DE2402407B2

DE2402407B2 - Blutströmungsmeßgerät mit Dopplereffekt

Info

Publication number: DE2402407B2
Application number: DE2402407A
Authority: DE
Inventors: Jutaka Nara Sato (Japan)
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1973-01-22
Filing date: 1974-01-18
Publication date: 1979-03-29
Also published as: FR2214451A1; GB1458061A; FR2214451B1; JPS54208Y2; JPS49114784U; DE2402407C3; DE2402407A1; US3896788A

Description

Stand der Technik

Die Verwendung von Blutströmungsmeßgeräten mit Dopplereffekt ist bekannt, wobei mit diesen Mcßgcräten Ultraschallwellen unter einem bestimmten Aufschlagwinkel auf die Blutgefäße geschickt und die reflektierten Ultraschallwellen wieder aufgefangen werden, um so die Geschwindigkeit und Richtung der Blutströmung nach dem Prinzip des Dopplereffektes zu ermitteln, nach welchem bei auf eine Sonde gerichteter Blutströmung die Frequenz der von den Blutkörperchen reflektierten und von der Sonde aufgefangenen Ultraschallwellen höher ist als die der über die Sonde auf die Blutgefäße abgegebenen Ultraschallwellen, und umgekehrt, wobei naturgemäß keine Frequenzänderung auftritt, wenn das Blut nicht strömt und auch der Grad des Frequenzunterschieds von der Blutströmungsgeschwindigkeit abhängt.

Die herkömmlichen Blutströmungsmeßgeräte dieser Art verwenden meist dsr. Phasenverschiebungsverfahren und sind in vielfacher Hinsicht unzulänglich. Sie erfordern z. B. komplizierte Schaltungsanordnungen, um die vorstehend beschriebene Frequenzänderung zu ermitteln, wobei allerdings nicht jegliche kleinste Frequenzabweichung genau feststellbar ist, da möglicherweise verschiedenartige Wellen im Laufe des Ermittlungsvorganges auftreten, z. B. infolge möglicher Infiltration von Ultraschallwellen, die nicht von den Blutkörperchen, sondern z. B. von ortsfesten Körperteilen reflektiert werden, oder infolge ungleicher Geschwindigkeit von Blutkörperchen in einem Blutgefäß, und dergleichen.
Ferner ist durch die DE-OS 21 21 289 eine elektronisehe Schaltung zur fotoelektrischen Puls- bzw. Herzfrequenzabnahme bekannt, bei der die am Abnehmer entstehende, sich aus Störspannung und Signalspannung zusammensetzende Spannung gleichzeitig über zwei verschiedene elektrische Filterglieder auf die beiden Eingänge eines Differenzverstärkers gegeben wird, wobei beide Filter die Störspannung in gleichem Maß durchlassen, während der eine Filter die Signalspannung in anderer Weise beeinflußt als der andere Filter. Diese Schaltungsanordnung ist nicht bei einem Blutströmungsmeßgerät mit Dopplereffekt anwendbar.

Aufgabe

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strömungsmeßgerät mit Doppler-Effekt zur Bestimmung der Geschwindigkeit und der Richtung der Blutströmung zu schaffen, dessen Aufbau vereinfacht wird, das andererseits aber die gewünschten Meßdaten mit der nötigen Exaktheit liefert.

Das erfindungsgemäße Blutströmungsmeßgerät weist

so Zweifachanordnungen für die von den Filtern zu trennenden Gruppen auf, wobei die eine Gruppe als Plus( + )-Seite und die andere als Minus(-)-Seite steht; die Zweifachanordnungen sind mit Bezugszeichen 4—11 ausgenommen 9 und 10 in der Zeichnung

numeriert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt

Fig.1 ein Blockschaltbild des Blutströmungsmeßgerätes zur Ermittlung der Geschwindigkeit und Richtung der Blutströmung;

Fig.2 ein Blockschaltbild des Blutströmungsmeßgerätes zur Ermittlung der Blutströmung und deren Richtung;

F i g. 3 eine Wellenform-Tabelle zur Veranschaulichung der Ermittlung der Blutgeschwindigkeit mittels eines in F i g. 1 enthaltenen Detektors. Fig.! zeigt einen Hochfrequenz-Oszillator 1 und

eine Sonde 2, welche die vom Hochfrequenz-Oszillator ausgehende Hochfrequenz empfängt, unter einem bestimmten Winkel auf die Blutgefäße A Ultraschallwellen mit einer der vorgenannten Hochfrequenz entsprechenden Frequenz abgibt und die von den Blutkörperchen reflektierten Ultraschallwellen wieder auffängt, wobei die reflektierten Ultraschallwellen am Ausgang der Sonde in elektrischen Strom umgewanaelt werden.

3 ist ein Verstärker, und 4, 4' sind Filter mit fein filtrierenden Eigenschaften zur Unterteilung der reflektierten Ultraschallwellen in oberhalb und unterhalb der abgegebenen Ultraschallwellenfrequenz liegende Gruppen, wobei nur innerhalb einer engen Bandbreite vom eigenen Frequenzbereich abweichende Ultraschallwellen durchgelassen werden. Bei einer abgegebenen Ultraschallwellenfrequenz von 5000 KHz beträgt die Frequenzabweichung meist ±5 KHz, und dip Filter sind so ausgebildet, daß sie nur Frequenzabweichungen innerhalb von ±7 KHz durchlassen, wobei 7 KHz als höchstmögliche Frequenzabweichung zwischen den von einer Sonde abgegebenen und den Blutkörperchen reflektierten Ultraschallwellen gilt. Damit verhindern die Filter also wirksam die Infiltration von Ultraschallwellen oder anderen Störsignalcn, die von anderen 2^r, Teilen des Körpers und nicht von den Blutkörperchen reflektiert werden. Für die Funktechnik entwickelte und verwendete Kristallfilter haben sich als äußerst brauchbar für diesen Zweck erwiesen.

Der von den Amplitudendetektoren 5, 5' erfaßte Ausgang der Filter 4, 4' läßt sich als Hüllwellenform zeichnen.

Die Einrichtung 6, 6' zur Frequenzerfassung besteht aus einem Schmidt-Triggerkreis und einem Univibratorkreis oder anderen äquivalenten Schaltungsanordnungen, wobei der Schmidt-Triggerkreis die am Ausgang des Detektors 5, 5' in F i g. 3 erhältliche Wellenform in Rechteckwellen B (Fig.3) und der Univibrator die Rechteckwe'len in Frequenzimpulse Cumwandelt

Über den Umwandler 7, T wird die Frequenz in Gleichstromspannung D umgewandelt, und zwar über ein Tiefpaßfilter bestehend aus einem Kondensator und einem Widerstand.

Der Ausgang der vorstehend beschriebenen Umwandler 7, T wird von den Anzeigevorrichtungen 8, 8' angezeigt, wobei beide Anzeigevorrichtungen die Geschwindigkeit und auch die Richtung der Blutströmung anzeigen, wenn die Blutströmung in einer Richtung festgelegt ist. Ansonsten wird die Differenz zwischen den numerischen Werten der Plus-Seite und der Minus-Seite durch Subtraktion des kleineren Wertes vom höheren Wert ermittelL Diese Differenz ist an einer Einzelanzeigevorrichtung 10 ablesbar, wobei der Ausgang der Umwandler 7, T einem der Anzeigevorrichtung 10 vorgeschalteten Differentialverstärker 9 zugeführt wird.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, wird über Rechenkreise 11, W die als Ausgang der Umwandler 7, 7' in Fig. 2 erhältliche Blutgeschwindigkeit mit der Querschnittsfläche der jeweiligen Blutgefäße integriert, so daß das Blutslrömungsmeßgerät nach F i g. 1 auch zusätzlich die Blutströmung anzeigen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Strömungsmeßgerät mit Dopplereffekt zur Bestimmung der Geschwindigkeit und der Richtung der Blutströmung, mit einem HF-Oszillator zur Erzeugung von Ultraschallfrequenz-Signalen, eine mit dem HF-Oszillator verbundene Sonde, welche die Ultraschallwellen auf ein Blutgefäß überträgt und die von den im Blutgefäß befindlichen Blutkörperchen reflektierten Ultraschallwellen wieder auffängt und UItraschallwellensignalc erzeugt, wobei die reflektierten Ultraschallwellen eine Doppler-Frequenzverschiebung erfahren, gekennzeichnet durch zwei Schmalbandfilter (4, 4'), die parallel zur Sonde geschaltet sind und scharf begrenzende Filtereigenschaften aufweisen und die reflektierten Ultraschallwellensignale in zwei dicht oberhalb und unterhalb der Frequenz der übertragenen Ultraschallwellen liegende, die auf die Sonde hin und die von dieser weg gerichtete Blutströmung darstellende Frequenzbereiche unterteilen können, eine mit den Filtern verbundene Anordnung (5 bis 10) zur Erzeugung von jeweils die Frequenzen der unterteilten reflektierten Ultraschallwellensignale darstellenden Ausgangssignalen und eine mit den Signalgebern verbundene Ausgabe (8, 8', 10) zur Anzeige von Geschwindigkeit und Richtung der Blutströmung.

2. Sirömungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Sonde (2) und die Filter (4,4') ein Verstärker (3) geschaltet ist.

3. Strömungsmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da3 jeder Ausgangssignalgeber einen Amplitudendetektor (5, 5') einschließt, der mit dem Ausgang des zugehörigen Filters (4, 4') verbunden ist, daß mit dem Ausgang des Amplitudendetektors eine Frequenzerfassungsvorrichtung (6, 6') verbunden ist, die Impulse variabler Frequenz erzeugt, mit deren Ausgang Wandler (7, T) verbunden sind, die das Ausgangssignal in eine Gleichstromspannung umwandeln.

4. Strömungsmeßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabe zwei Anzeigevorrichtungen (8,8') aufweist, die mit dem Ausgang der zugehörigen Wandler (7, T) verbunden sind und die Geschwindigkeit der Blutströmung und jeweils nur eine Richtung der auf die Sonde (2) zu und von dieser weg fließenden Blutströmung anzeigen, daß mit den Ausgängen der Wandler ein Differentialverstärker (9) zur Ermittlung der Differenz zwischen den Ausgangsgrößen der Wandler verbunden ist und daß mit dem Ausgang des Differenzverstärkers eine weitere Anzeigevorrichtung (10) verbunden ist, die diese Differenz anzeigt.

5. Strömungsmeßgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang jeden Wandlers (7, T) die Ausgabe einer Integrierstufe (11, 11') geschaltet ist, die die durch die Ausgangswerte der Wandler dargestellte Geschwindigkeit der Blutströmung in bezug auf die Querschnittsfläche des Blutgefäßes integriert und eine Anzeige für das Blutflußvolumen liefert.