Устройство для ультразвуковой диагностики и мониторинга системы мозгового кровообращения

 

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.

Полезная модель относится к области медицины, а более конкретно к ультразвуковой доплеровской диагностике, и может быть использована как средство мониторинга системы мозгового кровообращения.

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).

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.

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.

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

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.

Недостатком прототипа является невозможность использования его для непрерывного мониторинга параметров мозгового кровообращения.

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).

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.

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-

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.

Предпочтительно, чтобы в качестве компьютера был использован портативный компьютер.

Желательно, чтобы портативный компьютер был снабжен звуковым кодеком и подключенными к нему громкоговорителями первого и второго аудио каналов.

Выгодно, чтобы портативный компьютер содержал сенсорную панель управления параметрами работы.

Целесообразно, чтобы портативный компьютер был оснащен разъемом для подключения внешнего монитора.

Удобно, чтобы портативный компьютер был укомплектован встроенным цветным жидко-кристаллическим дисплеем.

Имеет значение, чтобы в качестве элемента управления работой был использован координатно-шаровой элемент (trackball).

Важно, чтобы сигнальный процессор был образован из блока формирования управляющих сигналов, синхронизирующего (опорного) генератора 64 МГц и модуля формирования диаграммы приема сигнала высокой частоты.

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

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.

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.

Важно, чтобы в качестве внешнего накопителя информации были использованы HDD и/или CD, и/или DVD, и/или USB Flash.

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".

Перечень позиций:

1. Ультразвуковой зонд.

101. Ультразвуковой зонд на рабочую частоту 1 МГц.

102. Ультразвуковой зонд на рабочую частоту 2 (или 2, 3) МГц.

103. Ультразвуковой зонд на рабочую частоту 4 МГц.

104. Ультразвуковой зонд на рабочую частоту 8 МГц.

105. Ультразвуковой зонд на рабочую частоту 16 МГц.

106. Ультразвуковой зонд на рабочую частоту 2(или 2, 3) МГц.

2. Усилитель сигнала.

201. Усилитель мощности сигнала для ультразвукового канала 1 МГц.

202. Широкополосный усилитель мощности сигнала для ультразвукового канала 2 (или 2, 3) МГц.

203. Усилитель мощности сигнала для ультразвукового канала 4 МГц.

204. Усилитель мощности сигнала для ультразвукового канала 8 МГц.

205. Усилитель мощности сигнала для ультразвукового канала 16 МГц.

206. Широкополосный усилитель мощности сигнала для ультразвукового канала 2 (или 2, 3) МГц.

211. Узкополосный усилитель высокой частоты для канала 1 МГц.

212. Широкополосный усилитель высокой частоты для канала 2 (или 2, 3) МГц.

213. Узкополосный усилитель высокой частоты для канала 4 МГц.

214. Узкополосный усилитель высокой частоты для канала 8 МГц.

215. Узкополосный усилитель высокой частоты для канала 16 МГц.

216. Широкополосный усилитель высокой частоты для канала 2 (или 2, 3) МГц,

3. Блок автоматической регулировки усиления усилителей высокой частоты.

4. Коммутатор каналов сигналов высокой частоты.

5. Первый тракт обработки сигналов.

501. Первый фазированный импульсный (непрерывный) квадратурный детектор прямого преобразования с нулевым фазовым сдвигом.

502. Первый полосовой фильтр доплеровского сигнала низкой частоты.

503. Первый усилитель доплеровского сигнала низкой частоты.

504. Первый дельта-сигма 16-битный аналого-цифровой преобразователь доплеровского сигнала низкой частоты.

6. Второй тракт обработки сигналов.

601. Второй фазированный импульсный (непрерывный) квадратурный детектор прямого преобразования с фазовым сдвигом 90 градусов.

602. Второй полосовой фильтр доплеровского сигнала низкой частоты.

603. Второй усилитель доплеровского сигнала низкой частоты.

604. Второй дельта-сигма 16-битный аналого-цифровой преобразователь доплеровского сигнала низкой частоты.

7. Блок формирования управляющих сигналов.

8. Синхронизирующий (опорный) генератор 64 МГц.

9. Модуль формирования диаграммы приема сигнала высокой частоты.

10. Узел оптической гальванической развязки цепей питания и управления устройством и его портативным компьютером.

11. USB канал передачи данных.

12. Портативный компьютер.

121. Звуковой кодек.

13. Громкоговоритель левого канала.

14. Громкоговоритель правого канала.

15. Координатно-шаровой элемент управления работы (trackball).

16. Дистанционный пульт управления параметрами работы устройства.

17. Узел оптической гальванической развязки цепей питания и дистанционного пульта управления.

18. Разъем для подключения внешнего монитора.

19. Встроенный цветной жидко-кристаллический дисплей для отображения результатов работы устройства.

20. Сенсорная панель управления параметрами работы комплекса.

21. Внешний накопитель информации.

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].

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,

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.

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

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).

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).

Работа заявленного устройства протекает следующим образом.

Пример.

На голове пациента закрепляют держатель с двумя ультразвуковыми зондами 1 (Фиг.1). Далее для запуска мониторингового мультичастотного режима работы

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.

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

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

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».

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Полезная модель РФ 16444 «Устройство для исследования головного мозга», МПК: А61В 8/08, опуб. 10.01.2001 г.

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).

3. Полезная модель РФ 775 «Устройство для ультразвуковой диагностики», МПК: А61В 8/10, опуб. 16.09.1995 г.

4. Заявка на изобретение РФ 2006123556 «Плавающий зонд для ультразвуковых преобразователей», МПК: В23В 37/00, опуб. 10.01.2008 г.

5. Изобретение СССР 1694047 «Усилитель мощности» МПК: H03F 1/34, опуб. 10.05.1995 г.

6. Изобретение РФ 2168264 «Регулируемый усилитель мощности», МПК: H03F 3/60, опуб. 27.05.2001 г.

7. Изобретение РФ 2263838 «Усилитель мощности», МПК: F16H 3/74, опуб. 10.11.2005 г.

8. Изобретение СССР 1611127 «Многоканальный функциональный генератор», МПК: G06G 7/26, опуб. 15.01.1994 г.

9. Л.В.Осипов «Ультразвуковые диагностические приборы», М., ВИДАР, 1999 г., с.27-158.

10. Изобретение РФ 2127018 «Синхронный детектор с подавлением помех», МПК: H03D 3/00, опуб. 27.02.1999 г.

11. Изобретение РФ 2066122 «Измеритель скорости кровотока», МПК: А61В 8/06, опуб. 10.09.1996 г.

12. Полезная модель РФ 92 «Устройство для измерения скорости кровотока», МПК: А61В 8/06, опуб. 25.10.1994 г.

13. Изобретение РФ 2110886 «Аналого-цифровой преобразователь», МПК: Н03М 1/34, опуб. 10.05.1998 г.

14. Изобретение РФ 2286182 «Многоканальный программируемый электронейростимулятор», МПК: A61N 1/36, опуб. 27.10.2006 г.

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.

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.

17. Заявка на изобретение РФ 97105416 «Джойстик-трекбол», МПК: G06F 3/033, опуб. 27.04.1999 г.

18. Изобретение РФ 2330336 «Пульт дистанционного управления электронными устройствами», МПК: G12B 9/10, опуб. 27.07.2008 г.

19. Полезная модель РФ 73093 «Программно-диагностический комплекс "ДОЛЬТА"», МПК: G05B 23/00, опуб. 10.05.2008 г.

1. Устройство для ультразвуковой диагностики и мониторинга системы мозгового кровообращения, содержащее, по меньшей мере, один приемоизлучающий ультразвуковой зонд с подключенным к нему средством формирования и подачи ультразвукового зондирующего сигнала, снабженным 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, отличающееся тем, что оно дополнительно 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°, 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°, 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.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве компьютера использован портативный компьютер.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что портативный компьютер снабжен звуковым кодеком и громкоговорителями первого и второго аудиоканалов.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что портативный компьютер содержит сенсорную панель управления параметрами работы.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что портативный компьютер оснащен разъемом для подключения внешнего монитора.

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что портативный компьютер укомплектован встроенным цветным жидкокристаллическим дисплеем.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве элемента управления работой использован координатно-шаровой элемент (trackball).

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сигнальный процессор образован из блока формирования управляющих сигналов, синхронизирующего (опорного) генератора 64 МГц и модуля формирования диаграммы приема сигнала высокой частоты.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что 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° подключен ко второму выходу модуля формирования диаграммы приема сигнала высокой частоты сигнального процессора.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что 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.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве внешнего накопителя информации используют HDD, и/или CD, и/или DVD, и/или USB Flash.



 

Похожие патенты:

Система мониторинга, контроля и управления относится к системам контроля и управления транспортной инфраструктурой и может быть использована для мониторинга, анализа текущего состояния и администрирования путевого хозяйства на железнодорожном транспорте.

Система автоматического контроля и диагностики авиационного газотурбинного двигателя относится к области авиационного двигателестроения, в частности к системам наземного контроля и диагностики авиационного газотурбинного двигателя в составе самолета.

Полезная модель относится к области аналитического приборостроения для исследования и анализа веществ и преимущественно может быть использована для обнаружения и идентификации следовых количеств малолетучих органических веществ, прежде всего, наркотических, взрывчатых, психотропных, отравляющих или экологически опасных веществ, с помощью приборов спектрометрии подвижности ионов.

Полезная модель относится к области электромеханики, и может быть использовано для испытаний настройки коммутации коллекторных электрических машин

Полезная модель относится к теплоэнергетике и предназначена для определения оптимального водно-химического режима работы башенных градирен испарительного типа
Наверх