Устройство для моделирования кровенаполнения тканей

 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для моделирования кровенаполнения тканей. Сущность изобретения состоит в том, что устройство содержит генераторы сигналов, нелинейные и суммирующие блоки. Дополнительно оно снабжено источником постоянного сигнала, первым, вторым и третьим выпрямителем, третьим нелинейным блоком и масштабным блоком с соответствующими связями между блоками. Устройство позволяет моделировать кровенаполнение любых тканей, в том числе матки беременной и плода, а также регулировать отдельные параметры кровенаполнения с подбором характеристик, отражающих индивидуальные особенности организма пациента. Устройство позволяет в учебных целях моделировать кровенаполнение исследуемых тканей по механическим, реологическим, реографическим параметрам и вариантам переходных процессов в пульсирующем потоке артериального кровоснабжения тканей. 1 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для моделирования пульсового кровенаполнения тканей.

Известны устройства для моделирования, например, динамических систем с формированием двух гармонических сигналов, обеспечивающих воспроизведение заданных форм кривых выходного сигнала (см. в кн. И.М.Тетельбаута "Практика аналогового моделирования динамических систем", М. Энергоатомиздат, 1987, стр. 207, схема 3.3.2). Устройство представляет собой функциональный генератор и содержит инвертирующий усилитель, охваченный отрицательной обратной связью с нелинейным элементом, последовательно соединенным с ним через переменный резистор, первый интегратор, выход которого соединен через переменный резистор со вторым интегратором, выход которого соединен через резистор с инвертирующим входом инвертирующего усилителя и выходом генератора, а оси переменных резисторов механически связаны с регулятором частоты.

Недостатком такого устройства является недостаточная точность и ограниченный диапазон частот, не обеспечивающий моделирование частот, свойственным сигналам, характеризующим кровенаполнение исследуемого участка организма, а также моделирование различных временных смещений из-за постоянства фазного сдвига между двумя его выходными сигналами.

Известен имитатор пульсового сигнала, описанный в а.с. N 1594665 Кл.МКИ⁵ А 61 В 5/02, G 09 B 23/28, опубл. 1990. Устройство содержит генератор, нелинейный блок и суммирующий блок, а также интеграторы, функциональный преобразователь, блоки управления, синхронизатор, балансный модулятор и коммутаторы.

Недостатками известного устройства являются невозможность моделирования различных временных и амплитудных смещений кровенаполнения тканей в условиях дыхательной аритмии из-за отсутствия смещения соответствующих частот, невозможность воспроизведения смешанного кровообращения матери и плода у беременных из-за отсутствия соответствующего канала моделирования, а также невозможность варьирования между механическими, реологическими и реографическими показателями кровообращения из-за отсутствия регулировок моделируемых компонентов кривых раздельно по каждому показателю и в каждом канале.

Задачей изобретения является создание устройства для моделирования кровенаполнения тканей с возможностью воспроизведения кровенаполнения по показателям полного объема функциональных возможностей сосудов, в том числе и для беременных с рассмотрением сочетания кровообращения "мать-плод".

Сущность изобретения заключается в том, что устройство моделирования кровенаполнения тканей, содержащее три генератора сигнала, два нелинейных блока и два суммирующих блока, дополнительно снабжено источником постоянного сигнала, первым, вторым и третьим выпрямителями, третьим нелинейным блоком, масштабным блоком, выход которого является первой выходной шиной, а вход - соединен с выходом первого суммирующего блока, первый вход которого через первый нелинейный блок и первый выпрямитель подключен к выходу первого генератора сигналов, второй вход через второй нелинейный блок и второй выпрямитель подключен к выходу второго генератора сигналов, а третий вход - соединен с выходом источника постоянного сигнала, при этом выход третьего генератора сигналов через третий выпрямитель и третий нелинейный блок соединен с первым входом второго суммирующего блока, второй вход которого подключен к выходу масштабного блока, а выход является второй выходной шиной.

Использование изобретения позволяет получить следующий технический результат. Устройство: позволяет моделировать кровенаполнение любых тканей, в том числе матки беременной и плода, а также регулировать отдельные параметры кровенаполнения с подбором характеристик, отражающих индивидуальные особенности обследуемого организма пациента, что не обеспечивает ни одно из известных устройств; позволяет в учебных целях моделировать кровенаполнение исследуемых тканей по механическим, реологическим, реографическим параметрам и вариантам переходных процессов в пульсирующем потоке артериального кровоснабжения тканей с исследованием отдельных изменяемых (регулируемых) характеристик; обеспечивает возможность исследования переходных процессов при пульсовой подаче крови в ткани, а также анализа отдельных компонентов колебательного процесса, возникающего в кровоснабжении тканей пульсирующим потоком крови с разными характеристиками по переднему и заднему фронту пульсации; oбеспечивает моделирование кровенаполнения тканей при каждом моделируемом сердечном сокращении, что позволяет оперативно отражать все изменения кровенаполнения в реальном масштабе времени и в традиционно принятом для врачебной практики виде представления результатов; обеспечивает высокую помехоустойчивость и достоверность воспроизведения кровенаполнения тканей практически во всех клинических ситуациях по всему диапазону изменения кровенаполнения различных участков тела, так и отдельных органов и тканей, в том числе и таких, как кровенаполнение беременной матки, плода или процесс кровенаполнения тканей при различных нагрузках на организм обследуемого; создает возможность уточнения диагноза, связанного с нарушением кровенаполнения тканей неустановленной этиологии, обосновывать диагноз, контролировать обоснованность и направленность проводимого лечения и одновременно проводить обучение медицинского персонала процессу диагностики и контроля обоснованности выбранного лечения.

Технический результат достигается за счет сложения сигналов разных частот от отдельных генераторов; формирования итогового сигнала одной полярности; регулирования крутизны фронтов в формируемом суммарном сигнале на выходе устройства; регулирования амплитудно-частотных характеристик выходного сигнала.

На чертеже представлена структурная схема устройства для моделирования кровенаполнения тканей.

Устройство для моделирования кровенаполнения тканей содержит генератор 1 сигналов, выпрямитель 2, нелинейный блок 3, соединенные последовательно с подсоединением выхода к первому входу первого суммирующего блока 4, второй генератор 5 сигналов, второй выпрямитель 6 и второй нелинейный блок 7, соединенные последовательно с подсоединением выхода ко второму входу первого суммирующего блока 4, третий генератор 8 сигналов, третий выпрямитель 9 и третий нелинейный блок 10, соединенные последовательно с подсоединением выхода ко второму входу второго суммирующего блока 11, выход которого соединен со вторым выходом устройства 12. Выход источника постоянного сигнала 13 соединен с третьим входом первого суммирующего блока 4, выход которого соединен с входом масштабного блока 14, выход которого соединен с первым выходом устройства 15 и первым входом второго суммирующего блока 11.

Устройство работает следующим образом. Сигнал моделирования формируют из постоянного сигнала с регулируемой величиной источника постоянного сигнала 13 и периодических знакопеременных сигналов генератора 1 с регулированием частот от 0,01 до 1 Гц, второго генератора 5 с регулированием частот от 1 до 3 Гц и третьего генератора 8 с регулированием частот от 3 до 5 Гц. С помощью выпрямителя 2, второго выпрямителя 6 и третьего выпрямителя 9 преобразуют получаемые сигналы и сигналы одной полярности, а затем соответственно нелинейным блоком 3, вторым нелинейным блоком 7 и третьим нелинейным блоком 10 устанавливают необходимую величину длительности фронтов и увеличения или уменьшения каждого из этих сигналов в соответствии с выбранным режимом моделирования кровенаполнения тканей. Сложение в первом суммирующем блоке 4 регулируемой величины источника постоянного сигнала 13 и итоговых результатов от нелинейного блока 3 и второго нелинейного блока 7 обеспечивает получение первого сигнала моделирования, который, пройдя через масштабный блок 14, в масштабированном виде подается на первый выход устройства 15 и на первый вход второго суммирующего блока 11. Для моделирования дополнительных волн кровоснабжения, колебаний кровенаполнения, а также изменения формы кривой кровоснабжения тканей используют третий генератор 8, с которого после третьего выпрямителя 9 получают сигнал, однополярный с сигналами других генераторов, а после прохождения сигнала через третий нелинейный блок 10 получают сигнал для искажения полученной кривой с выхода масштабного блока 14. Полученный с третьего нелинейного блока 10 сигнал, сложенный во втором суммирующем блоке 11 с сигналом масштабного блока 14, подают на второй выход устройства 12.

Таким образом, моделируемый сигнал кровенаполнения тканей в данном устройстве позволяет не только получить среднюю интегральную характеристику кровенаполнения тканей, но и отдельно регулировать в диапазоне работы каждого генератора частоту и с помощью нелинейных блоков 3,7 и 10 крутизну, амплитуду и смещение сигналов генераторов 1,5 и 8 с переводом двухполярного генерируемого сигнала через выпрямители в однополярный сигнал, имитирующий сигнал кровенаполнения тканей организма.

Формула изобретения

Устройство для моделирования кровенаполнения тканей, содержащее три генератора сигналов, два нелинейных блока и два суммирующих блока, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено источником постоянного сигнала, первым, вторым и третьим выпрямителями, третьим нелинейным блоком и масштабным блоком, выход которого является первой выходной шиной, а вход соединен с выходом первого суммирующего блока, первый вход которого через первый нелинейный блок и первый выпрямитель подключен к выходу первого генератора сигналов, второй вход через второй нелинейный блок и второй выпрямитель к выходу второго генератора сигналов, а третий вход соединен с выходом источника постоянного сигнала, при этом выход третьего генератора сигналов через третий выпрямитель и третий нелинейный блок соединен с первым входом второго суммирующего блока, второй вход которого подключен к выходу масштабного блока, а выход является второй выходной шиной.

РИСУНКИ

Рисунок 1