Спосіб вимірювання швидкості кровотоку

Реферат: Спосіб вимірювання швидкості кровотоку, в якому визначають швидкість потоку крові шляхом визначення напрямку кровотоку, причому визначають різницю частот між значеннями швидкості потоку крові відносно джерела випромінювання, оцінюють потужність потоку крові, а також додатково створюють інверсний сигнал напрямку кровотоку, за параметрами якого визначають координати розташування, лінійний розмір та структурні властивості тромбу. UA 112935 U (54) СПОСІБ ВИМІРЮВАННЯ ШВИДКОСТІ КРОВОТОКУ UA 112935 U UA 112935 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пропонована корисна модель належить до сфери медичної техніки та може бути використана при неінвазивному дослідженні швидкості кровотоку в судинній системі. Призначена для застосування у стаціонарних, амбулаторних умовах для діагностики захворювань, пов'язаних з атеросклерозом, тромбозом тощо. Відомий спосіб вимірювання швидкості кровотоку (див. патент № 2246896 Росії МПК7 А61В 8/06, А61В 5/026, опубл. 27.05.2005 p.), згідно з яким визначають швидкість потоку крові шляхом ультразвукової допплерівської ехолокації кровотоку на вибраній ділянці серцево-судинної системи не менше ніж трьома некомпланарними зондувальними ультразвуковими променями, встановленими під кутами, визначають проекції вектора швидкості кровотоку. Недоліками цього способу є недостатня точність та достовірність отриманих даних через складну схему реєстрації інформаційного сигналу від судинної системи, а також неможливість визначення лінійних розмірів тромбу, щільності та його координати розташування в судині. Найбільш близький до запропонованої моделі за сукупністю ознак є відомий спосіб вимірювання швидкості кровотоку (див. а.с. № 1810042 СРСР МКВ А61В 5/02, опубл. 23.04.1993 p.), згідно з яким визначають швидкість потоку крові шляхом визначення напрямку кровотоку за законом Доплера, тобто за залежністю зміни знаку швидкості кровотоку та знаку різниці частот відбитого та виміряного ультразвукових сигналів. Недоліками цього способу є недостатня точність отриманих даних неможливість визначення координати розташування, лінійних розмірів та структурних властивостей тромбу. В основу корисної моделі поставлено задачу створити такий спосіб вимірювання швидкості кровотоку, за яким шляхом визначення різниці частот інформаційних сигналів швидкості потоку крові відносно джерела випромінювання, оцінюють напрямок та потужність потоку крові, а також вимірюванням параметрів створеного інверсного сигналу кровотоку забезпечують точність визначення координати розташування тромбу, його геометричних параметрів та структурних властивостей стосовно щільності. Поставлена задача виконується тим, що в способі вимірювання швидкості кровотоку, в якому визначають швидкість потоку крові шляхом визначення напрямку кровотоку, згідно з пропонованою корисною моделлю, новим є те, що визначають різницю частот між значеннями швидкості потоку крові відносно джерела випромінювання, оцінюють потужність потоку крові, а також додатково створюють інверсний сигнал напрямку кровотоку, за параметрами якого визначають координати розташування, лінійний розмір та структурні властивості тромбу. Підвищення точності вимірювання швидкості кровотоку досягають тим, що завдяки реєстрації та аналізу характеристик випромінювання, створеного джерелом випромінювання та відбитого від серцево-судинної системи організму, а також додаткового вимірювання параметрів створеного інверсного сигналу кровотоку, забезпечують визначення координати розташування тромбу, його геометричних параметрів та структурних властивостей. Спосіб вимірювання швидкості кровотоку полягає в наступному. У принцип фізичної дії способу покладено ефект Доплера у диференціальній формі. Для цього джерело випромінювання акустичної хвилі розташовують на одній лінії з приймальними елементами. До того ж вони є однаково розташовані відносно джерела випромінювання. У такому випадку є можливість використовувати ефект Доплера та закон Бернуллі для визначення розташування дефектних ущільнень у кровоносних судинах. Тиск потоку крові більше буде там, де швидкість руху крові буде меншою. Таким чином, за відсутності утворення тромбу (бляшок) у судині кров протікає з меншою швидкістю, ніж за наявності утворення на стінках судини в однаковий інтервал часу. Якщо спостерігається утворення на стінках судини, тобто прохід стає більш вузьким, то швидкість руху крові збільшується, водночас, тиск крові зменшується. Після проходу частини з утворенням та виходу до нормального стану судини потік крові гальмується, а тиск крові збільшується. Отже, оцінюють різницю швидкості руху відносно джерела випромінювання. Таким чином, реєструючи частотну різницю між значеннями швидкості потоку крові відносно джерела випромінювання, оцінюють напрямок та потужність потоку крові і, як наслідок, можливі ускладнення у межах базової довжини чутливого елементу. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображено: на фіг. 1 - блок-схему вимірювача швидкості кровотоку, де: 1 - головка випромінювання та реєстрації інформаційного сигналу, 2 - джерело випромінювання, 3,4 - приймальні перетворювачі, 5, 6 - підсилювачі сигналу, 7 - підсилювач потужності, 8, 9 - балансні демодулятори, 10 - генератор опорної частоти та загальної синхронізації, 11 - диференційний індикатор напрямку, 12 - суматор, 13 аналогово-цифровий перетворювач (АЦП), 14 - блок обробки інформації; на фіг. 2 - блок-схема дії диференційного індикатора 11 напрямку руху крові; на фіг. 3 - схема визначення координати місця розташування новоутворення та оцінки його стану. 1 UA 112935 U 5 10 15 Спосіб вимірювання швидкості кровотоку реалізують наступним чином. Для реєстрації швидкості та напрямку руху крові по судинах використовують три елементи, фізично пов'язані із процесом дослідження, а саме головку 1 випромінювання (фіг. 1) та реєстрації сигналу, яка містить джерело 2 випромінювання та два приймальних перетворювачі 3, 4. Приймальні перетворювачі 3, 4 рознесені та розташовані відносно джерела 2 випромінювання за однаковою відстанню. Сигнали з приймальних перетворювачів 3, 4 підсилюють у відповідних підсилювачах 5 та 6, підсилений сигнал надходить до балансних демодуляторів 7 та 8, де змішують з протифазними сигналами підсилювача 9 потужності. Збурення джерела 2 випромінювання відбувається завдяки генератору 10 опорної частоти та загальної синхронізації, що формує сигнал, який через підсилювач 9 потужності надходить до джерела 2 випромінювання. Протифазний сигнал з виходу підсилювача 9 потужності виконує функцію опорного стосовно балансних демодуляторів 7 та 8. Таким чином, балансні демодулятори 7 та 8 формують на виході сигнал диференційних частот " f " та " f ", які надходять до диференційного індикатора 11 напрямку та суматора 12. Диференційний індикатор 11 (фіг. 2) вказує на напрямок, де розташований можливий тромб (фіг. 3) за значеннями величин швидкості V1, V2 , V3 кровотоку. При цьому визначають сигнали U2 , U3 , U4 від джерела 2 випромінювання та приймальних перетворювачів 3, 4. Таким чином, аналізують різницю за прямим та інверсним 20 напрямком між сигналами U2 , U3 , U4 для підвищення точності визначення місця розташування. Отже, якщо диференційний індикатор 11 (фіг. 2) визначає сигнал U4U3  U4U2 , тобто 25 30 35 40 вектори 43  42 , то це означає, що головка 1 випромінювання (фіг. 1) та реєстрації сигналу, знаходячись над тромбом (новоутворенням), створює сигнал про його знаходження. При русі головки 1 випромінювання (фіг. 1) та реєстрації сигналу вздовж осі руху кровотоку визначають розмір тромбу (новоутворення). Уточнення визначення координати, розміру та щільності тромбу, тобто його структури, здійснюють визначенням інверсного векторного сигналу: якщо U4U3  U4U2 , тобто 43  42 , або U4U3  U4U2 , тобто 43  42 , то оцінюють різницю швидкості руху відносно джерела випромінювання та спостерігають наявність тромбу, координату його розташування, а також характер структури та щільність. Суматор 12 (фіг. 1) надає можливість отримувати більш високу точність визначення швидкості руху, користуючись інформацією про зустрічні напрямки векторів швидкостей потоку крові в судинах, інвертовані сигнал від суматора 12 надходить через АЦП 13 до блоку 14 обробки інформації та пристрій 15 візуалізації отриманих результатів, що використовують при експрес-діагностиці серцево-судинної системи. За таким принципом можна створювати багатоканальну схему вимірювання, якщо розташовувати декілька головок 1 випромінювання (фіг. 1) та реєстрації сигналу як окремі елементи на різних частинах тіла. Таким чином, спосіб дозволяє відстежувати швидкість руху крові та її динаміку упродовж визначеного часу, якого не мають інші способи. На відміну від існуючих приладів, спосіб дає можливість оцінювати координати місця розташування, а також відносну щільність тромбу та ступінь його небезпечності. Це підвищує точність в порівнянні із системою прототипу в 2-3 рази, що дозволяє отримати високу якість діагностики та профілактики серцево-судинних захворювань. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Спосіб вимірювання швидкості кровотоку, в якому визначають швидкість потоку крові шляхом визначення напрямку кровотоку, який відрізняється тим, що визначають різницю частот між значеннями швидкості потоку крові відносно джерела випромінювання, оцінюють потужність потоку крові, а також додатково створюють інверсний сигнал напрямку кровотоку, за параметрами якого визначають координати розташування, лінійний розмір та структурні властивості тромбу. 2 UA 112935 U 3 UA 112935 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4