Способ ультразвуковой доплеровской диагностики ишемии переднего отрезка глаза и ультразвуковой доплеровский индикатор скорости кровотока Советский патент 1993 года по МПК A61F9/00 A61B8/10 

Изобретение относится к медицине, в частности к офтальмологии, и может быть использовано как для диагностики ишемии переднего отрезка глаза, так и для неинва- зивной диагностики состояния сосудов путем оценки обьемной скорости кровотока в мелких сосудах, в том числе и мелких поверхностных, всего организма.

Известен способ диагностики состояния сосудов глаза путем оценки линейной и объемной скорости кровотока в коротких цилиарных артериях при рабочей частоте .ультразвукового датчика 10 мГц, но при их снижении ниже нормы, констатируют дефицит кровоснабжения только зрительного нерва, и невозможно определить нарушение кровоснабжения переднего отрезка глаза.

Техническим результатом, полученным при осуществлении предлагаемого способа, является неинвазивная ранняя диагностика состояния мелких поверхностных сосудов переднего отрезка глаза с целью профилактического лечения таких заболеваний как катаракта, преглаукома.

Сущность способа заключается в следующем. При ультразвуковой доплеровской диагностике ишемии переднего отрезка глаза определяют объемную скорость кровотока в поверхностных мелких сосудах цилиарного тела( при рабочей частоте ультразвукового датчика 20 мГц и при ее сниже00

ю со VJ ю ю

со

нии ниже нормы диагностируют ишемию переднего отрезка глаза.

Способ осуществляют следующим образом.

В компьютерную программу вводят название исследуемой артерии или сосуда, например, мелкие поверхностные сосуды цилиарного тела, диаметр сосуда, угол между исследуемым сосудом и ультразвуковым датчиком, рабочая частота ультразвукового датчика.

Больного исследуют в положении сидя. Ультразвуковой датчик с рабочей частотой 20 мГц с предварительно нанесенной на него контактной пастой устанавливают на веко закрытого глаза, в месте проекции цилиарного тела. Медленно изменяя угол наклона датчика, получают четкий ультразвуковой сигнал Артериального тона и стойкую доплерогрэмму. Далее изображение замораживают на экране прибора, производится автоматический расчет гемодинамических параметров - объемной скорости, например, кровотока в мелких поверхностных сосудах цилиарного тела. При этом объемная скорость кровотока в цилиарном теле.равная среднему показателю 3,66 ± 0,14 мл/мин - показатель нормы. И если объемная скорость кровотока в мелких поверхностных сосудах цилиарного тела меньше 3,66 мл/мин, то диагностируют ишемии переднего отрезка глаза. Больному назначают консервативное лечение (триинтал, витамины и др.).

Предлагаемым способом обследовано более 100 человек, не имеющих глазных болезней, объемная скорость кровотока в мелких поверхностных сосудах цилиарного тела равна 3,66 ± 0,14 мл/мин.

Для осуществления предлагаемого способа ультразвуковой доплеровской диагностики ишемии переднего отрезка глаза предлагается ультразвуковой доплеровский индикатор скорости кровотока, например, в поверхностных мелких сосудах цилиарного тела на глубине до 4 мм.

Известен ультразвуковой доплеровский индикатор скорости кровотока, содержащий датчик с приемным и излучающим пье- зоэлементами, генератор, усилитель высокой частоты, смеситель, фильтр низких частот, усилитель низкой частоты, усилитель мощности и измеритель частоты, громкоговоритель или телефон, регистратор скорости кровотока. Однако это устройство не позволяет диагностировать заболевания, связанныес нарушением кровоснабжения в мелких сосудах, в том числе и в мелких поверхностных сосудах цилиарного тела, т.к.

рабочая частота ультразвукового датчика 5,28 ± 0 5 МГц, что позволяет проводить исследования на глубине более 4 мм. диаметр рабочей поверхности пьезоэлемента

ультразвукового датчика более 2,5 мм. Кроме того датчик, содержащий приемный и излучающий пьезоэлементы, соединен с основным блоком коаксиальным кабелем, который подвержен наводкам и вносит

0 затухание сигнала.

Известен также ультразвуковой доплеровский индикатор скорости кровотока, содержащий датчик с приемным и излучающим пьезоэлементами, генератор,

5 усилитель высокой частоты, смеситель, фильтр низких частот, усилитель низкой частоты, усилитель мощности, измеритель частоты, громкоговоритель, дисплей и персональную электронно-вычислительную

0 машину (ПЭВМ). Однако известное устройство не позволяет определить объемную скорость кровотока в мелких поверхностных сосудах, например, цилиарного тела, так как рабочая частота ультразвукового

5 датчика 8 МГц, а диаметр рабочей поверхности пьезоэлемента 10 мм. Кроме того датчик этого устройства также содержит только приемный и излучающий элементы, а с основным блоком соединен коаксиал ьным ка0 белем, который подвержен наводкам и вносит затухание сигнала.

Задачей изобретения является возможность ранней ультразвуковой доплеровской диагностики ишемии мелких сосудов путем

5 оценки состояния кровотока в них, в том числе и в мелких поверхностных сосудах цилиарного тела.

Технический результат заключается в исключении наводок и затухания сигнала на

0 его пути к устройству обработки информации.

Технических результат достигается тем, что ультразвуковой доплеровский индикатор скорости кровотока содержит датчик с

5 приемным и излучающим пьезоэлементами, причем последний соединен с генератором, а приемный пьезоэлемент, усилитель высокой частоты, смеситель, фильтр низких частот, усилитель низкой частоты соединены

0 последовательно, а второй выход смесителя соединен со вторым выходом генератора, параллельно выходу усилителя низких частот подключены усилитель мощности низкой частоты, измеритель частот,

5 громкоговоритель, устройство отображения информации, ПЭВМ, причем в корпусе датчика размещены вместе с пьезоэлементами генератор, смеситель, фильтр, низких частот и усилитель низкой частоты. При этом генератор выполнен на двух полевых транзисторах, стоки которых соединены с выводами первичной обмотки трансформатора и параллельно первому конденсатору, а затвор первого полевого транзистора соединен со стоком второго полевого транзистора, соединенного с выходом, а затвор второго полевого транзистора со стоком первого полевого транзистора, причем затворы обоих полевых транзисторов перекрестно соединены с выводами первичной обмотки трансформатора и конденсатора, а истоки обоих полевых транзисторов соединены с одним из выводом катушек индуктивности и параллельно с кварцевым резонатором, два других вывода катушек индуктивности соединены через резистор с минусовым проводом источника питания и через второй конденсатор с общим проводом. Усилитель высокой частоты выполнен на четырех транзисторах, причем база первого транзистора .соединена с одним из выводов первой катушки индуктивности, другой ее вывод и коллектор первого транзистора соединены с общим проводом, эмиттер первого транзистора соединен с эмиттером второго транзистора и общим выводом первого резистора, другой вывод которого соединен с минусовым проводом источника питания, а база второго транзистора соединена с общим проводом, коллектор второго транзистора соединен с одним из выводов второй катушки индуктивности и первого конденсатора, другие выводы которых соединены с общим проводом, база третьего транзистора соединена с коллектором второготранзистора. а коллектортреть- его транзистора и база четвертого транзистора соединены с общим проводом, эмиттер третьего транзистора соединен с эмиттером четвертого транзистора и соединены с общим выводом второго резистора, другой вывод которого соединен с минусовым проводом источника питания, коллектор четвертого транзистора соединен с одним из выводов третьей катушки индуктивности, второго конденсатора и выходом, а другие выводы третьей катушки индуктивности и второго конденсатора соединены с общим проводом.

При этом измеритель частоты соединен с ПЭВМ, соединенной с устройством отображения информации, причем диаметр рабочей части пьезоэлемента лежит а интервале от 0,7 до 2,5 мм, а толщина 0,09 мм.

Работа ультразвукового доплеровского индикатора скорости кровотока основана на эффекте Доплера, заключающегося в смещении частоты ультразвуковых колебаний, отраженных движущимся кровотоком

относительно частоты падающей волны. По принципу действия он представляет собой доплеровский локатор с непрерывным излучением, с рабочей частотой датчика 20 мГц, диаметром рабочей части датчика от 0,7 до 2,5 мм, толщиной 0,09 мм. При этом, если диаметр меньше 0,7 мм. то падает величина принимаемого сигнала, а если диаметр более 2,5 мм, то ухудшается точность диагно0 стики состояния мелких кровеносных сосудов, толщина пьезоэлемента 0,09 мм достаточна для получения приемлемого коэффициента сигнал/шум равного 8-10 (отношение диаметра к толщине), что при

5 рабочей частоте датчика 20 мГц дает возможность с большей точностью определять объемную скорость кровотока в мелких в том числе и поверхностных, сосудах всего организма на глубине не более 4 мм.

0Функциональная схема предлагаемого

устройства изображенного на фиг, 1, содержит датчик 1, с размещенными в нем приемным 2 и излучающим 3 пьезоэлементами, усилителем высокой частоты 4, смесителем

5 5, фильтром низких частот б, усилителем низких частот 7, генератором 8, блок питания 9, усилитель мощности низкой частоты 10, измеритель частоты 11, ПЭВМ 12, устройство отображения информации 13,

0 внешнюю акустическую систему (громкоговоритель или телефон) 14.

Принцип работы состоит в следующем:

5 ультразвуковой датчик, с предварительно нанесенной на него пастой, устанавливают на веко закрытого глаза, в месте проекции цилиарного тела. Генератор 8 вырабатывает

0 синусоидальное напряжение частотой 20 мГц (стабилизированное кварцевым резонатором), поступающее на излучающий пье- зоэлемент 3 и смеситель 5. Излучающий пьезоэлемент 3 преобразует электрический

5 сигнал в акустическую волну, которая распространяется отражаясь от кровотока. При отражении от кровотока происходит доплеровский сдвиг частоты. Приемный пьезоэлемент 2 преобразует акустическую волну с

0 доплеровским сдвигом в электрический сигнал. Электрический сигнал с приемного пье- эоэлемента 2 усиливается усилителем высокой частоты 4 и поступает на смеситель 5, где происходит выделение доплеровского

5 сдвига частоты, поступающий со смесителя 5 сигнал отфильтровывается от побочных составляющих фильтром низкой частоты 6. Далее сигнал поступает на вход усилителя низкой частоты 7, где происходит предварительное усиление. Усилительный сигнал доплеровского сдвига частоты поступает на вход усилителя мощности низкой частоты 10 и на вход измерителя частоты 11, К выходу

усилителя мощности низкой частоты подсоединена внешняя акустическая система 14 (громкоговоритель). С выхода измерителя частоты 11, код значения частоты поступает на ПЭВМ 12, где в соответствии с заложен- ной программой происходит выдача обрабатываемой информации на устройство отображения информации 13 (телевизионный экран), т.е. оценивается скорость кровотока в мелких кровеносных сосудах.

На фиг. 2 приведена принципиальная электрическая схема конкретного выполнения датчика 1, содержащею приемный 2 и излучающий 3 пьезоэлемент, усилитель высокой частоты Л, смеситель 5, фильтр низких частот 6, усилитель низкой частоты 7 и генератор 8.

Усилитель высокой частоты собран на 2 транзисторных сборках, содержащих по 2 транзистора и представляет собой усили- тель на дифференциальных парах УТ1 иУТ2, УТЗ и УТ4, работающих без предварительного базового смещения, в качестве коллекторных нагрузок используются контуры 12С1 и 13. С2. Рабочий ток транзисторов задается резисторами Р1 и Р2. Смеситель частоты 5 (3) собран на полевом транзисторе УТ5, а фильтр низких частот 6 (4) выполнен по известной схеме на элементах 14 и СЗ. Усилитель низкой частоты выполнен на мик- росхеме А1 (5). Генератор 8 выпсчнен на полевыхтранзисторах УТ6 и УТ7. Первичная обмотка трансформатора ТР1 и С5 настроены в резонанс с частотой киарцеоого резонатора ВС1, а резистор РЗ safldeT рабочий ток транзисторов, и совместно с С6 образует фильтр по питанию.

Способ иллюстрируется следующими клиническими примерами.

Пример 1. Больной А. Диагноз: преглаукома.

Больного исследовали в положеьии сидя с закрытыми глазами. Ультразвуковой датчик с рабочей частотой 20 мГц с предварительно нанесенной на него контактной пастой, устанавливают на веко закрытого глаза, в месте проекции цилиарного тела. Медленно изменяя угол наклона ультразвукового датчика, получают четкий ультразвуковой сигнал артериального тона и стойкую доплерограмму.

Далее изображение замораживают на экране прибора, производится автоматический расчет объемной скорости в мелких поверхностных сосудах цилиарного тела обоих глаз.

При этом справа объемная скорость кровотока в мелких поверхностных сосудах цилиарного тела 2,9 мл/мин, а слева объемная скорость кровотока в мелких поверхностных сосудах цилиарного тела 3,3 мл/мин.

Вывод: объемная скорость кровотока 2,9 мл/мин и 3,3 мл/мин свидетельствует о недостаточности кровоснабжения в мелких поверхностных сосудах цилиарного тела с обеих сторон, что указывает на необходимость начала лечения.

Пример 2. Больной К. Профилактический осмотр,

Больного исследовали в положении сидя с закрытыми глазами. Ультразвуковой датчик с рабочей частотой 20 мГц с предва-, рительно нанесенной на него пастой, устанавливают на веко в месте проекции цилиарного тела. Медленно изменяя угол наклона датчика, получают ультразвуковой сигнал артериального тона и стойкую доплерограмму, Далее изображение замораживают на экране прибора, производится автоматический расчет гемодинамических параметров - объемной скорости кровотока в мелких поверхностных сосудах цилиарного тела обоих глаз.

При этом справа объемная скорость кровотока в мелких поверхностных сосудах цилиарного тела 3 мл/мин, а слева объемная скорость кровотока в мелких поверхностных сосудах цилиарного тела 3,67 мл/мин.

Вывод:: объемная скорость кровотока 3 мл/мин свидетельствует о недостаточности кровоснабжения в мелких сосудах цилиарного тела правого глаза, т.е. диагностируется ишемия переднего отрезка правого глаза, что указывает на необходимость начала лечения.

Обследование через год. Объемная скорость кровотока в мелких поверхностных сосудах цилиарного тела справа 3,6 мп/мин, хрусталик прозрачный, внутриглазное давление в норме.

Предлагаемый способ ультразвуковой диагностики позволяет исследовать состояние кровотока в мелких поверхностных сосудах всего организма, как в артериях, так и в венах (глубина залегания их не более 4 мм), например:

кровоснабжение кожи головы и лица;

в офтальмологической практике для исследования состояния гемодинамики век, цилиарного тела, оболочек глаза, лицевых ветвей наружной и внутренней сонных артерий;

в оториноларингологии для исследования кровоснабжения уха, горла, носа;

в трансплантологии - п|5и пересадке пальцев верхних и нижних конечностей, при пересадке носа;

в урологии при исследовании гемодинамики наружных половых органов;

в ангиологии для исследования состояния кровотока при подозрении на тромбофлебит поверхностных вен нижних конечностей, для исследования состояния кровотока в артериях стопы и пальцев при подозрении на эндартериит нижних конечностей;

для исследования состояния гемодинамики у детей от 0 до 14 лет.

Формула изобретения

1.Способ ультразвуковой доплеровской диагностики ишемии переднего отрезка глаза путем определения объемной скорости кровотока в сосудах, питающих глазное яблоко, отличающийся тем, что определяют объемную скорость кровотока в мелких поверхностных сосудах цилиарного тела посредством ультразвукового допле- ровского индикатора скорости кровотока с рабочей частотой ультразвукового датчика 20 МГц, и при ее снижении ниже нормы диагностируют ишемию переднего отрезка глаза.

2.Ультразвуковой доплеровский индикатор скорости кровотока, содержащий дат- чик с приемным и излучающим пьезоэлементами, причем последний соединен с генератором, а приемный пьезоэле- мент, усилитель высокой частоты, смеситель, фильтр низких частот, усилитель низкой частоты соединены последовательно, при этом второй выход смесителя соединен со вторым выходом генератора, параллельно выходу усилителя низкой частоты подключены усилитель мощности низкой частоты и измеритель частот отличающийся тем, что вместе с приемным и излучающим пьезоэлементами в корпусе датчика размещены генератор, смеситель, фильтр низких частот и усилитель низкой частоты.

3.Индикатор по п. 2, о т л и - чающийся тем, что генератор выполнен на двух полевых транзисторах, стоки которых соединены с выводами первичной обмотки трансформатора и параллельно первому конденсатору, а затвор первого полевого транзистора соединен со стоком второго полевого транзистора, соединенного с выходом, затвор второго полевого транзистора соединен со стоком первого полевого транзистора, причем затвору обоих полевых транзисторов перекрестно соединены с выводами первичной обмотки трансформатора и конденсатора, а истоки обоих полевых транзисторов соединены с одним из выводов катушек индуктивности и параллельно с кварцевым резонатором , два других вывода катушек индуктивности

соединены через резистор с минусовым проводом источника питания и через второй конденсатор с общим проводом.

4.Индикатор по п. 2, отличающий- с я тем, усилитель, высокой частоты выполнен на четырех транзисторах, причем база первого транзистора соединена с одним из выводов первой катушки индуктивности, другой ее вывод и коллектор первого транзистора соединены с общим проводом.

эмиттер первого транзистора соединен с эмиттером второго транзистора и общим выводом первого резистора, другой вывод которого соединен с минусовым проводом источника питания, база второго транзистора соединена с общим проводом, коллектор второго транзистора соединен с одним из выводов второй катушки индуктивности и первого конденсатора, другие выводы которых соеДинены с общим проводом, а база

третьего транзистора соединена с коллектором второго транзистора, а коллектор треть- его транзистора и база четвертого транзистора соединены с общим проводом, эмиттер третьего транзистора и эмиттер

четвертого транзистора соединены с общим выводом второго резистора, другой вывод которого соединен с минусовым проводом источника питания, коллектор четвертого транзистора соединен с одним из выводов

третьей катушки индуктивности, второго конденсатора и выходом, другие выводы которых соединены с общим проводом.

5.Индикатор по п.2, отличающий- с я тем, что датчик, содержащий приемный

и излучающий пьезоэлементы, выполнен с диаметром рабочей поверхности 0,7-2,5 мм и толщиной 0,09 мм и имеет рабочую частоту 20 МГц.

6.Индикатор по п.2, отличающий- с я тем,что измеритель частоты соединен с

персональной ЭВМ, соединенной с устройством отображения информации.

Использование: в медицине для неинва- зивной ранней диагностики состояния кровотока в мелких сосудах. Сущность изобретения: определяют объемную скорость кровотока в мелких поверхностных сосудах цилиарного тела при рабочей частоте ультразвукового датчика 20 МГц доплеров- ского индикатора скорости кровотока и при ее снижении ниже нормы диагностируют ишемию переднего отрезка глаза. В ультразвуковом доплеровском индикаторе скорости кровотока вместе с приемным и излучающим пьезоэлементами в корпусе датчика размещены генератор, смеситель, фильтр низких частот и усилитель низкой частоты. Техническим результатом, полученным при осуществлении предлагаемого способа, является ранняя диагностика состояния кровотока в поверхностно расположенных сосудах всего организма, как в артериях, так и в венах (глубина залегания их не более 4 мм), в индикаторе скорости кровотока исключаются наводки и затухание сигнала на его пути к устройству обработки информации при повышении чувствительности устройства. 2 с и 4 з.п. ф-лЦ, 2 ил