Устройство для изучения сердечной деятельности с помощью эффекта допплера

 

< >764656

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву

{51) М. Кл. (22) Заявлено 041(178 (21) 2670077/28-13

A 61 В 5/02 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 615,471 (088 8) Опубликовано 2309,80,Бюллетень М9 35

Дата опубликования описания 2309.80 (72) Автор изобретения

В. В, Бессчетников.7 „4

1 г

T < „

< (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СЕРДЕЧНОИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

С ПОМОЩЬЮ ЭФФЕКТА ДОППЛЕРА

Изобретение относится к области медицинской техники, в частности к ультразвуковым диагностическим устройствам, н мсжет быть использовано в практической медицине для определе- 5 ния жизнеспособности организма в терминальных состояниях путем индикации механической функции сердечно-сосудистой системы в полевых, клиничес- ких и экспериментальных условиях, !(В терминальных состояниях„возникающих в результате серьезных травм, болевого или психического шока, когда отсутствуют пульс, видиьые йризнаки дыхания и резко падает артериаль- 15 ное давление, не происходит попногб наполнения кровью кровеносных сосу.дов и резко возрастает -период сердечных .сокращений, доходя до единичных сокращений в мйнуту или несколько ми-2() нут, пациент фактически находится на грани клинической смерти, Известны . устройства дпя изучения сердечной деятельности с помощью эффекта Допплера, содержащие генератор 25 ультразвуковых колебаний, электраакустический -преобразователь, приемник, амплитудный детектор, усилитель низкой частоты, фильтры и, блок обработки допплеровских частот, которые поз-3() 2 валяют регистрировать механическую функцию элементов клапанно"мышечного аппарата сердца с целью ультразвуко- вой диагностики состояния и заболеваний сердца и сердечно-сосудистой сист емы в норме и патологии (1)..

Известно также устройство для изучения сердечной деятельности с помощью эффекта Допплера — эхотахокарииограф, позволяющее регистрировать механическую функцию сердца, со- . держащее генератор ультразвуковых колебаний, пьезбэлектрический датчик с передающим и приемным преобразователями, приемник ультразвуковых колебаний с избирательной системой, кольцевой балансный смеснтель, усилитель низкой частоты, блох обработки допппе равских частот, бинауральное и. индика торное устройства $2).

Использование s этом устройстве кольцевого балансного смесителя благодаря его компенсационным свойствам и подавлению несущих сигнала и, гетеро- дина на выходе позволяет выделить из отраженного сигнала доппперовские частоты как низкого, так и инфранизкого, диапазонов с амплитудой, превышающей уровень собственных шумов устрой"тва.

764656

Однако при терминальных состояниях дальнейшую обработку допплеровских частот инфранизкого диапазона это устройство не обеспечивает из"за .того, что нагрузкой кольцевого баланс. ного смесителя служат усилитель низкой частоты и фильтры, не обеспечиЬающие усиления и индикации частот ниже 20 Гц, т.е.при скоростях движе" ния ниже 0 5 см/с получение информации с помощью эхотахокардиографа невозможно.

Таким образом, и известное устройство также не обеспечивает определения механической .функции сердечно-сосудистой систеьы при малых пе-,, 10 ремещениях ее элементов и непригодно для регистрации или индикации медпенных механических движений,.

11елью изобретения является определение механической функции миокарда в. терминальных состояни х, Это достигается тем, что устрой- .ство для изучения сердечной деятель|

20 ности с помощью эффекта Допплера, со" держащее генератор ультразвуковых колебаний, пьезоэлектрический датчик с передающим и приемным преобра" зователями, приемник ультразвуковых колебаний с избирательной системой, кольцевой балансный смеситель, блок обработки допплеровских частот, индикаторное и бинауральное устройства, имеет усилитель постоянного тока, интегратор, пороговую схему, а также ключевое устройство. Выход кольцевого балансного смеснтеля сое" динен со входом усилителя постоянного тока, к выходу которого подключены блок обработки допплеровских частот и псследов ательно . соединенные интегратор, пороговая схема и ключевое устройство, а вход индикаторного

40 мой и кольцевым балансным смажтМлеи

3, при этом пьезоэлектрический датчик и кольцевой балансный спаситель соединены с генератором 4 ультразвуковых колебаний,. блок 5 обработКИ доп. плеровских частот, бинауральноь - устройство 6, а также последовательно соединеннйе индикаторное устройство

65 устройства соединен с выходом ключевого устройства.

Механическая функция миокарда в терминальных состояниях определяет -. ся наличием усилителя постоянного тока, двухканальной системой обработ. и допплеровского спектра частот и наличием светодиодного индикатора, включенного на выходе ключевого устройства.

На чертеже приведена функциона Гьная схема . устройства для изучения сердечной деятельности с помощью эффекта Допплера.

Устройство содержит пьезоэлектрический датчик 1, последовательно сое- 55 диненный с приемником 2 ультразвуко-вых колебаний с избирательной систе7, усилитель постоянного тока 8, интегратор 9, пороговую схему 10 и ключевое устройство 11.

Сигнальный вход кольцевого балансного смесителя 3 соединен с приемником 2 ультразвуковых колебаний, гетеродинный вход — с генератором 4 ультразвуковых колебаний, а выход нагружен на вход усилителя 8 постоянного тока. Индикаторное устройство 7 включено на выход ключевого устройства 11, вход которого через пороговую схему 10 и интегратор 9 подключается к выходу усилителя постоянного тока 8.

Устройство работает следующим образом.

Электрические колебания частоты.

2640 кГц с выхода генератора 4 ультразвуковых колебаний поступают на передающий преобразователь датчика 1, преобразующий электрическую энергию в акустическую. Акустический сигнал, попадая на движущийся элемент сердечно-сосудистой системы, отражается от него промодулированным по фазе и частоте и принимается приемным преобразователем датчика 1, где в результате пьезоэффекта превращается в электрический сигнал, отличающийся от излученного по частоте на величину, пропорциональную скорости движения лоцируемого объект а. Этот отраженный сигнал усиливается приемником 2 ультразвуковых колебаний и в кольцевом балансном смесителе 3 смешивается с сигналом частоты 2640 кГц генератора

4 ультразвуковых колебаний, в результате чего на выходе смесителя 3 выделяются сигналы допплеровских частот пропорциональные скорости движения лоцируемого объекта.

Выделяемое напряжение допплеровских, частот усиливается усилителем 8 постояннсго тока с большим входным сопротивлением и блоком 5 обработки допплеровских частот преобразуется в напряжения, пригодные для регистрации бинауральным устройством 6. Кроме того, напряжение с выхода усилителя 8 постоянного тока поступает на вход ийтегратора 9, который из всего спектра допплеровских частот выделяеТ частоты 0,1-15 Гц. К выходу интегратора 9 подключен вход пороговой схемы 10, на выходе которой напряжение обратно пропорционально частоте и близко к нулю на частотах выше 20 Гц, Вход ключевого устройства 11, нагрузкой которого является индикаторйое устройство 7, имеющее светодиодный индикатор, подключен к выходу пороговой схемы 10.

При наличии н-а выходе усилителя

8 постоянного ток а допплеровских частот в -диапазоне 0,05-3000 Гц, т.е. при изучении. сердечной,деятельности заведомо жизнеспособного организма, обработка этих частот ведется по

764656 двум каналам: в блоке 5 обработки допплеровских частот и в последовательно соединенных интеграторе 9, по" роговой схеме 10 и ключевом устройстве 11.

При этом интегратор .9 выделяет спектр инфраниэких частот 0,05-15 Гц и на выходе пороговой схеьы 10 имеется сигнал выше нулевого уровня, стремяшийся запереть вход ключевого устройства ll. Режим работы ключевого устройства 11 и индикаторного устройства 7 выбран так, что при отсутствии допплеровского сигнала на входе усилителя 8 постоянного тока, а также при наличии в спектре частот 203000 Гц светодиодный индикатор будет гореть непрерывно.

Таким образ ом, при обследовании заведомо жизнеспособного организма в результате наличия, нормальной механической функции его сердечно-сосудистой системы (спектр допплеровских частот 0,05-3000 Гц), световой индикатор не реагирует на изменение частот спектра и обследования произв одят с помощью бин аур альп orо у стройства 6, которое воспроизводит допплеровские звуковые феномены в диапазоне 20-3000 Гц .

При наличии единичных сокращений мыцы сердца (1-. 5 сокращений с минуту или несколько минут) скорость движения ее составляет 0,02-0,2 см/сек, что при частоте ультразвуковых колебаний генератора 4 2640 кГц обеспечивает сдвиг частоты 0,07-7 Гц.Маточные сокращения имеют еще больший период (единицы и десятки минут), однако благодаря большим амплитудам перемещений мпацы матки (3-4 см). допплеровский сдвиг частоты также находится в пределах 0,05-10Гц.

Пульсовая вапна сосуда в результате образования тромба (закупорки) или разрыва в месте нарушения и вблизи его имеет скорость, близкую к нулю, которая резко отличается от скоростИ пульсовой волн невдалеке от места поражения. При регистрации инфразвукового спектра частот устройство рабо тает следующим образом.

С выхода усилителя 8 постоянного тока инфразвуковые частоты, посту- . пая на вход блока обработки допплеровских частот 5, иэ-эа использования усилителей низкой частоты и. фильтров с попосой пропускания 20400 Гц и 500-3000 Гц пе усиливаются, В то же время эти частоты поступают на вход интегратора 9 и„проходя

f через пороговую схему 10, создают на выходе ключевого устройства 11 напряжение, которое з апир ае т его и светодиодный .индикатор гаснет. Постоянная времени интегратора 9 и индикаторного устройства 7 выбран так, что-яркость свечения светодиода изменяется в такт с изменением частоты инфразвукового сигнала. Кроме того, благодаря двухканальности обработки допйлеровских частот и включению инди" каторного устройства 7 на выходе ключевого устройства 11 обеспечивается .индикация пульса за счет уменьшения до нуля амплитуды отраженного сигнала при изменении направления движе15 ния объекта локации.

Таким образом, преимущество предлагаемого устройства для изучения сердечной деятельности с помощью" эффекта Допплера по сравнению с известным заключается в определении механической функции миокарда в терминальных состояниях.

Формула изобретения

Устройство для изучения сердечной деятельности с помощью эффекта Доп" плера, содержащее последовательно соединенные пьезоэлектрический датчик, приемник ультразвуковых колебаний с избирательной системой, кольцевой балансный смеситель, при этом пьезоэлектрический датчик и кольцеВой балансный смесите!ль соединены с генератором ультразвуковых колебаний, блок обработки допплеровских частот и бинауральнсе устройство, соединенные между собой, и индикаторное устройство, о т л и ч а ю щ е е с я

40 тем, что, с целью определения механической функции миокарда в терминальнЫс состояниях, оно содержит последовательно соединенные усилитель постоянного тока, интегратор, пороговую

45 схему и ключевое устройство, причем вход усилителя постоянного тока соединен с выходом кольцевого бапансно" го смесителя, выход усилитепя постоянного тока соединен со входом бло-. ка обработки допплеровских частот, а выход ключевого устройства соединен со входом индикаторного устройст" ва, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство .СССР

В 306833 кл ° А 61 В 5/02, 1976»

2. Авторское свидетельство СССР

Р 560593, кл. A 61 В 5/02, 1977, 764656

Составитель О. Масленникова

Текред М. Рейвес

Редактор а. Вер

ЕорректорГ, назарова

Филиал ППП Патент, г. Уигород, ул. Проектная,4

Заказ 636S/4,Рнрп 673 Подлисное

ВНИИЙИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауюская наб., д, 4/5