SU1178411A1 - Ультразвуковой импульсно-допплеровский измеритель скорости кровотока - Google Patents

Abstract

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИМПУЛЬС НО-ДОППЛЕРОБСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОС КРОВОТОКА, содержащий последовател но соединенные опорный генератор, выходной усилитель, ультразвуковой преобразователь, входной усилитель и два модул тора, вторые входы кото рык подключены к выходу опорного генератора , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  диапазона измер емых скоростей кровотока, в пего введены две цепи, содержащие последовательно соединенные фильтр низкой частоты, подключенный к модул тору , блок дифференцировани  и перемножитель , второй вход которого подключен к выходу фильтра низкой частоты, а такж,е введены последовательно соединенные схема вычитани , вход которой подключен к перемножителю , и третий фильтр низкой частоты . .

Description

2. Измеритель по п.1, отличающийс  тем, .что он снабжен дисплеем и последовательно соединенными схемой формировани  стробирующего ,импульса, устройством выборкихранени  и самописцем, при этом входы диспле  и устройства выборки-хранени  подключены к выходу третьего фильтра низких частот, а вход схемы формировани  подключен к четвертому выходу опорного генератора.

Изобретение относитс  к медицинской технике, а именно к ультразвуковой диагностической аппаратуре и может быть использовайо дл  диагностики заболеваний сердечно-сосудистой системы путем измерени  скорости кровотока в сосудах, получени  профилей скорости кровотока в них, а также путем измерени  скорости движени  структур сердца. Целью изобретени   вл етс  увеличение диапазона измер емых скоростей кровотока. На фиг.1 представлена блок-схема ультразвукового импульсно-допплеровского измерител  скорости кровотока ) .на фиг.2 - положение преобразовател  и временные диаграммы работы измерител . Ультразвуковой импульсно-допплеровский измеритель скорости кровотока содержит опорный генератор 1, выходной усилитель 2, приемопередающий ультразвуковой преобразователь 3, входной усилитель 4, балансные модул торы 5 и 6, фильтры нижних частот 7, 8 и 9, дифференциаторы 10 и 11, перемножители 12 и 13, схему вычитани  14, дисплей 15, самописец 16, устройство выборки-хранени  17 и схему формировани  стробирующего им .пульса 18. Измеритель работает следукнцим образом. Опорный генератор 1 вырабатывает два квадратурных (сдвинутых по фазе друг относительно друга на Т/2)опор ных напр жени  Uj sin 2Jifi . i cos2Ffot с частотой fo которые поступают на первые входы балансньйс модул торов 5 и 6. Кроме того, опорный генератор, 1 вырабатьшает радиоимпульсы с частотой повторени  f и несущей частотой , , которые усиливаютс  выходным усилителем 2 и поступают на приемопередающий ультразвуковой преобразователь 3. Последний излучает ультразвуковые сигналы в тело пациента и принимает отраженный сигнал, которьш усиливаетс  и ограничиваетс  до амплитуды .U, входным усилителем 4, а затем поступает на вторые входы балансных модул торов 5 и 6. Принимаемый сигнал имеет допплеровское смещение частоты Ai , которое пр мо пропорционально скорости движени  исследуемого объекта (например, частиц крови) Д| , где С- скорость ультразвука в ткани; р - несуща  частота ультразвуковых колебаний; угол между осью ультразвукового пучка и направлением движени  объекта (фиг.2.1). Сигнал на выходе входного усилител  4 имеет вид (). Ба:лансные модул торы 5 и 6 вьшолн ют операцию перемножени  сигналов, поступающих на их входы, поэтому сигнал на выходе балансного модул тора 5 имеет вид Uc9in 2Tl(„4Лf)t - f Uд5ir 2Яf,t |u, x()4UcU,(2V4f)i:-b , 3 а сигнал на выходе балансного модул тора 6 имеет вид UgSin 2j7 - 4f)f fJu cos2F,t |UД5lnx x(2l/4fi+4jt|u Uj s((Zfp+:i)t+if В реальной конструкции из-за невозможности идеальной балансировки модул торов 5 и 6 на их выходах всег да присутствуют составл ющие с частотой fjj и ее гармониками. Поэтому фильтры нижних частот 7 и 8, через Которые проход т сигналы с выходов Балансных модул торов 5 и 6, а также фильтр нижних частот 9 выполнены с частотой среза, котора  больше частоты повторени  излучаемых сигналов j , но меньше несущей частоты р, чтобы подавить указанные составл ющие, а также составл ющие с частотой +4 . Таким образом сигнал на выходе фильтра нижних частот 7 имеет вид -jUc Uj,cos(27/4- + Ч) а сигнал на выходе фильтра нижних частот 8 - вид (, Эти сигналы дифференцируютс  дифференциаторами 1 О и 11 соответственно и поступают на первые входы перемножителей 12 и 13, на вторые входы которых поступают сигналы с выходов фильтров нижних частот 8 и 7 соотве ственно. Сигнал на выходе перемножител  1 равен (2y 4fi+V),cos( |u U 4f5in() , а сигнал на выходе перемножител  13 равен (2 4ft+c/)(2() 1 U uf4fcos425/dfi C) . Эти сигналы поступают на входы схемы вычитани  14, сигнал на выходе которой равен .)|u,U дfccs x() . Этот сигнал зависит только от допплеровского сдвига частоты л определ емого измер емой скоростью. 114 так как U. и (J  вл ютс  посто нными величинами, причем максимальна  измер ема  скорость не зависит от глубины зондировани  и может быть сделана-больше любой реально встречающейс  в медиц гаской практике, а минимальна  измер ема  скорость не св зана с временем измерени . В реальной конструкции после дифферёнцировани  сигналов может происходить увеличение уровн  паразитных составл ющих с частотой и ее гармониками , поэтому сигнал ,с выхода схемы вычитани  14 дополнительно фильтруетс  фильтром нижних частот 9. В процессе приема сигнала, отраженного , например, от потока крови в сосуде , допплеровский сдвиг частоты д измен етс  в соответствии с профилем скорости кровотока. При этом разрешение по дальности 4 Сл- , где 4- - длительность излучаемого сигнала. Сигнал на выходе фильтра нижних частот .9 отслеживает изменени  л , так как верхн   граница полосы пропускани  приемной части измерител  скорости кровотока, определ ема  частотой среза фильтров нижних частот 7,8 и 9, превышает частоту повторени  излучаемых (и принимаемых) сигналов. Последние дает возможность измер ть профили скорости за врем , равное периоду повторени  излучаемых сигналов, что значительна меньше, чем в известных устройствах. Дл  получени  предельно допустимого при заданной длительности излучаемого сигнала значени  разрешени  по дальности ut Cui фильтры нижних частот 7, 8 и 9 должны быть выполнены с частотой среза, большей, чем 1/ui- С целью представлени  получаемой информации в удобном дл  врача виде в измеритель скорости кровотока введены дисплей 15, самописец 16, устройство выборки-хранени  17 и схема формировани  стробирующего импульса 18. Сигнал с выхода фильтра нижних частот 9 поступает на вход диспле  15, на экране которого отображаютс  профили скорости кровотока. Этот сигнал поступает и на информационный вход устройства выборки-хранени  17, на стробирующий вход которого поступает импульс от схемы формировани  стробирующего импульса 18, соединенной с опорным генератором 1. Задержка стробирующего импульса относительно излучаемого сигнала и его длительность устанавливаютс  в соответствии с глубиной расположени  и размерами объекта, зависимость скорое-, ти движени  которого от времени нужно измерить. СйгЯал на выходу устройства выборки-хранени  17, которьй поступает на вход самописца 16 и записываетс  на бумаге,соответствует зависимости скорости двкйсени  выбранного объекта (например, потока

крови в сосуде или клапана сердца) от времени, т.е. пульсовой кривой скорости. При этом врем  измерени  скорости равно-периоду повторени  излучаемых сигналов, что значительно меньше, чем в известных устройствах. Последнее позвол ет, например, воспроизводить турбулентные пульсации скорости кровотока.

Изобретение позвол ет осуществл ть диагностику ранних стадий развити  болезней сердечно-сосудистой системы.

J/

г

фиг. 2

Claims (2)

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИМПУЛЬСНО-ДОППЛЕРОВСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ КРОВОТОКА, содержащий последовательно соединенные опорный генератор, выходной усилитель, ультразвуковой преобразователь, входной усилитель и два модулятора, вторые входы которых подключены к выходу опорного генератора, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона измеряемых скоростей кровотока, в него введены две цепи, содержащие последовательно соединенные фильтр низкой частоты, подключенный к модулятору, блок дифференцирования и перемножитель, второй вход которого подключен к выходу фильтра низкой частоты, а такж,е введены последовательно соединенные схема вычитания, вход которой подключен к перемножителю, и третий фильтр низкой частоты.

фиг.1 .1178411

2. Измеритель по π.1, отличающийся тем, что он снабжен дисплеем и последовательно соединенными схемой формирования стробирующего -импульса, устройством выборкихранения и самописцем, при этом вхо ды дисплея и устройства выборки-хранения подключены к выходу тре'тьего фильтра низких частот, а вход схемы формирования подключен к четвертому выходу опорного генератора.