Устройство для наблюдения и регистрации пульсаций сосудов Советский патент 1981 года по МПК G01N29/00 A61B5/02 

Изобретение относится к ультразвуковой медицинской технике, предназначенной для черезкожного контроля состояния сосудов. По основному авт.св. 234608 известно устройство для наблюдения и регистрации пульсаций сосудов, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, выход которого подключен ко входам гетеродина, инди катора эхограмм и генератора стробимпульсов, передатчик, блок сканирования, соединенный с многоэлементным пьезопреобразователем, приемник, летектор, другой вход которого подклгочей к выходу гетеродина, селектор, первый вход которого подключен к инди катору эхограмм, а второй - соединен с выходом генератора строб-импульсов блок регистрации пульсограмм и контрольный индикатор ГЦ Однако это устройство не обеспечи вает автоматизированного поиска, индикации и вычисления параметров пулЬ сограмм по характерным признакам, на пример экстремумам, переходам через ноль и т.д., а также обладает низкой помехоустойчивостью при измерениях. Цель изобретения - расширение фун циональных возможностей за счет обес печения автоматизированного поиска, индикации и вычисления параметров пульсограмм по характерным признакам. Указанная цель достигается тем, что в ус.тройство для наблюдения и регистрации пульсаций сосудов дополнительно введены блок формирования маркеров, блок цифровой обработки, блок управления и схема установки переменного шага автоматизированного поиска, характерных признаков пульсограмм, при этом два входа блока формирования маркеров подключены соответственно к выходу контрольного индикатора и через схему установки переменного шага автоматизированного поиска к выходу генератора строб-импульсов, а выход блока формирования маркеров подключен ко второму входу контрольного индикатора, вход блока цифровой обработки соединен с выходом блока регистрации пульсограмм, входы блока управления подключены соответственно к выходам, контрольного индикатора, блока формирования маркеров, блока цифровой обработки и схемы установки переменного шага автоматизированного поиска, а выходы блока управления соответственно соединены с блоками формирования маркеров и цифровой обработки и со входом схемы установки переменного шага автоматизированного поиска. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для наблюдения и регистрации пульсаций сосудов; на фиг. 2 - структурная схема блока 1)Ормирс1вания маркеров; на фиг. 3 структурная схема блока цифровой обработки; на фиг. 4 - временные эпюры, поясняющие работу устройства. Устройство содержит последователь но соединенные задающий генератор 1, выход которого подключен ко входам гетеродина 2, индикатора 3 эхограмм и генератора 4 строб-импульсов, пере датчик 5, блок б сканирования, соеди ненный двухсторонними связями с многоэлементным пьезопреобразователем 7 приемник 8, детектор 9, второй вход которого подключен к ваходу гетеродина 2, селектор 10, первый вход которого подключен ко второму входу индикатора 3 эхограмм, а второй соединен с выходом генератора 4 стробимпульсов, блок 11 регистрации пульс грамм и контрольный индикатор 12. Кроме того, устройство содержит блоки 13 формирования маркеров, 14 цифровой обработки я 15 управления, а также схему 16 установки переменного шага автоматизированного поиска хара тарных признаков пульсограмм, причем два входа блока 13 формирования маркеров подключены через схему 16 уста новки переменного шага к выходу генератора 4 строб-импульсов и к выход контрольного индикатора 12, а выход блока 13 - ко второму входу контроль ного индикатора 12, вход блока 14 цифровой обработки соединен с выходо блока 11 регистрации пульсограмм, а блок 15 управления двухсторонними связями соединен с блокам-. 13 формирования маркеров и 14 цифровой обработки и односторонними входящими свя зями через схему 16 установки переменного шага с выходом генератора 4 строб-импульсов и с выходом контроль ного индикатора 12, а второй вход схемы 16 установки переменного шага, включенной между выходом генератора 4 строб-импульсов и запараллельными входами блоков 13 формирования марке роя и 15 управления, соединен с блоком 15 управления. Блок 15 управления содержит соединенные между собой двухсторонними связями пульт 17 управления и схему 18генерации управляющих сигналов. Блок 13 формирования маркеров содержит мультиплексор 19, выход которого через схему 20 сравнения.соединен с пультом 17 блока 15 управления и через схему 20 сравнения и формиро вания 21 с контрольным индикатором 12, причем три входа мультиплексора 19подключены соответственно через соединенные между собой регистры 22 и 23, регистр 23 маркера и реверсивные счетчики 24 и 25 маркеров посредством шины Ш1 с пультом 17 блока 15 управления и тремя выходами кольцевого счетчика 26, вход которого соединен через устроитель 27 частоты с первым входом счетчика 28 и выходом схемы 16 установки переменного шага, второй вход счетчика 28 подключен к выходу контрольного индикатора 12, а выход - ко второму входу схемы 20 сравнения. Блок 14 цифровой обработки содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 29, вход которого подключен к выходу блока 11 регистрации пульсограмм, запараллельные регистры 30 и 31 амплитуды, вычислитель 32 ,запараллелельные мультиплексоры 33 и 34, вторые входы которых подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя 29, и регистры 35 и 36 сравнения, мультиплексор 37 данных, два выхода которого подключены к схеме 38 сравнения, выход которой соединен с блоком 15 управления, регистр 39 данных, цифровой индикатор 40, причем вторые входы аналогоцифрового преобразователя 29, регистров 30 и 31 амплитуды, 35 и 36 сравнения, 39 данных и третьи входы мультиплексоров 33, 34 и 37 данных соединены посредством шины Ш2 с пультом 17 блока 15 управления. Устройство работает в двух режимах: в режиме поиска-обнаружения сосуда и наблюдения пульсограммы на контрольном индикаторе ив режиме автоматизированного поиска-индикации характерных признаков пульсограммы и определения численных значений ее параметров. В режиме поиска-обнаружения сосуда при помощи блока 6 сканирования к передатчику 5 и приемнику 8 подключаются отдельные пьезоэлементы многоэлементного пьезопреобразователя 7 (манжеты). При этом пьезоэлементы излучают в исследуемую среду ультразвуковые импульсы, которые, отразившись от стенок сосуда, принимаются теми же пьезоэлементами, преобразуются ими в электрические эхо-сигналы и поступают через блок 6 сканирования, приемник 8, детектор 9 на индикатор 3 эхограммы. На экране индикатора 3 эхограммы эхо-сигналы отображаются в виде вертикальных выбросов, развернутых по глубине (эхограмма типа А).. Если аосуд не поражен, отраженные от его стенок эхо-сигналы периодически (в такт сердечному циклу) пульси-. руют по амплитуде. Пульсирующие эхосигналы выделяются селектором 10 при помощи подвижного строб-импульса, вырабатываемого генератором 4. Положение строб-импульса на эхограмме индицируется индикатором 3. Выделенные селектором 10 эхо-сигналы поступают

на пиковый детектор (не обозначен; , установленный в блоке 11 регистрации, где детектируется во времени огибающая их амплитуды. Далее закон пульсации сосудов (пульсограмма) 41 отображается на контрольном индикаторе 12. Кроме того, в блоке 11 регистрации пульсограмма 41 может быть записана, например, на.теплочувствительную ленту.

Далее операции поиска, индикации и вычисления параметров пульсограмм по характерным признакам осуществляются в автоматизированном режиме при помощи блоков 13 формирования маркеров, 14 цифровой обработки и 15 управления. Для этого врач-оператор при помощи органов управления пульта 17 блока 15 обозначает подвижными маркерами 42 интересующий его интервал автоматизированного поиска на пульсограмме 41, задает шаг поиска (квантования) и характерный признак искомого параметра. После выполнения указанных операций устройство автоматически определяет наличие искомого признака на пульсограммё, индицирует его местоположение выделенным (например, мерцающим) маркером, определяет численное значение соответствующего параметра и выдает его на цифровой индикатор 40 блока 14 цифровой обработки. При этом блок 13 формирования маркеров обеспечивает формирование сигналов подсвета, поступающих на контрольный индикатор 1 для локализации местоположения маркеров 42 на пульсограммё 41 и вырабатывает сигнал начала и конца автог матизированного поиска характерного признака пульсограммы. Осуществляется это следующим образом. Сигналы перемещения маркеров 42, поступающие с пульта 17 блока 15 управления, через шину Ш1 заносятся в реверсивные счетчики 24 и 25 маркеров блока 13. Импульсы 43 начала-конца развертки контрольного индикатора 12 (импульсы сброса) поступают на второй вход счетчика 2а блока 13 и осуществляют его сброс. Тактирующие импульсы 44, поступающие с выхода генератора 4 стробимпульсов через схему 1ь на первый вход счетчика 28 блока 13, в нем -накапливаются, моделируя текущую временную координату (фазу) пульсограммы 41. Содержимое счетчика 28 в течение каждого такта сравнивается с содержимым регистра 23 маркера и счетчиков 24 и 25, в которых хранятся коды местоположения маркеров на пульсограммё.Для этого частота тактовых Д1мпульсов устраивается . . с помощью утроителя 27 частоты и подается на вход кольцевого счетчика 26, который в течение такта подключав по очереди через мультиплексор 19 выходы регистра 23 маркера и рё- . версивных счетчиков i;4 и 5 маркеров ко входу схемы 2и срапнония. В момент совпадения содержимого счетчика 28 и рё-версивного счет-ика 24 первого маркера на выходе блока 13 вырабатываются два сигнала: сигнал 45 индикации местопол1ожения маркера, поступакзщий на контрольный индикатор 12, и сигнал 46 начала поиска, поступающий на блок 15 управления. После прохождения сигнала 45 блок 14 цифровой обработки начинает поиск заданно0го признака пульсограммы с заданным шагом. Во- время поиска текущее значение временной координаты искомого признака записывается в регистр 22 блока 13 при помощи сигнала 47, В1лро5батываемого блоком 15 управления. В момент совпадения содержимого счетчика 28 регистра 23 выделенного (среднего маркера на выходе блока 13 вьарабатывается сигнал 4Ь индикации мес0тоположения выделен 1ого (среднего) маркера, поступающий на контрольный индикатор 12. В момент совпадения те- кущего значения содержимого счетчика 28 и содержимого реверсивного счетчика 2Ь второго маркера с выхода бло5ка 13 выдается сигнал 45 индикации местоположения второго маркера, поступающий на контрольный индикатор 12, и сигнал конца поиска на блок 15 управления. В этот же момент при

0 помощи сигнала 47, поступающего из блока 15 управления на вход регистра 23 блока 13, значение временной координаты искомого признака из регистра 22 записывается в регистр 23 выделенного (среднего) маркера, далее импульсом 43 сброса (соответствующим концу развертки пульсограммы на контрольном индикаторе 12) блок 13 формирования маркеров приводится в исходное состо0яние (производится сброс счетчика 28.

Блок 14 цифровой обработки работает следующим образом.

На вход аналого-цифрового преобразователя 29 блока 14 с выхода блока 11 регистрации поступает аналоговый сигнал пyльcoгpaмJv ы 41. Кроме того, из блока 1Ь посредством шины Ш2 на блок 14 поступают управляющие сигналы (не показаны): импульсы запуска аналого-цифрового преобразова0теля 29, строб-импульсы записи в регистры 30 и 31 амплитуды, сигнал управления мультиплексорами 33 и 34, сигнал управления мультиплексором 3/ данных, а также строб-импульсов

5 4а и 49 (фиг. 4) записи в регистры 35 и 36 сравнения и строб-импульсов 50 записи в регистр 39 данных. В режиме поиска максимального амплйтуд.ного значения пульсограммы сигнал управления мультиплексорами 33 и 34

0 блока 14, поступающий из блока 15 управления, устанавливается равным логической единице, что обеспечивается подключение выхода аналогового цифрового преобразователя 29 на весь

5

цикл поиска ко входам регистров 35 и 36 сравнения. Поиск максимума амплитуды начинается с момента выдачи блоком 13 формирования маркеров сигнала 46 начала поиска. Получив сигнал 46 начала поиска, блок 15 управления в этом же такте выдает сигнал 48, по которому первое значение амплитуды пульсограммы 41 заносится в регистр 35 сравнения. Схема 38 сравнения сравнивает содержимое регистров J5 и 36 сравнения и выдает на блок 15 управления сигнал 51, который равен логической единице, если содержимое регистра J5 больше или рано содержимому регистра J6, и логическому нулю, если содержимое регистра 35 меньше содержимого регистра Зб В первом случае в последующем такте новое значение текущей амплитуды пульсограммы 41 заносится в регистр Зь, во втором - в регистр J5. Соответственно с блока 15 управления выдгиотся сигналы: в первом случае сигнал 49, во втором - 48. Производится очередное сравнение содержимого регистров 35 и 36, и процедура повторяется. Одновременно в каждый такт при появлении большего абсолютного значения амплитуды в регистрах. J5 и 36 соответствующая ему временная координата пульсограммн заносится сигналом 47, поступающим из блока 15 управления, в регистр 22 блока iJ формирования маркеров.

Таким образом, в одном из регистров ЗЬ, 36 сравнения в конце цикла поиска хранится значение максимально амплитуды пульсограммы 41, а в регистре 2.2 блока 13 формирования маркеров - значение соответствующей ему временной координаты. Причем сигнал 51 на выходе схемы 20 сразнения блока 14 определяет в каком , з регистров 35,36 сравнения хранится искомое значение амплитуды и через блок 15 управления соответственно управляет мультиплексором 37 данных, подключающим ко входу регистра 39 данных выход регистров сравнения; либо регистра 35, либо 36. В конце цикла поиска блок 15 управления выдает сигнал 50, по которому производится запись значения получаемого параметра пульсограммы 41 в регистр 39 данных для о.тображения на цифровом И{1дикаторе блока 14. одновременно этим же сигналом ЬО производится запись значения временной координаты этого параметра в регистр 23 выделенного (среднего маркера блока 13. Сигнал подсвета маркера выводится на контрольный индикатор х2 в следующем цикле поиска. Поиск минимальной амплитуды пульсограммы 41 производится аналогично. Отличие состоит в том, что в блоке 15 управления инвертируется сигнал 51, поступающий со схемы 38 сравнения, поэтому блок 15

управления начинает генерировать управляющие сигналы 8, 49 таким образом, что новое значение амлитуды пульсограммы заносится в тот регистр (35 или 36 сравнения, в котором до этого хранилось меньшее ее значение. В итоге в одном из регистров (35 или 36) сравнения оказывается минимальное значение амплитуды пульсограммы 41 .

Поиск участка пульсограммы с максимальной крутизной и определение ее численного значения производится путем сравнения значений приращений ЛЦ., гделК т разность между двумя соседними значениями амлитуды пульсограммы и hi и Ufi,-,.. Так как в одном цикле поиска шаг по временной координате постоянен, приращение flUn; пропорционально крутизне пульсограммы 41.

При поиске участка пульсограммы с максимальным значением uUni блок 14 выполняет две функции: вычисляет сравнивает . Вычисление AUni-f-i производится следующим образом. В начале каждого такта текущее значение пульсограммы U in. записывается в регистр 30 амплитуды при помощи строб-импульса, поступающего из блока 15 управления на вход регистра 30 (на фиг, 4 не показан . В конце каждого такта последующее значение пульсограммыУ -ц. записывается в регистр 31 амплитуды при помощи строб-импульса , поступающего на вход регистра 31 из блока 15 управления (на фиг. 4 не показан). Таким образом, в регистрах 30, 3i оказываются записанными два значения амплитды пульсограммы, соответствующие временному интервалу (шагу , на котором определяется крутизна. При помощи вычислителя, подключенного к выходам регистров 30 и 3i, определяется разность /iUni+-f .- щЧ

Поскольку в режиме поиска характерной крутизны пульсограммы на мультиплексоры 33 и 34 с выхода блока i5 управления подается сигнал, равный логическому нулю, что обеспечивает постоянное подключение ко входам регистров 35 и 36 сравнения выхода вычислителя , дальнейшее сравнение значения и поиск среди них максимального производится аналогично как и при поиске максимальной амплитуды пульсограммы.

Поиск минимальной крутизны пульсограммы отличается от описанного режима тем, что в блоке 15 управления инвертируется сигнал 51, поступающий от схемы 38 совпадения блока 14, т.е. аналогично случают поиска минимальной амплитуды пульсограммы.

Необходимость в схеме 16 установки переменного шага автоматизированного поиска характерных признаков пульсограммы вызвана частым наличие на пульсограмме аддитивных помех и наводок. Возникают эти помехи из-за нарушений акустического контакта между многоэлементным пьезопреобразователем и кожей пациента, ревербе рации ультразвука в поверхностных слоях тканей, движения пациента при дыхании и др.факторов. Выражаются п мехи в виде флуктуацкй, наложенных на пульсограмму. Одним из эффективных путей исклю чения ошибочного определения характерного признака пульсограммы попаданием на ложный экстремум кривой самым, повышения помехоустойчивости устройства является введение в устройство схемы 16, обеспечи вающей проведение последовательных процедур поиска характерных признаков при различном шаге квантования пульсограмм. Шаг квантования задается оператором с пульта 17 блока 1ь управле шя. В сущности схема 16 осуществляет управляемое из блока 15 управления деление частоты тактирующих импульсов 44, поступающих на блоки 13 и 15 от генератора стро импульсов. Деление частоты повторения импульсов 44 осуществляется в соответствии с выражением Р (,, где и F частота импульсов со ветственно на входе и выходе схемы, И О, 1, 2, 3,4 - величина шага поиска, устанавливаемая с пульта 1/ блока 15. Предлагаемое изобретение может быть использовано для непрерывного контроля за динамическим состоянием сосудов, автоматизированного поиска и индикации характерных признаков пульсограмм и объективного определения численных значений ее парамет ров, что позволяет своевременно выявлять и локализовывать аклюзионные поражения сосудов, а также другие заболевания, выражающиеся в нарушеНИИ динамики сосудистой системы. Кроме того, устройство может быть использовано для исследования кардиодинамики. Формула изобретения Устройстго для наблюдения и регистрации пульсаций сосудоЕ по авт.св. № 23460И, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения автоматизированного поиска, индикации и вычисления параметров пульсограмм по их характерным признакам, в него дополнительно введены блок формирования маркеров, блок цифровой обработки, блок управления и схема установка переменного шага автоматизированного поиска характерных признаков пульсограмм, при этом два входа блока формирования маркеров подключены соответственно к выходу контрольного индикатора и через схему установки переменного шага .автоматизированно-о поиска к выходу генератора строб-импульсов, а выход блока формирования маркеров подключен ко второму входу контрольного индикатора, вход блока цифровой обработки соединен с выходом блока регистрации пульсограмм, входы блока управления подключены соответственно к выходам контрольного индикатора, блока формирования маркеров, блока цифровой обработки и схемы установки переменного шага автоматизированного -поиска, а выходы блока управления соответственно соединены с блоками формирования маркеров и цифровой обработки и со входом схемы установки переменного шага автоматизированного поиска. источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 234608, кл., А 61 В 5/02, 1966 .(.прототип) .

4J