Устройство для исследования движения внутренних органов человека Советский патент 1974 года по МПК A61B5/02 

1

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для получения информации о движении внутренних органов человека, в частности о скорости движения мышцы и клапанов сердца.

Известно устройство для этой цели, содержащее генератор ультразвуковых колебаний, пьезопреобразователь, синхронизатор, стробируемый усилитель, фазовый дискриминатор, фильтр низких частот, индикатор и систему обработки сигнала. Однако оно не позволяет получать спектр скоростей лоцируемых участков структурного элемента внутреннего органа и зарегистрировать изменения спектра скоростей по времени, т. е. не дает возможности получить текущий спектр скоростей.

Целью изобретения является измерение текущего спектра скоростей лоцируемых от времени структурных элементов внутренних органов человека.

Для этого схема обработки сигнала в предлагаемом устройстве выполнена в виде последовательно соединенных между собой системы записи оптических фотограмм и схемы оптикомодуляционного спектрального анализа, причем вход системы записи оптических фотограмм соединен с выходом фильтра низких частот.

На фиг. 1 изображена блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2 - блок-схема оптикомодуляционного спектрального анализа. Устройство содержит систему формирования

и излучения ультразвуковых импульсных сигналов. В нее входят генератор 1 электрических колебаний; модулятор 2, вырабатывающий импульсное модулирующее напряжение; выходной каскад 3, осуществляющий импульсную

модуляцию электрических колебаний; генератор 4 ультразвуковых колебаний; приемник отраженных импульсных сигналов, состоящий из пьезоэлектрического преобразователя 5, принимающего отраженные импульсные ультразвуковые сигналы и преобразующего их в электрические, стробируемого усилителя 6 высокой частоты, генератора 7 строба, вырабатывающего задержанный относительно излучаемого импульс, необходимый для отпирания

усилителя высокой частоты и фазового дискриминатора 8; синхрогенератор 9, обеспечивающий синхронизацию передающей и приемной частей устройства; индикатор 10, позволяющий контролировать стробируемые сигналы, фильтр 11 низких частот, система 12 обработки сигнала, выполненная в виде последовательно соединенных между собой системы 13 записи оптических фотограмм и схемы 14 оптико-модуляционного спектрального анализа.

Устройство работает следующим образом.

Генератором 1 вырабатываются непрерывные электрические колебания. Эти колебания подаются в модулятор 2, где осуществляется их импульсная модуляция. Импульсное модулирующее напряжение подается в выходной каскад 3. Высокочастотные импульсы с выходного каскада подаются на пьезоэлектрический преобразователь 5, где они преобразуются в импульсные ультразвуковые колебания и излучаются в среду, где находится исследуемый объект. Вследствие движения объекта отраженный сигнал, приходящий на пьезоэлектрический преобразователь, будет иметь частоту, отличающуюся от частоты последних колебаний в соответствии с эффектом Допплера.

Ультразвуковые колебания, принятые пьезоэлектрическим преобразователем 5, преобразуются им в электрические, последние подаются на вход стробируемого избирательного усилителя 6 высокой частоты, имеющего полосу пропускания, согласованную со спектром принимаемых сигналов. Через стробируемый усилитель проходят только импульсы, отраженные от структурного элемента внутреннего органа, интересующего оператора. Эта выборка осуществляется с помощью строб-импульса, который открывает на короткое время усилитель 6. Строб-импульс поступает с генератора 7 строба. Синхронизация работы генератора строба и модулятора 2 осуществляется синхрогенератором 9. Сигнал с выхода стробируемого усилителя поступает на фазовый дискриминатор 8, на который опорное напряжение подается с генератора 1.

На выходе фазового дискриминатора получаются импульсные сигналы, последовательно модулированные по амплитуде, причем частота их огибающей соответствует допплеровскому смещению частоты отраженных сигналов.

Поиск сигналов, отраженных от подвижного структурного элемента внутреннего органа, интересующего оператора, производится с помощью индикатора 10, в качестве которого используется осциллограф. Синхронизация горизонтальной развертки осуществляется импульсом синхрогенератора 9, а на вход усилителя вертикального отклонения луча осциллографа подается пульсирующий сигнал с выхода фазового дискриминатора 8.

Сигнал, снимаемый с фазового дискриминатора 8, представляет собой последовательно модулированные по амплитуде импульсы. Спектральные составляющие, обусловленные допплеровским смещением частоты отраженного сигнала и находящиеся в низкочастотной области спектра, выделяются с помощью фильтра 11 низких частот.

Сигнал, снимаемый с фильтра 11 низких частот, усиливается и регистрируется на кинопленке в виде оптической фонограммы системой 13 записи. Оптическая фонограмма анализируется с помощью схемы 14 оптикомодуляционного спектрального анализа.

Лампой накаливания 15, помещенной в фокусе линзы 16, подается однородный параллельный пучок света. Световой однородный поток проходит через исследуемую запись 17, световой модулятор 18, линзой 19 собирается на катоде фотоэлемента 10. Устройство модулятора таково, что волновое число (частота) и фаза пространственной синусоидальной структуры быстро изменяются по заданному закону. В данном случае модулятор представляет собой две плоские решетки одинакового

периода, стоящие друг за другом в плоскостях, перпендикулярных направлению светового потока. Частота модуляции пропорциональна синусу угла между штрихами решеток, фаза зависит от смещения одной из решеток в

направлении, перпендикулярном штрихам решетки.

Для возможности быстрого получения и регистрации результатов анализа сигнал с выхода фотоэлемента 20 через полосовой усилитель

21 и усилитель мощности 22 подается на неоновую ла.мпу 23 фоторегистратора. Светящаяся точка лампы 23 линзой 24 проецируется на фотоблок, расположенный на поверхности барабана 25. Вращение барабана жестко связано с вращением решеток светового модулятора 18 механизмом 26, который действует от электродвигателя 27. Питание блока анализа осуществляется от сети переменного тока с помощью блока питания 28. Спектр допплеровских сигналов в данном случае эквивалентен спектру скоростей, поэтому изменение допплеровских спектральных составляющих во времени отражают изменение скорости движения лоцируемого элемента сердца.

Предмет изобретения

Устройство для исследования движения внутренних органов человека, содержащее генератор ультразвуковых колебаний, преобразователь, синхронизатор, стробируемый усилитель, фазовый дискриминатор, фильтр низких

частот, индикатор и систему обработки сигнала, отличающееся тем, что, с целью измерения текущего спектра скоростей лоцируемых от времени структурных элементов внутренних органов человека, система обработки сигнала выполнена в виде последовательно соединенных между собой системы записи оптических фотограмм и схемы оптикомодуляционного спектрального анализа, Причем вход системы записи оптических фотограмм

соединен с выходом фильтра низких частот.