Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для диагностики органной патологии

Изобретение относится к области медицины, а именно к хирургии, терапии, онкологии, гастроэнтерологии, и может быть использовано при оценке жизнеспособности внутренних органов и тканей, в целях диагностики органной патологии.

Известно устройство для оптической томографии (патент RU №2532992 С2, класс G01B 9/02, опубл. 20.11.2014, Авторы: Ким Беоп-Мин, Ли Санг-Вон). Устройство создает двумерное изображение сканируемой области, например, сетчатки глаза, по принципу оптической когерентной томографии, используя широкополосный источник света и спектроскоп, выполненный в виде фотодиода или камеры.

Недостатком известного прибора является узконаправленность, которая связана с возможностью проведения исследования только на строго определенном фокусном расстоянии от объекта, что резко ограничивает доступность исследований отдельных тканей или органов, на которые невозможно точно установить устройство. Значительным недостатком является использование широкополосного источника света с множеством испускаемых длин волн, что не позволяет производить анализ расположенных на различной глубине тканей раздельно в двух или более спектрах излучения. Недостатком также является отсутствие оптометрического датчика для регистрации и измерения оптической плотности органов или тканей. Следует отметить также отсутствие блоков автоматической обработки и анализа полученных со спектроскопа данных, что приводит к субъективной интерпретации результатов исследования и высокому риску диагностических ошибок.

Известно также устройство для исследования гемодинамики внутренних органов (патент RU №47201 U1, класс А61В 5/02, опубл. 27.08.2005, Авторы: Малков И.С., Алукаев М.И., Чернов С.А., Козлов Р.К., Закиров A.M., Зайнутдинов A.M., Шакиров М.И.), взятое в качестве прототипа, предназначенное для определения давления в интрамуральных сосудах полых органов, частоты пульса, тренда насыщения гемоглобина кислородом и для отображения фотоплетизмограммы сосудов полых и паренхиматозных органов. В брюшную полость вводят устройство и захватывают полый орган таким образом, чтобы он находился между браншами устройства.

Через трубку в жесткую камеру с эластической мембраной нагнетают избыточное давление с помощью резиновой груши, а затем манометром измеряют давление в интрамуральных сосудах полых органов.

Излучение от двухволнового источника света отражается от тканей полого органа, воспринимается и преобразуется фотоприемником в электрический сигнал, который через провода кабеля передается в автоматический блок обработки и цифровой индикации. Автоматический блок вычисляет характер электрического сигнала и отображает на дисплее в цифровом виде информацию о частоте пульса, тренде насыщения гемоглобина кислородом и фотоплетизмограмму.

Недостатками известного устройства является определение только показателей пульсовой составляющей кровотока, которая характеризуется лишь относительными амплитудными параметрами, связанными с тонусом сосудов и уровнем кровяного давления в той части артериального коллектора тканей, где кровоток имеет пульсирующий характер (артерии и артериолы). Метод не позволяет определить другие важные составляющие интегрального кровотока, определяющего ишемию, в сосудах с непульсирующим кровотоком - в прекапиллярах, в артериальной и венозной части капилляров, в артериях и артериолах с непрерывным характером кровотока (патент RU №2162294 С1, класс А61В 5/00, G01N 33/48, опубл. 27.01.2001, Авторы: Жижин Ф.С., Точилов С.Л., Тихомирова О.А.). По этой причине с его помощью нельзя провести достоверную диагностику жизнеспособности органов и тканей. Помимо этого, недостатком устройства является инвазивность и травматичность проведения замеров при исследовании состояния внутренних органов. Кроме того, значительным недостатком является отсутствие автоматического сравнения и индикации полученных результатов с нормальными показателями, что приводит к субъективной интерпретации данных исследования, ложноположительным, ложноотрицательным результатам определения жизнеспособности и повышению риска диагностических ошибок. Следует отметить, что нарушение кровообращения в интрамуральных сосудах полых органов брюшной полости может быть следствием падения системного давления, в результате чего замеры локального давления в интрамуральных сосудах без замеров системного давления нельзя считать достоверными.

Задачей заявленного изобретения является повышение точности, достоверности и простоты диагностики органной патологии.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое устройство, заключается в расширении возможности диагностики органной патологии при хирургических вмешательствах, терапевтических исследованиях, в онкологии, гастроэнтерологии, с помощью определения степени насыщения гемоглобина кислородом, пульсовой и непульсовой оптической плотности органов и тканей, фотоплетизмограммы, повышение точности устройства за счет автоматического анализа и сравнения с нормой, цифровой индикации частоты пульса, степени насыщения гемоглобина кислородом, оптической плотности ткани, графического изображения фотоплетизмограммы на дисплее, и отображения жизнеспособности органов и тканей на светодиодной ленте.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для диагностики органной патологии, содержащем датчик, включающий в себя два излучающих диода красного и инфракрасного диапазонов, и фотоприемник, подключенный к микропроцессору, новым является то, что синхронный демодулятор подключается к амперметру с АЦП, что позволяет прибору получить информацию об изменениях силы тока. В приборе также установлен автоматический блок постобработки с АЦП, получающий данные о пульсовой оптической плотности, степени оксигенации и оптической плотности ткани, оценивающий жизнеспособность ткани, которая отображается на трехцветной светодиодной ленте, благодаря которой повышается удобство и точность диагностики состояния органов и тканей. В результате сигнал от фотоприемника после демодуляции и преобразования поступает на жидкокристаллический дисплей, где отображаются числовые данные о степени оксигенации, частоте пульса, оптической плотности ткани, а также фотоплетизмограмма.

Сущность устройства поясняется на чертеже, где:

1 - излучатель детектора;

2 - фотоприемник;

3 - предварительный усилитель

4 - устройство синхронизации;

5 - регулируемый усилитель;

6 - синхронный демодулятор;

7, 8 - фильтры верхних частот;

9, 10 - регулируемые усилители;

11 - микропроцессор с аналогово-цифровым преобразователем;

12 - жидкокристаллический дисплей со встроенным контроллером;

13 - клавиатура;

14 - контроллер;

15 - источник питания;

16 - порт RS232C;

17 - цифровой индикатор;

18 - амперметр с аналогово-цифровым преобразователем;

19 - автоматический блок постобработки с аналогово-цифровым преобразователем;

20 - контроллер;

21 - трехцветная светодиодная лента.

Устройство для диагностики органной патологии работает следующим образом.

Например, диагностику органной патологии щитовидной железы проводят с помощью приложения оптопульсоксиметрического детектора к поверхности щитовидной железы. Свет излучателя 1 детектора отражается от органов и тканей, воспринимается и преобразуется фотоприемником 2 в электрический сигнал, который передается на усилитель 3. Полученный фототок усиливается предварительным усилителем 3 и регулируемым усилителем 5, коэффициент усиления устанавливается микропроцессорным устройством. Усиленный импульсный сигнал поступает на синхронный демодулятор 6, где происходит определение амплитуды импульсов раздельно красного и инфракрасного каналов. Полученные напряжения, пропорциональные коэффициенту отражения биологических тканей на соответствующих длинах волн, поступают на АЦП микропроцессора 11 и АЦП автоматического блока постобработки 19, а полученные силы тока, пропорциональные оптической плотности ткани, поступают на амперметр с АЦП 18, откуда затем в цифровом виде передаются на автоматический блок постобработки 19.В автоматическом блоке постобработки 19, происходит оценка показателей пульсовой и непульсовой оптической плотности и степени оксигенации в красном и инфракрасном диапазонах излучения и определение жизнеспособности ткани, данные о результате передаются на контроллер 20 и затем на трехцветную светодиодную ленту 21 следующим образом: красный цвет соответствует отсутствию жизнеспособности ткани, желтый цвет - снижению жизнеспособности ткани, зеленый - нормальной жизнеспособности ткани. На графическом жидкокристаллическом дисплее выводятся числовые данные показателей: частота пульса, степень насыщения гемоглобина кислородом от микропроцессора 11, а также оптическая плотность ткани от автоматического блока постобработки 19. Помимо этого данные от микропроцессора 11 отображаются на дисплее в виде фотоплетизмограммы. По этим данным можно предварительно судить о жизнеспособности органов и тканей, и наличии органной патологии. Кроме того, микропроцессор 11 выдает полученные результаты на порт RS232C 16, позволяющий подключить устройство к компьютеру. К микроконтроллеру 11 подключена клавиатура 13. Источник питания 15 обеспечивает все напряжения, необходимые для питания узлов сигалографа.

Таким образом, с помощью устройства для диагностики органной патологии можно быстро и объективно оценить гемодинамику, оптометрические показатели и жизнеспособность органа или ткани при хирургических вмешательствах, терапевтических исследованиях, онкологии, гастроэнтерологии, посредством определения степени насыщениям гемоглобина кислородом, пульсовой и непульсовой оптической плотности, оптической плотности ткани, фотоплетизмограммы сосудов полых и паренхиматозных органов и тканей, не прибегая к лапаротомии, и принять тактически правильное решение.