Ультразвуковой кардиограф

"г, с явител 54) УЛЬТУАЗВУКОВОЙ ОГРАФ Изобретение относится к медицине,а именно к устройствам для исследования состояния сердечной деятельностис применением ультразвуковой энергии.Устройство предназначено для использования в системах медицинского конт.роля за состоянием сердечно-сосудистой системы и в диагностике ее заболеваний.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство для ультразвуковой кардиографии, используемое при исследованиифункционального состояния сердца, включающее приемо-передающий преобразова-,тель ультразвука, генератор, детектор,усилитель высокой частоты, усилительнизкой частоты, интегратор, регистратор и канал электрокардиограммы, состоящий из электродов, усилителя биопотенциалов, формирователя и коммутатора 1,Однако оно позволяет определятьхарактеристики движения сердца толь 2ко по радиальной составляющей скорости .его движения (т. е. по скорости сближения Ч с объектом), т. к. допплеровское смещение часрты в этом устройстве Г равно Г= , где Н- ЯС 05 Тмодуль вектора скорости; - угол между направлением движения и нормалью к поверхности волнового фронта;длина волны ультразвука; Указанное. устройство не обеспечивает измерения пространственных характеристик движения структур сердца.Цель изобретения - повышение точности и надежности измерений, а также расширение информативных возможностей ультразвуковой локации сердца путем измерения пространственных характеристик движения структур сердца.Цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее высокочастотный генератор, соединенный с приемо-передающим преобразователем, который подключен к первому каналу, включающему последовательно соединенныеОтсюда. 97883 первый усилитель высокой частоты, пер.вый детектор и первый усилитель низкой частоты, а также интегратор, регистратор и канал электрокардиограммы, включающий электроды, подключенные к последовательно соединенным усилителю биопотенциалов, формирователю и коммутатору, дополнительно введены три развязывающих элемента, входы которых соединены с вторым выходом высокочастотр ного генератора, второй и третий каналы, каждый из, которых включает первый и второй приемные преобразователи, подключенные соответственно к последовательно соединенным второму и третьему 15 усилителям высокой цастоты, второму и третьему детекторам, второму и третьему усилителям низкой частоты, первому и второму частотомерам, первому и второму элементам вычитания и первому и второму элементам возведения в квадрат, последовательно соединенные сумматор, блок вычисления квадратного корня и дифференциатор, в первый канал введены последовательно соединенные третий частотомер, делитель напряжения и третий элемент возведения в квадрат, при этом выходы развязывающих элементов соединены с вторыми входами первого, второго и третье- З го усилителей высокой частоты, первый вход третьего частотомера соединен с выходом первого усилителя низкой частоты, выход коммутатора подключен к вторым входам первого, второго и третьего частотомеров и первому входу35 интегратора, второй вход которого соединен с входом дифференциатора и первым входом регистратора; второй и третий входы которого подключены к выходам интегратора и дифференциатора соответственно, а входы сумматора соединены с выходами первого, второго и третьего элементов возведения в квадрат.Экспериментально установлено, цто достаточный уровень отраженной от кардиоэлементов акустической энергии принимается не только в радиальном направлении (т. е. не только приемо-передающим преобразователем), но и по двум другим взаимно перпендикулярным пространственным осям (двумя дополнительными приемными преобразователями).Соотношения эффекта Допплера для канала, содержащего приемо-передаю щий преобразователь, и для двух других каналов, включающих только прием,ные преобразователи, будут иметь раз 2 4ный вид. Для 1-го из них допплеровское смещение частоты Е в. соответствии с отмеченным соотношением равно:=2 Ч/,Л,где l- проекция вектора скорости движения кардиоструктуры на направление излучения энергии; Х- длина волны ультразвука в среде.Бсли Ч 2 и Ю - проекции вектора скорости движения кардиоструктуры, соответственно, на направления приема второго и третьего канала, то частотные смещения спектров отраженных сигналов по каждому из каналов будут составлять:Г=2 Д,=(ч -ч )Ф= -Г 1 Мд.2д,лЧг:(ч+у )у:Л Л 21(Г -- )Л,ЬЪ Ъ 2Абсолютная величина вектора скорости движения кардиоструктурЧ выразится по знацениям ортогональных составляющих вектора как,уI у а. у +г.,На чертеже изображена электрическая структурная схема ультразвукового кардиографа. Устройство содержит высокочастотный генератор 1, соединенный с приемо-передающим преобразователем 2, который подключен к первому каналу, включающему последовательно соединенные первый усилитель 3 высокой частоты, первый детектор 1 и. первый усилитель 5 низкой частоты, а также интегратор 6, регистратор 7 и канал электрокардиограммы, включающий электроды 8, подключенные к последовательно соединенным усилителю 9 биопотенциалов, формирователю 10 и коммутатору 11, а также три развязывающих элемента 12, 13, 14, входы которых соединены с вторым выходом высокочастотного генератора 1, второй и третий каналы, каждый из которых включает первый 15 и второй 16 приемные преобразователи, подключенные соответственно к последовательно соединенным второму 17 и третьему 18 усилителям высокой частоты, второму 19, и третьему 20 детекторам, второму 2 1 и третьему 22 усили978832 5телям низкой частоты, первому 23 и второму 24 частотомерам, первому 25 и второму 26 элементам вычитания, пер вому 27 и второму 28 элементам возведения в квадрат, последовательно соединенные сумматор 29, блок 30 вычисления квадратного корня и дифференциатор 31, в первый канал введены последовательно соединенные третий частотомер 32, делитель 33 напряжения и 10 третий элемент 34 возведения в квадрат, при этом выходы развязывающих элементов 12, 13, 14 соединены с вторыми входами усилителей 3, 17, 18 высокой частоты, первый вход частотоме ра 32 соединен с выходом усилителя 5 низкой частоты, выход коммутатора 11 подключен к вторым входам частотомеров 23, 24, 32 и первому входу интегратора 6, второй вход которого соеди нен с входом дифференциатора 31 и первым входом регистратора 7, второй и третий входы которого подключены к выходам интегратора 6 и дифференциатора 31 соответственно, а входы сум матора 29 соединены с выходами элемен. тов 27, 28, 34 возведения в квадрат, сУстройство работает следующим ббразом. 30Высокочастотным генератором 1 вы-, рабатываются электромагнитные колебания; с помощью приемо"передающего преобразователя 2, установленного в ,зоне проекции левого желудочка сердца обследуемого они преобразуется в ультразвуковые волны, которыми осуществляется локация кардиоструктур. Приемным элементом преобразователя 2, а также приемными преобразователями 15 и 16, установленными в зоне проекции сердца по 3-м взаимно ортогональным осям (в областях проекции верхушки сердца в межреберьи справа у грудины и в яремной вырезке) осуществляется селекция сигналов, отраженных от кардиоэлементов в направлении укаэанных осей. В приемных трактах каждого из 3-х соответствующих каналов, состоящих из усилителей высокой частоты 3, 17, 18, детекторов 4, 19, 20, усилителей низкой частоты 5, 21, 22, сигналы усиливаются и детектируются, а затем с помощью частотомеров 23, 24, 32 осуществляется процедура измерения допплеровских сдвигов частоты сигна 5 лов по этим каналам. Величины сдвигов пропорциональны проекциям Ч 1, Ч Чф ф 1 Ъ вектора скорости( Ч . 4Значение напряжения с выхода частотомера 32 1-го канала уменьшается делителем 33 в отношении 1:2, после чего сигнап, соответствующий Ч , поступает на 1-ый элемент 34 возведения в квадрат, а также на один из входов схем 25 и 26 вычитания 2-го и 3-го каналов, на другие входы которых подаются сигналы, пропорциональные Ч и Чз соответственно. Уровни сигналов с выходов элементов вычитания 25 и 26 преобразуются в элементах 27 и 28 возведения в квадрат.С помощью сумматора 29 осуществляется сложение сигналов с выходов элементов 27, 28 и 34 возведения в квадрат. В блоке 30 вычисления квадратно- го корня определяешь ся модуль вектора скорости, а на выходах дифференциатора 31 и интегратора 6 вырабатываются напряжения, пропорциональные соответственно ускорению движения и перемещению кардиоструктуры, Выходные сигналы с. элементов 30, 31 и 6 фиксируются регистратором 7.С помощью развязывающих элементов 12, 13 и 14 осуществляется развязка высокочастотных блоков.Канал электрокардиограммы, состоящий из электродов 8, накладываемых на тело обследуемого, усилителя биопотенциалов 9, формирователя 10 и коммутатора 11, соединенного с частотомерами 23, 24, 32 и интегратором 6,обеспечивает управление работой устройства в ритме сердечных сокращений, В результате обеспечивается измерение ,показателей движения сердцапо каждо/му сердечному циклу.Использование данного кардиографа позволяет определять пространственные характеристики движения кардиоструктур, что обеспечивает расширение информативных воэможностей ультразвуковой локализации сердца за счет вычисления векторных характеристик скорости, ускорения и перемещения его элементов; повышение точности измерения истинных значений показателей биомеханики сердечной деятельности посредством учета ортогональных составляющих скоростных параметров движения. кардиоструктур; повышение надежности, регистрации параметров кардиодинамики при функциональных пробах с воздействиями на организм посредством существенного увеличения эффективной площади приемной аппаратуры антенной (датчиковой) системы; выявление нап-., равления и степени смещения позиции сердца при изменениях гемодинамики.Формула изобретения ВУльтразвуковой кардиограф, содержащий высокочастотный генератОр, .соединенный с приемо-передающим преобразователем, который подключен к пер вому каналу, включающему последовательно соединенные первый усилитель высокой частоты, первый детектор и первый усилитель низкой частоты, а также интегратор, регистратор и канал электрокардиограммы, включающий электроды, подключенные к последовательно соединенным усилителю биопотенциалов, формирователю и коммутатору, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью по- Е вышения точности и надежности измерений, а также расширения информативных возможностей ультразвуковой локации сердца путем измерения пространственныххарактеристик движения структур сердца, в него введены три развязывающих элемента, входы которых соединены свторым выходом высокочастотного генератора, второй и третий каналы, каждый из которых включает первый и второй приемные преобразователи, подключенные соответственно к последовательно соединенным второму и третьему усилителям высокой частоты, второму и 32 .8третьему детекторам, второму и третьему усилителям низкой частоты, первому и второму частотомерам, первому ивторому элементам вычитания и первомуи второму элементам возведения в квадрат, последовательно соединенные сумматор, блок вычисления квадратногокорня,и дифференциатор, в первый канал введены последовательно соединенные третий частотомер, делитель напряжения и третий элемент возведения вквадрат, при этом выходы разрязывающих элементов соединены с вторымивходами первого, второго и третьегоусилителей высокой частоты, первыйвход третьего частотомера соединен свыходомпервого усилителя низкой частоты, выход коммутатора подключен квторым входам первого, второго и третьего частотомеров и первому входу интегратора, второй вход которого соединен с входом дифференциатора и первым входом регистратора, второй и третий входы которого подключены к выходам интегратора и дифференциатора соответственно, а входы сумматора соединены с выходами первого, второго итретьего элементов возведения в квадрат. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР У 306833, кл. А 6 1 В 5/02, 1971. За Филиал. ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 714 По ИИПИ Государственногокомит по делам изобретений .и отк 35, Иосква, Ж, Раушская исноета СССРтийаб., д. 4/