Устройство для изучения сердечной деятельности с помощью эффекта допплера Советский патент 1980 года по МПК A61B5/02 

Изобретение относится к области медицинской техники, в частности к ультразвуковым диагностическим устройствам, и может быть использовано в практической медицине для определения :жизнеспособности организма, в. тер минальных состояниях, путем индикации механической функции сердечно-сосудистой системы в полевых, клинических и экспериментальных условиях, В тер11мнальных состояниях, возникающих в результате серьезных травм, болевого или психического шока, когда отсутствуют пульс, вида1мые призна ки дахания и резко падает арт.ерпальвое давление, не происходит полногй йаполнения кровью кровеносных сосудов и резко возрастает период ных -сокращений, доходя до;единичных сокргвдений в минуту или несксшькЪ мй нут, пациент фактически находится на грани клинической смерти, Известны1устройстЬа для изучения сердечной деятельности с помсхдью эффекта Допплера, содержащие генератор ультразвуковых колебаний, электроаку тический преобразователь, приемник, амплитудный детек гор, усилитель низкой частоты, фильтры и. блок обработки допплеровских частот, кото1Ж е Пбз воляют регистрировать механическую .. функцию элементов клапанно-млшечного . аппарата сердца с целью ультразвуковой диагностики состояния и заболеваний сердца и сердечно-сос.удистой системн в норме и патологии I}. Известно также устройство для изучения сердечной деятельности с помощью эффектаДопгшера - эхотахо- , кар,циограф, позволяющее регистрировать механическую функцию сердца, со- . держащее генератор ультразвуковых: колебаний, пьезоэлектрический датчик с передающим и приемным преобразователями, приеьадик ультразвуковых колебаний с избирательной системой, кольцевой балансный смеситель, усилитель низкой частоты, блок обработки доппле ровских частот, бинауралЪное и.индика торное устройства 2, Использование в этом устройстве кольцевого баланс:ного смесителя благодаря его компенсационным свойствам и подавлению несущих сигнала и гетеродина на выходе позволяет выделить из отражённого сигнала допплеровские , частоты как низкого, так и инфранизкого диапазонов с амплитудой,превышающей уровень собственных шумов устройства,: Однако при терминальных состояния дальнейшую обработку допплеровских частот инфраниэкого диапазона это устройство Не обеспечивает из-за-того, что нагрузкой кольцевого балансного смесителя служат усилитель низкой Частоты и фильтЕ«, не обеспечивающие усиления и индикации частот ниже 20 Гц, т.е.при дкоростях движения ниже 0,5 см/с получение информации с помощью эхотахокардиографа невозможно. Таким образом, и известное устройство также не обеспечивает определения механической функции сердечHD-сосудистой системл при малых пе-, ремещениях ее элементов и непригодно для регистрации или индикации медлен ных механических движений. Целью изобретения является определение механической функции миокарда в терминальных состояниях , Это достигается тем, что устррй ство для изучения сердечной деятель. ности с помощью эффекта Допплера, со держащее генератор ультразвуковых колебаний, пьезоэлектрический датчик с передающим и приемным преобразователями, приемник ультразвуковых колебаний с избирательной системой, кольцевой балансный смеситель, блок обработки допплеровских частот, индикаторное и бинауральное устройства, имеет усилитель постоянного тока, интегратор, пороговую схему, а такЖе ключевое устройство. Выход кольцевого балансного смесителя соединен со входом усилителя постоянного тока, к выходу которого подключены блок обработки допплеровских1частот и последовательно соединенные ийтегратс, пороговая схема и ключевое устройство, а вход индикаторного устройства соединен с выходом ключевого устройства. Механическая функция миокарда в терминальных состояниях определяется наличиемусилителя постоянного тока, двухкайальной системой обработ си допплеровского спектра частот и наличием светодиодного индикатсчра, включенного на выходе ключевого устройства. На чертеже приведена функцисэнаЛьная схема :устройства для изучения сердечной деятельности с помощью эффекта Допплера. Устройство содержит пьёзоэлектрический датчик 1, последовательно сое диненный с приемником 2 ультраэвуко-вых колебаний с избирательной системой и кольцевым байанснымсмёШтёлёй 3, при этом пьезоэлектрическийдй :чик и кольцевой балансный смеситель соединены с генератором 4 ультразвуковых колебаний, блок 5 обработки до плеровских частот, бинауральное устройство б, а также послёдоватйпьно соединенные индикаторное устройство 7, усилитель постоянного тока 8, интегратор 9, пороговую схему 10 и ключевое устройство 11. Сигнальный вход кольцевого балансного смесителя 3 соединен с приемником 2 ультразвуковых колебаний, гетеродинный вход - с генератором 4 ультразвуковых колебаний, а выход нагружен на вход усилителя 8 постоянного тока..Индикаторное устройство 7 включено на выход ключевого устройства 11, вход которого через пороговую схему 10 и интегратор 9 подключается к выходу усилителя постоянного тока 8. Устройство работает следующимобразом. Электрические колебания частоты. 2640 кГц с выхода генератора 4 ультразвуковых колебаний поступают на передающий преобразоват ель датчика 1, преобразующий электрическую энергию в акустическую. Акустический сигнал, попадая на движущийся элемент сердечно-сосудистой системы, отражается от него прсмодулированным гго фазе и частоте и принимается приемным преобразователем датчика 1., где в результате пьезоэффекта превращается в электрический сигнал, отличающийся от излученного по частоте на величину, пропорциональную скорости движения лоцируемого объекта. Этот отраже нный сигнал усиливается приемником 2 ультра-. звуковых колебаний и в кольцевом балансном смесителе 3 смешивается с сигналом частоты 2640 кГц генератора 4 ультразвуковых колебаний.., в результате чего на выходе смесителя 3 выделяются сигналы допплеровских частот пропорциональные скорости движения лоцируемого об:ьекта. Выделяемое напряжение допплеровских. частот усиливается усилителем 8 постоянного тока с большим входным сопротивлением и блоком 5 обработки допплеровских частот преобразуется в напряжения, пригодные для регистрации бинауральным устройством 6. Кроме того, напр1яжение с выхода усилителя 8 постоянного тока поступает на вход интеграто15а 9, КОТОЕЯЛЙ из всего спектра допплеровских частот выделяет частоты О,.1-15 Гц. К выходу интегратора 9 подключен вход пороговой схемы 10, на выходе которой напряжение обратно.пропорционально частоте и близко к нулю на частотах выше 20 :Гц, Вход ключевого устройства 11, нагрузкой которого является индикаторное устройство 7, имекяцее светодиодный индикатор, подключен к выходу пороговой 10. При н1апи шй н;ё1 выходе усилителя 8 постоянного Тбка допплеровских частот в-диапазоне 0,05-3000 Гц, т.е. при изучении сёрдечной гдеятельности заведомо жизнеспособного организма, обработка этих частотведется по

двум каналам: в блоке 5 обработки допплеровских частот и в последовательно соединенных интеграторе 9, пороговой схеме 10 k ключевом устройстве 11.

При этом интегратор .9 выделяетj

спектр инфранизких частот 0,05-15 Гц л и .на выходе пороговой схема 10 имеется сигнал выше нулевого уровня, стремяшийся запереть вход ключевого устройства 11. Режим работы ключевого устройства 11 и индикаторного устрой- ства 7 выбран так, что при отсутствии допплеровского сигнала на входе усилител-я 8 постоянного тока, а также при наличии; в спектре частот 203000 Гц светодиодный индикатор будет 15 гореть непрерывно.

Таким образом-, при обследовании заведомо жизнеспособного организма в результате наличия нормальноймеханической функции его сердечно-со-; 20

судистой системы (спектр допплеровских частот 0,05-3000 Гц) световой индикатор не реагирует на изменение частот спектра и обследования производят с помощью бинаурального устрой- 25 ства 6, которое воспроизводит допплеровские звуковые феномены в диапазоне 20-3000 Гц.

При наличии единичных сокращений мышцы сердца ( сокращений с мину-

ту или несколько минут) скорость дви-

жения ее составляет 0,02-0,2 см/сек, что при частоте ультразвуковых колебаний генератора 4 2640 кГц обеспечивает сдвиг частоты 0,07-7.. Гц.Маточные сокращения имеют еще больший 35 период (единицы и десятки минут), однако благодаря большим амплитудам перемещений 1«шцы матки (3-4 см), допплеровский сдвиг частоты также находится в пределах 0,05-10Гц. 40

Пульсовая волна сосуда в результате образования тромб.а (закупорки) или разрыва в месте нарушения и вблизи его имеет скорость, близку 0 к нулю которая резко отличается от скорости ., пульс.овой волны невдалеке от места поражения. При регистрации инфразв(укового спектра частот устройство работает следующим образом.

С выхода усилителя 8 постоянного тока инфразвуковые частоты, поступая на вход блока обработки допплеровских частот 5, из-за использования усилителей низкой частоты и.55 фильтров с полосой пропускания 20400 Гц и 150 0-3000 Гц пе усиливаются, В то же время эти частоты поступают на вход интегратора 9 и проходя

через пороговую схему 10, создают на выходе ключевого устройства 11 напряжение, которое запирает его и светодиодный индикатор гаснет. Постоянная времени интегратора 9.и индикаторного устройства 7 выбран так, что- яркость свечения светодиода изменяется в тежт с изменением частоты инфразвукового сигнала. Кроме того, благодаря двухканальности обработки допплеровских частот и включению индкаторного устройства 7 на выходе ключевого устройства 11 обеспечивается индикация пульса за йчет уменьшения .до нуля амплитуды отраженного сигнала при изменении направления движения объекта локации.

Таким образом, преимущество предлагаемого устройства для изучения сердечной деятельности с пЪмоц Ю эффекта Допплера по сравнению с известным заключается-в определении механической функции миокарда в терминальных состояниях.

Формула изобретения

Устройство для изучения сердечной деятельности с -помощью эффекта Допплера, содержащее последовательно соединенные пьезоэлектрический датчик, приемник ультразвуковых колебаний с избирательной системой, кольцевой балансный смеситель , при этом пьезоэлектрический датчик и кольцевой балансный смеситель соединены с генератором ультразвуковых .колебаний блок обработки допплеровских частот и бинауральное устройство, соединенные между собой, и индикаторное устройство, отличающееся . тем, что, с целью определения механической функции миокарда в терминальннЪс состояниях, оно содержит последовательно соединенные усилитель постоянного тока, интегратор, пороговую схему и ключевое устройство, ;причем вход усилителя постоянного тока соединен с выходом кольцевого балансного смесителя, выход усилителя постоянного тока соединен со входом блока обработки допплеровских частот,

50 а выход ключевого устройства соединен со входом индикаторного устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

306833, кл. А 6i В 5/02, 1976,

2.Авторское свидетельство СССР 560593, кл. А 61 В 5/02, 1977.