Ультразвуковой доплеровский измеритель скорости кровотока

 

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано при исследовании гемодинамики. Цель изобретения - повышение точности диагностики патологических изменений сосудистой системы путем определения ,2 направления кровотока. Ультразвуковой доплеровский измеритель скорости кровотока содержит генератор 1, электромеханические преобразователи 2 и 3, приемный блок 4 и согласующие блоки 5 и 6, а также два одновибратора 12 и 13, индикатор 14. Выходы согласующих блоков 5 и 6 подключены к. входам импульсного фазового детектора 7, выход которого соединен с входами компараторов 8 и 9 и блока 10 выборки-хранения, а выходы компараторов 8, 9 подключены к входам элемента ИЛИ 11. При излучении ультразвукового сигнала с частотой f в направлении кровеносного сосуда часть потока энергий .отражается от твердых частиц, содержащихся в крови, и преобразуется электромеханическим преобразователем 3 в электрические колебания с частотой (f-tAf). Формирование сигналов в остальной части измерителя зависит от знакадГ 1 п.ф. 3 ил. у .Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 А 61 В 5/02 (дю) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4788504/14 (22) 02.02.90 (46) 23.04,93, Бюл, N 15 (71) Межотраслевой научно-технический ,центр медицинской и биологической радиоэлектроники "Рамит." и Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф,Владимирского (72) А.Г.Бударин, В,И.Речицкий, "В.Е,Степашкин и В.А,Филиппов (56) Авторское свидетельство СССР

N1268147,,кл. А 61 В 5/02, 1983. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДОПЛЕРОВСКИЙ

ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ КРОВОТОКА (57) Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано при исследовании гемодинамики. Цель изобретения — повышение точности диагностики патологических изменений сосудистой системы путем определения

„„5U, 1810042 А1 направления кровотока. Ультразвуковой доплеровский измеритель скорости кровотока содержит генератор 1. электромеханические преобразователи 2 и 3, приемный блок

4 и согласующие блоки 5 и 6, а также два одновибратора 12 и 13, индикатор 14. Выходы согласующих блоков 5 и 6 подключены к входам импульсного фазового детектора 7, выход которого соединен с.входами компараторов 8 и 9 и блока 10 выборки-хранения. а выходы компараторов 8,-9 подключены к входам элемента ИЛИ 11. При излучении ультразвукового сигнала с частотой f в направлении кровеносного сосуда часть потока энергии. отражается от твердых частиц, содержащихся в крови, и преобразуется а электромеханическим преобразователем 3 в электрические колебания с частотой (тат).

Формирование сигналов в остальной части . измерителя зависит от знакас, 1 п.ф. 3 ил, 1810042 с

Изобретение относится к области медицинской техники и может быть использовано при исследовании гемодинамики.

Цель изобретения — повышение точности диагностики патологических изменений сосудистой системы путем определения направления кровотока.

На фиг,1 изображена блок-схема ультразвукового доплеровского измерителя ско., рости кровотока; на фиг. 2 — согласующий блок; на фиг.3 — временные диаграммы работы устройства.

Ультразвуковой доплеровский измеритель скорости кровотока содержит генератор

1, электромеханические преобразователи 2 и

3, которые подключены соответственно к генератору 1 и приемному блоку 4. При этом выходы приемного блока 4 и генератора 1 через соответствующие согласующие блоки

5 и б,подключены к входам импульсного фазового детектора 7, выход которого соединен с входами первого и второго компараторов 8 и 9 и блока 10 выборки-хранения.

Выходы компараторов 8 и 9 подключены к

Входам логического элемента ИЛИ 11, Выход которого через последовательно соединенные одновибраторы 12 и 13 подключен к второму .входу блока выборки-хранения 10, соединенного с индикатором 14, Каждый из согласующих блоков (см. фиг,2) состоит из последовательно соединенных повторителя.15 напряжений и детектора 16 обнаружения момента перехода сигнала через нуль.

Измеритель работает следующим образом.

Генератор 1 непрерывно вырабатывает высокочастотное напряжение с частотой f, которое выделяется на нагрузке. В качестве нагрузки используют электромеханический и реобраэовател ь 2, и реоб разу ющий электрический сигнал в ультразвуковой. При излучении ультразвукового сигнала с частотой

f в направлении кровеносного сосуда часть потока энергии отражается от твердых частиц, содержащихся в крови, и преобразуется электромеханическим преобразователем

3 в электрические колебания с частотой

f+h, отличающиеся от частоты излучаемого сигнала на величину доплеровского смещения Ю, малую по сравнению с f. Электрический сигнал, снимаемый с преобразователя

3, подается на вход приемного блока 4, функцию которого может наполнять, например, селективный усилитель.

Выходной сигнал генератора 1 с частотой f и выходной сигнал приемного блока 4 с частотой f+ Ж подаются на входы согласующих блоков 5 и 6. каждый иэ которых представляет собой цепь из последовательно соединенных повторителя 15 напряжения и детектора 16 обнаружения момента перехода сигнала через нуль. В качестве последнего может быть использован, например компаратор, На выходе детектора 16 обнаружения момента перехода сигнала через

"0" формируется импульсный сигнал типа

"меандр" стандартной амплитуды с часто10 той следования импульсов, равной частоте сигнала на входе согласующего блока. Таким образом, функция согласования, выполняемая согласующимися блоками 5 и 6, заключается в преобразовании формы сигналов к виду, пригодному для использования в импульсных устройствах при сохранении их частоты.

Сигналы с выходов согласующих блоков

5 и 6 с частотами f+ hf u f поступают на

20 входы импульсного фазового детектора 7, который выполнен в виде фазового детектора с запоминанием знака разности фаз, выражающимся в смене знака выходного сигнала импульсного фазового детектора 7 при изменении знака разности фаэ

Ap = (j05 pg ВхОдных сигналоВ 05 и 06

Причем фаэоамплитудная характеристика импульсного фазового детектора

7 От=От(Ю) имеет треугольную форму и периодична с периодом 2 .

В силу того, что разность фаз Ьр сигналов U5 и Us равна 2л Ю t, на выходе фазового детектора 10 формируется сигнал треугольной формы с периодом Г, пред1

35 ставляющий собой развертку во времени характеристики импульсного фазового детектора 7, положительный при hf>0 (ин тервал а на фиг.3) и отрицательный при

hf<0 (интервал б на фиг.3), 40 Сигнал ит поступает на сигнальный вход блока 10 выборки-хранения и на входы компараторов 8 и 9, различающихся тем, что компаратор 9 включен инверсно относи-, тельно компаратора 8, а порог переключе45 ния Us 0") компаратора 8 больше нуля, а порог переключения Ug компаратора 9 (on) меньше нуля. При этом значения Оз (09(" ) устанавливаются много меньшими амплитудного значения (0т) сигнала От на

50 выходе импульсного фазового детектора 7.

Формирование сигналов в остальной части устройства зависит от знака Ю. При

Ж>0 (интервал а на фиг,3) напряжение Ug на выходе компаратора 9 имеет нулевой уровень, отвечающий логическому нулю, в то

Время как выходной сигнал U8 компаратора

8 представляет собой последовательность инвертированных импульсов, совпадающих по фазе с треугольными импульсами сигна1810042

10 е

30

U10= Л(07)макс Л .

Отсюда следует, что выходное напряжение зависит от знака разности частот hf отраженного и измеренного ультразвуковых сигналов.

Сигнал U10 поступает на индикатор 14, указывающий знак и величину скорости кровотока, линейно связанной, согласно закону Доплера, с измеренной величиной Ю.

Как следует из закона Доплера, изменение знака скорос1 и кровотока вызывает изменение знака доплеровского смещения

Ж В данном случае при изменении направления кровотока на противоположное

Я<0.

40 ла От на выходе импульсного фазового детектора 8. Сигналы 0а u Ug поступают на входы элемента ИЛИ 11.

Далее сигнал U11 с выхода элемента

ИЛИ 11, временный ход которого в точности повторяет временной ход сигнала Оа поступает на вход срабатывающего по отрицательному фронту одновибратора 12, формирующего на выходе последовательнОсть прямоугольных импульсов 012 (см. фиг.3) с длительностью Ь, выбор величины которой ограничен условием А< f D, где 4 — верхняя граница частотного диапазона выходного сигнала устройства.

Сигнал U12 с выхода одновибратора 12 поступает на вход одновибратора 13, срабатывающего по отрицательному фронту. Одновибратор 13 формирует на выходе последовательность коротких импульсов опроса с длительностью гь < < A, поступающих затем на управляющий вход- блоков выборки-хранения с задержкой по времени относительно начала импульсов сигнала 0т на величину Л(см. фиг, 3). В течение времени действия импульса сигнала 131з с выхода 2 одновибратора 13 на выходе блока выборки-хранения устанавливается значение на-пряжения U10, равное значению напряжения на сигнальном входе блока 10 выборки-хранения в момент опроса. Величина U10 связана с параметрами устройства соотношением

При И<0 (интервал в, r на фиг,3) сигнал

0Т становится отрицательным, а выходные сигналы Us u Ug компараторов 8 и 9 изменяются во времени точно так же, как соответственно сигналы Ug u Ue в случае hf>0 (интервал а на фиг.3). Сигнал 010 также изменяет свой знак, что вызывает силу знака индицируемого значения измеренной скорости кровотока. Сигналы U1z и 01з не изменяются.

Описанный ультразвуковой доплеровский измеритель скорости кровотока позволяет повысить точность диагностики патологических изменений сосудистой системы путем определения направления кровотока, он обладает высоким быстродействием, что позволяет с высокой точностью отслеживать динамику скорости кровотока. Небольшие габариты устройства дают возможность использовать его при создании портативных приборов, предназначенных для экспресс-диагностики, Формула изобретения

Ультразвуковой доплеровский измеритель скорости кровотока, содержащий генератор, последовательно соединенные электромеханический преобразователь, приемный и согласующий блоки, а также два одновибратора и индикатор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности диагностики патологических изменений сосудистой системы путем определения направления кровотока, в него введены второй согласующий блок, импульсный фазовый детектор, два компаратора, блок выборки-хранения, элемент ИЛИ и второй электромеханический преобразователь, подключенный к генератору, соединенному с вторым согласующим блоком, при этом выходы обоих согласующих блоков подключены к входам импульсного фазового детектора, выход которого соединен с входами первого и второго компараторов и блока выборки-хранения, а выходы компараторов подключены к входам элемента ИЛИ, выход последнего через два последовательно соединенных одновибратора соединен с вторым входом блока выборки-хранения, выход которого соединен с индикатором.

1810042 с» у =» щ с» <а

Составитель В, Котенева

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н,Кешеля

Редактор

Заказ 1404 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский ком6инат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101