Ультразвуковой доплеровский измеритель скорости кровотока Советский патент 1993 года по МПК A61B5/02 

Фиг.1

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 скорости кровотока; на фиг. 2 - согласующий блок; на фиг.З - временные диаграммы работы устройства.

Ультразвуковой доплеровский измеритель скорости кровотока содержит генератор 1 .электромеханическиепреобразователи2 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 6 .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 обра- зом.

Генератор 1 непрерывно вырабатывает высокочастотное напряжение с частотой f, которое выделяется на нагрузке. В качестве нагрузки используют электромеханический преобразователь 2, преобразующий электрический сигнал в ультразвуковой. При излучении ультразвукового сигнала с частотой f в направлении кровеносного сосуда часть потока энергии отражается от твердых час- тиц, содержащихся в крови, и преобразуется электромеханическим преобразователем 3 в электрические колебания с частотой f+Af, отличающиеся от частоты излучаемого сигнала на величину доплеровского смеще- ния Af, 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+ Af подаются на входы согласующих блоков 5 и 6, каждый из 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 О формируется импульсный сигнал типа меандр стандартной амплитуды с частотой 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+ Af и f поступают на 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 фаз входных сигналов Us и Ue. Причем фаэоамплитудная характеристика импульсного фазового детектора

7 ( Af) имеет треугольную форму и периодична с периодом In.

В силу того, что разность фаз &р сигналов Кв и Ue равна 2л: Af t, на выходе фазового детектора 10 формируется сигнал треугольной формы с периодом Г1, представляющий собой развертку во времени ха- рактеристики импульсного фазового детектора 7, положительный при (ин- тервал а на фиг.З) и отрицательный при (интервал б на фиг.З).

Сигнал Uy поступает на сигнальный вход блока 10 выборки-хранения и на входы компараторов 8 и 9, различающихся тем, чт,о компаратор 9 включен инверсно относи-, тельно компаратора 8, а порог переключения Us компаратора 8 больше нуля, а порог переключения Ug компаратора 9 меньше нуля. При этом значения Us , ( устанавливаются много меньшими амплитудного значения (и)макс сигнала U на выходе импульсного фазового детектора 7.

Формирование сигналов в остальной части устройства зависит от знака Af. При (интервал а на фиг.З) напряжение Ug на выходе компаратора 9 имеет нулевой уровень, отвечающий логическому нулю, в то время как выходной сигнал Us компаратора

8 представляет собой последовательность инвертированных импульсов, совпадающих по фазе с треугольными импульсами сигнала Uy на выходе импульсного фазового детектора 8. Сигналы Us и Us поступают на входы элемента ИЛИ 11,

Далее сигнал Un с выхода элемента ИЛИ 11, временный ход которого в точности повторяет временной ход сигнала Us поступает на вход срабатывающего по отрицательному фронту одновибратора 12, формирующего на выходе последовательность прямоугольных импульсов Ui2 (см. фйг.З) с длительностью Д, выбор величины которой ограничен условием Д fD,rAefB - верхняя граница частотного диапазона выходного сигнала устройства.

Сигнал Ui2 с выхода одновибратора 12 поступает на вход одновибратора 13, срабатывающего по отрицательному фронту, Од- новибратор 13 формирует на выходе последовательность коротких импульсов опроса с длительностью ть Л поступающих затем на управляющий вход блоков выборки-хранения с задержкой по времени относительно начала импульсов сигнала U на величину Д(см. фиг, 3). В течение времени действия импульса сигнала Ui3 с выхода одновибратора 13 на выходе блока выборки-хранения устанавливается значение напряжения Uio, равное значению напряжения на сигнальном входе блока 10 выборки-хранения в момент опроса. Величина Uio связана с параметрами устройства соотношением

U ю Д(и7)максДГ

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

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

Как следует из закона Доплера, изменение знака скорости кровотока вызывает изменение знака доплеровского смещения Дт, В данном случае при изменении направления кровотока на противоположное .

При (интервал в, г на фиг.З) сигнал U становится отрицательным, а выходные сигналы Us и Ug компараторов 8 и 9 изменя- . ются во времени точно так же, как соответ- 5 ственно сигналы Ug и Ua в случае (интервал а на фиг.З). Сигнал Uio также изменяет свой знак, что вызывает силу знака индицируемого значения измеренной скорости кровотока. Сигналы Ui2 и Ui3 не из0 меняются.

Описанный ультразвуковой доплеров- . ский измеритель скорости кровотока позволяет повысить точность диагностики патологических изменений сосудистой сис5 темы путем определения направления кровотока, -он обладает высоким быстродействием, что позволяет с высокой точностью отслеживать динамику скорости кровотока. Небольшие габариты устройства

0 дают возможность использовать его при создании портативных приборов, предназначенных для экспресс-диагностики. Формула изобретения Ультразвуковой доплеровский измери5 тель скорости кровотока, содержащий генератор, последовательно соединенные электромеханический преобразователь, приемный и согласующий блоки, а также два одновибратора и индикатор, отличаю0 щ и и с я тем, что, с целью повышения точности диагностики патологических изменений сосудистой системы путем определения направления кровотока, в него введены второй согласующий блок, импульсный фа5 зовый детектор, два компаратора, блок выборки-хранения, элемент ИЛИ и второй электромеханический преобразователь, подключенный к генератору, соединенному с вторым согласующим блоком, при этом

0 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

5 подключены к входам элемента ИЛИ, выход последнего через два последовательно соединенных одновибратора соединен с вторым входом блока выборки-хранения, выход которого соединен с индикатором.

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 до- плеровский 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

Фиг. 1

j

So

SM

J

40

Ho

Ј

у