Реоплетизмограф

 

Изобретение относится к медицине, а именно к приборам для функциональной диагностики. Технический результат - повышение точности измерений, улучшение качества диагностики. В реоплетизмограф, содержащий генератор синусоидального тока высокой частоты, два токовых электрода, потенциометрические электроды, дифференциальный усилитель, линейный детектор средневыпрямленного значения и усилитель реплетизмограммы, дополнительно включен датчик текущего значения зондирующего тока и компенсирующий канал, состоящий из дифференциального усилителя и линейного детектора средневыпрямленного значения, выполненных аналогично предыдущим, и блок компенсации базового значения импеданса, выход которого соединен с аналоговым вычитателем, второй вход вычитателя соединен с выходом линейного детектора средневыпрямленного значения канала, выход - с входом усилителя реоплетизмограммы канала, причем дифференциальный усилитель и детектор компенсирующего канала являются общими для обоих каналов реоплетизмографа, а блоки компенсации и аналоговые вычитатели встроены в каждый канал. 1 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к приборам для функциональной диагностики, и может использоваться для проведения тонких исследований центрального и периферического кровообращения неинвазивными и инвазивными методами.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является двухканальный реоплетизмограф типа РПГ2-02, который предназначен для исследования кровотока путем измерения импеданса тетраполярным методом [1].

Прибор содержит генератор синусоидального тока частотой 40 кГц, ток от которого поступает на зондируемый участок тела через токовые электроды, общие для двух каналов.

Измерение импедансов производится двумя идентичными каналами, каждый из которых содержит два потенциометрических электрода, дифференциальный усилитель высокой частоты, измерительный блок, выход которого соединен с входом медицинского многоканального регистратора. Измерительный блок содержит линейный детектор средневыпрямленного значения, симметричный выход которого соединен с входом дифференциального усилителя реоплетизмограмм (усилитель низкой частоты) и со стрелочным прибором для отсчета базового импеданса.

С выхода усилителя сигнал поступает на активный фильтр нижних частот с частотой среза 30 Гц и далее на делитель выхода "PEO". С выхода "РЕО" сигнал поступает на аналоговое дифференцирующее устройство, а после фильтрации и дополнительного усиления подается на делитель "ДИФ".

С линейного детектора сигнал поступает также на усилитель постоянного тока, а затем на выход "ПЛЕТ".

Для установки масштабов записи на регистрирующих устройствах (например, ЭЛКАР, Н-338 и др.) в приборе применен встроенный калибратор, имитирующий колебания сопротивления по синусоидальному закону частотой 1,59 Гц амплитудой 0,1 и 0,5 Ом относительно базового значения 20 Ом.

Таким образом, известный прибор для исследования кровотока содержит высокочастотный генератор, выход которого соединен с парой электродов, называемых токовыми и два канала, каждый из которых содержит по две входные клеммы, соединенные с соответствующими парами электродов, называемых потенциометрическими и соединенные последовательно дифференциальный усилитель, измерительный блок и регистратор.

Однако известный прибор, имея максимальную разрешающую способность на уровне 0,005 О0м, не позволяет проводить тонкие исследования кровотока. Основная причина ограничения разрешающей способности - флуктуация амплитуды зондирующего тока.

Напряжение на выходе детектора U = K(I+i)(Z+z) (1) или U = K[I(Z+z)+i(Z+z)], (2) где К - коэффициент преобразования; I - усредненное за большой промежуток времени значение амплитуды зондирующего тока; i - величина флуктуации амплитуды зондирующего тока за время, зависящее от постоянной времени детектора; Z - базовое значение импеданса биообъекта; z - величина пульсации базового импеданса, обусловленная притоком и оттоком крови в исследуемом объеме.

Как видно из выражения (2), полезным сигналом является значение I(Z + z), а разрешающая способность известного прибора ограничена значением i(Z + z), являющимся напряжением шумов прибора, приведенным ко входу.

Задача изобретения - повышение точности измерений, читабельности регистрируемых кривых и, соответственно, качества диагностики за счет улучшения разрешающей способности реоплетизмографа.

Это достигается тем, что в двухканальный реоплетизмограф, содержащий генератор синусоидального тока высокой частоты, выход которого соединен с парой электродов, называемых токовыми и два канала, каждый из которых содержит по две входные клеммы, соединенные с соответствующими парами электродов, называемых потенциометрическими, каждый канал содержит соединенные последовательно дифференциальный усилитель, линейный детектор средневыпрямленного значения, усилитель реоплетизмограммы, согласно изобретению введена компенсация шумов, обусловленных флуктуацией амплитуды зондирующего тока.

Новым в устройстве является то, что последовательно со вторым токовым электродом дополнительно включены датчик текущего значения зондирующего тока, соединенный с выходом генератора синусоидального тока высокой частоты, и компенсирующий канал, состоящий из последовательно включенных дифференциального усилителя и линейного детектора средневыпрямленного значения, выполненных аналогично предыдущим, и блока компенсации базового значения импеданса, выход которого соединен с аналоговым вычитателем, второй вход вычитателя соединен с выходом детектора канала, выход - с входом усилителя реоплетизмограммы канала, причем дифференциальный усилитель и линейный детектор средневыпрямленного значения компенсирующего канала являются общими для обоих каналов реоплетизмографа, а блоки компенсации базового значения импеданса и аналоговый вычитатель встроены в каждый его канал.

Блок компенсации базового значения импеданса служит для поддержания в линейном режиме аналогового вычитателя, подключенного к нему одним из входов и содержит аналого-цифровое устройство запоминания напряжения, пропорционального значению базового импеданса.

При использовании предлагаемого реоплетизмографа, напряжение на выходе детектора U = К[(I+i)(Z+z)]-KZ(I+i), (3)
т. е. остаются нескомпенсированными только флуктуации iz. Учитывая, что величина z составляет не более 1-2% от величины Z, разрешающая способность прибора возрастает в 20-50 раз.

На чертеже представлена структурная схема реоплетизмографа с высокой разрешающей способностью.

Он содержит генератор 1 синусоидального тока высокой частоты, выход которого соединен с парой электродов 2, называемых токовыми. Две другие пары электродов 3, называемых потенциометрическими, подключены к входам дифференциальных усилителей 4 левого и правого каналов. Оба канала содержат подключенные к выходам соответствующих дифференциальных усилителей детекторы 5. Последовательно с токовыми электродами включен датчик 6 текущего значения зондирующего тока, соединенный с вторым дифференциальным усилителем 7, нагруженным на второй детектор 8, к выходу которого подключены блоки компенсации 9. Аналоговые вычитатели 10 имеют по два входа, которые соединены с выходами соответствующих дифференциальных усилителей 5 и блоков компенсации 9. К выходам аналоговых вычитателей подключены усилители 11 реоплетизмограммы, которые соединены с регистратором 12.

Реоплетизмограф работает следующим образом.

На пациента накладываются электроды 2 и 3 по методике тетраполярной реографии. При протекании зондирующего тока, создаваемого генератором 1, по объемному проводнику, образованному участком тела пациента, на потенциометрических электродах 3 создается разность потенциалов, пропорциональная полному электрическому сопротивлению (импедансу) объемного проводника. Дифференциальные усилители 4 левого и правого каналов усиливают падения напряжения, и на выходе детекторов 5 появляются напряжения, пропорциональные базовым импедансам соответствующих областей тела пациента. Базовое (среднее) значение импеданса будет модулироваться переменной составляющей, обусловленной пульсовой волной кровенаполнения. Датчик 6 отслеживает текущее значение зондирующего тока и после его усиления и детектирования в блоках 7 и 8, через блоки компенсации 9, подает на аналоговые вычитающие устройства 10, где флуктуации амплитуды зондирующего тока, проявляющиеся как шумовой сигнал, ограничивающий разрешающую способность реоплетизмографов, построенных по классической схеме, вычитаются из основного сигнала, в результате чего происходит компенсация шумов. Очищенный сигнал подается на усилители 11 реоплетизмограммы и поступает на регистратор 12.

Во время проведения медицинских испытаний реоплетизмографа, подтверждено повышение его разрешающей способности не менее, чем на порядок, в результате чего стала возможной регистрация кровотока тонких анатомических структур и детальное исследование реограммы более крупных тканей и органов.

Источники информации
1. М.И.Гуревич и др. Импедансная реоплетизмография. Киев. Наукова думка, 1982, с. 103, рис. 59.

Формула изобретения

Реоплетизмограф, содержащий генератор синусоидального тока высокой частоты, выход которого соединен с одним из двух токовых электродов, два канала, каждый из которых содержит по две выходные клеммы, соединенные с соответствующими потенциометрическими электродами, дифференциальный усилитель, включенный последовательно с линейным детектором средневыпрямленного значения, и усилитель реоплетизмограммы, отличающийся тем, что последовательно со вторым токовым электродом дополнительно включены датчик текущего значения зондирующего тока, соединенный с выходом генератора синусоидального тока высокой частоты, и компенсирующий канал, состоящий из последовательно включенных дифференциального усилителя и линейного детектора средневыпрямленного значения, выполненных аналогично предыдущим, и блока компенсации базового значения импеданса, выход которого соединен с аналоговым вычитателем, второй вход вычитателя соединен с выходом линейного детектора средневыпрямленного значения канала, выход - с входом усилителя реоплетизмограммы канала, причем дифференциальный усилитель и линейный детектор средневыпрямленного значения компенсирующего канала являются общими для обоих каналов реоплетизмографа, а блоки компенсации базового значения импеданса и аналоговый вычитатель встроены в каждый его канал.

РИСУНКИ

Рисунок 1