Устройство для ультразвуковой кардиографии Советский патент 1980 года по МПК A61B10/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КАРДИОГРАФИИ

Изобретение относится к области медацинской техники, и частности к ультразвуковым диагностическим устройствам, и может быть использовано для исследования сердечно-сосудистой системы в экспериментальных и клинических условиях. Известно устройство Для ультразвуковой кардиографии, содержащее пьезозлектрйческий датчик, генератор ультразвуковой частоты, фазо вращатель, приемник, блок обработки, включающий в себя канал измереиия скорости и канал измерения ускорения и блок индикации {1. Для одновременной регистрации скорости и направления движения лоцируемого объекта в этом устройстве используется два канала амплитудного детектирования, в каждый из которых поступает сигнал, отраженный от биоструктур сердцами напряжение от генера тора ультразвуковой частоть, причем на второй блок детектирования через фазовращатель и фазовращающую цепь подается еще и сигнал сдвинутый по фазе на 135° относительно фазы генератора.. Однако в этом устройстве из-за отсутствия развязки между каналами детектирования и наличия на них напряжения генератора ультразвуковой частоты возникает неоднозначность показаннй двух частотомеров при малых скоростях движения объекта, что снижает достоверность информации о направлении движения лоцируемого объекта и фазовой работе сердца. В силу Частотных искажений допплеровских частот, вызванных необходимостью нелинейного детектнрования, устройство не обеспечивает метрологической точности регистрируемой скорости. Целью изобриення является обеспечение метрологической точности при одновременной регистрации скорости и направления движения и повышение достоверности информащш о фазовом цикле работы сердца. Указанная цель достигается тем,. что в блоке обработки дополнительно установлены последовательно соединенные усилитель высокой частоты, кольцевой балансный смеситель, усилитель низкой частоты, фильтр, пороговая схема, дифференциатор, схема совпадения, триггер. 3 электронный коммутатор и операционный усилитель, последовательно включенные второй усилитель высокой частоты, второй кольцевой балансный смеситель, второй усилитель низкой частоты и фильтр, вторая пороговая схема, второй дифференциатор и вторая схема совпаде ния. Причем входы усилителей .высокой частоты соединены с выходом приемника, вход первого кольцевого балансного смесителя соедийен с выходом генератора ультразвуковой Частоты, фазовращатель включен- между генератором ультразвуковой частоты и вторым кольцевым балансным смесителем, один вход перво схемы совпадения соединен с выходом второй пороговой схемы, вход второй схемы совпадения соединен с выходом первой пороговой схемы, а выход канала измерения скорости соединен со входами операционного усилителя. А с целью калибровки скорости движения в блоке обработки между входами-первой и второй пороговых схем включены дополнительно установленные генератор дискретных частот и фазовращатель. На чертеже представлена структурная схема устройства для ультразвуковой кардиографии. Устройство содержит генератор ультразвуковой частоты I, пьезокерамический датчик 2, приемный преобразователь которого соединен со входом приемника 3. Выход приемника 3 соединен с блоком обработки, содержащим два усилителя высокой частоты 4 и 5, два кольцевых балансных смесителя 6 и 7, два усилителя низкой частоты 8 и 9, два фильтра 10 и 11, две пороговые схемы 12 и 13, два дифф ренциатора 14 и 15, две схемы совпадения 16 и 17, триггер 18, злектронный коммутатор 19 и операционный.усилитель 20, а также канал измерения скорости 21, канал измерения ускорения 22, блок индикации 23, фазовращатель 24 и последовательно соединенные генератор дискретных частот 25 и низкочастотный фазовращатель 26. При этом один из выходов генератора 1 соединен со входом кольцевого балансного смесителя 6, а вход кольцевого балансного сме сителя 7 соединен с выходом генератора 1 чер высокочастотный фазовращатель 24, выход пороговой схемы 12 соединен также со входом схемы совпадения 17, выход пороговой схемы 13 - со входом схемы совпадения 16, между входами пороговых схем 12 и 13 включены генератор дискретных частот 25 и низкочастотный фазовращатель 26, а вход канала измерения скорости 21 соединен со входами операционного усилителя 20. Устройство работает следующим образом. Электрические колебания частоты 2640 кГц с выхода генератора 1 поступают на передающий льёзопреобразователь датчика 2, преобра4зуются в акустические и, отразивщись от подвижного объекта локации - сердца, принимаются приемным преобразователем датчика 2, выход которого нагружен на вход приемника 3, С выхода избирательной системы приемника 3 усиленный отраженный сигнал разветвляется в два одинаковых канала блока обработки. Дополнительно усиленный усилителями высокой частоты 4 и 5 зтот сигнал смещивается в кольцевых балансных смесителях 6 и 7 с сигналом генератора 1, причем выходные напряжения смесителей оказываются сдвинутыми по фазе на в связи с тем, что гетеродинный вход второго кольцевого балансного смесителя 7 подключен к генератору 1 через фазовращатель 24, а гетеродинный вход первого смесителя б подключен к генератору 1 непосредствешю. Таким образом, гармонический дошшеровский сигнал на выходе смесителя 6 будет изменяться по закону gincn. , а на выходе смесителя 7 - по закону сойЛСпектр допплеровских частот с выходов смесителей 6 и 7 усиленный усилителями 8 и 9 и ограниченный фильтрами 10 и 11 поступает на выходе пороговых схем 12 и 13, где преобразуется в импульсы прямоугольной формы. G выхода фильтра допплеровские частоты поступают также в канал измерения скорости 21, где преобразуются в постоянное напряжение, пропорциональное частоте с помощью конденсаторного частотомера, выходное напряжение которого поступает в канал измерения ускорения 22, на входы операционного усилителя 20 и на регистратор Для регистрации напряжения, пропорционального модулю скорости движения лоцируемого объекта -.сердце. Импульсы прямоугольной формы с выходов пороговых схем 12 и 13 поступают на дифференциаторы 14 и 15, преобразуются в треугольные, и поступают на один из входов схемы совпадения (например, 16) , на второй вход которой поступают прямоугольные импульсы из пороговой схемы второго канала 13. При совпадении полярности прямоугольных и треугольнь1Х импульсов на выходе схемы совпадения 16 появляется напряжение, управляющее работой триггера 18. При движении мышцы сердца в фазе систолы (сжатия) миокард будет удаляться от поверхности грудной клетки, т.е. расстояние от датчика до сердца будет увеличиваться и при зтом частота отраженного сигнала будет вьпне частоты генератора 1. Тогда на выходе балансного смесителя 6 сигнал будет в фазе sin ел , а на выходе смесителя 7 - в фазе COSc . Тогда на выходе схемы совпадения 16 выходное напряжение будет равно О, а на выходе схемы 17 будет оставаться положительным. При изменении направления движения миокарда на противоположное - расслабление расстояние до датчика будет уменьшаться и фаза сигнала с выхода смесителя 6 станет отрицательной, т.е. 51ПЛ , в то время как на выходе смесителя 7 вследствие четности функции еоЗА фаза сигаала останется прежней. Таким образом, на выходе схемы совпадения 16 появится положительное напряжение, а на выходе схемы 17 станет равным 0. Вслед ствие этого напряжение на выходах триггера 18 ( UOTP) изменится, коммутатор 19 соедини иеинвертирующий вход операционного усилителя 20 с землей. Преимущества предлагаемого устройства и диагностический эффект от его Применения в сравнении с известными аналогичными устройствами заключается в получении достоверной информации о фазовом цикле работы сердца, калибровки знакопеременной скорости движения, повышении метрологической точности регистрируемых параметров, что обеспечит его использрвание для профилактики, лечения и диагностики сердечно-сосудистых заболеваний Формула изобретения 1. Устройство для ультразвуковой кардиогра фии, содержащее пьезоэлектрический датчик, генератор ультразвуковой частоты, фазовращатель, приемник, блок обработки, включающий в себя канал измерения скорости и канал изм рения ускорения и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью обеспечения метрологической точности при одновременной регистрации скорости и направления дви- Жения, п(}вышения достоверности икформашш о фазовом цикле работы сердцз, в блоке обработки дополнительно установлены последовательно соединенные усилитель высокой частоты, кольцевой балансный смеситель, усилитель низкой частоты, фильтр, пороговая схема, дифференциатор, схема совпадения, триггер, электронный коммутатор и операционный усилитель, последовательно включенные второй усилитель высокой частоты, второй кольцевой балансный смеситель, второй усилитель т{зкой частоты и фильтр, вторая пороговая схема, второй дифференциатор и вторая схема совпа- . дения, причем входы усилителей высокой частоты соединены с выходом приемника, вход первого кольцевого балансного смесителя соединен с выходом генератора ультразвуковой частоты, фазовращатель включен между генератором ультразвуковой частоты и вторым кольцевым балансным смесителем, а один вход Первой схемы совпадения соединен с выходом второй пороговой схемы, вход второй схемы совпадения подключен к выходу первой пороговой схемы, а выход канала измерения скорости соединен со входами операционного усилителя. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью калибровки скорости движения, в блоке обработки между входами первой и второй пороговой схемы включены дополнительно установленные генератор дискретных частот и фазовращатель. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 492270, кл. А 61 В 10/00; 1973.

l t

.; I

«

Ok,