RU9136U1 - Ультразвуковой доплеровский индикатор кровотока - Google Patents

Abstract

1. Ультразвуковой доплеровский индикатор кровотока, содержащий датчик с приемным и излучающим пьезоэлементами, причем последний соединен с генератором, а приемный пьезоэлемент, усилитель высокой частоты, смеситель, усилитель низкой частоты соединены последовательно и вместе с генератором и дополнительными смесителем и усилителем низких частот расположены в корпусе датчика, отличающийся тем, что выход генератора соединен с выходом первого смесителя и с размещенной в корпусе датчика дополнительной цепочкой из последовательно соединенных линии задержки, второго смесителя и второго усилителя низких частот, при этом выходы обоих усилителей низких частот соединены с магистральным двухканальным усилителем низких частот, расположенным в корпусе датчика, который имеет рабочую частоту 25 ± 2 МГц, а угол раскрыва приемного и излучающего пьезоэлементов равен 155 ± 1 град.2. Индикатор по п.1, отличающийся тем, что датчик через коммутирующее устройство соединен со звуковой платой.

Description

Полезная модель относится к медицине, в частности к ангиологии, и может быть использована для исследования кровотока поверхностного микроциркуляторного русла (артериолы, венулы, капилляры, артериоловенулярные анастомозы, лимфокапиллярные сосуды и др.).

Наиболее успешно заявляемая полезная модель может быть применена для неинвазивного определения величины и направления кровотока единичных сосудов микроциркуляторного русла с глубиной залегания до 8 мм, например сосудов внутри зуба, пародонта, капиллярных сосудов конечностей и др.

Известны аппараты Acuson-128XP и HP-1500 для исследования кровотока периферических сосудов (Ультразвуковое комплексное исследование больных с аневризмой аорты//Ангиология и сосудистая хирургия,-1996. -N5,-С. 46-58). В известных аппаратах используются ультразвуковые датчики с рабочей частотой 7,5 МГц.

Известен также аппаратный комплекс VASCULAB SP25A (Сопоставление данных ультразвуковой допплерографии подкожных вен нижних конечностей и клинических проявлений варикозной болезни//

Визуализация в клинике.-1996.-Декабрь.-Н9.-С.30-35.)- Для исследования гемодинамики подкожных сосудов в известном аппаратном кокплексе используется ультразвуковой датчик с рабочей частотой 8 МГц в непрерывно-волновом допплеровском режиме. УРОЛ наклона ультразвукового луча выдерживается в пределах 45-50 , что позволяет уменьшить погрешности в количественной оценке скорости движения крови.

Датчики всех вышеперечисленных аппаратов имеют рабочую частоту значительно меньше 20 МГц, что не позволяет получать четкий сигнал, несущий информацию о кровотоке единичного микрососуда с глубиной залегания до 8 мм. Кроме того, известные аппараты позволяют оценивать лишь величину скорости кровотока без определения направления его движения, что необходимо для ранней неинвазивной диагностики различных заболеваний, например пульпитов, стоматита и других.

известен ультразвуковой допплеровский индикатор кровотока, содержащий датчик с приемным и излучающим пьезозлементами, причем последний соединен с генератором, а приемный пьезозлемент, усилитель высокой частоты, смеситель, усилитель низкой частоты соединены последовательно и вместе с генератором расположены в корпусе датчика (Полезная модель, св-во РФ N4074 от 06.02.96г., МПК А 61 F 9/00). В корпус датчика введен канал, состоящий из дополнительных фильтра низкой частоты, усилителя низкой частоты и фазовращателя. Датчик имеет рабочую частоту 20 МГц. Сигнал с двух каналов поступает на вход стандартной звуковой платы, где происходит преобразование аналогового сигнала в цифровой, а стабилизатор является общим для обоих каналов. Настройкой фазовращателя добиваются четкого изображения доплерограммы и осуществляют оценку кровотока.

признаков и достигаемому результату наиболее близок к заявляемой полезной модели и поэтому выбран в качестве прототипа.

Недостатком известного индикатора кровотока является сложность настройки фазовращателя, т.к. при разделении сигнала резко падает чувствительность всего прибора, в связи с чем не удается достичь максимальной чувствительности и помехоустойчивости для четкого выделения составляющих допплеровского сигнала кровотока, соответствующих прямому и обратному току крови при исследовании сосудов микроциркуляторного русла с глубиной залегания до 8 мм. Отраженный сигнал несет информацию о кровотоке не только конкретного сосуда, но целого пучка. Кроме того, известный индикатор имеет высокую трудоемкость при сборке микросхем и соответствующую стоимость.

Целью полезной модели является расширение функциональных возможностей индикатора путем повышения чувствительности и помехоустойчивости при выделении составляющих допплеровского сигнала кровотока, соответствующих прямому и обратному току кровотока при исследовании сосудов микроциркуляторного русла.

Сущность полезной модели выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выще технического результата.

Ультразвуковой допплеровский индикатор кровотока, содержит датчик с приемным и излучающим пьезоэлементами, причем последний соединен с генератором, а приемный пьезоэлемент, усилитель высокой частоты, смеситель, усилитель низкой частоты соединены последовательно и вместе с генератором и дополнительными смесителем и усилителем низких частот расположены в корпусе датчика. Выход генератора соединен с выходом первого смесителя и с размещенной в корпусе датчика дополнительной цепочкой из последовательно соединенных линии задержки, второго смесителя и

второго усилителя низких частот, при этом выходы обоих усилителей низких частот соединены с магистральным двухканальным усилителем низких частот, расположенным в корпусе датчика, который имеет рабочую частоту МГц, а угол раскрыва приемного и излучающего пьезоэлементов равен 155±1 град.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая достижение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны. Кроме того, датчик через коммутирующее устройство соединен со звуковой платой.

При угле раскрыва пьезоэлементов значительно отличающегося от 155 ухудшается фокусировка ультразвукового луча, его направленность и выявляемость микрососуда. Рабочая частота датчика меньше 23 МГц способствует увеличению длины волны ультразвука, в результате чего также ухудшаются направленность и чувствительность сканирующего луча, т.к. размер захватываемой области оказывается больше размеров микрососудов.

Включение в корпус датчика линии задержки позволяет автоматически разделить плюсовую и минусовую составляющие выделенной допплеровской частоты, соответствующих прямому и обратному направлению кровотока во всем рабочем диапазоне частот. В результате не требуется дополнительная настройка схемы по этому параметру. Рабочая частота датчика и угол раскрыва пьезоэлементов обеспечивают малую длину волны ультразвука и его улучшенную локацию единичных микрососудов.

Анализ известных технических рещений показал, что отличительные признаки полезной модели, обусловливающие достижение поставленной цели, - включение в корпус датчика линии задержки, двухканального магистрального усилителя, геометрия и рабочая частота датчика, - не встречаются. Поэтому данное

техническое решение соответствует критерию новизна. Кроме того, заявляемое изобретение использовано в опытном образце, изготовленном в СП МйНИМАКС г.Санкт-Петербурга, что подтверждает соответствие критерию промышленная применимость.

На фиг.1 приведена функциональная схема конкретного выполнения заявляемого устройства.

Ультразвуковой допплеровский индикатор кровотока содержит датчик 1, в состав которого входят сьемная ультразвуковая головка 2 и преобразовательно-усилительное устройство 3. В головке 2 размещены приемный 4 и излучающий 5 пьезоэлементы, угол раскрыва которых равен 155 . На печатной плате преобразовательноусилительного устройства 3 смонтированы усилитель высокой частоты 6, генератор 7 опорной (рабочей) частоты, смесители 8 и 9, линия задержки 10, усилители промежуточные 11,12 (каскад предварительной обработки сигналов), магистральный двухканальный усилитель 13, стабилизаторы 14, 15. Датчик выходным кабелем через коммутирующее устройство 16 соединено с входом звуковой платы 17, размещенной в персональном компьютере 18. Датчик 1 через коммутирующее устройство 16 соединен также с блоком питания 19, с которого напряжение подается на два стабилизатора 14 и 15. Звуковая плата 17 связана с программным обеспечением 20, устройствами звукового контроля 21 и 22 (например, колонки акустические) и монитором 23. В программу обработки допплеровского сигнала введена функция подавления шумов, информация в персональный компьютер вводится с устройства ввода и управления 24 (клавиатура, мышь и т.д.).

Принцип работы заявляемого индикатора заключается в следующем.

синусоидальное напряжение частотой 25+2 ЙГц (например, 25 МГц), поступающее на излучающий пьезоэлемент 5 и смеситель 8. Излучающий пьезоэлемент 5 преобразует электрический сигнал в акустическую волну, которая распространяется, отражаясь от кровотока. При отражении от кровотока происходит допплеровский сдвиг частоты. Приемный пьезоэлемент 4 преобразует акустическую волну с допплеровским сдвигом в электрический сигнал, который усиливается усилителем высокой частоты 6 и поступает на смеситель 8. Также на смеситель 8 и на смеситель 9 через линию задержки 10 поступают опорные сигналы со сдвигом фаз между собой. Далее сигналы поступают в усилители 11 и 12 (каскад предварительной обработки сигнала), входные цепи которых являются одновременно фильтрами низких частот. Затем сигналы поступают во входные цепи магистрального усилителя 13, в которых они дополнительно отфильтровываются. Выходные цепи усилителя 13 защищены от перегрузки по выходному сигналу. Таким образом, сигнал усиливается до величины, необходимой для преобразования аналогового сигнала в цифровой. Усиленный низкочастотный сигнал через коммутирующее устройство 16 поступает на вход звуковой платы 17, стандартной, подключаемой к свободному разъему персонального компьютера 18. С выхода звуковой платы 1 звуковой сигнал поступает на устройство звукового контроля 21 и 22 и на внутреннюю плату компьютера 18, где в соответствии с заложенной программой обрабатывается информация и выводится на монитор 23,

Опытный образец заявляемой полезной модели был успешно использован для ранней неинвазивной диагностики гемодинамики внутри костных тканей с глубиной залегания до 8 мм, а также сосудов, находящихся внутри зуба. Датчик заявляемого индикатора с рабочей частотой 25 МГц с предварительно нанесенной на него контактной пастой был установлен на границе эмального слоя у

шейки зуба под углом к ближайшему десенному выступу. В этой области твердая ткань зуба доступна для прохождения ультразвука (так называемое акустическое окно), а сфокусированный зондирующий ультразвуковой сигнал позволил получить данные {величину и направление скорости) кровотока единичного микрососуда, а также характеристики микроциркуляторного русла пульпы в целом.

Claims (2)

1. Ультразвуковой доплеровский индикатор кровотока, содержащий датчик с приемным и излучающим пьезоэлементами, причем последний соединен с генератором, а приемный пьезоэлемент, усилитель высокой частоты, смеситель, усилитель низкой частоты соединены последовательно и вместе с генератором и дополнительными смесителем и усилителем низких частот расположены в корпусе датчика, отличающийся тем, что выход генератора соединен с выходом первого смесителя и с размещенной в корпусе датчика дополнительной цепочкой из последовательно соединенных линии задержки, второго смесителя и второго усилителя низких частот, при этом выходы обоих усилителей низких частот соединены с магистральным двухканальным усилителем низких частот, расположенным в корпусе датчика, который имеет рабочую частоту 25 ± 2 МГц, а угол раскрыва приемного и излучающего пьезоэлементов равен 155 ± 1 град.

2. Индикатор по п.1, отличающийся тем, что датчик через коммутирующее устройство соединен со звуковой платой.