УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРИБОР ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ХОЛОДОВЫХ ТРАВМ

Полезная модель относится к медицинским диагностическим устройствам и может быть использована в травматологии и хирургии для оперативной диагностики степени холодовой травмы (обморожения).
Известно устройство для диагностики с помощью ультразвуковых, звуковых и электромагнитных волн (патент РФ №2378989, МПК А61В 8/00, опубл. 20.01.2010), выбранное к качестве прототипа, содержащее излучатель ультразвуковых волн, подключенный к генератору для излучения ультразвуковых волн, приемник ультразвуковых волн, подключенный к усилителю, пороговое устройство, подключенное к усилителю и источнику опорного напряжения, блок формирования параметров скорости, подключенный к генератору для излучения ультразвуковых волн и пороговому устройству.
Недостатком известного устройства является невозможность установления правильного диагноза о степени обморожения по изменению скорости распространения ультразвука из-за значительного разброса этого параметра у разных пациентов.
Задачей полезной модели является создания устройства для оперативной диагностики степени обморожении.
Указанная задача достигается тем, что ультразвуковой прибор для диагностики холодовых травм, так же как в прототипе, содержит излучатель ультразвуковых волн, подключенный к генератору для излучения ультразвуковых волн, приемник ультразвуковых волн, подключенный к усилителю, пороговое устройство, подключенное к усилителю и источнику опорного напряжения, блок формирования параметров скорости, подключенный к генератору для излучения ультразвуковых волн и пороговому устройству. Согласно полезной модели устройство дополнительно содержит второй излучатель ультразвуковых волн, подключенный ко второму генератору для излучения ультразвуковых волн, второй приемник ультразвуковых волн, подключенный ко второму усилителю, второе пороговое устройство, подключенное ко второму усилителю и второму источнику опорного напряжения, второй блок формирования параметров скорости, подключенный ко второму генератору для излучения ультразвуковых волн и второму пороговому устройству, блок управления, подключенный к первому и второму блокам формирования параметров скорости и блоку индикации.
Заявляемое устройство позволяет определять различия скоростей распространения ультразвука в здоровой и обмороженной тканях и соответственно определять правильно степень обморожения неинвазивно, поскольку устройство работает без хирургических вмешательств.
На фиг.1. представлена функциональная схема ультразвукового прибора для диагностики холодовых травм.
На фиг.2. представлен график зависимости внутритканевого давления (р) от разности скорости (Δс) распространения ультразвука в тканях с наличием патологии и без патологии.
Ультразвуковой прибор для диагностики холодовых травм (фиг.1) содержит блок управления 1, входы которого соединены с первым 2 и вторым 3 блоками формирования параметров скорости и выходом блока индикации 4. Выход первого блока формирования параметров скорости 2 подключен к входу первого генератора для излучения ультразвуковых волн 5, выход которого подключен к первому излучателю ультразвуковых волн 6. Между первым излучателем ультразвуковых волн 6 и первым приемником ультразвуковых волн 7 находится первый участок тела 8, который подвергся воздействию холода. Первый приемник ультразвуковых. волн 7 соединен с первым усилителем 9, выход которого подключен к входу первого порогового устройства 10. К другому входу первого порогового устройства 10 подключен первый источник опорного напряжения 11 (ИОН 1). Выход первого порогового устройства 10 подключен к входу первого блока формирования параметров скорости 2. Выход второго порогового устройства 12 подключен к входу второго блока формирования параметров скорости 3. Второй источник опорного напряжения 13 (ИОН 2) подключен к входу второго порогового устройства 12. К другому входу второго порогового устройства 12 подключен выход второго усилителя 14. К входу второго усилителя 14 подключен выход второго приемника ультразвуковых волн 15. Выход второго блока формирования параметров скорости 3 подключен к входу второго генератора для излучения ультразвуковых волн 16, выход которого подключен ко второму излучателю ультразвуковых волн 17. Между вторым излучателем ультразвуковых волн 17 и вторым приемником ультразвуковых волн 15 находится второй участок тела 18, который не подвергался воздействию холода.
Блок управления 1 выбран на микроконтроллере ATMEGA16. Первый 2 и второй 3 блоки формирования параметров скорости выполнены на микроконтроллере ATMEGA16, для подсчета временных интервалов используются два внутренних таймера-счетчика. В качестве первого 10 и второго 12 пороговых устройств использованы компараторы К521СА3. Генераторы для излучения ультразвуковых волн 5, 16 представляют собой транзистор с гальванической развязкой в коллекторной цепи. Первый 7 и второй 15 приемники ультразвуковых волн, первый 6 и второй 17 излучатели ультразвуковых волн изготовлены из любой пьезокерамики, например ЦТС-19. Первый 9 и второй 14 усилители выполнены на операционном усилителе, например 544УД2. Первый 11 и второй 13 источники опорного напряжения выбраны типовыми REF 192 фирмы ANALOG DEVICES в стандартном включении. Блок индикации 4 выполнен на цифровом индикаторе FYD-5221AH/BH.
Работа ультразвукового прибора для диагностики холодовых травм происходит следующим образом:
Первый и второй участки тела 8, 18 располагают между излучателями ультразвуковых волн 6, 17 и приемниками ультразвуковых волн 7, 15, которые устанавливают накожно.
Первый 2 и второй 3 блоки формирования параметров скорости вырабатывают одновременно импульсы запуска для генераторов 5 и 18, которые излучают ультразвуковые волны. Генераторы для излучения ультразвуковых волн 5, 18 возбуждают излучатели ультразвуковых волн 6, 17. Излученные ультразвуковые импульсы распространяются через биообъекты 8, 18 и принимаются приемниками ультразвуковых волн 7, 15, усиливаются усилителями 9, 14 и поступают на входы первого 10 и второго 12 пороговых устройств. На второй вход первого порогового устройства 10 подается напряжение с первого источника опорного напряжения 11 (ИОН 1) U1. На второй вход второго порогового устройства 12 подается напряжение со второго источника опорного напряжения 13 (ИОН 2) U2. Как только напряжение на выходе первого усилителя 9 превысит напряжение U1, выход первого порогового устройства 10 переключится в состояние логической 1 и по этому сигналу первый блок формирования параметров скорости 2 фиксирует время распространения ультразвукового импульса через первый участок тела 7 и производит вычисление скорости распространения ультразвука в первом участке тела 7. Одновременно сигнал с выхода второго усилителя 14 поступает на вход второго порогового устройства 12, на другой вход которого подается напряжение U2 со второго источника опорного напряжения 13 (ИОН 2). Переключение второго порогового устройства 12 в состояние логической единицы произойдет, если входное напряжение превысит напряжение U2. Логическая единица на выходе второго порогового устройства 12 (также как и первый) дает сигнал второму блоку формирования параметров скорости 3, который фиксирует время распространения ультразвукового импульса через второй участок тела 16 и производит вычисление скорости распространения ультразвука во втором участке тела 16. Блок управления 1 осуществляет сравнение значений двух скоростей полученных с первого 2 и второго 3 блоков формирования параметров скоростей и выводит на блок индикации значение разности скоростей распространения ультразвука в тканях с наличием патологии и без патологии. Анализ полученного значения разности скоростей, позволяет сказать какая степень обморожения у пострадавшего.
Испытания устройства проводились в хирургическом отделении областной клинической больницы г.Томска. Были обследованы 29 пациентов с различной степенью обморожения, у которых измеряли внутритканевое давление (ВТД) и разность скоростей распространения ультразвука в тканях с наличием патологии и без патологии. Результаты испытаний представлены на фиг.2, на которой показана зависимость ВТД от разности скорости распространения ультразвука в мягких тканях. Результаты экспериментальных исследований позволяют сделать вывод о возможности использования предлагаемого устройства для диагностики холодовых травм.
По сравнению с прототипом преимуществами предложенного устройства являются: возможность оперативно диагностировать степень обморожения, неинвазивность, отсутствие противопоказаний к использованию, не требуется дополнительных технических приспособлений, простота в обращении, для работы с ним не требуется специальной подготовки медицинского персонала.