3.3. Определение направления кровотока

Рассмотренный прибор для измерения скорости кровотока не позволяет определить его направление. Из выражений (3.2) и (3.3) следует, что доплеровское смещение положительно, если составляющая вектора скорости направлена к зонду, и отрицательно, если от зонда. Однако этот простейший прибор не сохраняет информацию о направлении кровотока, а дает лишь величину сдвига частоты. Информация же о направлении иногда бывает необходима: например, чтобы следить за изменением скорости кровотока в течение кардиоцикла в тех сосудах, где возникает обратный кровоток. Иногда знание направления является важной диагностической информацией (исследование вен при недостаточности сердечных клапанов).

Одно из возможных технических решений, с помощью которого можно сохранить информацию о направлении кровотока, представлено в виде структурной схемы (рис. 3.4). Принятый высокочастотный сигнал пропускается через два фильтра, один из которых отсекает частоты ниже частоты излучения и пропускает сигналы с положительным доплеровским сдвигом вплоть до максимальной угловой частоты , а другой пропускает сигналы с отрицательным доплеровским сдвигом. Как и ранее, сигналы с выхода каждого из фильтров поступают на перемножители и НЧ-усилители.

Рис. 3.4. Выделение информации о направлении потока методом фильтрации боковых полос: 1, 4 – полосовые фильтры; 2, 5 – перемножители; 3, 6 – УНЧ и полосовые фильтры

Д

Рис. 3.5. Выделение информации о направлении потока методом демодуляции со сдвигом несущей частоты: 1 – перемножитель; 2 – усилитель, полосовой фильтр и режекторный фильтр

ругой способ выделения информации о направлении кровотока показан на рис. 3.5. Принятый сигнал перемножается с опорным сигналом, смещенным на относительно частоты излучения. Спектр доплеровских сигналов при этом оказывается смещенным относительно истинного на величину , при этом сдвиг выглядит как , а сдвиг – как . Направление кровотока определяется взаимным расположением доплеровского сдвига и частоты смещения . Очевидно, частота должна быть выбрана выше наибольшего отрицательного доплеровского сдвига, а фильтр, отсекающий мощные паразитные сигналы, преобразуется здесь в полосовой режекторный фильтр с центральной частотой .

Рис. 3.6. Выделение информации о направлении потока методом квадратурной демодуляции сигналов: 1, 3 – перемножители; 2 – фазосдвигающий блок; 4, 5 – УНЧ и полосовой фильтр

Еще одна возможность построения прибора показана на рис. 3.6. Принятый сигнал поступает на два перемножителя, на одном из которых опорный сигнал сдвинут на 90 относительно другого. Для первого перемножителя опорный сигнал можно представить в виде , для второго – в виде . При этом синфазный сигнал описывается выражением , а квадратурный сигнал описывается выражением

.

Знак доплеровского сдвига, а значит, и направление кровотока определяется по соотношению фаз и . Если сдвиг положителен, то квадратурный сигнал отстает на 90 от синфазного, а если сдвиг отрицателен, то опережает его.