Устройство для наблюдения и регистрации пульсаций сосудов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ ()857849 (61) Дополнительное к ввт. спид-ву l 234608 (22) Заявлено 100878 (23) 2658254/18-10

Р )М. Кл,з с присоединением заявки ¹ G 01 И 29/00

А 61 В 5/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытнй (23) ПриоритетОпубликовано 236881 Бюллетень ¹ 31

Дата опубликования описания 230881 (53) УДК 615. 4 71:

: 534 ° 8: 616. 13-073 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Э.Л.Пилецкас, А.И.Мамаев и С.В.Червяк1 ",; . ь „.) 1 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ

ПУЛЬСАЦИЙ СОСУДОВ

Изобретение относится к ультразвуковой медицинской технике, предназначенной для черезкожного контроля состояния сосудов.

По основному авт.св. 9 234608 известно устройство для наблюдения и регистрации пульсаций сосудов, содержашее последовательно соединенные задаюший генератор, выход которого подключен ко входам гетеродина, индикатора эхограмм и генератора стробимпульсов, передатчик, блок сканирования, соединенный с многоэлементным пьезопреобразователем, приемник, детектор, другой вход которого подключен к выходу гетеродина, селектор, первый вход которого подключен к индикатору эхограмм, а второй — соединен с выходом генератора строб-импульсов, блок регистрации пульсограмм и конт- 20 рольный индикатор (1) .

Однако это устройство не обеспечивает автоматизированного поиска, индикации и вычисления параметров пулЬсограмм по характерным признакам, на- 25 пример экстремумам, переходам через ноль и т.д., а также обладает низкой помехоустойчивостью при измерениях.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обес- 30 печения автоматизированного поиска, индикации и вычисления параметров пульсограмм по характерным признакам.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для наблюдения и регистрации пульсаций сосудов дополнительно введены блок формирования маркеров, блок цифровой обработки, блок управления и схема установки переменного шага автоматизированного поиска, характерных признаков пульсограмм, при этом два входа блока формирования маркеров подключены соответственно к выходу контрольного индикатора и через схему установки переменного шага автоматизированного поиска к выходу генератора строб-импульсов, а выход блока формирования маркеров подключен ко второму входу контрольного индикатора, вход блока цифровой обработки соединен с выходом блока регистрации пульсограмм, входы блока управления подключены соответственно к выходам, контрольного индикатора, блока формирования маркеров, блока цифровой обработки и схемы установки переменного шага автоматизированного поиска, а выходы блока управления соответственно соединены с блоками формирования марке857849

4 ров и цифровой обработки и со входом схемы установки переменного шага автоматизированного поиска.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для наблюдения и регистрации пульсаций сосудов; на фиг. 2 - структурная схема блока 5 ормирования маркеров; на фиг. 3 структурная схема блока цифровой обработки; на фиг. 4 — временные эпюры, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит последовательt0 но соединенные задающий генератор 1, выход которого подключен ко входам гетеродина 2, индикатора 3 эхограмм и генератора 4 строб-импульсов, передатчик 5, блок 6 сканирования, соеди Ф ненный двухсторонними связями с многоэлементным пьезопреобразователем 7, приемник 8, детектор 9, второй вход которого подключен к вйходу гетеродина 2, селектор 10, первы: > вход ко- 20 торого подключен ко второму входу индикатора 3 эхограмм, а второй соединен с выходом генератора 4 стробимпульсов, блок 11 регистрации пульсограмм и контрольный индикатор 12.

Кроме того, устройство содержит блоки 13 формирования маркеров„ 14 цифровой обработки н 15 управления, а также схему 16 установки переменного шага автоматизированного поиска харак-Зо терных признаков пульсограмм, причем два входа блока 13 формирования маркеров подключены через схему 16 уста- . новки переменного шага к выходу генератора 4 строб-импульсов и к выходу З контрольного индикатора 12, а выход блока 13 — ко второму входу контрольного индикатора 12, вход блока 14 цифровой обработки соединен с выходом блока 11 регистрации пульсограмм, а блок 15 управления двухсторонними связями соединен с блокам., 13 формирования маркеров и 14 цифровой обработки и односторонними входящими связями через схему 16 установки переменного шага с выходом генератора 4 4Я строб-импульсов и с выходом контроль- ного индикатора 12, а второй вход схемы 16 установки переменного шага, включенной между выходом генератора

4 строб-импульсов и запараллельными gp входами блоков 13 формирования маркеров и 15 управления, соединей с блоком 15 управления.

Блок 15 управления содержит соединенные между собой двухсторонними связями пульт 17 управления и схему

18 генерации управляющих сигналов.

Блок 13 формирования маркеров содержит мультиплексор 19, выход которого через схему 20 сравнения.соединен с пультом 17 блока 15 управления dp и через схему 20 сравнения и формирования 21 с контрольным индикатором

12,. причем три входа мультиплексора

19 подключены соответственно через соединенные между собой регистры 65

22 и 23, регистр 23 маркера и реверсивные счетчики 24 и 25 маркеров посредством шины Ш1 с пультом 17 блока 15 управления и тремя выходами кольцевого счетчика 26, вход которого соединен через устроитель 27 час— тоты с первым входом счетчика 28 и выходом схемы 16 установки переменного шага, второй вход счетчика 28 подключен к выходу контрольного индикатора 12, а выход — ко второму входу схемы 20 сравнения.

Блок 14 цифровой обработки содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 29, вход которого подключен к выходу блока 11 регистрации пульсограмм, запараллельные регистры 30 и 31 амплитуды, вычислитель 32,запараллелельные мультиплексоре 33 и 34, вторые входы которых подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя 29, и регистры 35 и 36 сравнения, мультиплексор 37 данных, два выхода которого подключены к схеме 38 сравнения, выход которой соединен с блоком 15 управления, регистр 39 данных, цифровой индикатор 40, причем вторые входы аналогоцифрового преобразователя 29, регистров 30 и 31 амплитуды, 35 и 36 сравнения, 39 данных и третьи входы мультиплексоров 33, 34 и 37 данных соединены посредством шины Ш2 с пультом

17 блока 15 управления.

Устройство работает в двух режимах: в режиме поиска-обнаружения сосуда и наблюдения пульсограммы на контрольном индикаторе и в режиме автоматизированного поиска-индикации характерных признаков пульсограммы и определения численных значений ее параметров, В режиме поиска-обнаружения сосуда при помощи блока 6 сканирования к передатчику 5 и приемнику 8 подключаются отдельные пьезоэлементы многоэлементного пьезопреобразователя 7 (манжеты). При этом пьезоэлементы излучают в исследуемую среду ультразвуковые импульсы, которые, отразившись от стенок сосуда, принимаются теми же пьезоэлементами, преобразуются ими в электрические эхо-сигналы и поступают через блок 6 сканирования, приемник 8, детектор 9 на индикатор

3 эхограммы. На экране индикатора 3 эхограммы эхо-сигналы отображаются в виде вертикальных выбросов, развернутых по глубине (зхограмма типа A)..

Если сосуд не поражен, отраженные от его стенок эхо-сигналы периодичес-. ки (в такт сердечному циклу) пульси-. руют по амплитуде. Пульсирующие эхосигналы выделяются селектором 10 при помощи подвижного строб-импульса, вы- рабатываемого генератором 4. Положение строб-импульса на эхограмме индицируется индикатором 3. Выделенные селектором 10 эхо-сигналы поступают

857849 на пиковый детектор (не обозначен), установленный в блоке 11 регистрации, где детектируется во времени огибающая их амплитуды. Далее закон пульсации сосудов (пульсограмма) 41 отображается на контрольном индикаторе

12. Кроме того, в блоке 11 регистрации пульсограмма 41 может быть записана, например, на,теплочувствитель ную ленту.

Далее операции поиска, индикации и вычисления параметров пульсограмм по характерным признакам осуществляются в автоматизированном режиме при помощи блоков 13 формирования маркерон, 14 цифровой обработки ч 15 управления. Для этого врач-оператор при помощи органов управления пульта 17 блока 15 обозначает подвижными маркерами 42 интересующий его интервал автоматизированного поиска на пульсограмме 41, задает шаг поиска (кван- 20 тования) и характерный признак искомого параметра. После выполнения указанных операций устройство автоматически определяет наличие искомого признака на пульсограмме, индицирует 25

его местоположение выделенным (например, мерцающим) маркером, определяет численное значение соответствующего параметра и выдает его на цифровой индикатор 40 блока 14 цифровой обработки. При этом блок 13 формирования маркеров обеспечивает формирование сигналов подсвета, поступающих на контрольный индикатор

12 для локализации местоположения маркеров 42 на пульсограмме 41 и нырабатынает сигнал начала и конца авто-. матизированного поиска характерного признака пульсограммы. Осуществляется это следующим образом. Сигналы перемещения маркеров 42, поступающие с 40 пульта 17 блока 15 управления, через шину Ш1 заносятся в реверсивные счетчики 24 и 25 маркеров блока 13. Импульсы 43 начала-конца развертки контрольного индикатора 12 (импульсы 45 сброса) поступают на второй вход счет-чика 28 блока 13 и осуществляют его сброс. Тактирующие импульсы 44, поступающие с выхода генератора 4 стробимпульсов через схему 16 на первый 5р вход счетчика 28 блока 13, в нем .накапливаются, моделируя текущую временную координату (фазу) пульсограммы 41. Содержимое счетчика 28 в течение каждого такта сравнивается с

55 содержимым регистра 23 маркера и счетчиков 24 и 25, в которых хранятся коды местоположения маркеров на пульсограмме.Для этого часто-, та тактовых импульсов устраивается с помощью утроителя 27 частоты и 60 подается на вход кольцевого счетчика

26, который в течение такта подключаеФ по очереди через мультиплексор

19 выходы регистра 23 маркера и ре- . нерсивных счетчиков 24 и 25 марке- б5 ров ко входу схемы 2о сравнения.

В момент совпадения содержимого счетчика 28 и реверсивного счет ика 24 первого маркера на выходе блока 13 вырабатываются два сигнала: сигнал

45 индикации местопоЛожения маркера, поступающий на контрольный индикатор

12, и сигнал 46 начала поиска, поступающий на блок 15 управления. После прохождения сигнала 45 блок 14 цифровой обработки начинает поиск заданного признака пульсограммы с заданным шагом. Во время поиска текущее значение временной координ ты искомого признака записывается н регистр 22 блока 13 при помощи сигнала 47, вырабатываемого блоком 15 управления. В момент совпадения содержимого счетчика 28 регистра 23 выделенного (среднего) маркера на выходе блока 13 вырабатывается сигнал 45 индикации мсстоположения выделенного (среднего) маркера, поступающий на контрольный индикатор 12. В момент совпадения те-. кущего значения содержимого счетчика

28 и содержимого реверсивного счетчика 25 второго маркера с выхода блока 13 выдается сигнал 45 индикации местоположения второго маркера, поступающий на контрольный индикатор

12, и сигнал конца поиска на блок 15 управления. В этот же момент при помощи сигнала 47, поступающего из блока 15 управления на вход регистра

23 блока 13, значение временной координаты искомого признака из регистра

22 записывается в регистр 23 выделенного (среднего) маркера. далее импульсом 43 сброса (соответстнующим концу развертки пульсограммы на контрольном индикаторе 12) блок 13 формирования маркеров приводится в исходное состояние (производится сброс счетчика 28).

Блок 14 цифровой обработки работает следующим образом.

На вход аналого-цифрового преобразователя 29 блока 14 с выхода блока 11 регистрации поступает аналоговый сигнал пульсограммы 41. Кроме того. из блока 15 посредством шины

Ш2 на блок 14 поступают управляющие сигналы (не показаны): импульсы запуска аналого-цифрового преобразователя 29, строб-импульсы записи в регистры 30 и 31 амплитуды, сигнал управления мультиплексорами 33 и 34, сигнал управления мультиплексором 37 данных, а также строб-имПульсов

48 и 49 (фиг. 4) записи н регистры

35 и Зб сравнения и строб-импульсов

50 записи в регистр 39 данных. В режиме поиска максимального амплитудного значения пульсограммы сигнал управления мультиплексорами 33 и 34 блока 14, поступающий из блока 15 управления, устанавливается равным логической единице, что обеспечивается подключение выхода аналогового цифрового преобразователя 29 на весь

857849

15

d0 цикл поиска ко входам регистров 35 и 36 сравнения. Поиск максимума амплитуды начинается с момента выдачи бпоком 13 формирования маркеров сигнала 46 начала поиска. Получив сигнал 46 начала поиска, блок 15 управления в этом же такте выдает сигнал 48, по которому первое значение амплитуды пульсограммы 41 заносится в регистр 35 сравнения. Схема

38 сравнения сравнивает содержимое регистров а5 и 36 сравнения и выдает на блок 15 управления сигнал 51, который равен логической единице, если содержимое регистра 35 больше или рав но содержимому регистра зб, и логическому нулю, если содержимое регистра 35 меньше содержимого регистра 36.

В первом случае в последующем такте новое значение текущей амплитуды пульсограммы 41 заносится в регистр

36, во втором — в регистр 35. Соответственно с блока 15 управления выдаются сигналы: в первом случае сигнал 49, во втором — 48. Производится очередное сравнение содержимого регистров 35 и 36, и процедура повторяется. Одновременно в каждый такт при появлении большего абсолютного значения амплитуды в регистрах. з5 и Зб соответствующая ему временная координата пульсограммы заносится сигналом 47, поступающим иэ блока

15 управления, в регистр 22 блока 1З формирования маркеров.

Таким образом, в одном из регистров 35, 36 сравнения в коНце цикла поиска хранится значение максимальной амплитуды пульсограммы 41, а в регистре 22 блока 13 формирования маркеров — значение соответствующей ему временной координаты. Причем сигнал

51 на выходе схемы 20 сразнения блока 14 определяет в каком . з регистров 35,36 сравнения хранится искомое значение амплитуды и через блок 15 управления соответственно управляет мультиплексором 37 данных, подключающим ко входу регистра 39 данных выход регистров сравнения; либо регистра 35, либо 36. В конце цикла поиска блок 15 управления выдает сигнал 50, по которому производится запись значения получаемого параметра пульсограммы 41 в регистр 39 данных для отображения на цифровом индикаторе блока 14. Одновременно этим же сигналом 50 производится запись значения временной координаты этого параметра в регистр 23 выделенного (среднего) маркера блока 13, Сигнал подсвета маркера выводится на контрольный индикатор 12 в следующем цикле поиска. Поиск минимальной амплитуды пульсограммы 41 производится аналогично. Отличие состоит в том, что в блоке 15 управления инвертируется сигнал 51, поступающий со схемы 38 сравнения, поэтому блок 15 управления начинает генерировать управляющие сигналы 48, 49 таким образом, что новое значение амлитуды пульсограммы заносится в тот регистр (35 или 36) сравнения, в котором до этого хранилось меньшее ее значение.

В итоге в одном из регистров (35 или

36) сравнения оказывается минимальное значение амплитуды пульсограммы 41.

Поиск участка пульсограммы с максимальной крутизной и определение ее численного значения производится путем сравнения значений приращений

hU„,, rpeaU» — разность между двумя соседними значениями амлитуды пульсограммы (),„„.и 0„„.,„. Так как в одном цикле поиска шаг по временной координате постоянен, приращение д0,=

=()„ „-0» пропорционально крутизне пульсограммы 41.

При поиске участка пульсограммы с максимальным значением ЬОп„ блок

14 выполняет две функции: вычисляет ь О„„+„и сравнивает дО" „с ьо„, Вычисление ь () „;+„производится следующим образом. В начале каждого такта текущее значение пульсограммы 0 ;+„ записывается в регистр 30 амплитуды при помощи строб-импульса, поступающего из блока 15 управления на вход регистра 30 (на фиг. 4 не показан) .

В конце каждого такта последующее значение пульсограммыО,+ записывается в регистр 31 амплитуды при помощи строб-импульса, поступающего на вход регистра 31 иэ блока 15 управления (на фиг, 4 не показан) . Таким образом, в регистрах 30, 31 оказываются записанными два значения амплитуды пульсограммы, соответствующие временному интервалу (шагу), на котором определяется крутизна. При помощи вычислителя, подключенного к выходам регистров 30 и 31, определяется разность Ь U „.. 0„„-+ - и„;,, Поскольку в режиме поиска характерной крутизны пульсограммы на мультиплексоры 33 и 34 с выхода блока 15 управления подается сигнал, равный логическому нулю, что обеспечивает постоянное подключение ко входам регистров 35 и 36 сравнения выхода вычислителя 32, дальнейшее сравнение значения Л()ц,. и поиск среди них максимального производится аналогично как и при поиске максимальной амплитуды пульсограммы.

Поиск минимальной крутизны пульсограммы отличается от описанного режима тем, что в блоке 15 управления инвертируется сигнал 51, поступающий от схемы 38 совпадения блока 14, т.е. аналогично случают поиска минимальной амплитуды пульсограммы.

Необходимость в схеме 16 установки переменного шага автоматизированного поиска характерных признаков

85 7 84 9

10 пульсограммы вызвана частым наличием на пульсограмме аддитивных помех и наводок. Возникают эти помехи из-за нарушений акустического контакта между многоэлементным пьезопреобразователем и кожей пациента ревербеI 5 рации ультразвука в поверхностных слоях тканей, движения пациента при дыхании и др.факторов. Выражаются помехи в виде флуктуаций, "наложенных" на пульсограмму.

Одним из эффективных путей исклю10 чения ошибочного определения характерного признака пульсограммы попаданием на ложный экстремум кривой и тем самым, повышения пОмехоустойчивости устройства является введение в устройство схемы 16, обеспечивающей проведение последовательных процедур поиска характерных признаков при различном шаге квантования пульсограмм. filar квантования зада- 20 ется оператором с пульта 17 блока

15 управления. В сущности схема 16 осуществляет управляемое из блока

15 управления деление частоты тактирующих импульсов 44, поступающих 25 на блоки 13 и 15 от генератора стробимпульсов. Деление частоты повторения импульсов 44 осуществляется в соответствии с выражениемЕ т в = твьрк где тьхи Fòььх wacToTa импуяьcol3 соот-30 ветственно на входе и выходе схемы, n = О, 1, 2, 3, 4 — величина шага поиска, устанавливаемая с пульта 17 блока 15.

Предлагаемое изобретение может быть использовано для непрерывного контроля за динамическим состоянием сосудов, автоматизированного поиска и индикации характерных признаков пульсограмм и объективного определения численных значений ее парамет- 40 ров, что позволяет своевременно выявлять и локализовывать аклюзионные поражения сосудов, а также другие заболевания, выражающиеся в нарушении динамики сосудистой системы, Кроме того, устройство может быть использовано для исследования кардиодинамики.

Формула изобретения

Устройстго для наблюдения и регистрации пульсаций сосудов по авт.св.

23460и, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширечия функцио. нальных возможностей за счет обеспечения автоматизированного поиска, индикации и вычисления параметров пульсограмм по их характерным признакам, в него дополнительно ьведены блок формирования маркеров, блок цифровой обработки, блок управления и схема установка переменного шага автоматизированного поиска характерных признаков пульсограмм, при этом два входа. блока формирования маркеров подключены соответственно к выходу контрольного индикатора и через схему установки переменного шага автоматизированно о поиска к выходу генератора строб-импульсов, а выход блока формирования маркеров подключен ко второму входу контрольного индикатора, вход блока цифровой обработки соединен с выходом блока регистрации пульсограмм, входы блока управления подключены соответственно к выходам контрольного индикатора, блока формирования маркеров, блока цифровой обработки и схемы установки переменного шага автоматизированного .поиска, а выходы блока управления соответственно соединены с блоками формирования маркеров и цифровой обработки и со входом схемы установки переменного шага автоматизированного поиска. источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 234608, кл. А 61 В 5/02, 1966 (прототип).

857849 фиг. Ф

Составитель О. Петров 1ехред М. Коштура Корректор Н. Стец

Редактор О. Малец

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7232/72 Тираж 907 Подписное

ВнИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5