Устройство для измерения толщины задней стенки левого желудочка сердца Советский патент 1988 года по МПК A61B8/00 

оо сх со

Са сл

Фиг.1

Изобретение относится к медицинской диагностической аппаратуре и может быть использовано в ультразвуковых (УЗ) эхо- кардиографах.

Цель изобретения - автоматизация динамических измерений и регистрации толщины задней стенки левого желудочка сердца в реальном масштабе времени.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма напряжений в характерных точках схемы устройства.

Устройство для измерения толщины задней стенки левого желудочка сердца (ЗСЛЖ) содержит генератор 1, ультразвуковой зонд 2 приемник 3, индикатор 4, видеоусилитель 5, эмиттерный повторитель 6, ключ 7, блок 8 выделения эндокардиального эхо-сигнала, первый коммутатор 9, интегратор 10, усилитель 11, регистратор 12, блок 13 выделения эпикардиального эхо-сигнала, второй коммутатор 14, блок 15 контроля, переключатель 16, инвертор 17, синхрогенератор 18, формирователь 19 строба, калибратор 20, первый 21 и второй 22 нормирующие элементы, первый 23 и второй 24 компараторы, первый 25 и второй 26 формирователи, первый 27 и второй 28 триггеры 28.

Блок 15 контроля предназначен для контроля величины коэффициента усиления первого 21 и второго 22 нормирующих элементов, и с этой целью может использоваться осциллограф типа С1-74.

Калибратор 20 может быть выполнен на стандартных логических элементах, обеспечивает калибровку регистратора 12, например, Н 338-4П сигналом, по длительности соответствующим толщине стенки желудочка сердца.

Устройство работает следующим образом. Синхрогенератор 18 вырабатывает импульсы частотой следования 1320 Гц (фиг. 26), обеспечивающие запуск генератора 1, который вырабатывает импульсы возбуждения ультразвукового зонда 2 дли- тельностью 1 -1,5 мкс. При этом в прекар- диальную область пациента излучаются ультразвуковые импульсы (фиг. 2а), отражаются от структур сердца и снова поступают на ультразвуковой зонд 2 и обрабатываются далее приемником 3 и видеоусили- телем 5. С выхода видеоусилителя 5 (фиг. 2г) эхо-сигнал поступает на индикатор 4 для отображения эхо-кардиограммы в режиме М,

Синхроимпульс синхрогенератора 18 (фиг. 26) поступает также на вход формирователя 19 строба, где вырабатывается строб-импульс (фиг. 2в) регулируемой длительности /, задержанный относительно синхроимпульса на регулируемый интервал времени Т.

Параметры t Т устанавливаются так, что положение строб-импульса соответствует положению эхо-сигнала ЗСЛЖ, формирователь 19 строба вырабатывает также импульс

0

о 5

5

5

0

регулируемой длительности Т, который поступает на калибратор 20 (фиг. 28). Строб- импульс в поступает на управляющий вход ключа 7, на вход которого через согласую- Щ.ИЙ эмиттерный повторитель 6 поступает эхо-сигнал видеоусилителя 5. Ключ 6 пропускает только эхо-сигналы ЗСЛЖ (фиг. 2(), которые поступают на входы первого 21 и второго 22 нормирующих элементов. Величина усиления устанавливается так, что амплитуда эндокардиального компонента эхо-сигнала ЗСЛЖ на выходе составляет 10-12 В, что контролируется блоком 15 контроля.

При таком усилении происходит ограничение эпикардиального компонента эхо- сигнала и эхо-сигналов, отраженных от перикарда и поверхностных слоев легочной ткани. Эхо-сигнал ЗСЛЖ, усиленный и отфильтрованный первым нормирующим элементом 21, поступает на вход первого компаратора 23, на второй вход которого подано опорное напряжение Порог срабатывания первого компаратора 23 устанавливается на уровне 0,8 амплитуды эндокардиального компонента эхо-сигнала ЗСЛЖ, что контролируется блоком 15 контроля. На выходе первого компаратора 23 возникает импульс (фиг. 2е), передний фронт которого соответствует положению эндокардиальной границы эхо-сигнала. По переднему фронту импульса первый формирователь 25 формирует импульс (фиг. 2з), положение которого соответствует эндокардиальной границе эхо- сигнала ЗСЛЖ.

На второй вход первого триггера 27 поступает импульс сивхрогенератора 18, устанавливающий его в единичное состояние. На первый вход первого триггера 27 поступает импульс синхрогенератора 18, устанав- пает импульс, сформированный первым формирователем 25, и переводит его в нулевое состояние. На его выходе формируется импульс (фиг. 2/с), длительность которого пропорциональна расстоянию от ультразвукового зонда 2 до эндокардиальной границы ЗСЛЖ.

Эхо-сигнал с выхода ключа 7 поступает также на вход второго нормирующего элемента 22, усиление которого устанавливается так, что амплитуда эпикардиального компонента эхо-сигнала на его выходе составляет 10-12 В. Усиленный и отфильтрованный вторым нормирующим элементо.м 22 эхо-сигнал ЗСЛЖ поступает на первый вход второго компаратора 24, на второй вход которого подано опорное напряжение t/o/i2.

Порог срабатывания устанавливается на 0,8 уровня эпикардиального компонента эхо-сигнала. При этом на выходе возникает импульс (фиг. 2л), передний фронт которого соответствует положению эпикардиальной границы эхо-сигнала ЗСЛЖ. Передний фронт импульса выделяется вторым формирователем 26, на выходе которого получают

импульс (фиг. 2м). На второй вход второго триггера 28 поступает сипхроимпульс, который устанавливает единичное состояние триггера 28, а на первый вход поступает импульс (фиг. 2м), который переводит его в нулевое состояние.

Таким образом, длительность импульса (фиг. 2н), возникающего на выходе второго триггера 28, пропорциональна расстоянию от ультразвукового зонда 2 до эпикардиаль- ной поверхности ЗСЛЖ.

При установке переключателя 16 в положение «Измерение на его выходе возникает потенциал логической «1, а на выходе инвертора 17 - потециал логического «О. Эта

10

Предлагаемое устройство регистрирует кривую изменения толщины задней стенки левого желудочка сердца в реальном масштабе времени и измеряет толщину ЗСЛЖ в любой момент кардиоцикла путем сравнения амплитуды кривой изменения толщины ЗСЛЖ в заданной точке кардиоцикла с амплитудой калибровочного сигнала.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения толщины задней стенки левого желудочка сердца, содержащее генератор, подключенный к ультразвуковому зонду, выход которого

кодовая комбинация поступает на управляю- подключен к приемнику, и индикатор, отлищие входы первого 9 и второго 14 коммутаторов. При этом на их выходах появляются импульсы /С и Я, поступающие на первый и второй входы интегратора 10, где осуществляется интегрирование по времени

чающееся тем, что, с целью автоматизации динамических измерений и регистрации толщины задней стенки левого желудочка сердца в реальном масштабе времени, в него введены последовательно соединенные видеоразности импульсов /С и Я. Время интегри- 20 усилитель, эмиттерный повторитель, ключ, рования выбирается с учетом скорости процесса изменения толщины задней стенки левого желудочка и составляет 30 мс.

На выходе интегратора 10 получается сигнал (фиг. 2л), пропорциональный разности координат импульсов, сформированных от эндокардиальной и эпикардиальной границы ЗСЛЖ. Амплитуда сигнала П пропорциональна толщине ЗСЛЖ. Для согласования сигнала Я с регистраторами типа 6Л ЕК-3 или Н338-4П служит усилитель 11. Для калибровки сигнала Я по толщине служит калибратор 20.

Принцип работы калибратора 20 основан на то.м, что интервал времени распространения УЗ импульса (т) пропорционален толщине стенки (Т), т. е. С, где С - скорость ультразвука. Поэто.му калибровка измерения осуществляется путем подачи на первый и второй входы интегратора 10 импульсов, длительности которых отличаются на известный интервал времени, т. е. соответствующий известному расстоянию, прой- денному УЗ импульсом. При установке переключателя 16 в положение «Калибровка на его выходе возникает потенциал логического «О, что обеспечивает на выходе инвертора 17 потенциал логической «1. Эта кодовая комбинация поступает на управляющие входы первого и второго коммутаторов 9 и 14. При этом блокируется прохождение импульсов /( и Я и проходят импульсы калибратора 20.

блок выделения эндокардиального эхо-сигнала, первый коммутатор, интегратор, усилитель и регистратор, блок выделения эпи- кардиального эхо-сигнала, подключенный

25 через второй коммутатор к второму входу интегратора, а по входу - к выходу ключа, блок контроля, переключатель и инвертор, выход которого подключен к вторым входам первого и второго коммутаторов, а вход - к третьим и, кроме того, к выходу переклю30 чателя, последовательно соединенные син- хрогенератор, формирователь строба и калибратор, первый и второй выходы которого соединены с четвертыми входами первого и второго коммутаторов, а второй вход - с вторым выходом синхрогенератора и с вто35 рыми входами блоков вь)|деления эндокардиального и эпикардиального эхо-сигналов, вторые выходы которых подключены к первому и второму входам блока контроля соответственно, второй выход формирователя строба подключен к второму входу ключа, третий выход синхрогенератора подключен к входу генератора, вход индикатора через видеоусилитель подключен к выходу приемника.

45

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем. что блок выделения эндокардиального эхо- сигнала и блок выделения эпикардиального эхо-сигнала содержат последовательно соединенные соответственно первый и второй нормирующие элементы, первый и второй

Эти импульсы поступают на первый и 50 компараторы, первый и второй формировавторои входы интегратора 10.

Интегрирование разности этих импульсов интегратором 10 позволяет получить калибровочное напряжение толщины ЗСЛЖ, величина которого (в см) устанавливается калибратором 20.

55

тели, первый и второй триггеры, второй вход которого является вторым входом блоков выделения эндокардиального и эпикардиального эхо-сигналов, вторые выходы которых подключены к входа.м первого и второго компараторов соответственно.

Предлагаемое устройство регистрирует кривую изменения толщины задней стенки левого желудочка сердца в реальном масштабе времени и измеряет толщину ЗСЛЖ в любой момент кардиоцикла путем сравнения амплитуды кривой изменения толщины ЗСЛЖ в заданной точке кардиоцикла с амплитудой калибровочного сигнала.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения толщины задней стенки левого желудочка сердца, содержащее генератор, подключенный к ультразвуковому зонду, выход которого

подключен к приемнику, и индикатор, отличающееся тем, что, с целью автоматизации динамических измерений и регистрации толщины задней стенки левого желудочка сердца в реальном масштабе времени, в него введены последовательно соединенные видео усилитель, эмиттерный повторитель, ключ,

усилитель, эмиттерный повторитель, ключ,

блок выделения эндокардиального эхо-сигнала, первый коммутатор, интегратор, усилитель и регистратор, блок выделения эпи- кардиального эхо-сигнала, подключенный

через второй коммутатор к второму входу интегратора, а по входу - к выходу ключа, блок контроля, переключатель и инвертор, выход которого подключен к вторым входам первого и второго коммутаторов, а вход - к третьим и, кроме того, к выходу переключателя, последовательно соединенные син- хрогенератор, формирователь строба и калибратор, первый и второй выходы которого соединены с четвертыми входами первого и второго коммутаторов, а второй вход - с вторым выходом синхрогенератора и с вторыми входами блоков вь)|деления эндокардиального и эпикардиального эхо-сигналов, вторые выходы которых подключены к первому и второму входам блока контроля соответственно, второй выход формирователя строба подключен к второму входу ключа, третий выход синхрогенератора подключен к входу генератора, вход индикатора через видеоусилитель подключен к выходу приемника.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем. что блок выделения эндокардиального эхо- сигнала и блок выделения эпикардиального эхо-сигнала содержат последовательно соединенные соответственно первый и второй нормирующие элементы, первый и второй

компараторы, первый и второй формирова

тели, первый и второй триггеры, второй вход которого является вторым входом блоков выделения эндокардиального и эпикардиального эхо-сигналов, вторые выходы которых подключены к входа.м первого и второго компараторов соответственно.

90

Изобретение предназначено для кардиологии. Цель изобретения - автоматизация динамических измерений и регистрации толщины задней стенки левого желудочка сердца в реальном масштабе времени. Устройство содержит генератор 1, ультразвуковой зонд, нриемник 3, индикатор 4, видеоусилитель 5, эмиттерный повторитель 6, ключ 7, блок 8 выделения эндокардиального эхо-сигнала, первый коммутатор 9, интегратор 10, усилитель 11, регистратор 12, блок 13 выделения эпикардиального эхо-сигнала, второй коммутатор 14, переключатель 16, инвертор 17, синхрогенератор 18, формирователь 19 строба, калибратор 20, первый 21 и второй 22 нормирующие элементы, первый 23 и второй 24 компараторы, формирователи 25, 26 и триггеры 27, 28. Блок 15 контроля предназначен для оценки коэффициента усиления первого и второго нормирующих элементов. Устройство позволяет сравнить амплитуды кривой изменения толщины задней стенки левого же,лудочка в заданной точке кардиоцикла с амплитудой калибровочного сигнала. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. сл

2cfir 1 0Фиг. 2