Устройство для определения состояния плода во время беременности

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в доплеровских устройствах для определения состояния плода во время беременности. Технический результат - возможность определения интегрального диагностического показателя - индекса состояния плода во время беременности, увеличение точности измерения частоты сокращения сердца плода за счет исключения влияния помех регистрации сигналов интенсивности родовых схваток матери в процессе диагностики и повышение степени автоматизации при диагностике и обработке информации - достигается за счет того, что устройство содержит УЗ преобразователь, два усилителя мощности, переключатель, усилитель ВЧ, выход которого через последовательно соединенные фазовый детектор, два усилителя НЧ, ключ, фильтр НЧ, программно-управляемый фильтр ВЧ, кварцевых генератор, блок формирования сигналов управления, программно-управляемый аттенюатор, программно-управляемый усилитель, аналого-цифровой преобразователь, контроллер, звукоизлучатель, блок интерфейса и блок обработки информации. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в доплеровских устройствах для определения состояния плода во время беременности.

Известно устройство для контроля частоты сокращения сердца плода, содержащее преобразователь, передающий ультразвуковой сигнал в сердце плода, находящегося в матке, и принимающий отраженный сигнал, имеющий сдвиг частоты Доплера, создаваемый сердцем плода, блок формирования ультразвукового сигнала, блок выделения доплеровского сигнала и блок обработки информации (международный патент N 89/09027, кл. A 61 B 8/02, 1989).

Однако данное устройство имеет недостаточную точность получаемых диагностических показателей из-за наличия помех, вызываемых функционированием организма матери.

Известно устройство для наблюдения за состоянием плода во время беременности по сигналу сердечного биения плода и сигнала интенсивности родовых схваток матери. Устройство содержит ультразвуковой преобразователь, блок формирования ультразвукового сигнала, блок выделения доплеровского сигнала и блок обработки информации, включающий процессор данных для статистической обработки корреляции между материнским сигналом и сигналом плода (патент США N 5088497, кл. A 61 B 8/02, 1992).

Недостатком данного устройства является сложность аппаратно-программной реализации устройства и сложность методики работы медперсонала при обследовании пациентов.

Известно устройство для определения состояния плода во время беременности, которое по общности решаемых задач и функционально-структурному выполнению наиболее близко к изобретению и выбрано в качестве прототипа.

Устройство содержит ультразвуковой преобразователь, подключенный к первому входу переключателя, последовательно соединенные фазовый детектор и первый усилитель низкой частоты, ключ, фильтр низкой частоты, второй усилитель низкой частоты, блок формирования сигналов управления, вход которого соединен с выходом кварцевого генератора, аналого-цифровой преобразователь и блок обработки информации (международный патент N 90/00368, кл. A 61 B 8/02, 1990).

Однако это устройство не позволяет определить интегральный диагностический показатель - индекс состояния плода, имеет недостаточную точность измерений частоты сокращения сердца плода из-за влияния помех (регистрации сигналов интенсивности родовых схваток матери) в процессе диагностики, а также недостаточную автоматизацию анализа сердечного ритма плода.

Задачей изобретения является создание устройства для определения состояния плода во время беременности, не имеющего вышеуказанного недостатка.

Сущность изобретения заключается в том, что в известное устройство для определения состояния плода во время беременности, содержащее ультразвуковой преобразователь, подключенный к первому входу переключателя, последовательно соединенные фазовый детектор и первый усилитель низкой частоты, ключ, фильтр низкой частоты, второй усилитель низкой частоты, блок формирования сигналов управления, вход которого соединен с выходом кварцевого генератора, аналого-цифровой преобразователь и блок обработки информации, введены усилитель высокой частоты, первый и второй усилители мощности, программно-управляемый фильтр высокой частоты, программно-управляемый аттенюатор, программно-управляемый усилитель, контроллер, блок интерфейса и звукоизлучатель, причем выход первого усилителя мощности соединен с входом ультразвукового преобразователя, выход перкключателя через усилитель высокой частоты соединен с первым входом фазового детектора, выход первого усилителя низкой частоты через ключ соединен с входом фильтра низкой частоты, первый, второй, третий и четвертый выходы блока формирования сигналов управления соединены соответственно со вторым входом переключателя, с входом первого усилителя мощности, сo вторым входом фазового детектора и сo вторым входом ключа, выход фильтра низкой частоты соединен с первым входом программно-управляемого фильтра высокой частоты, выход которого через второй усилитель низкой частоты соединен с первыми входами программно-управляемого усилителя и программно-управляемого аттенюатора, выход которого через второй усилитель мощности подключен к звукоизлучателю, выход программно-управляемого усилителя соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом контроллера, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно сo вторыми входами программно-управляемого усилителя, программно-управляемого фильтра высокой частоты и программно-управляемого аттенюатора, а четвертый вход контроллера через блок интерфейса соединен с входом блока обработки информации.

Кроме того, блок формирования сигналов управления содержит два последовательно соединенных делителя частоты на 2, формирователь строба, блок задержки, логический элемент И и логический элемент НЕ, причем выход первого делителя частоты на 2 соединен с входом формирователя строба, выход которого соединен с входом блока задержки, входом логического элемента НЕ и с первым входом логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго делителя частоты на 2, вход первого делителя частоты на 2 является входом тактового сигнала, выходы логического элемента НЕ, логического элемента И, второго делителя частоты на 2 и блока задержки являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока формирования сигналов управления.

На фиг. 1 изображена функционально-структурная схема устройства для определения состояния плода во время беременности; на фиг.2 - функционально-структурная схема блока формирования сигналов управления; на фиг.3 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство для определения состояния плода во время беременности (фиг.1) содержит ультразвуковой преобразователь 1, переключатель 2, фазовый детектор 3, первый усилитель низкой частоты 4, ключ 5, фильтр низкой частоты 6, второй усилитель низкой частоты 7, блок формирования сигналов управления 8, кварцевый генератор 9, аналого-цифровой преобразователь 10, блок обработки информации 11, усилитель высокой частоты 12, первый и второй усилители мощности 13 и 14, программно-управляемый фильтр высокой частоты 15, программно-управляемый аттенюатор 16, программно-управляемый усилитель 17, контроллер 18, блок интерфейса 19 и звукоизлучатель 20.

Блок формирования сигналов управления 8 (фиг.2) содержит два делителя частоты на 2 - 21 и 22, формирователь строба 23, блок задержки 24, логический элемент И 25 и логический элемент НЕ 26.

В устройстве для определения состояния плода во время беременности (фиг. 1) ультразвуковой преобразователь 1 подключен к первому входу переключателя 2, и к выходу первого усилителя мощности 13, выход переключателя 2 соединен с входом усилителя высокой частоты 12, выход которого через последовательно соединенный фазовый детектор 3, первый усилитель низкой частоты 4, ключ 5, фильтр низкой частоты 6 и программно-управляемый фильтр высокой частоты 15 соединен с входом второго усилителя низкой частоты 7. Выход блока формирования сигналов управления 8 соединен с выходом кварцевого генератора 9. Первый, второй, третий и четвертый выходы блока формирования сигналов управления 8 соединены соответственно со вторым входом переключателя 2, с входом первого усилителя мощности 13, со вторым входом фазового детектора 3 и со вторым входом ключа 5. Выход второго усилителя низкой частоты 7 соединен с первыми входами программно-управляемого усилителя 17 и программно-управляемого аттенюатора 16, выход которого через второй усилитель мощности 14 подключен к звукоизлучателю 20. Выход программно-управляемого усилителя 17 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 10, выход которого соединен с входом контроллера 18, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно со вторыми входами программно-управляемого усилителя 17, программно-управляемого фильтра высокий частоты 15 и программно-управляемого аттенюатора 16, а четвертый выход контроллера 18 через блок 19 интерфейса соединен с входом блока обработки информации 11.

В блоке формирования сигналов управления 8 (фиг.2) выход первого делителя 21 частоты на 2 соединен с входом второго делителя 22 частоты на 2 и с входом формирователя строба 23, выход которого соединен с входом блока задержки 24, входом логического элемента НЕ 26 и с первым входом логического элемента И 25, второй вход которого соединен с входом второго делителя 22 частоты на 2. Вход первого делителя 21 частоты является входом тактового сигнала, выходы логического элемента НЕ 26, логического элемента И 25, делителя 22 частоты на 2 и блока задержки 24 являются соответственно первым, вторым и третьим и четвертым выходами блока формирования сигналов управления 8.

В качестве контроллера 18 использована однокристалльная микросхема ЭВМ фирмы Intel 8751H.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 9 формирует стабильные ВЧ колебания частотой 8 МГц, которые поступают в блок формирования сигналов управления 8, со второго выхода которого на первый усилитель мощности 13 поступает радиоимпульсный сигнал возбуждения (фиг.3а). Под действием этого сигнала в ультразвуковом (УЗ) преобразователе 1 происходит преобразование электрического сигнала в ультразвуковой. УЗ преобразователь 1 размещается на животе матери таким образом, чтобы в диаграмму его направленности попало сердце плода.

Отраженный от сердца плода сигнал принимается УЗ преобразователем 1 и через переключатель 2, блокирующий приемный тракт на время излучения УЗ колебания, поступает на усилитель высокой частоты 12. Управления работой переключателя 2 осуществляется с первого выхода блока формирования сигналов управления 8 (фиг. 3в). Усиленный сигнал поступает на первый вход фазового детектора 3, на второй вход которого поступает опорный сигнал с частотой 2 МГц с третьего выхода блока формирования сигналов управления 8. На выходе фазового детектора 3 выделяется огибающая высокочастотного отраженного сигнала. Этот сигнал усиливается первым усилителем низкой частоты 4 и поступает на ключ 5, пропускающий только фрагменты сигналов, отраженных из зоны расположения плода и исключает возможные сигналы помех за счет временного стробирования. Управления ключом 5 осуществляется с четвертого выхода блока формирования сигналов управления 8.

Сигналы, отраженные от подвижных структур, содержат частоты доплеровского смещения, несущие информацию о сокращениях сердца плода. Сигнал, поступающий с выхода ключа 5, далее обрабатывается последовательно фильтром низкой частоты 6 и управляемым фильтром высокой частоты 15, причем полоса среза управляемого фильтра 15 может изменяться под действием сигналов, поступающих с контроллера 18.

Отфильтрованный звуковой сигнал усиливается вторым усилителем низкой частоты 7 и через управляемый аттенюатор 16 поступает на второй усилитель мощности 14, нагруженный на звукоизлучатель 20. Уровень звукового давления звукоизлучателя 20 может изменяться под действием контроллера 18.

Сигнал с выхода второго усилителя низкой частоты 7 также поступает через программно-управляемый усилитель 17 на вход аналого-цифрового преобразователя 10. Оцифрованный сигнал поступает в контроллер 18 и через блок интерфейса 19 передается в блок обработки информации 11.

Блок 16 представляет собой управляемый аттенюатор с изменяемым коэффициентом ослабления, блок 17 - управляемый усилитель с изменяемым коэффициентом усиления, а блок 15 - фильтр с управляемой частотой среза.

В блоке обработки информации 11 (персональный компьютер) осуществляется накопление информации и ее автокорреляционный анализ, в результате которого определяются усредненные значения интервалов сердечных сокращений плода за несколько сердечных циклов, рассчитываются показатели нестрессованного теста и вычисляется интегральный диагностический показатель состояния плода (ПСП). В блоке обработки содержится также исходная информация о пациентах, дате и времени обследования, о врачах, информация о режимах работы устройства: уровень сигнала, чувствительность ультразвукового сигнала, текущее значение ритма.

Необходимая врачу информация в виде данных и графиков отображается на экране дисплея блока обработки информации 11.

Алгоритм аналоговой и цифровой обработки информации, реализованный в устройстве для определения состояния плода во время беременности обеспечивает высокую точность вычисления частоты сердечных сокращений плода и точность определения диагностического заключения.

Формула изобретения

1. Устройство для определения состояния плода во время беременности, содержащее ультразвуковой преобразователь, подключенный к первому входу переключателя, последовательно соединенные фазовый детектор и первый усилитель низкой частоты, ключ, фильтр низкой частоты, второй усилитель низкой частоты, блок формирования сигналов управления, вход которого соединен с выходом кварцевого генератора, аналого-цифровой преобразователь и блок обработки информации, отличающееся тем, что в него введены усилитель высокой частоты, первый и второй усилители мощности, программно-управляемый фильтр высокой частоты, программно-управляемый аттенюатор, программно-управляемый усилитель, контроллер, блок интерфейса и звукоизлучатель, причем выход первого усилителя мощности соединен с входом ультразвукового преобразователя, выход переключателя через усилитель высокой частоты соединен с первым входом фазового детектора, выход первого усилителя низкой частоты через ключ соединен с входом фильтра низкой частоты, первый, второй, третий и четвертый выходы блока формирования сигналов управления соединены соответственно с вторым входом переключателя, с входом первого усилителя мощности, с вторым входом фазового детектора и с вторым входом ключа, выход фильтра низкой частоты соединен с первым входом программно-управляемого фильтра высокой частоты, выход которого через второй усилитель низкой частоты соединен с первыми входами программно-управляемого усилителя и программно-управляемого аттенюатора, выход которого через второй усилитель мощности подключен к звукоизлучателю, выход программно-управляемого усилителя соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом контроллера, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с вторыми входами программно-управляемого усилителя, программно-управляемого фильтра высокой частоты и программно-управляемого аттенюатора, а четвертый выход контроллера через блок интерфейса соединен с входом блока обработки информации.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок формирования сигналов управления содержит два последовательно соединенных делителя частоты на два, формирователь строба, блок задержки, логические элементы И и элемент НЕ, причем выход первого делителя частоты на два соединен с входом формирователя строба, выход которого соединен с входом блока задержки, входом логического элемента НЕ и с первым входом логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго делителя частоты на два, вход первого делителя частоты на два является входом блока, выходы логического элемента НЕ, логического элемента И, второго делителя частоты на два и блока задержки являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3