SU1734697A1 - Ультразвуковой доплеровский измеритель скорости кровотока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к медицинской технике, в частности к аппаратуре измерени  скорости потока крови в сосудах. Устройство содержит генератор 1 опорной частоты , генератор 2 зондирующих импульсов, формирователь 3 длительности импульсов, модул тор 4, усилитель 5 и 9, ультразвуковой датчик 6, стробирующую схему 7, фильтр 8 доплеровских частот, смеситель 10, полосовой фильтр 11, генератор 12 стро- бирующих импульсов, анализатор 13 спектра . Полосовой фильтр 11 выполнен в виде двух параллельно соединенных полосовых фильтров, один из которых с полосой пропускани  ОТ fc - fd „акс ДО fc - fd мин а ДРУГОЙ С ПОЛОСОЙ Пропускани  ОТ fc + fd макс Д° fc +fd мин где fc - опорна  частота, a fd - доплеровска  частота. 2 ил.

Description

ё

vj CJ N СЬ Ю VI

Изобретение относитс  к медицинской технике, а именно к аппаратуре измерени  скорости потока крови в сосудах,

Известно применение ультразвуковых колебаний дл  измерени  скорости потока крови в сосудах. В этом случае используетс  эффект Доплера, в соответствии с которым сигнал, отраженный от движущегос  предмета , имеет несущую частоту, отличающуюс  от частоты зондирующего сигнала на величину fd:

fd - cosftfc,

О

V - скорость движени  предмета;

О- угол между направлением излучени  зондирующего импульса и направлением движени  предмета;

fc скорость распространени  зондирующего импульса (дл  ультразвука с 1530 м/с).

Так как излучаетс  сигнал с частотой fc, то принимаемтс  сигнал с частотой fc + fd. В приемнике выдел етс  разностна  частота, пропорциональна  скорости движени  предмета Дл  выделени  доплеровской частоты используетс  типова  схема допле- ровского приемника

Кроме частот fd, определ емых потоком крови, в принимаемом сигнале присутствуют составл ющие, обусловленные движением стенок сосуда и движением окружающих тканей. Эти составл ющие внос т погрешность в измерение скорости крови и делают затруднительной диагностику.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству  вл етс  ультразвуковой доплеровский измеритель потока крови, содержащий генератор опорной частоты, генератор зондирующих импульсов , формирователь длительности импульсов, модул тор, первый усилитель, ультразвуковой датчик, второй усилитель, смеситель, фильтр нижних частот, селектор, генератор селектирующих импульсов, генератор стробирующих импульсов, стробиру- ющую схему, схему запуска, триггерную схему, временной преобразователь напр жени , переменный фазовращатель, полосовой фильтр и анализатор спектра

Генератор опорной частоты вырабатывает сигнал с частотой fc Эта частота  вл етс  несущей дл  радиосигнала, используемого дл  зондировани . Генератор зондирующих импульсов из синусоидального сигнала с частотой fc вырабатывает импульсный сигнал с периодом Т. Эти импульсы поступают на формирователь длительности импульсов, который формирует требуемую длительность импульса зондировани , В модул торе производитс  импульсна  модул ци  сигнала с частотой fc, первый усилитель усиливает полученный радиоимпульсный сигнал и подает его на передающую часть

ультразвукового датчика, Отраженный от тканей стенок сосудов, окружающих ткани и от крови (эритроцитов), сигнал поступает на приемную часть ультразвукового датчика 6 и через второй усилитель на смеситель. Вы0 хоаной сигнал смесител  фильтруетс  с помощью фильтра нижних частот и далее через селектор поступает на полосовой фильтр. Выходной сигнал генератора зондирующих импульсов запускает генератор

5 стробирующих импульсов, который вырабатывает стробирующий импульс. Этим импульсом стробируетс  стробирующа  схема, пропускающа  во врем  действи  строба выходной сигнал второго усилител 

0 на схему запуска. Схема запуска срабатывает от мощного сигнала от стенки сосуда и выдает импульс на триггерную схему. Так как на входы триггерной схемы поступают зондирующий импульс и импульс от стенки

5 сосуда, то она формирует импульс, длительность которого пропорциональна временному интервалу между этими импульсами. Временной преобразователь напр жени  преобразует этот интервал в управл ющий

0 сигнал переменного фазовращател , в котором фаза сигнала с частотой fc измен етс  в соответствии с управл ющим сигналом. Таким образом, производитс  фазировка опорного сигнала дл  смесител , что позво5 л ет сместить частоту сигнала, отраженного от стенки сосуда в область низких частот (при идеальной фазировке до нулевоймасто- ты) и подавить ее с помощью последующего фильтра нижних частот. Генератором селек0 тирующих импульсов вырабатываетс  импульс , временное положение которого соответствует положению сигнала отраженного от потока крови.

Однако дл  правильной работы измери5 тел  необходимо сформировать временной интервал между зондирующим сигналом и сигналом от стенки сосуда дл  управлени  схемой запуска. Выделение сигнала, отраженного от стенки сосуда на фоне отраже0 ний от окружающей ткани, представл ет значительную трудность и практически реализовать эту операцию очень сложно. Сигнал , отраженный от потока крови, и сигналы от стенок сосуда и окружающей ткани во

5 времени часто наложены друг на друга. При этом паразитный сигнал (отражени  от стенок и окружающей ткани) по мощности значительно превосходит полезный сигнал (отражени  от потока крови). Это приводит к тому, что входной усилитс ь,смеситель и

входные каскады фильтра нижних частот вход т в режим ограничени , при котором происходит подавление полезного сигнала паразитным. Эффект подавлени  делает практически невозможным выделение полезного сигнала и его последующую обработку .

Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности измерени  скорости потока крови.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в ультразвуковой доплеровский измеритель скорости потока крови, содержащий генератор опорной частоты, генератор зондирующих импульсов, формирователь длительности импульсов, модул тор, первый усилитель,-ультразвуковой датчик, стро- бирующую схему, второй усилитель, смеситель, полосовой фильтр и генератор стробирующих импульсов, в котором выход генератора опорной частоты соединен с входами модул тора, генератора зондирующих импульсов и смесител , выход генератора зондирующих импульсов соединен с входами формировател  длительности импульсов и генератора стробирующих импульсов , выход генератора стробирующих импульсов соединен с входами стробирую- щей схемы, выход формировател  длительности импульсов соединен с вторым входом модул тора, выход которого соединен с входом первого усилител , выход первого усилител  соединен с передающей частью ультразвукового датчика, выход второго усилител  соединен со смесителем, выход которого соединен с входом полосового фильтра, введен фильтр доплеровских частот . При этом выход приемной части ультразвукового датчика соединен с входом стробирующей схемы, выход которой соединен с входом фильтрз доплеровских частот, выход фильтра доплеровских частот соединен с входом второго усилител .

На фиг. 1 приведена частотна  характеристика вводного фильтра доплеровских частот; а на фиг. 2 - блок-схема предлагаемого устройства.

Блок-схема содержит генератор 1 опорной частоты, генератор 2 зондирующих импульсов , формирователь 3 длительности импульсов, модул тор 4, первый усилитель 5, ультразвуковой датчик 6, стробирующую схему 7, фильтр 8 доплеровских частот, второй усилитель 9, смеситель 10, полосовой фильтр 11, генератор 12 стробирующих импульсов и анализатор 13 спектра.

Выход генератора 1 соединен с входами модул тора 4, генератора 2 зондирующих импульсов, смесител  10. Выход генератора

2 зондирующих импульсов соединен с входами формировател  3 длительности импульсов и генератора 12 стробирующих импульсов , Выход формировател  3 дли- тельности импульсов соединен с вторым входом модул тора 4, выход которого соединен с входом первого усилител  5. Выход усилител  5 соединен с входом передающей части датчика 6. Выход приемной части датчика 6 соединен с входом стробирующей схемы 7, второй вход которой соединен с выходом генератора стробирующих импульсов 12. Выход стробирующей схемы 7 соединен с аходом фильтра 8 доплеровских

частот, выход которого соединен с входом усилител  9. Выход усилител  9 соединен с входом смесител  10. На второй вход смесител  10 подаетс  выходной сигнал генератора 1. Выход смесител  10 соединен с входом

полосового фильтра 11, который соединен с анализатором спектра 13.

Принцип действи  устройства заключаетс  в том, что сигнал с выхода датчика предварительно фильтруетс  дл  выделени  из спектра отраженного сигнала спектральных составл ющих, обусловленных только потоком крови. Спектральные составл ющие сигнала, обусловленные отражени ми от стенок и окружающей ткани,

имеют доплеровские частоты существенно меньше, чем спектральные составл ющие сигнала, отраженного от потока крови. Это обсто тельство позвол ет применить фильтр 8 доплеровских частот с частотной

характеристикой 1 дл  подавлени  мешающих (паразитных) сигналов. Учитыва , что доплеровска  частота может быть как положительной , так и отрицательной, в зависимости от направлени  потока крови,

частотна  характеристика фильтра должна быть симметрична относительно fc. Величина fd мин определ етс  доплеровской частотой , обусловленной движением стенок и окружающей ткани. Величина fd макс определ етс  доплеровской частотой сигнала, отраженного от потока крови с максимальной скоростью.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает сигнал с частотой fc, котора   вл етс  несущей дл  радиосигнала , используемого дл  зондировани . Генератор зондирующих импульсов 2 из сигнала с частотой fc вырабатывает импульсный сигнал с периодом Т. Эти импульсы поступают на формирователь длительности импульсов 3, который формирует требуемую длительность импульса зондировани . В модул торе 4 производитс 

амплитудна  модул ци  поступающего с опорного генератора 1 сигнала.

Выходной усилитель 5 усиливает полученный радиоимпульсный сигнал дл  подачи его на передающую часть датчика 6. Отраженный сигнал поступает на приемную часть датчика б и далее через стробирую- щую схему 7 на фильтр 8 доплеровских частот . Усиленный с помощью входного усилител  9 входной сигнал поступает на смеситель 10. Опорным сигналом смесител  10  вл етс  сигнал с частотой генератора 1. На выходе смесител  10 получаетс  сигнал с частотой, равной частоте Доплера fd. Этот сигнал фильтруетс  с помощью полосового фильтра 11 и подаетс  далее на анализатор спектра 13 дл  оценки fd и соответственно скорости анализируемого потока крови.

Таким образом, в предлагаемом измерителе решаетс  задача подавлени  паразитных отраженных сигналов, что позвол ет повысить точность измерени  скорости потока крови и облегчить работу пользовател  при поиске исследуемого сосуда.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Ультразвуковой доплеровский измеритель скорости кровотока, содержащий последовательно соединенные генератор

   вд

   опорной частоты, генератор зондирующих импульсов, формирователь длительности импульсов, вход которого также подключен к входу генератора стробирующих импульсов , модул тор, второй вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты, и первый усилитель, подключенный к передающей части ультразвукового датчика, а также стробирующа  схема, первый вход которой соединен с выходом генератора стробирующих импульсов, а также последовательно соединенные второй усилитель , смеситель, полосовой фильтр и анализатор спектра, отличающийс  тем.

   что, с целью повышени  достоверности измерени , в него введен фильтр доплеровских частот, вход которого через стробирующую схему соединен с приемной частью ультразвукового датчика, а выход- с

   входом второго усилител , причем доплеровский фильтр выполнен в виде двух сое- диненных параллельно полосовых фильтров, один из которых - с полосой пропускани  ОТ fc -fd макс ДО fc - fd мин «

   другой - с полосой пропускани  от fc + fd мин До fc + +fd макс где fc - опорна  частота, a fd - доплеровска  частота.

   /i+/nWi /cijjt

   max

   Л

   Фиг.1