в постоянное напряжение, пропорциональное частоте с помощью конденсаторного частотомера, выходное напряжение которого поступает в канал измерения ускорения 22, на входы операционного усилителя 20 и на регистратор для регистрации напряжения, пропорционального модулю скорости движения лоцируемого объекта — .сердце.

Импульсы прямоугольной формы с выходов пороговых схем 12 и 13 поступают на дифференциаторы 14 и 15, преобразуются в треугольные, и поступают на один из входов схемы совпадения (например,16),. на второй вход . которой поступают прямоугольные импульсы из пороговой схемы второго канала 13. При совпадении полярности прямоугольных и треугольных импульсов на выходе схемы совпадения 16 появляется напряжение, управляющее работой триггера 18.

При движении мышцы сердца в фазе систолы (сжатия) миокард будет удаляться от поверхности грудной клетки, т.е. расстояние от датчика 1 до сердца будет увеличиваться и при этом частота отраженного сигнала будет выше частоты генератора I. Тогда на выходе балансного смесителя 6 сигнал будет в фазе

Sin w а на выходе смесителя 7 — в фазе со8 А . Тогда на выходе схемы совпадения 16 выходное напряжение будет равно О, а на выходе схемы 17 будет оставаться положительным.

7493

При изменении направления движения миокарда на противоположное — расслабление, расстояние до датчика будет уменьшаться и фаза сигнала с выхода смесителя 6 станет отрицательной, т.е. Stoat, в то время как на выходе смесителя 7 вследствие четности функции соЫ фаза сигнала останется прежней. Таким образом, на выходе схемы совпадения 16 появится положительное напряжение, а на выходе схемы 17 станет равным О. Вслед- jo ствие этого напряжение на выходах триггера

18 (0 ) иизэммееннииттссяя, коммутатор 19 соединит отр неинвертирующий вход операционного усилителя 20 с ™землей "..

Преимущества предлагаемого устройства и 15 диагностический эффект от его применения в сравнении с известными аналогичными устройствами заключается в получении достоверной информации о фазовом цикле работы сердца, калибровки знакопеременной скорости 2р движения, повышении метрологической точности регистрируемых параметров, что обеспечит его использование для профилактики, лечения и диагностики ceðäå÷íî-сосудистых заболеваний.

Формула изобретения

1. Устройство для ультразвуковой кардиографии, содержащее пьезоэлектрический датчик, генератор ультразвуковой частоты, фазовраща- чп тель, приемник, блок обработки, включающий в себя канал измерения скорости и канал измерения ускорения и блок индикации,. о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения метрологической точности при одновремен- З5 ной регистрации скорости и направления двиS4 6 жеиия, повышения достоверности информации о фазовом цикле работы сердца, в блоке обработки дополнительно установлены последовательно соединенные усилитель высокой частоты, кольцевой балансный смеситель, усилитель низкой частоты, фильтр, пороговая схема, дифференциатор, схема совпадения, триггер, электронный коммутатор и операционный усилитель, последовательно включенные второи усилитель высокой частоты, второй кольцевой балансный смеситель, второй усилитель инэкой частоты и фильтр, вторая пороговая схема, второй дифференциатор и вторая схема совпа- . дения, причем входы усилителей высокой частоты соединены с выходом приемника, вход первого кольцевого балансного смесителя соединен с выходом генератора ультразвуковой частоты, фаэовращатель включен между генератором ультразвуковой частоты и вторым кольцевым балансным смесителрм, а один вход первой схемы совпадения соединен с выходом второй пороговой схемы, вход второй схемы совпадения подключен к выходу первой пороговой схемы, а выход канала измерения скорости соединен со входами операционного усилителя.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч à io щ ее с я тем, что, с целью калибровки скорости движения, в блоке обработки между входами первой и второй пороговой схемы включены дополнительно установленные генератор дискретных частот и фазовращатель.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 492270, кл. А 61 В 10/00, 1973.

749384

Редактор Т. Зубкова

Тираж 673 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4495/1

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул, Проектная, 4

Составителр, В. Остапчук

ТехРед М. Петко Корректор С. Шекмар