RU83179U1 - DEVICE FOR ULTRASONIC DIAGNOSTICS AND MONITORING OF BRAIN CIRCULATION SYSTEM - Google Patents
DEVICE FOR ULTRASONIC DIAGNOSTICS AND MONITORING OF BRAIN CIRCULATION SYSTEM Download PDFInfo
- Publication number
- RU83179U1 RU83179U1 RU2008149171/22U RU2008149171U RU83179U1 RU 83179 U1 RU83179 U1 RU 83179U1 RU 2008149171/22 U RU2008149171/22 U RU 2008149171/22U RU 2008149171 U RU2008149171 U RU 2008149171U RU 83179 U1 RU83179 U1 RU 83179U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- frequency
- doppler
- low
- input
- Prior art date
Links
Landscapes
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
Устройство для ультразвуковой диагностики и мониторинга системы мозгового кровообращения относится к ультразвуковой доплеровской диагностике, и может быть использована как средство долговременного мониторинга мозгового кровообращения. Устройство содержит, по меньшей мере, один приемоизлучающий ультразвуковой зонд с подключенным к нему средством формирования и подачи ультразвукового зондирующего сигнала. Этот зонд снабжен блоком усиления. В устройстве также имеются блок усиления принятого сигнала, оснащенный системой автоматической регулировки усиления, коммутатор каналов, по меньшей мере, два аналого-цифровых преобразователя, сигнальный процессор, компьютер с элементом управления работой, дисплей и блок электрического питания с цепями питания. Кроме них, устройство снабжено, по меньшей мере, одним доплеровским каналом, образованным из двух параллельно подключенных по первому входу трактов, первый из которых образован последовательно соединенными между собой первым фазированным импульсным квадратурным детектором прямого преобразования с нулевым фазовым сдвигом, первым полосовым фильтром доплеровского сигнала низкой частоты, первым усилителем доплеровского сигнала низкой частоты и аналого-цифровым преобразователем, в качестве которого использован первый дельта-сигма 16-битный аналого-цифровой преобразователь доплеровского сигнала низкой частоты, а второй из которых образован последовательно соединенными между собой вторым фазированным импульсным квадратурным детектором прямого преобразования с фазовым сдвигом 90 градусов, вторым полосовым фильтром доплеровского сигнала низкой частоты, вторым усилителем доплеровского сигнала низкой частоты и аналого-цифровым преобразователем, в качестве которого использован первый дельта-сигма 16-битный аналого-цифровой преобразователь доплеровского сигнала низкой частоты. Узел оптической гальванической развязки цепей питания и управления устройства через USB канал, как и внешний накопитель информации, подключен к компьютеру. В качестве компьютера использован портативный компьютер. Компьютер снабжен звуковым кодеком и громкоговорителями первого и второго аудио каналов и содержит сенсорную панель управления параметрами работы. Помимо этого, партитивный компьютер оснащен разъемом для подключения внешнего монитора и укомплектован встроенным цветным жидко-кристаллическим дисплеем, причем в качестве элемента управления использован координатно-шаровой элемент. Сигнальный процессор устройства образован из блока формирования управляющих сигналов, синхронизирующего (опорного) генератора 64 МГц и модуля формирования диаграммы приема сигнала высокой частоты, при этом второй вход первого фазированного импульсного квадратурного детектора прямого преобразования с нулевым фазовым сдвигом подключен к первому выходу модуля формирования диаграммы приема сигнала высокой частоты сигнального процессора, а второй вход второго фазированного импульсного квадратурного детектора прямого преобразования с фазовым сдвигом 90 градусов подключен ко второму выходу модуля формирования диаграммы приема сигнала высокой частоты сигнального процессора. Второй вход первого полосового фильтра доплеровского сигнала низкой частоты и второй вход второго полосового усилителя доплеровского сигнала низкой частоты подключены к выходу блока формирования управляющих сигналов упомянутого процессора, а в качестве внешнего накопителя информации используют HDD и/или CD, и/или DVD, и/или USB Flash. Ожидаемый от применения заявленного устройства технический результат состоит в реализации возможности ультразвуковой диагностики и осуществления непрерывного контроля системы мозгового кровообращения пациента, предпочтительно, по критерию эмболизации крови. 1 н.з. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.A device for ultrasound diagnostics and monitoring of the cerebral circulation system refers to ultrasound Doppler diagnostics, and can be used as a means of long-term monitoring of cerebral circulation. The device comprises at least one transceiving ultrasonic probe with means for generating and supplying an ultrasonic probe signal connected to it. This probe is equipped with an amplification unit. The device also has a received signal amplification unit equipped with an automatic gain control system, a channel switch, at least two analog-to-digital converters, a signal processor, a computer with an operation control element, a display and an electric power supply unit with power circuits. In addition to them, the device is equipped with at least one Doppler channel formed of two paths connected in parallel along the first input, the first of which is formed by a first phased impulse quadrature detector of direct conversion with zero phase shift and first low-pass Doppler signal filter frequency, the first low-frequency Doppler signal amplifier and an analog-to-digital converter, which is used as the first 16-bi delta-sigma a low-frequency Doppler analog-to-digital converter, and the second of which is formed by a second phased pulse quadrature direct conversion phase-shifting quadrature pulse detector with a 90 degree phase shift, a second low-pass Doppler signal filter, a second low-frequency Doppler signal amplifier and analog-to-digital converter, which is used as the first delta-sigma 16-bit analog-to-digital Doppler signal converter low frequency. The optical galvanic isolation node of the power supply and control devices via the USB channel, as well as an external storage device, is connected to the computer. A laptop computer is used as a computer. The computer is equipped with a sound codec and loudspeakers of the first and second audio channels and contains a touch panel for controlling operation parameters. In addition, the partitive computer is equipped with a connector for connecting an external monitor and is equipped with a built-in color liquid crystal display, and a coordinate-ball element is used as a control element. The signal processor of the device is formed from a control signal generating unit, a synchronizing (reference) generator of 64 MHz and a high frequency signal receiving diagram generating module, while the second input of the first phased pulse quadrature direct conversion detector with zero phase shift is connected to the first output of the signal receiving diagram forming module high-frequency signal processor, and the second input of the second phased pulse quadrature detector of direct conversion with a phase shift of 90 degrees is connected to the second output of the module for generating a signal reception diagram of a high frequency signal processor. The second input of the first bandpass filter of the Doppler signal of low frequency and the second input of the second bandpass amplifier of the Doppler signal of low frequency are connected to the output of the control signal generating unit of the processor, and HDD and / or CD, and / or DVD, and / or are used as an external information storage device USB flash. The technical result expected from the use of the claimed device consists in the realization of the possibility of ultrasound diagnostics and continuous monitoring of the patient’s cerebral blood circulation system, preferably according to the criterion of blood embolization. 1 n.a. and 10 z.p. f-ly, 2 ill.
Description
Полезная модель относится к области медицины, а более конкретно к ультразвуковой доплеровской диагностике, и может быть использована как средство мониторинга системы мозгового кровообращения.The utility model relates to medicine, and more specifically to ultrasound Doppler diagnostics, and can be used as a means of monitoring the cerebral circulation system.
Известно устройство для ультразвукового исследования головного мозга [1], в состав которого входят ультразвуковой зонд, блок обработки эхосигналов и блок сопряжения. В известном техническом решении также имеется вычислительное устройство и накопитель информации. Для фиксации изображения в данном устройстве предусмотрена педаль, а для его визуализации - дисплей. Определение текущего положения ультразвукового зонда осуществляется посредством блока сканирования, в состав которого входят блок позиционирования и контроллер. Блок позиционирования выполнен в виде ряда шарнирно соединенных между собой штанг, в шарнирах которых установлены датчики углового перемещения. При этом сам ультразвуковой зонд устанавливают в держателе на конце блока позиционирования, а его контроллер подключают к упомянутому вычислительному устройству. Вычислительное устройство представляет собой электронный прибор с возможностью отображения на упомянутом дисплее текущего положения ультразвукового зонда, а также текущей графической информации при перемещении последнего в выбранной ранее плоскости сканирования. Для коммутации накопителя информации с вычислительным устройством и блоком сопряжения служит упомянутая педаль, при этом поступление информации в накопитель информации осуществляется только при нажатой педали (нажатие данной педали приводит к замыканию линии передачи информации в накопитель в форме электрических сигналов).A device for ultrasound examination of the brain [1], which includes an ultrasound probe, an echo signal processing unit and a conjugation unit, is known. In the known technical solution also has a computing device and an information storage device. To fix the image in this device, a pedal is provided, and for its visualization - a display. The current position of the ultrasound probe is determined by means of a scanning unit, which includes a positioning unit and a controller. The positioning unit is made in the form of a series of rods pivotally connected to each other, in the hinges of which angular displacement sensors are installed. In this case, the ultrasonic probe itself is installed in the holder at the end of the positioning unit, and its controller is connected to the mentioned computing device. The computing device is an electronic device with the ability to display on the display the current position of the ultrasonic probe, as well as current graphic information when moving the latter in the previously selected scan plane. The pedal is used to switch the information storage device with the computing device and the interface unit, while the information is transferred to the information storage device only when the pedal is pressed (pressing this pedal closes the information transmission line to the storage device in the form of electrical signals).
Недостатком этого аналога является невозможность использования его для непрерывного мониторинга мозгового кровообращения, поскольку рассматриваемое устройство позволяет производить лишь дискретную выборочную запись информации о состоянии головного мозга по субъективно принимаемым его оператором (медицинским работником) критериям отбора и записи текущего ультразвукового изображения только при нажатии упомянутой педали.The disadvantage of this analogue is the inability to use it for continuous monitoring of cerebral circulation, since the device in question allows only discrete selective recording of information about the state of the brain according to the criteria for selecting and recording the current ultrasound image subjectively accepted by its operator (medical worker) only when the pedal is pressed.
Наиболее близким из аналогов по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является изобретение Российской Федерации [2], в котором раскрыто устройство для получения ультразвуковых изображений структур и сосудов головного мозга, расположенных под костями черепа.The closest of the analogues in terms of the combination of essential features and the achieved result is the invention of the Russian Federation [2], which discloses a device for obtaining ultrasound images of brain structures and blood vessels located under the bones of the skull.
Устройство-прототип содержит по, меньшей мере, один приемоизлучающий УЗ-датчик, выполненный с возможностью фокусировки диаграмм направленности излучения и приема в одной области пространства, а также, по меньшей мере, один блок усиления и формирования зондирующего сигнала, соединенный своим выходом с упомянутым, по меньшей мере, одним приемопередающим УЗ-датчиком. В устройстве-прототипе также имеется, по меньшей мере, один блок усиления и формирования зондирующего сигнала, выход которого соединен с упомянутым, по меньшей мере, одним приемоизлучающим УЗ-датчиком. Также в наиболее близком из аналогов имеются, по меньшей мере, один блок цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП), соединенный с входом упомянутого, по меньшей мере, одного блока усиления и формирования зондирующего сигнала, а также, по меньшей мере, один блок усиления принятого сигнала, соединенный своим входом с упомянутым, по меньшей мере, одним приемоизлучающим УЗ-датчиком. Кроме них, устройство-прототип содержит блок аналого-цифровых преобразователей (АЦП), соединенный с выходом упомянутого, по меньшей мере, один блок усиления принятого сигнала, сигнальный процессор, который снабжен оперативной памятью для обработки сигналов с учетом калибровки используемых УЗ-датчиков и, по меньшей мере, один вход которого соединен с упомянутым, по меньшей мере, одним блоком аналого-цифровых преобразователе, а, по меньшей мере, один выход - с упомянутым, по меньшей мере, одним блоком цифро-аналоговых преобразователей. В рассматриваемом устройстве-прототипе имеется компьютер, который информационно-коммуникационно связан с выходом упомянутого сигнального процессора, и дисплей, который подключен к выходу этого же компьютера. Следует отметить, что приемоизлучающий УЗ-датчик выполнен в виде многоэлементного обратимого линейного пьезоэлектрического преобразователя, причем вход упомянутого, по меньшей мере, одного блока усиления принятого сигнала и выход упомянутого, по меньшей мере, одного блока усиления и формирования зондирующих сигналов, связаны с соответствующим многоэлементным линейным пьезоэлектрическим преобразователем через коммутатор. УЗ-датчик в рассматриваемом устройстве помещен в корпус (стенки которого имеют профиль, соответствующий кривизне черепной кости), который The prototype device contains at least one transceiving ultrasonic sensor configured to focus radiation patterns and reception in one area of space, as well as at least one amplification and generating a probe signal connected by its output to the said at least one transceiver ultrasonic sensor. The prototype device also has at least one unit for amplifying and generating a probing signal, the output of which is connected to the at least one transceiving ultrasonic sensor. Also, in the closest of the analogs, there are at least one block of digital-to-analog converters (DACs) connected to the input of the at least one amplification and probing signal generation unit, as well as at least one received amplification unit a signal connected at its input to the at least one transceiving ultrasonic sensor. In addition to them, the prototype device contains a block of analog-to-digital converters (ADCs) connected to the output of the aforementioned at least one unit for amplifying the received signal, a signal processor that is equipped with random access memory for signal processing, taking into account the calibration of used ultrasonic sensors and, at least one input of which is connected to said at least one block of analog-to-digital converters, and at least one output to said at least one block of digital-to-analog converters. In this prototype device, there is a computer that is information and communication connected with the output of the said signal processor, and a display that is connected to the output of the same computer. It should be noted that the transceiving ultrasonic sensor is made in the form of a multi-element reversible linear piezoelectric transducer, and the input of the said at least one amplification block of the received signal and the output of the at least one amplification and generation of probe signals are associated with the corresponding multi-element linear piezoelectric transducer through the switch. The ultrasound sensor in the device in question is placed in the body (the walls of which have a profile corresponding to the curvature of the cranial bone), which
снабжен насадкой, выполненной из эластичного материала. Насадка заполнена жидкостью, акустические параметры которой близки к параметрам мозговой ткани, причем нижняя часть насадки (контактирующая с костью пациента), выполнена из резиноподобного материала, обладающего дополнительным затуханием за счет конструктивно увеличенной толщины. Каждый из УЗ-датчиков снабжается 3-х координатным позиционером.equipped with a nozzle made of elastic material. The nozzle is filled with a fluid whose acoustic parameters are close to the parameters of the brain tissue, the lower part of the nozzle (in contact with the patient’s bone) is made of rubber-like material with additional attenuation due to the structurally increased thickness. Each of the ultrasonic sensors is equipped with a 3-coordinate positioner.
Недостатком прототипа является невозможность использования его для непрерывного мониторинга параметров мозгового кровообращения.The disadvantage of the prototype is the inability to use it for continuous monitoring of cerebral circulation parameters.
Задача, на решение которой направлено создание заявленного нового технического решения, состоит в предоставлении лечащим пациента медицинским работникам на предоперационной стадии, стадии операции и в послеоперационный период объективной информации о состоянии его мозгового кровообращения посредством непрерывного контроля (мониторинга) важнейших параметров кровотока и собственно качества состава крови в русле, в частности, наличия в упомянутом составе крови посторонних образований (эмболов).The task to which the creation of the claimed new technical solution is aimed is to provide medical personnel treating the patient at the preoperative stage, stage of the operation and in the postoperative period with objective information about the state of his cerebral circulation through continuous monitoring (monitoring) of the most important parameters of blood flow and the quality of blood composition itself in line with, in particular, the presence in the said blood composition of extraneous formations (emboli).
Ожидаемый от применения заявленного устройства технический результат состоит в реализации возможности ультразвуковой диагностики и осуществления непрерывного контроля системы мозгового кровообращения пациента, предпочтительно, по критерию эмболизации крови.The technical result expected from the use of the claimed device consists in the realization of the possibility of ultrasound diagnostics and continuous monitoring of the patient’s cerebral blood circulation system, preferably according to the criterion of blood embolization.
Заявленный технический результат достигается тем, что в устройстве для ультразвуковой диагностики и мониторинга системы мозгового кровообращения, содержатся по меньшей мере, один приемоизлучаюший ультразвуковой зонд с подключенным к нему средством формирования и подачи ультразвукового зондирующего сигнала, снабженный блоком усиления, блок усиления принятого сигнала, оснащенный системой автоматической регулировки усиления, коммутатор каналов, по меньшей мере, два аналого-цифровых преобразователя, сигнальный процессор, компьютер с элементом управления работой, дисплей и блок электрического питания с цепями питания, причем устройство также снабжено, по меньшей мере, одним доплеровским каналом, образованным из двух параллельно подключенных по первому входу трактов, первый из которых образован последовательно соединенными между собой первым фазированным импульсным квадратурным детектором прямого преобразования с нулевым фазовым сдвигом, первым полосовым фильтром доплеровского сигнала низкой частоты, первым усилителем доплеровского сигнала низкой частоты и аналого-цифровым преобразователем, в качестве которого использован первый дельта-сигма 16-битный аналого-The claimed technical result is achieved by the fact that the device for ultrasound diagnostics and monitoring of the cerebral circulatory system contains at least one transceiving ultrasound probe with means for generating and supplying an ultrasonic probe signal, equipped with an amplification unit, a received signal amplification unit, equipped with a system automatic gain control, channel switch, at least two analog-to-digital converters, signal processor, computer with operation control element, a display and an electric power supply unit with power circuits, the device also having at least one Doppler channel formed of two paths connected in parallel along the first input, the first of which is formed by the first phased pulse quadrature detector of direct transformations with zero phase shift, the first bandpass filter of the low frequency Doppler signal, the first low frequency Doppler signal amplifier and anal ogo-digital converter, which is used as the first delta-sigma 16-bit analog-
цифровой преобразователь доплеровского сигнала низкой частоты, а второй из которых образован последовательно соединенными между собой вторым фазированным импульсным квадратурным детектором прямого преобразования с фазовым сдвигом 90 градусов, вторым полосовым фильтром доплеровского сигнала низкой частоты, вторым усилителем доплеровского сигнала низкой частоты и аналого-цифровым преобразователем, в качестве которого использован первый дельта-сигма 16-битный аналого-цифровой преобразователь доплеровского сигнала низкой частоты, а также узлом оптической гальванической развязки цепей питания и управления, который через USB канал подключен к компьютеру, и внешнего накопителя информации, при этом второй вход первого фазированного импульсного квадратурного детектора прямого преобразования с нулевым фазовым сдвигом и второй вход второго фазированного импульсного квадратурного детектора прямого преобразования с фазовым сдвигом 90 градусов, а второй вход первого полосового фильтра доплеровского сигнала низкой частоты и второй вход второго полосового усилителя доплеровского сигнала низкой частоты подключены к выходам сигнального процессора.a digital low-frequency Doppler signal converter, and the second of which is formed by a second phased pulse quadrature direct conversion phase-shift quadrature detector with a 90-degree phase shift, a second low-frequency Doppler signal bandpass filter, a second low-frequency Doppler signal amplifier and an analog-to-digital converter the quality of which is used the first delta-sigma 16-bit analog-to-digital converter of the low frequency Doppler signal, and t as well as a node for optical galvanic isolation of power and control circuits, which is connected via a USB channel to a computer, and an external storage device, with the second input of the first phased pulse quadrature detector of direct conversion with zero phase shift and the second input of the second phased pulse quadrature detector of direct conversion with phase a shift of 90 degrees, and the second input of the first bandpass filter of the Doppler signal of low frequency and the second input of the second bandpass amplifier Doppler vskogo low frequency signal connected to the outputs of the signal processor.
Предпочтительно, чтобы в качестве компьютера был использован портативный компьютер.Preferably, a laptop computer is used as the computer.
Желательно, чтобы портативный компьютер был снабжен звуковым кодеком и подключенными к нему громкоговорителями первого и второго аудио каналов.It is desirable that the portable computer be equipped with an audio codec and the loudspeakers of the first and second audio channels connected to it.
Выгодно, чтобы портативный компьютер содержал сенсорную панель управления параметрами работы.Advantageously, the portable computer contains a touch panel for controlling operation parameters.
Целесообразно, чтобы портативный компьютер был оснащен разъемом для подключения внешнего монитора.It is advisable that the laptop computer be equipped with a connector for connecting an external monitor.
Удобно, чтобы портативный компьютер был укомплектован встроенным цветным жидко-кристаллическим дисплеем.Conveniently, the laptop computer is equipped with a built-in color liquid crystal display.
Имеет значение, чтобы в качестве элемента управления работой был использован координатно-шаровой элемент (trackball).It matters that a trackball be used as an operation control.
Важно, чтобы сигнальный процессор был образован из блока формирования управляющих сигналов, синхронизирующего (опорного) генератора 64 МГц и модуля формирования диаграммы приема сигнала высокой частоты.It is important that the signal processor was formed from a control signal generation unit, a 64 MHz synchronizing (reference) generator, and a high-frequency signal receiving diagram generation module.
С конструктивной точки зрения выгодно, чтобы второй вход первого фазированного импульсного квадратурного детектора прямого преобразования с нулевым фазовым сдвигом был подключен к первому выходу модуля формирования диаграммы приема сигнала высокой частоты сигнального процессора, а второй From a structural point of view, it is advantageous for the second input of the first phased pulse quadrature detector of direct conversion with zero phase shift to be connected to the first output of the signal processor high-frequency signal generating module of the signal processor, and the second
вход второго фазированного импульсного квадратурного детектора прямого преобразования с фазовым сдвигом 90 градусов был подключен ко второму выходу модуля формирования диаграммы приема сигнала высокой частоты упомянутого процессора.the input of the second phased pulse quadrature detector of direct conversion with a phase shift of 90 degrees was connected to the second output of the module for generating a high frequency signal receiving diagram of the processor.
Уместно, чтобы второй вход первого полосового фильтра доплеровского сигнала низкой частоты и второй вход второго полосового усилителя доплеровского сигнала низкой частоты были подключены к выходу блока формирования управляющих сигналов упомянутого процессора.It is appropriate that the second input of the first bandpass filter of the Doppler signal of low frequency and the second input of the second bandpass amplifier of the Doppler signal of low frequency are connected to the output of the control signal generating unit of the processor.
Важно, чтобы в качестве внешнего накопителя информации были использованы HDD и/или CD, и/или DVD, и/или USB Flash.It is important that HDD and / or CD, and / or DVD, and / or USB Flash be used as an external storage device.
Заявленное устройство иллюстрируется чертежом. На Фиг.1. представлена блок-схема устройства для ультразвуковой диагностики и мониторинга системы мозгового кровообращения. На Фиг.2 схематично изображен один из видов спектрограмм программы "Monitex".The claimed device is illustrated in the drawing. In figure 1. presents a block diagram of a device for ultrasound diagnosis and monitoring of the cerebral circulation system. Figure 2 schematically shows one type of spectrogram program "Monitex".
Перечень позиций:The list of positions:
1. Ультразвуковой зонд.1. The ultrasound probe.
101. Ультразвуковой зонд на рабочую частоту 1 МГц.101. An ultrasonic probe at an operating frequency of 1 MHz.
102. Ультразвуковой зонд на рабочую частоту 2 (или 2, 3) МГц.102. An ultrasonic probe at an operating frequency of 2 (or 2, 3) MHz.
103. Ультразвуковой зонд на рабочую частоту 4 МГц.103. An ultrasonic probe at an operating frequency of 4 MHz.
104. Ультразвуковой зонд на рабочую частоту 8 МГц.104. An ultrasonic probe at an operating frequency of 8 MHz.
105. Ультразвуковой зонд на рабочую частоту 16 МГц.105. An ultrasonic probe at an operating frequency of 16 MHz.
106. Ультразвуковой зонд на рабочую частоту 2(или 2, 3) МГц.106. An ultrasonic probe at an operating frequency of 2 (or 2, 3) MHz.
2. Усилитель сигнала.2. The signal amplifier.
201. Усилитель мощности сигнала для ультразвукового канала 1 МГц.201. Signal power amplifier for the 1 MHz ultrasonic channel.
202. Широкополосный усилитель мощности сигнала для ультразвукового канала 2 (или 2, 3) МГц.202. Broadband signal power amplifier for the ultrasonic channel 2 (or 2, 3) MHz.
203. Усилитель мощности сигнала для ультразвукового канала 4 МГц.203. The signal power amplifier for the ultrasonic channel 4 MHz.
204. Усилитель мощности сигнала для ультразвукового канала 8 МГц.204. The signal power amplifier for the ultrasonic channel 8 MHz.
205. Усилитель мощности сигнала для ультразвукового канала 16 МГц.205. The signal power amplifier for the ultrasonic channel 16 MHz.
206. Широкополосный усилитель мощности сигнала для ультразвукового канала 2 (или 2, 3) МГц.206. Broadband signal power amplifier for the ultrasonic channel 2 (or 2, 3) MHz.
211. Узкополосный усилитель высокой частоты для канала 1 МГц.211. A narrow-band high-frequency amplifier for the 1 MHz channel.
212. Широкополосный усилитель высокой частоты для канала 2 (или 2, 3) МГц.212. Broadband high-frequency amplifier for channel 2 (or 2, 3) MHz.
213. Узкополосный усилитель высокой частоты для канала 4 МГц.213. Narrow-band high-frequency amplifier for the 4 MHz channel.
214. Узкополосный усилитель высокой частоты для канала 8 МГц.214. Narrow-band high-frequency amplifier for the 8 MHz channel.
215. Узкополосный усилитель высокой частоты для канала 16 МГц.215. Narrow-band high-frequency amplifier for the 16 MHz channel.
216. Широкополосный усилитель высокой частоты для канала 2 (или 2, 3) МГц,216. Broadband high-frequency amplifier for channel 2 (or 2, 3) MHz,
3. Блок автоматической регулировки усиления усилителей высокой частоты.3. Block automatic gain control high-frequency amplifiers.
4. Коммутатор каналов сигналов высокой частоты.4. Switch of channels of high frequency signals.
5. Первый тракт обработки сигналов.5. The first signal processing path.
501. Первый фазированный импульсный (непрерывный) квадратурный детектор прямого преобразования с нулевым фазовым сдвигом.501. The first phased pulse (continuous) quadrature detector of direct conversion with zero phase shift.
502. Первый полосовой фильтр доплеровского сигнала низкой частоты.502. The first bandpass filter of the low frequency Doppler signal.
503. Первый усилитель доплеровского сигнала низкой частоты.503. The first amplifier Doppler signal of low frequency.
504. Первый дельта-сигма 16-битный аналого-цифровой преобразователь доплеровского сигнала низкой частоты.504. The first delta-sigma is a 16-bit analog-to-digital converter of the low frequency Doppler signal.
6. Второй тракт обработки сигналов.6. The second signal processing path.
601. Второй фазированный импульсный (непрерывный) квадратурный детектор прямого преобразования с фазовым сдвигом 90 градусов.601. The second phased pulse (continuous) quadrature detector of direct conversion with a phase shift of 90 degrees.
602. Второй полосовой фильтр доплеровского сигнала низкой частоты.602. The second bandpass filter of the low frequency Doppler signal.
603. Второй усилитель доплеровского сигнала низкой частоты.603. The second amplifier of the low frequency Doppler signal.
604. Второй дельта-сигма 16-битный аналого-цифровой преобразователь доплеровского сигнала низкой частоты.604. The second delta-sigma is a 16-bit analog-to-digital converter of the low frequency Doppler signal.
7. Блок формирования управляющих сигналов.7. Block forming control signals.
8. Синхронизирующий (опорный) генератор 64 МГц.8. The synchronizing (reference) generator 64 MHz.
9. Модуль формирования диаграммы приема сигнала высокой частоты.9. The module for generating a high frequency signal receiving diagram.
10. Узел оптической гальванической развязки цепей питания и управления устройством и его портативным компьютером.10. Node optical galvanic isolation of power circuits and control the device and its laptop computer.
11. USB канал передачи данных.11. USB data channel.
12. Портативный компьютер. 12. A laptop computer.
121. Звуковой кодек.121. The sound codec.
13. Громкоговоритель левого канала.13. Loudspeaker of the left channel.
14. Громкоговоритель правого канала.14. The right channel speaker.
15. Координатно-шаровой элемент управления работы (trackball).15. Coordinate-ball control element of work (trackball).
16. Дистанционный пульт управления параметрами работы устройства.16. Remote control unit for the operation parameters of the device.
17. Узел оптической гальванической развязки цепей питания и дистанционного пульта управления.17. Node optical galvanic isolation of power circuits and remote control.
18. Разъем для подключения внешнего монитора.18. Connector for connecting an external monitor.
19. Встроенный цветной жидко-кристаллический дисплей для отображения результатов работы устройства.19. Built-in color liquid crystal display to display the results of the device.
20. Сенсорная панель управления параметрами работы комплекса.20. Touch panel to control the parameters of the complex.
21. Внешний накопитель информации.21. External storage device.
Ультразвуковые зонды 101-106 (Фиг.1) предназначены для приема и/или передачи в заданную область тела пациента ультразвуковых колебаний и конструктивно могут быть выполнены в виде, раскрытом в источнике [3] или источнике[4]. Роль усилителей сигнала 201-212 (Фиг.1) состоит в усилении электрических сигналов, в том числе по мощности. Из уровня техники известен ряд воплощений такого рода электрических приборов [5], [6], [7]. Функциональное назначение блока автоматической регулировки усиления усилителей высокой частоты 3 (Фиг.1) собственно следует из его названия. Схемотехнически упомянутый узел может быть реализован в виде, раскрытом в работе [8]. Коммутатор каналов сигналов высокой частоты 4 (Фиг.1) может быть реализован подобно аналогу из источника [9]. Первый фазированный импульсный (непрерывный) квадратурный детектор прямого преобразования с нулевым фазовым сдвигом 501 (Фиг.1), как и второй фазированный импульсный (непрерывный) квадратурный детектор прямого преобразования с фазовым сдвигом девяносто градусов 601 (Фиг.1) являются частным случаем синхронного детектора [10]. Применяется, когда есть неопределенность по начальной фазе синхронного опорного сигнала. По сути это два синхронных детектора опорный сигнал на которые подаются в «квадратуре», т.е. имеют фазовый сдвиг между собой 90°. Первый полосовой фильтр доплеровского сигнала низкой частоты 502 (Фиг.1) / равно как и идентичный ему по конструкции второй полосовой фильтр доплеровского сигнала низкой частоты 602 (Фиг.1)/ обеспечивают фильтрацию широкополосного сигнала в границах заданного интервала (полосы) частот. Известно большое число радиотехнических устройств, реализующих функции полосового фильтра, одно из которых достаточно раскрыто в работе [11].Ultrasonic probes 101-106 (Figure 1) are designed to receive and / or transmit ultrasonic vibrations to a given area of the patient’s body and can be structurally designed as disclosed in source [3] or source [4]. The role of signal amplifiers 201-212 (Figure 1) is to amplify electrical signals, including power. A number of embodiments of this kind of electrical devices are known from the prior art [5], [6], [7]. The functional purpose of the block automatic gain control of high-frequency amplifiers 3 (Figure 1) actually follows from its name. The circuitry mentioned node can be implemented in the form disclosed in [8]. The switch channel channels of high frequency signals 4 (Figure 1) can be implemented similarly to the analogue from the source [9]. The first phased pulse (continuous) quadrature direct conversion detector with zero phase shift 501 (Figure 1), as the second phased pulse (continuous) quadrature detector direct conversion with a phase shift of ninety degrees 601 (Figure 1) are a special case of a synchronous detector [ 10]. It is used when there is uncertainty over the initial phase of the synchronous reference signal. In fact, these are two synchronous detectors, the reference signal to which are fed in the "quadrature", ie have a phase shift between themselves 90 °. The first bandpass filter of the low frequency Doppler signal 502 (FIG. 1) / as well as the second bandpass filter of the low frequency Doppler signal 602 identical to it (602) (FIG. 1) / provides filtering of a broadband signal within a predetermined frequency interval (band). There are a large number of radio devices that implement the functions of a band-pass filter, one of which is sufficiently disclosed in [11].
Первый 503 (Фиг.1), равно как и второй 603 (Фиг.1) усилители сигнала представляют собой обычные усилители низкой (до 20 КГц) частоты и предназначены для усиления выделенного методом Доплера информационного сигнала (эффект Доплера состоит в том, что происходит изменение частоты /длины/ волны f0 испускаемой движущимся объектом при регистрации ее неподвижным приемником). Конструкция усилителя низкой частоты электрического сигнала общеизвестна, The first 503 (Fig. 1), as well as the second 603 (Fig. 1), signal amplifiers are conventional amplifiers of low (up to 20 KHz) frequency and are designed to amplify the information signal extracted by the Doppler method (the Doppler effect consists in the fact that a change occurs frequency / length / wave f 0 emitted by a moving object when registering it with a fixed receiver). The design of an amplifier for low frequency electrical signal is well known,
в работе [12] указан один из близких к используемому в заявленном устройстве вариантов его реализации. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) [13] предназначен для преобразования аналогового сигнала в цифровую форму. Чем выше значение характеристики АЦП по битности, тем точнее аналоговый сигнал будет представлен в цифровом формате после преобразования. Первый 504 (Фиг.1) и второй 604 (Фиг.1) дельта-сигма 16-битные аналого-цифровые преобразователи предназначены для преобразования выделенного доплеровского сигнала низкой частоты в цифровую форму. Блок формирования управляющих сигналов 7 (иногда именуемый в соответствии с ГОСТ 26342-84 «процессором») является частью программно-аппаратного комплекса управления работой заявленного устройства для ультразвуковой диагностики и мониторинга системы мозгового кровообращения. Аппаратная часть упомянутого блока представляет собой программируемы микроконтроллер (см., например, [14]), а программная часть входит в состав общей программы управления устройством и представляет собой оригинальный программный продукт "Monitex" [15]. Синхронизирующий генератор 8 (Фиг.1) представляет собой неотъемлемую составную часть любого микроконтроллера, в данном устройстве он используется для выработки стабильной («кварцованной») опорной частоты 64 МГц.in [12], one of the variants of its implementation used close to that used in the claimed device is indicated. An analog-to-digital converter (ADC) [13] is designed to convert an analog signal into digital form. The higher the value of the ADC characteristic by bit, the more accurately the analog signal will be presented in digital format after conversion. The first 504 (Figure 1) and the second 604 (Figure 1) delta-sigma 16-bit analog-to-digital converters are designed to convert the selected low-frequency Doppler signal into digital form. The control signal generating unit 7 (sometimes referred to as the “processor” in accordance with GOST 26342-84) is part of the hardware-software complex for controlling the operation of the claimed device for ultrasound diagnostics and monitoring of the cerebral circulation system. The hardware part of the said block is a programmable microcontroller (see, for example, [14]), and the software part is part of the general device control program and represents the original Monitex software product [15]. The synchronizing generator 8 (Figure 1) is an integral part of any microcontroller, in this device it is used to generate a stable ("quartz") reference frequency of 64 MHz.
Блок формирования управляющих сигналов 7 (Фиг.1) также осуществляет прямое управление работой модуля формирования диаграммы приема сигнала высокой частоты 9 (Фиг.1). Иными словами, он формирует квадратурные диаграммы приема доплеровских сигналов посредством информационно-коммуникационного взаимодействия как с квадратурными детекторами первого 5 (Фиг.1) и второго 6 (Фиг.1) трактов обработки сигналов каналов "А", "Б", "В" и "Г", так и с последовательно подключенными к упомянутым квадратурным детекторам 501 и 601 (Фиг.1) полосовым фильтрам доплеровского сигнала низкой частоты 502 и 602 (Фиг.1) соответственно. Узел оптической гальванической развязки 10 (Фиг.1) позволяет осуществлять прием и передачу управляющих сигналов на блок формирования управляющих сигналов 7 (Фиг.1) без использования токопроводящих цепей. Этим достигается повышение помехозащищенности (а также электрической безопасности) устройства, что актуально для продолжительной эксплуатации программно-аппаратных комплексов контактирующих с телом пациента). Один из возможных вариантов реализации упомянутого узла раскрыт в источнике [16]. Функции USB канала передачи данных 11 (Фиг.1) с очевидностью вытекают из его названия. Упомянутый узел служит для информационного обмена блока формирования управляющих The control signal generating unit 7 (FIG. 1) also directly controls the operation of the module for generating a high frequency signal receiving diagram 9 (FIG. 1). In other words, it generates quadrature diagrams of receiving Doppler signals through information and communication interactions with both quadrature detectors of the first 5 (Fig. 1) and second 6 (Fig. 1) signal processing paths of channels "A", "B", "C" and "G", and with the bandpass filters of the low-frequency Doppler signal 502 and 602 (Fig. 1) connected in series to the mentioned quadrature detectors 501 and 601 (Fig. 1), respectively. Node optical galvanic isolation 10 (Figure 1) allows the reception and transmission of control signals to the block generating control signals 7 (Figure 1) without the use of conductive circuits. This achieves an increase in the noise immunity (as well as electrical safety) of the device, which is important for the continued operation of software and hardware systems in contact with the patient’s body). One of the possible implementations of the said node is disclosed in the source [16]. The functions of the USB data transfer channel 11 (FIG. 1) clearly follow from its name. Mentioned node serves for information exchange of the block forming control
сигналов 7 (Фиг.1) с портативным компьютером 12 (Фиг.1), который работает под управлением уже упомянутой программы "Monitex" и оснащен (для ее аудио поддержки) звуковым кодеком 121 (Фиг.1). К последнему подключены громкоговоритель левого 13 и громкоговоритель правого 14 каналов (Фиг.1). Портативный компьютер 12 (Фиг.1) заявленного устройства также оснащен координатно-шаровым элементом управления работой устройства 16 (Фиг.1), который конструктивно может быть реализован подобно трекболу из источника [17]. Для повышения эргономических качеств заявленного устройства, имеющих значение при долговременной безостановочной эксплуатации (обусловленной наличием режима мониторинга), оно снабжено дистанционным пультом управления 16 (Фиг.1) типа пульта из источника [18], Узел оптической гальванической развязки цепей питания и дистанционного пульта управления 17 (Фиг.1) по принципу работы и конструкции может быть подобен уже рассмотренному выше аналогичному по функциям узлу 10 (Фиг.1).signals 7 (Fig. 1) with a portable computer 12 (Fig. 1), which runs under the aforementioned Monitex program and is equipped (for its audio support) with an audio codec 121 (Fig. 1). The latter is connected to the loudspeaker of the left 13 and the loudspeaker of the right 14 channels (Figure 1). The portable computer 12 (FIG. 1) of the claimed device is also equipped with a coordinate-ball control element of the device 16 (FIG. 1), which can be structurally implemented like a trackball from a source [17]. To improve the ergonomic qualities of the claimed device, which are important during long-term non-stop operation (due to the presence of the monitoring mode), it is equipped with a remote control 16 (Fig. 1) of the type of the remote control from the source [18], the Unit for optical galvanic isolation of power circuits and remote control 17 (Fig. 1) according to the principle of operation and design, it can be similar to the node 10, which is similar in function, and has already been considered above (Fig. 1).
Разъем для подключения внешнего монитора 18 (Фиг.1) может быть использован для подключения дополнительного монитора, который устанавливают вне палаты с пациентом. Таким образом может быть организован дистанционный (а также групповой) контроль со стороны медперсонала за результатами мониторинга системы мозгового кровообращения пациентов без их постоянного нахождения в конкретной палате, оборудованной заявленным устройством. Встроенный цветной жидко-кристаллический дисплей 19 (Фиг.1) позволяет повысить уровень информативности и разрешающую способность заявленного устройства в целом, что актуально при продолжительном контроле (мониторинге) состояния пациента. Сенсорная панель управления параметрами комплекса 20 (Фиг.1) призвана обеспечивать ввод информации в портативный компьютер 12 (Фиг.1). Ее конструкция общеизвестна и может быть использована, например, в виде, раскрытом в работе [19]. Существует несколько вариантов применения внешнего накопителя информации, включая использования HDD (например, Western Digital Caviar Blue WD 5000 AAKS на 500 GB), и/или CD (например, CD-R Verbatim Datalife+ на 700 MB), и/или DVD (например, DVD-R TDK-R025C на 4,7 GB), и/или USB Flash (например, Transend JetFlash V60 на 32 GB). The connector for connecting an external monitor 18 (Figure 1) can be used to connect an additional monitor, which is installed outside the ward with the patient. Thus, remote (as well as group) monitoring by the medical staff can be organized on the results of monitoring the patient’s cerebral blood circulation system without being constantly in a specific room equipped with the claimed device. The built-in color liquid crystal display 19 (FIG. 1) allows to increase the level of information and resolution of the claimed device as a whole, which is relevant for continuous monitoring (monitoring) of the patient's condition. The touch control panel of the parameters of the complex 20 (Figure 1) is designed to provide input of information into a portable computer 12 (Figure 1). Its construction is well known and can be used, for example, in the form disclosed in [19]. There are several options for using an external storage device, including using a HDD (e.g. Western Digital Caviar Blue WD 5000 AAKS at 500 GB), and / or CD (e.g. CD-R Verbatim Datalife + 700 MB), and / or DVD (e.g. 4.7 GB DVD-R TDK-R025C) and / or USB Flash (e.g. Transend JetFlash V60 32 GB).
Работа заявленного устройства протекает следующим образом.The operation of the claimed device proceeds as follows.
Пример.Example.
На голове пациента закрепляют держатель с двумя ультразвуковыми зондами 1 (Фиг.1). Далее для запуска мониторингового мультичастотного режима работы A holder with two ultrasound probes 1 is fixed on the patient’s head (Fig. 1). Next, to start monitoring multi-frequency operation
оператор-медик включает (подачей напряжения электропитания) заявленное устройство и выбирает режим мониторинга, используя при этом сенсорную панель управления параметрами работы комплекса 20 (Фиг.1). Им же активируется приемо-передача ультразвука в упомянутые ультразвуковые зонды 1 (Фиг.1) нажатием экранной кнопки «пуск/стоп», отображаемой на встроенном цветном жидко-кристаллическом дисплее для отображения результатов работы устройства 19 (Фиг.1). Затем оператор-медик в окне подпрограмм программы "Monitex", отображаемой на там же встроенном жидко-кристаллическом дисплее для отображения результатов работы устройства 19 (Фиг.1), при помощи координатно-шарового элемента управления 15 (Фиг.1) производит поиск кровеносных сосудов головного мозга. Для этого рабочая поверхность ультразвуковых зондов 1 (Фиг.1) смазывается (медицинским) гелем, зонды плотно прикладываются к голове пациента в области височной кости. Посредством небольших (порядка 1,5-2,0 мм) перемещений каждого из ультразвуковых зондов 1 (Фиг.1), включая плавное (не более 5 градусов) изменения угла контакта плоской поверхности упомянутых зондов относительно нормали к поверхности кожи пациента), добиваются качественного звучания доплеровского сигнала из громкоговорителя левого 13 (Фиг.1) и громкоговорителя правого 14 (Фиг.1) каналов, поступающих из звукового кодека 121 (Фиг.1) портативного компьютера 12 (Фиг.1). Одновременно оператором-медиком контролируется качество визуализированной на упомянутом дисплее спектрограммы, то есть трехмерного графического изображения распределения скоростей образований (частиц) в крови пациента (в спектрограмме по вертикали отображается скорость) т.е. фактически визуализируется частотный доплеровский сдвиг, а по горизонтали на спектрограмме представлена временная развертка. Что же касается интенсивности (амплитуды) доплеровского сигнала, то она на спектрограмме отображается цветом. Завершение поиска кровеносного сосуда производится, если оператор-медик посчитал, что достигнутым им позиционированием ультразвуковых зондов 1 (Фиг.1) получено наилучшее звучание доплеровского сигнала, а изображение на упомянутом дисплее имеет наибольший цветовой контраст и четкость. Следует подчеркнуть, что настройка каждого из ультразвуковых каналов "А"..."Г" производится независимо друг от друга, а масштабы спектрограмм связаны между собой соотношением M1=k×M2, где M1 - масштаб спектрограммы первого канала, М2 - масштаб спектрограммы второго канала, a k - целое положительное ненулевое число.the medical operator turns on (by applying a voltage of power supply) the claimed device and selects the monitoring mode, using the touch panel to control the parameters of the complex 20 (Figure 1). He also activates the transceiver of ultrasound into the aforementioned ultrasound probes 1 (Fig. 1) by pressing the on-screen start / stop button displayed on the built-in color liquid crystal display to display the results of the device 19 (Fig. 1). Then the medical operator in the window of the subprograms of the program "Monitex", displayed on the same built-in liquid crystal display to display the results of the operation of the device 19 (Figure 1), using the coordinate-ball control element 15 (Figure 1) searches for blood vessels brain. To do this, the working surface of the ultrasound probes 1 (Figure 1) is lubricated with a (medical) gel, the probes are tightly applied to the patient’s head in the temporal bone. Through small (of the order of 1.5-2.0 mm) movements of each of the ultrasound probes 1 (Fig. 1), including smooth (not more than 5 degrees) changes in the contact angle of the flat surface of the said probes relative to the normal to the patient’s skin surface), they achieve high-quality sounding the Doppler signal from the loudspeaker of the left 13 (Fig. 1) and the loudspeaker of the right 14 (Fig. 1) of channels coming from the audio codec 121 (Fig. 1) of the portable computer 12 (Fig. 1). At the same time, the quality of the spectrogram visualized on the aforementioned display is monitored by a medical operator, that is, a three-dimensional graphical representation of the distribution of formation (particle) velocities in the patient’s blood (the spectrogram displays the vertical velocity) in fact, the frequency Doppler shift is visualized, and the time base is represented horizontally in the spectrogram. As for the intensity (amplitude) of the Doppler signal, it is displayed in color on the spectrogram. The search for a blood vessel is completed if the medical operator considers that the position of the ultrasound probes 1 achieved by him (Fig. 1) gives the best Doppler sound and the image on the display has the highest color contrast and clarity. It should be emphasized that the adjustment of each of the ultrasonic channels "A" ... "G" is made independently of each other, and the spectrogram scales are related by the ratio M1 = k × M2, where M1 is the spectrogram scale of the first channel, M2 is the scale of the second spectrogram channel, ak is a positive integer nonzero.
В частности, при использовании двух ультразвуковых зондов (например, 102 и 106 (Фиг.1)), программа "Monitex" формирует на встроенном жидкокристаллическом дисплее 19 (Фиг.1) 4 окна для отображения спектрограмм доплеровских сигналов, получаемых в этих двух ультразвуковых зондов, а также окно для изображения трендов - то есть сжатых во времени огибающих спектрограмм каждого из упомянутых каналов. Благодаря программе "Monitex" в портативном компьютере 12 (Фиг.1) происходит формирование набора команд, передаваемых через USB канал передачи данных 11 (Фиг.1) и узел оптической гальванической развязки цепей питания и управления устройством и его портативным компьютером 10 (фиг.1) в блок формирования управляющих сигналов 7 (Фиг.1). В данном блоке происходит следующее. Поскольку этот блок тактируется синхронизирующим генератором 64 МГц 8 (Фиг.1), то поступивший набор команд дешифрируется и данный блок передает в широкополосные усилители мощности 202 и 206 (Фиг.1) последовательность управляющих логических сигналов. В упомянутых усилителях мощности логические сигналы преобразуются в двухполярные синусоидальные сигналы. Собственно последние и поступают на ультразвуковые зонды 1 (Фиг.1) (в рассматриваемом частном случае ими являются ультразвуковой зонд 102 и ультразвуковой зонд 106 (Фиг.1)). Амплитуды излучаемых упомянутыми зондами ультразвуковых импульсов определяются уровнями дополнительных сигналов управления, поступающих из блока формирования управляющих импульсов 7 (Фиг.1). Генерируемые ультразвуковыми зондами 102 и 106 (Фиг.1) под воздействием поступающих в них электрических синусоидальных сигналов механические колебания (ультразвуковые волны) распространяются перпендикулярно излучающей (рабочей) поверхности зонда в ту зону тела пациента, которая через упомянутый гель контактирует с соответствующей рабочей поверхностью каждого из ультразвуковых зондов 102 и 106 (Фиг.1). Отражаясь от внутренних тканей пациента, каждая ультразвуковая волна возвращается на сгенерировавшую ее рабочую поверхность ультразвукового зонда 1 (Фиг.1). На указанной поверхности каждого из ультразвуковых зондов 102 и 106 (Фиг.1) происходит обратное преобразование механических колебаний (т.е. ультразвуковых волн) в электрические сигналы. Электрические сигналы, генерируемые от поступивших отраженных ультразвуковых колебаний, раздельно подаются на соответствующие им широкополосные усилители высокой частоты 212 и 216 соответственно (Фиг.1) где происходит их усиление (причем коэффициент усиления УВЧ 212 и 216 (Фиг.1) может регулироваться как с сенсорной панели 20 (Фиг.1), так и посредством использования трекбола (координатно-шарового In particular, when using two ultrasound probes (for example, 102 and 106 (Fig. 1)), the Monitex program generates 4 windows on the built-in liquid crystal display 19 (Fig. 1) for displaying spectrograms of Doppler signals received in these two ultrasound probes , as well as a window for displaying trends - that is, time-compressed envelopes of spectrograms of each of the mentioned channels. Thanks to the program "Monitex" in the portable computer 12 (Fig. 1), a set of commands is generated that are transmitted via the USB data transfer channel 11 (Fig. 1) and the optical galvanic isolation unit for the power supply and control circuits of the device and its laptop computer 10 (Fig. 1) ) in the block forming control signals 7 (Figure 1). In this block, the following occurs. Since this block is clocked by a 64 MHz 8 clock (Fig. 1), the incoming command set is decoded and this block transmits a sequence of control logic signals to the broadband power amplifiers 202 and 206 (Fig. 1). In the aforementioned power amplifiers, the logic signals are converted into bipolar sinusoidal signals. Actually, the latter are supplied to ultrasonic probes 1 (Fig. 1) (in the particular case under consideration, they are ultrasonic probe 102 and ultrasonic probe 106 (Fig. 1)). The amplitudes of the ultrasonic pulses emitted by the probes are determined by the levels of additional control signals coming from the control pulse generating unit 7 (FIG. 1). Mechanical vibrations (ultrasonic waves) generated by ultrasonic probes 102 and 106 (FIG. 1) under the influence of electric sinusoidal signals arriving in them propagate perpendicular to the radiating (working) surface of the probe into that area of the patient’s body that contacts the corresponding working surface of each of the gel ultrasound probes 102 and 106 (FIG. 1). Reflecting from the patient’s internal tissues, each ultrasonic wave returns to the working surface of the ultrasound probe 1 that generated it (Figure 1). On the indicated surface of each of the ultrasonic probes 102 and 106 (FIG. 1), the inverse transformation of mechanical vibrations (i.e., ultrasonic waves) into electrical signals occurs. Electrical signals generated from the received reflected ultrasonic vibrations are separately fed to the corresponding high-frequency broadband amplifiers 212 and 216, respectively (Figure 1) where they are amplified (moreover, the gain of UHF 212 and 216 (Figure 1) can be adjusted as with panel 20 (Figure 1), and through the use of a trackball (coordinate-ball
элемента управления) 15 (Фиг.1)) путем изменения значения выводимого на дисплей 19 (Фиг.1) параметра «Усиления» в программе "Monitex". При изменение значения параметра «Усиления» происходит соответствующее логике упомянутой программы изменение уровня сигнала управления в блоке формирования управляющих сигналов 7 (Фиг.1), связанном с блоком автоматической регулировки усиления усилителей высокой частоты 3 (Фиг.1). Нормированные по усилению высокочастотные сигналы (каждый по своему межсоединению) поступают в коммутатор каналов высокой частоты 4 (Фиг.1). Управляемый блоком 7 (Фиг.1), упомянутый коммутатор передает высокочастотный сигнал с широкополосного усилителя высокой частоты 212 (Фиг.1) параллельно на входы первого 501 (Фиг.1) и второго 601 (Фиг.1) фазированных квадратурных детекторов прямого преобразования каналов "А" и "В", а высокочастотный сигнал с широкополосного усилителя высокой частоты 216 (Фиг.1) - на входы идентичных упомянутым детекторам устройств каналов "Б" и "Г". На вторые входы фазированных квадратурных детекторов прямого преобразования 501 и 601 (Фиг.1) каналов от "А" до "Г" из модуля формирования диаграммы приема сигналов высокой частоты 9 (Фиг.1) поступают по паре управляющих сигналов с фазовым сдвигом 90° относительно друг друга, при этом в каналах "А" и "В" их частота составляет 2 МГц, а в каналах "Б" и "Г" их частота равняется 2,3 МГц. Временные сдвиги этих сигналов (обозначенные как "tз (Фиг.2)) относительно переданных ранее в широкополосные усилители мощности 202 и 206 (Фиг.1) соответствует параметру «глубина зондирования» окон спектрограмм программы "Monitex". В результате детектирования и фильтрации доплеровских сигналов в первом 501 (Фиг.1) и втором 602 (Фиг.1) соответственно полосовых фильтрах доплеровского сигнала низкой частоты, которыми также управляет упомянутый блок 7 (Фиг.1), происходит выделение низкочастотных доплеровских сигналов с фазовым сдвигом 90° относительно друг друга. Следовательно, в каналах "А" и "В" происходит выделение сигнала низкочастотного доплеровского сдвига, центральная (несущая) частота которого являлось 2 МГц, а в каналах "Б" и "Г" происходит выделение сигнала низкочастотного доплеровского сдвига, значение центральной частоты которого составляет 2,3 МГц. Выделенные сигналы низкочастотного доплеровского сдвига проходят через первый 503 (Фиг.1) и второй 603 (Фиг.1) соответственно усилители доплеровского сигнала низкой часты, далее они преобразуются в коды в цифровой форме посредством первого 504 и второго 604 соответственно (Фиг.1) дельта-сигма 16-ти битных аналого-цифровых преобразователей доплеровского сигнала низкой control element) 15 (Fig. 1)) by changing the value of the “Amplification” parameter displayed on the display 19 (Fig. 1) in the Monitex program. When changing the value of the parameter “Gain”, the control signal level corresponding to the logic of the program is changed in the control signal generation unit 7 (FIG. 1) associated with the automatic gain control unit of high-frequency amplifiers 3 (FIG. 1). Normalized amplification high-frequency signals (each in its own interconnect) are fed to the switch of high-frequency channels 4 (Figure 1). Managed by block 7 (Fig. 1), the said switch transmits a high-frequency signal from a broadband high-frequency amplifier 212 (Fig. 1) in parallel to the inputs of the first 501 (Fig. 1) and second 601 (Fig. 1) phased quadrature direct channel conversion detectors " A "and" C ", and a high-frequency signal from a broadband high-frequency amplifier 216 (Fig. 1) - to the inputs of channels" B "and" G "identical to the above-mentioned device detectors. The second inputs of the phased quadrature detectors of direct conversion 501 and 601 (Fig. 1) of channels from "A" to "G" from the module for generating a high frequency signal reception diagram 9 (Fig. 1) are supplied with a pair of control signals with a phase shift of 90 ° relative to each other, while in channels "A" and "B" their frequency is 2 MHz, and in channels "B" and "G" their frequency is 2.3 MHz. The time shifts of these signals (denoted as "t s (Figure 2)) relative to those previously transmitted to the broadband power amplifiers 202 and 206 (Figure 1) correspond to the parameter" sounding depth "of the spectrogram windows of the Monitex program. As a result of the detection and filtering of Doppler the signals in the first 501 (Fig. 1) and second 602 (Fig. 1), respectively, of the low-frequency Doppler signal bandpass filters, which are also controlled by the said unit 7 (Fig. 1), low-frequency Doppler signals with a phase shift of 90 ° relative to each other are extracted Therefore, in channels "A" and "B", a low-frequency Doppler shift signal is allocated, the center (carrier) frequency of which is 2 MHz, and in channels "B" and "G", a low-frequency Doppler shift signal is allocated, the central frequency value which is 2.3 MHz. The selected low-frequency Doppler shift signals pass through the first 503 (Figure 1) and second 603 (Figure 1), respectively, the low-frequency Doppler signal amplifiers, then they are converted into digital codes by the first 5 04 and second 604, respectively (FIG. 1), delta-sigma 16-bit analog-to-digital converters of the Doppler signal low
частоты. Полученные вышеупомянутым способом цифровые коды в виде электрических сигналов поступают сначала в блок формирования управляющих сигналов 7 (Фиг.1), а затем через узел оптической гальванической развязки 10 (Фиг.1) и по USB каналу передачи данных 11 (Фиг.1) перемещаются в портативный компьютер 12 (Фиг.1). Поступившие в упомянутый компьютер электрические сигналы обрабатываются программой "Monitex", которая благодаря проведению над ними быстрого преобразования Фурье рассчитывает мощность доплеровского сигнала каждого из каналов "А"..."Г". Наличие эмболов в мозговом кровотоке пациента устанавливается на основе факта отклонения (превышения) мощности доплеровского сигнала над пороговым значением, сведения о котором храниться в программе "Monitex". В портативном компьютере 12 (Фиг.1) перманентно производится сравнительный анализ амплитудно-частотных характеристик каналов "А" и "В" с каналами "Б" и "Г" диагностируемых эпизодов эмболизации крови пациента, что позволяет уточнить природу эмболов. При незначительных (менее 1 дБ) отличие амплитуды считают, что эмболия имеет газовую природу, а в случае существенных (более 4 дБ) можно констатировать о негазовом факторе эмболизации крови пациента. Для повышения качества диагностики в процессе мониторинга может быть использован выносной экран, коммутируемы к заявленному устройству через разъем для подключения внешнего монитора 18 (Фиг.1). Текущие результаты диагностики системы мозгового кровообращения пациента, выводимые на экран встроенного жидко-кристаллического дисплея 19 (Фиг.1) или внешнего монитора (не показан) в ходе мониторинга параллельно записываются на внешний накопитель информации 21 (Фиг.1). Последнее предоставляет эффективную возможность сопоставлять природу эмболов с особенностями взаимодействия пациента с окружающей средой (приемом пищи, приемом лекарств, двигательной активность, медицинскими воздействиями и т.п.), что позволяет предсказывать и минимизировать риск летального исхода от эмболизации системы мозгового кровообращения. Устройство может быть выполнено из типовых модулей и на доступной элементной базе, что, по мнению заявителя позволяет судить о соответствии предложения условию охраноспособности полезной модели «промышленная применимость».frequency. Digital codes obtained in the aforementioned manner as electrical signals first enter the control signal generation unit 7 (FIG. 1), and then, through the optical galvanic isolation unit 10 (FIG. 1) and via the USB data transfer channel 11 (FIG. 1), they are transferred to the portable computer 12 (FIG. 1). The electrical signals received by the computer are processed by the "Monitex" program, which, thanks to a fast Fourier transform, calculates the power of the Doppler signal of each of the channels "A" ... "G". The presence of emboli in the patient’s cerebral blood flow is established on the basis of the fact that the power of the Doppler signal deviates (exceeds) the threshold value, information about which is stored in the Monitex program. In a portable computer 12 (Figure 1), a permanent analysis of the amplitude-frequency characteristics of channels "A" and "B" with channels "B" and "G" of the diagnosed episodes of embolization of the patient’s blood is performed, which allows to clarify the nature of emboli. With insignificant (less than 1 dB) difference in amplitude, it is believed that the embolism is of a gas nature, and in the case of significant (more than 4 dB), it can be stated that the patient has a non-gas embolization factor. To improve the quality of diagnostics in the monitoring process, a remote screen can be used, switched to the claimed device through the connector for connecting an external monitor 18 (Figure 1). The current results of the diagnosis of the patient's cerebral circulatory system, displayed on the screen of the built-in liquid crystal display 19 (Fig. 1) or an external monitor (not shown) during monitoring, are simultaneously recorded on the external information storage device 21 (Fig. 1). The latter provides an effective opportunity to compare the nature of emboli with the characteristics of the patient’s interaction with the environment (eating, taking medications, physical activity, medical influences, etc.), which allows us to predict and minimize the risk of death from embolization of the cerebral circulation system. The device can be made of standard modules and on an accessible element base, which, according to the applicant, allows us to judge whether the proposal meets the eligibility condition of the utility model “industrial applicability”.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Полезная модель РФ №16444 «Устройство для исследования головного мозга», МПК: А61В 8/08, опуб. 10.01.2001 г.1. Utility model of the Russian Federation No. 16444 "Device for the study of the brain", IPC: A61B 8/08, publ. 01/10/2001
2. Изобретение РФ №2232547 «Способ и устройство для получения ультразвуковых изображений структур и сосудов головного мозга», МПК: А61В 8/12, опуб. 20.07.2004 г.(прототип).2. The invention of the Russian Federation No. 2232547 "Method and device for obtaining ultrasound images of structures and blood vessels of the brain", IPC: A61B 8/12, publ. July 20, 2004 (prototype).
3. Полезная модель РФ №775 «Устройство для ультразвуковой диагностики», МПК: А61В 8/10, опуб. 16.09.1995 г.3. Utility model of the Russian Federation No. 775 “Device for ultrasound diagnostics”, IPC: А61В 8/10, publ. September 16, 1995
4. Заявка на изобретение РФ №2006123556 «Плавающий зонд для ультразвуковых преобразователей», МПК: В23В 37/00, опуб. 10.01.2008 г.4. Application for invention of the Russian Federation No. 2006123556 "Floating probe for ultrasonic transducers", IPC: V23V 37/00, publ. 01/10/2008
5. Изобретение СССР №1694047 «Усилитель мощности» МПК: H03F 1/34, опуб. 10.05.1995 г.5. Invention of the USSR No. 1694047 "Power Amplifier" IPC: H03F 1/34, publ. 05/10/1995 g.
6. Изобретение РФ №2168264 «Регулируемый усилитель мощности», МПК: H03F 3/60, опуб. 27.05.2001 г.6. The invention of the Russian Federation №2168264 "Adjustable power amplifier", IPC: H03F 3/60, publ. May 27, 2001
7. Изобретение РФ №2263838 «Усилитель мощности», МПК: F16H 3/74, опуб. 10.11.2005 г.7. The invention of the Russian Federation No. 2263838 "Power amplifier", IPC: F16H 3/74, publ. November 10, 2005
8. Изобретение СССР №1611127 «Многоканальный функциональный генератор», МПК: G06G 7/26, опуб. 15.01.1994 г.8. The invention of the USSR No. 1611127 "Multichannel functional generator", IPC: G06G 7/26, publ. 01/15/1994
9. Л.В.Осипов «Ультразвуковые диагностические приборы», М., ВИДАР, 1999 г., с.27-158.9. L.V. Osipov “Ultrasonic diagnostic devices”, M., VIDAR, 1999, p.27-158.
10. Изобретение РФ №2127018 «Синхронный детектор с подавлением помех», МПК: H03D 3/00, опуб. 27.02.1999 г.10. Invention of the Russian Federation No. 2127018 "Synchronous detector with interference suppression", IPC: H03D 3/00, publ. 02/27/1999
11. Изобретение РФ №2066122 «Измеритель скорости кровотока», МПК: А61В 8/06, опуб. 10.09.1996 г.11. The invention of the Russian Federation No. 2066122 "Blood flow velocity meter", IPC: A61B 8/06, publ. 09/10/1996
12. Полезная модель РФ №92 «Устройство для измерения скорости кровотока», МПК: А61В 8/06, опуб. 25.10.1994 г.12. Utility model of the Russian Federation No. 92 “Device for measuring blood flow velocity”, IPC: А61В 8/06, publ. 10/25/1994 g.
13. Изобретение РФ №2110886 «Аналого-цифровой преобразователь», МПК: Н03М 1/34, опуб. 10.05.1998 г.13. The invention of the Russian Federation No. 2110886 "Analog-to-digital Converter", IPC: H03M 1/34, publ. 05/10/1998
14. Изобретение РФ №2286182 «Многоканальный программируемый электронейростимулятор», МПК: A61N 1/36, опуб. 27.10.2006 г.14. The invention of the Russian Federation No. 2286182 "Multichannel programmable electrical neurostimulator", IPC: A61N 1/36, publ. 10/27/2006
15. "Программа мониторинговых исследований состояния кровотока и детекции эмболий Monitex", заявка №2008615272 от 18.11.2008 г., внесена в Реестр программ для ЭВМ Роспатента за №2008615586 от 24.11.2008 г.15. "Monitex blood flow monitoring and embolism detection monitoring program", application No.2008615272 dated November 18, 2008, is included in the Register of computer programs of Rospatent for No.2008615586 dated November 24, 2008
16. Изобретение РФ №2112265 «Способ обращения волнового фронта излучения, устройство для его осуществления и система направления лазерного излучения на мишень», МПК: G02F 1/35, опуб. 27.05.1998 г.16. The invention of the Russian Federation No. 2112265 "Method for reversing the wavefront of the radiation, a device for its implementation and a system for directing laser radiation to the target", IPC: G02F 1/35, publ. 05/27/1998
17. Заявка на изобретение РФ №97105416 «Джойстик-трекбол», МПК: G06F 3/033, опуб. 27.04.1999 г.17. Application for invention of the Russian Federation No. 97105416 "Joystick-trackball", IPC: G06F 3/033, publ. 04/27/1999
18. Изобретение РФ №2330336 «Пульт дистанционного управления электронными устройствами», МПК: G12B 9/10, опуб. 27.07.2008 г.18. The invention of the Russian Federation No. 2330336 "Remote control electronic devices", IPC: G12B 9/10, publ. 07.27.2008
19. Полезная модель РФ №73093 «Программно-диагностический комплекс "ДОЛЬТА"», МПК: G05B 23/00, опуб. 10.05.2008 г.19. Utility model of the Russian Federation No. 73093 "Program and diagnostic complex" Dolta "", IPC: G05B 23/00, publ. 05/10/2008
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008149171/22U RU83179U1 (en) | 2009-01-13 | 2009-01-13 | DEVICE FOR ULTRASONIC DIAGNOSTICS AND MONITORING OF BRAIN CIRCULATION SYSTEM |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008149171/22U RU83179U1 (en) | 2009-01-13 | 2009-01-13 | DEVICE FOR ULTRASONIC DIAGNOSTICS AND MONITORING OF BRAIN CIRCULATION SYSTEM |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU83179U1 true RU83179U1 (en) | 2009-05-27 |
Family
ID=41023747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008149171/22U RU83179U1 (en) | 2009-01-13 | 2009-01-13 | DEVICE FOR ULTRASONIC DIAGNOSTICS AND MONITORING OF BRAIN CIRCULATION SYSTEM |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU83179U1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2547959C1 (en) * | 2014-06-04 | 2015-04-10 | ООО "Рэй Системс" | Portable medical ultrasonic scanner |
| RU2552025C2 (en) * | 2008-11-17 | 2015-06-10 | Дайэлог Дивайсиз Лимитед | Assessing individual's circulation |
| RU2594806C1 (en) * | 2015-04-07 | 2016-08-20 | Валентина Николаевна Федорова | Sensor for acoustic microscanning of soft biological tissues |
| RU2638909C2 (en) * | 2011-10-11 | 2017-12-18 | Саутвайэ Компэни | Ultrasonic device with the built-in gas supply system |
| RU2656184C2 (en) * | 2012-12-03 | 2018-06-01 | Конинклейке Филипс Н.В. | Ultrasound transducer probe with microbeam former for multiline imaging |
| RU204174U1 (en) * | 2020-10-27 | 2021-05-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Химпродукт" | 3D SCANNER FOR SCANNING UPPER OR LOWER LIMBS |
| RU224746U1 (en) * | 2023-12-16 | 2024-04-02 | Акционерное Общество "Научно-Производственная Фирма "Биосс" | Mobile ultrasound Doppler device for monitoring cerebral blood flow |
-
2009
- 2009-01-13 RU RU2008149171/22U patent/RU83179U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2552025C2 (en) * | 2008-11-17 | 2015-06-10 | Дайэлог Дивайсиз Лимитед | Assessing individual's circulation |
| RU2638909C2 (en) * | 2011-10-11 | 2017-12-18 | Саутвайэ Компэни | Ultrasonic device with the built-in gas supply system |
| RU2656184C2 (en) * | 2012-12-03 | 2018-06-01 | Конинклейке Филипс Н.В. | Ultrasound transducer probe with microbeam former for multiline imaging |
| RU2547959C1 (en) * | 2014-06-04 | 2015-04-10 | ООО "Рэй Системс" | Portable medical ultrasonic scanner |
| WO2015185976A1 (en) | 2014-06-04 | 2015-12-10 | OOO "Rehj Sistems" | Portable medical ultrasonic scanning device |
| DE212015000149U1 (en) | 2014-06-04 | 2017-01-23 | Ray Systems Ltd. | Portable medical ultrasound scanner |
| RU2594806C1 (en) * | 2015-04-07 | 2016-08-20 | Валентина Николаевна Федорова | Sensor for acoustic microscanning of soft biological tissues |
| RU204174U1 (en) * | 2020-10-27 | 2021-05-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Химпродукт" | 3D SCANNER FOR SCANNING UPPER OR LOWER LIMBS |
| RU224746U1 (en) * | 2023-12-16 | 2024-04-02 | Акционерное Общество "Научно-Производственная Фирма "Биосс" | Mobile ultrasound Doppler device for monitoring cerebral blood flow |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Boni et al. | A reconfigurable and programmable FPGA-based system for nonstandard ultrasound methods | |
| RU2580419C2 (en) | Sampling ultrasonic vibrometry of scattering transverse waves with high spatial resolution | |
| RU83179U1 (en) | DEVICE FOR ULTRASONIC DIAGNOSTICS AND MONITORING OF BRAIN CIRCULATION SYSTEM | |
| JP6559808B2 (en) | Ultrasonic system and method of operating an ultrasonic system | |
| Qiu et al. | An FPGA-based open platform for ultrasound biomicroscopy | |
| CN108652672B (en) | Ultrasonic imaging system, method and device | |
| JP2016537136A (en) | System and method for non-contact ultrasound | |
| CN105167802A (en) | Doppler imaging method and device | |
| US20030060712A1 (en) | Ultrasonic diagnosis apparatus and ultrasound imaging method | |
| JP2016087364A (en) | Subject information acquisition device | |
| WO2009140607A1 (en) | Vibration generation and detection in shear wave dispersion ultrasound vibrometry with large background motions | |
| JP5714221B2 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic transmission / reception method | |
| CN112601973B (en) | Transform ensemble ultrasound imaging and associated devices, systems, and methods | |
| KR100731215B1 (en) | Client/server-based ultrasound diagnosis system | |
| KR102524068B1 (en) | Ultrasound diagnosis apparatus, ultrasound probe and controlling method of the same | |
| KR101398005B1 (en) | HIFU system using by handheld type therapy ultrasonic transducer | |
| RU182791U1 (en) | DEVICE OF ULTRASONIC DOPPLER MONITORING | |
| RU181380U1 (en) | A device for imaging the brain and blood flow in its vessels during transcranial ultrasound studies | |
| JP3866368B2 (en) | Ultrasonic diagnostic equipment | |
| JP2017070317A (en) | Ultrasound diagnostic device and pulse wave measurement method | |
| CN111818853B (en) | Ultrasonic apparatus for medical examination using ultrasonic waves | |
| KR20180096342A (en) | Ultrasound probe and manufacturing method for the same | |
| Jonveaux et al. | Review of current simple ultrasound hardware considerations, designs, and processing opportunities | |
| JP2009039284A (en) | Ultrasound imaging apparatus | |
| JP7313944B2 (en) | Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC1K | Assignment of utility model |
Effective date: 20100812 |
|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110114 |
|
| NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20130127 |
|
| PD1K | Correction of name of utility model owner | ||
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20160114 |