Устройство для изучения сердечной деятельности с помощью эффекта допплера

пн 764656 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 230980 Бюллетень М 9 35 Дата опубликования описания 2309.80(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СЕРДЕЧНОИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ С ПОМОЩЬЮ ЭФФЕКТА ДОППЛЕРА 1Изобретение относится к областимедицинской техники, в частностик ультразвуковым диагностическим устройствам, н макет быть использованов практической медицине для определения жизнеспособности организма в терминальных состояниях путем индикациимеханической функции сердечко-сосудистой системы в полевых, клиничес-ких и экспериментальных условиях, (В терминальных состояниях возникающих в результате серьезных травм,болевого или психического шока, когда отсутствуют пульс, видпюе йризнаки дыхания и резко падает артериальное давление, не происходит полногбнаполнения кровью кровеносных сосу."дов и резко возрастает период сердеч"иых .сокращений, доходя до единичныхсокращений в мйнуту или несколько миОнут, пациент фактически находитсяна грани клинической смерти,Известны,устройства для изучениясердечной деятельности с помощью эффекта допплера, содержащие генератор 25ультразвуковых колебаний, электраакустический преобразователь, приемник,амплитудный детектор, усилитель низкой частоты, фильтры и, блок обработки допплеровских частот, которые поз2валяют регистрировать механическуюфункцию элементов клапанно"мышечногоаппарата сердца с целью ультразвуко-вой диагностики состояния и заболеваний сердца и сердечно-сосудистой системы в норме и патологии 1)Известно также устройство дляизучения сердечной деятельности спомощью эффекта Допплера - эхотахокарциограф, позволяющее регистрировать механическую функцию сердца, со-,держащее генератор ультразвуковых колебаний, пьезоэлектрический датчикс передающим и приемным преобразователями, приемник ультразвуковых колебаний с избирательной системой, кольцевой балансный смеснтель, усилительнизкой частоты, блох обработки допплеравских частот, бинауральное и.индикаторное устройства 2),Использование в этом устройствекольцевого балансного смесителя благодаря его компенсационным свойствами подавлению несущих сигнала и ,гетеро-дина на выходе позволяет выделить изотраженного сигнала допплеровскиечастоты как низкого, так и инфранизкого;диапазонов с амплитудой, превышающей уровень собственных шумов устрой"тва.Однако при терминальных состояниях дальнейшую обработку допплеровскихчастот инфранизкого диапазона этоустройство не обеспечивает из "за,того, что нагрузкой кольцевого баланс.ного смесителя служат усилитель ниэ.кой частоты и фильтры, не обеспечи"Ьающие усиления и индикации частотниже 20 Гц, т.е.при скоростях движе"ния ниже О,5 см/с получение информации с помощью эхотахокардиографа невозможно,Таким образом, и известное устройство также не обеспечивает определения механической функции сердечно-сосудистой систеьй при малых пе 10 ремещениях ее элементов и непригодно для регистрации или индикации медленных механических движений,.Целью изобретения является определение механической функции миокар" да в терминальных состояниях,Это достигается тем, что устрой- ство для изучения сердечной деятель 20 ности с помощью эФфекта Допплера, со" держащее генератор ультразвуковыхколебаний, пьезоэлектрический датчик с передающим и приемным преобра"зователями, приемник ультразвуковыхколебаний с избирательной системой,кольцевой балансный смесотель, блокобработки допплеровских частот, индикаторное и бинауральное устройства, имеет усилитель постоянного тока, интегратор, пороговую схему, атакже ключевое устройство. Выходкольцевого балансного смеснтеля сое"динен со входом усилителя постоянного тока, к выходу которого подключены блок обработки допплеровскихчастот и последовательно.соединенныеинтегратор, пороговая схема и ключевое устройство, а вход индикаторного 30 40 мой и копьцевым балансным смажтМлеи3, при этом пьезоэлектрический датчик и кольцевой балансный сьесительсоединены с генератором 4 ультразвуковых колебаний,. блок 5 обработКИ доп. плеровских частот, бинауральноь-уст-ройство б, а также последовательносоединеннйе индикаторное устройство 65 устройства соединен с выходом ключевого устройства.Механическая функция миокарда в терминальных состояниях определяет- ся наличиемусилителя постоянноготока, двухканальной системой обработ. и допплеровского спектра частот и наличием светодиодного индикатора, включенного на выходе ключевого устройства.На чертеже приведена ФункционаГьная схема,устройства для изучения сердечной деятельности с помощью эффекта Допплера.Устройство содержит пьезоэлектрический датчик 1, последовательно сое диненный с приемником 2 ультразвуко.вых колебаний с избирательной систе 7, усилитель постоянного тока 8,интегратор 9, пороговую схему 10 иключевое устройство 11.Сигнальный вход кольцевого балансного смесителя 3 соединен с приемником 2 ультразвуковых колебаний,гетеродинный вход - с генератором 4ультразвуковьх колебаний, а выходнагружен на вход усилителя 8 постоянного тока. Индикаторное устройство 7включено на выход ключевого устройства 11, вход которого через пороговуюсхему 10 и интегратор 9 подключаетсяк выходу усилит ел я постоянного тока 8,Устройство работает следующим образом,Электрические колебания частоты.2640 кГц с выхода генератора 4 ультразвуковых колебаний поступают на передающий преобразователь датчика 1,преобразующий электрическую энергиюв акустическую. Акустический сигнал,попадая на движущийся элемент сердечно-сосудистой системы, отражается отнего промодулированным по фазе ичастоте и принимается приемным преобразователем датчика 1, где в результате пьезоэффекта превращается в электрический сигнал, отличающийся от излу"ченного по частоте на величину, пропорциональную скорости движения лоцируемого объекта. Этот отраженный сигнал усиливается приемником 2 ультразвуковых колебаний и в кольцевом балансном смесителе 3 смешивается ссигналом частоты 2640 кГц генератора4 ультразвуковых колебаний, в результате чего на выходе смесителя 3 выделяются сигналы допплеровских частотпропорциональные скорости движениялоцируемого объекта.Выделяемое напряжение допплеровских, частот усиливается усилителем 8постояннОго тока с большим входнымсопротивлением и блоком 5 обработкидопплеровских частот преобразуетсяв напряжения, пригодные для регистрации бинауральным устройством 6. Кроме того, напряжение с выхода усилителя 8 постоянного тока поступаетна вход ийтегратора 9, который извсего спектра допплеровских частотвыделяеТ частоты 0,1-15 Гц. К выхо"ду интегратора 9 подключен входпороговой схемы 10, на выходе которойнапряжение обратно пропорциональночастоте и близко к нулю на частотахвыше 20 Гц, Вход ключевого устройства 11, нагрузкой которого являетсяиндикаторйое устройство 7, имеющеесветодиодный индикатор, подключенк выходу пороговой схеж 10.При нэличии на выходе усилителя8 постоянного тока допплеровскихчастот в-диапазоне 0,05-3000 Гц, т,е.приизучении.,сердечной, деятельностизаведомо жизнеспособного организма,обработка этих частот ведется поС выхода усилителя 8 постоянного тока инфразвуковые частоты, посту" . пая на вход блока обработки допплеровских частот 5, иэ-эа использования усилителей низкой частоты ифильтров с попосой пропускания 20- 400 Гц и 500-3000 Гц пе усиливаются, В то же время эти частоты поступают на вход интегратора 9 ипроходя1 55 двум кацапами в блоке 5 обработкидопплеровских частот и в последовательно соединенных интеграторе 9, по"роговой схеме 10 и ключевом устройстве 11,При этом интегратор .9 выделяетспектр инфраниэких частот 0,05-15 Гци на выходе пороговой схеьы 10 имеется сигнал выше нулевого уровня, стремяшийся запереть вход ключевого устройства 11, Режим работы ключевогоустройства 11 и индикаторного устройства 7 выбран так, что при отсутствии допплеровского сигнала на входеусилителя 8 постоянного тока, а такжепри наличии в спектре частот 203000 Гц светодиодный индикатор будет 15гореть непрерывно,Таким образом, при обследованиизаведомо жизнеспособного организмав результате наличия, нормальной механической функции его.сердечно-сосудистой системы (спектр допплеровских частот 0,05-3000 Гц), световой индикатор не реагирует на изменениечастот спектра и обследования производят с помощью бинаурального устройства 6, которое воспроизводит допплеровские звуковые феномены в диапазоне 20-3000 Гц,При наличии единичных сокращенийьыацы сердца (1-, 5 сокращений с минуту или несколько минут) скорость двиЗОжения 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 большийпериод единицы и десятки минут), однако благодаря большимамплитудам перемещений жшцы матки(3-4 см). допплеровский сдвиг частотытакже находится в пределах 0,05-10 Гц, 40Пульсовая волна сосуда в результате образования тромба (закупорки)или разрыва в месте нарушения и вблизи его имеет скорость, близкую к нулю,которая резко отличается от скорости 45пульсовой волнй невдалеке от местапораженияПри регистрации инфразвукового спектра частот устройство работает следующим образом.50 через пороговую схему 10, создаютна выходе ключевого устройства 11напряжение, которое з апир ае т его исветодиодный индикатор гаснет, Постоянная времени интегратора 9 и индикаторного устройства 7 выбран так,что-яркость свечения светодиода из"меняется в такт с изменением частотыинфразвукового сигнала, Кроме того,благодаря двухканальности обработкидопйлеровских частот и включению инди"каторного устройства 7 на выходе ключевого устройства 11 обеспечиваетсяиндикация пульса за счет уменьшениядо нуля амплитуды отраженного сигнала при изменении направления движе"ния объекта локации.Таким образом, преимущество предлагаемого устройства для изучениямисердечной деятельности с помощьюэффекта Допплера по сравнению с известным заключаетсяя.в определениимеханической функции миокарда в терминальных состояниях,Формула изобретенияУстройство для изучения сердечнойдеятельности с помощью эффекта Доп"плера, содержащее последовательносоединенные пьезоэлектрический датчик, приемник ультразвуковых колебаний с избирательной системой, кольцевой балансный смеситель, при этомпьезоэлектрический датчик и кольцевой балансный смеситель соединены сгенератором ультразвуковых колебаний,блок обработки допплеровских частоти бинауральное устройство, соединен"ные между собой, и индикаторное уст"ройство, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью определения механической функции миокарда в терминальньйс состояниях, оно содержит последовательно соединенные усилитель постоянного тока, интегратор, пороговуюсхему и ключевое устройство, причемвход усилителя постоянного тока соединен с выходом кольцевого бапансно"го смесителя, выход усилитепя постоянного тока соединен со входом бло-.ка обработки доппперовских частот,а выход ключевогоустройства соединен со входом индикаторного устройст"ва,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе Авторское свидетельство .СССР В 306833 р кл, А 61 В 5/02 1976 2. Авторское свидетельство СССР Р 560593, кл. А 61 В 5/02, 1977./5 тентф ф, г. Узгорсд, ул. Проектная ал ППП Заказ 6368/4 Тирж 6 ВНИИЙИ Государственно по делам нэобретени 113035, Москва, Ж, о комитета СССРй н открытийРаущская наб., д.