СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ДИАГНОСТИКЕ БЕРЕМЕННОСТИ И ЗАБОЛЕВАНИЙ ЖЕНСКОЙ ПОЛОВОЙ СФЕРЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК A61H39/00 

Изобретение относится к медицине и медицинской технике и может быть использовано для электропунктурной диагностики беременности и заболеваний женской половой сферы.

Известен способ, который является наиболее близким по сущности к предлагаемому, основанный на измерении электрических параметров кожи в точках акупунктуры при воздействии на объект стабилизированным постоянным током отрицательной полярности силой 8+10% мкА и регистрации интервалов времени от момента начала воздействия, в течение которых развивается переходный процесс установления кожно-поляризационных потенциалов, при этом, при величине интервала до момента окончания резкого изменения потенциала в пределах 7.30 с и при наличии перемены знака потенциала в начале интервала диагностируют беременность, при величине интервала 40.75 с диагностируют доброкачественное новообразование с медленным ростом, при величине интервала 75.95 с доброкачественное новообразование с быстрым ростом, при величине интервала более 100. 105 с диагностируют злокачественное новообразование, а при величине интервала 30.40 с или при наличии экстремума в значении потенциала диагностируют воспалительный процесс (Авт. св. N 1158197, кл. А 61 Н 39/00, 1981).

Недостатком способа является относительно низкая точность диагностики.

Техническим результатом способа является повышение точности диагностики.

Для этого в способе, основанном на измерении электрических потенциалов биологически активных точек пациента при воздействии на них стабилизированным током, воздействие проводят током импульсного вида положительной и отрицательной полярности со стабильной амплитудой, которые соответствуют анодному и катодному режимам соответственно, при этом, в качестве измеряемых потенциалов в обоих режимах используют полный, активный и резистивный потенциалы, по временным и амплитудным характеристикам которых в дальнейшем судят о диагнозе.

Кроме того, требуемый технический результат достигается всей вновь введенной совокупностью признаков, которая в научно-технической литературе не обнаружена. Следовательно предложение отвечает требованию изобретательского уровня.

При этом, в описании даны детальные рекомендации по осуществлению операций способа, а также представлено устройство, с помощью которого он реализуется в клинической практике. Следовательно предложение отвечает требованию промышленной применимости.

Известно также устройство, которое является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому, содержащее источник напряжения, схему поиска и предварительного возбуждения, индикатор амплитуды, активный и пассивный электроды, последовательно соединенные блок коммутации полярности, подключенный к источнику напряжения, источник постоянного стабилизированного тока и блок коммутации, соединенный с индикатором амплитуды, пассивными и активными электродами, индикатор времени и блок коммутации предварительного возбуждения, при этом блок коммутации предварительного возбуждения соединен с активным и пассивным электродами, индикатором амплитуды, блоком коммутации полярности и со схемой возбуждения, а индикатор времени подключен к источнику напряжения (Авт. св. N 1158197, кл. А 61 Н 39/00, 1981).

Недостатком этого технического решения является относительно низкая безопасность диагностирования.

Требуемый технический результат заключается в повышении точности диагностики и в повышении безопасности диагностирования.

Требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее пассивный и активный электроды, входные зажимы которых соединены с пациентом, источник стабилизированного тока, индикатор, первый и второй переключатели, а также последовательно соединенные блок опорных напряжений и блок коммутации полярности, введены последовательно соединенные буферный усилитель, вход которого соединен с выходом источника стабилизированного тока, широтно-импульсный модулятор, блок гальванической развязки, блок сопряжения и решающий блок, блок преобразования с гальванической развязкой, опорный и тактовый входы которого соединены соответственно с опорным и тактовым выходами блока сопряжения, тактовый выход соединен с тактовым входом широтно-импульсного модулятора, а потенциальный выход соединен с входом блока опорных напряжений, соответствующий выход которого соединен с входом опорного сигнала широтно-импульсного модулятора, последовательно соединенные управляющий генератор и прерыватель, сигнальный вход которого соединен с выходом блока коммутации полярности, а выход соединен с входом опорного напряжения источника стабилизированного тока, при этом, выходные зажимы пассивного и активного электродов соединены с входными зажимами первого переключателя, выходные зажимы которого соединены с соответствующими входами источника стабилизированного тока, выходом блока коммутации полярности и входом второго переключателя, индикатор через второй переключатель соединен с выходом буферного усилителя.

Анализ научно-технической литературы показал, что до даты подачи заявки отсутствовали устройства с указанной совокупностью признаков. Следовательно, предложение отвечает требованию новизны.

Кроме того, требуемый технический результат достигается вcей вновь введенной совокупностью существенных признаков, которая в известной литературе не обнаружена. Следовательно, предложение отвечает требованию изобретательского уровня.

При этом, в состав устройства входят известные элементы и даны примеры конструктивного выполнения вновь вводимых элементов и вся необходимая информация для их реализации. Следовательно, предложение отвечает требованию промышленной применимости.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 и 3 временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство (фиг.1) содержит пассивный 1-1 и активный 1-2 электроды, входные зажимы которых соединены с пациентом 2, а выходные зажимы через первый переключатель 3 соединены с соответствующими входами источника 4 стабилизированного тока, выход которого соединен с последовательно соединенными буферным усилителем 5, широтно-импульсным модулятором 6, блоком 7 гальванической развязки, блоком 8 сопряжения и решающим блоком 9, последовательно соединенные блок 10 преобразования с гальванической развязкой, тактовый и опорный входы которого соединены соответственно с тактовым и потенциальным входами блока 8 сопряжения, блок 11 опорного напряжения и блок 12 коммутации полярности, последовательно соединенные управляющий генератор 13 и прерыватель 14, сигнальный вход которого соединен с выходом блока 12 коммутации полярности, а выход соединен с опорным входом источника 4 стабилизированного тока, а также последовательно соединенные переключатель 15, вход которого соединен с выходом буферного усилителя 5, и индикатор 16.

Источник 4 стабилизированного тока может быть выполнен в виде операционного усилителя (например, на микросхеме КР140УД8), в цепи обратной связи которого через пассивный и активный электроды включен пациент 2. Блок 7 гальванической развязки может быть выполнен в виде оптопары. Блок 8 сопряжения в частном случае может быть выполнен в виде восьмиразрядного аналого-цифрового преобразователя с преобразованием длительности импульса в 8-ми разрядный двоичный код. Опорное напряжение +12 В может быть подано от системной магистрали компьютера, который используется в качестве решающего блока. Прерыватель 14 может быть выполнен в виде транзисторного ключа, блок 11 в виде стабилизированного источника напряжений двух полярностей. Блок 10 преобразования с гальванической развязкой в частном случае может быть выполнен в виде делителя частоты 10 кГц на два с трансформаторной связью на входе и трансформаторного преобразователя напряжения +12 В в напряжение +15 В. В качестве индикатора 16 может быть использован микроамперметр М4256 или аналогичный, остальные блоки являются стандартными блоками электронной техники.

Предлагаемый способ дифференциальной диагностики реализуется с помощью описанного устройства следующим образом.

Работу начинают с режима поиска биологически активных точек и их предварительного возбуждения.

Первый переключатель 3 и блок 12 коммутации полярности устанавливаются в положение, при котором на активный электрод 1-2 подается отрицательное напряжение от блока 11 опорных напряжений. Сигнал с выхода пассивного электрода 1-1 подается на вход буферного усилителя 5.

Переключатель 15 устанавливают в положение, при котором на вход индикатора 16 подается сигнал с выхода буферного усилителя 5. Пациент 3 берет в руку пассивный электрод 1-1. Активный электрод 1-2 прикладывают к кожному покрову пациента в области нахождения биологически активной точки. Индикатор 16 показывает ток, протекающий между активным 1-2 и пассивным 1-1 электродами. Перемещая активный электрод 1-2 в области нахождения биологически активной точки контролируют показания индикатора 16 и по максимуму тока локализуют точку.

Затем осуществляют коррекцию с длительностью 7.10 с. Для этого блок 12 коммутации полярности и второй переклю- чатель 15 оставляют в прежнем положении. Первый переключатель устанавливают в положение, при котором выходные зажимы пассивного 1-1 и активного 1-2 электродов подключаются к входам источника и стабилизированного тока. При этом на управляющий вход прерывателя 14 от управляющего генератора 13 подается импульсный сигнал с частотой 0,25 Гц, в результате чего на биологически активную точку пациента 2 воздействует импульсный ток отрицательной полярности и стабильной амплитуды. При этом по показаниям индикатора 16 наблюдают переходный режим со стабилизацией уровня сигнала, что указывает на окончание коррекции.

После этого переходят к двум последовательным режимам измерений.

В первом режиме (анодном) блок 12 коммутации переводят в положение, при котором на сигнальный вход прерывателя 14 подается сигнал положительной полярности. От управляющего генератора 13 подается сигнал с частотой 0,25 Гц при длительности импульса 3,7 с. Включается решающий блок 9, выполненный в виде ЭВМ со специальной программой.

В зависимости от состояния пациента при стабильном токе, вырабатываемом источником 4, уровень напряжения на его выходе будет меняться. После усиления этого напряжения в буферном усилителе 5, сигнал подается на вход широтно-импульсного модулятора 6, в котором формируются импульсы, ширина которых пропорциональна текущей амплитуде входного сигнала. Благодаря блоку 7 обеспечивается гальваническая развязка цепей, что обеспечивает безопасность применения устройства. В блоке 8 сопряжения производится преобразование сигнала с широтно-импульсной модуляцией в цифровой 8-ми разрядный код. Продолжительность первого режима составляет несколько десятков секунд обычно 40.120 с.

Во втором (катодном) режиме, длительностью также около 40.120 с, блок 12 коммутации полярности переводят в состояние, при котором на сигнальный вход прерывателя 14 подается отрицательное напряжение. Все остальные процессы протекают аналогично предыдущему этапу.

Характерные сигналы на выходе блока 8 сопряжения в аналоговом эквиваленте для первого и второго режимов представлены на фиг.2,а и 2,б соответственно. Их обработка в решающем блоке 9 ведется с помощью специальной программы, включаемой перед началом этапа измерений.

В программе реализуется следующее решающее правило.

В память ЭВМ заносятся отсчеты сигналов в обоих режимах измерений и проводится их обработка. Определяется средний уровень (тренд) сигнала, который обозначается как полный потенциал (ПП). Определяется величина потенциала в момент времени, когда ток равен нулю, который обозначается как активный потенциал (АП). И, наконец, определяется модуль разности полного и активного потенциалов, который обозначается как резистивный потенциал (РП).

Значения указанных потенциалов обрабатываются и определяются следующие характеристики:
время кинетически особой точки (КОТ), т.е. интервал времени до момента достижения максимума (справа) первой производной активного потенциала в катодном режиме;
величину производной РП в анодном режиме;
асимптотическое значение АП в анодном режиме;
асимптотическое значение ПП в анодном режиме;
асимптотическое значение РП в анодном режиме;
относительное максимальное значение РП в анодном режиме;
время достижения максимального значения РП в анодном режиме;
асимптотическое значение ПП в катодном режиме;
асимптотическое значение АП в катодном режиме;
скорость подъема КОТ;
степень выраженности КОТ.

На основании этих характеристик с помощью метода перебора конъюнкций, реализованном в разработанной системе "Консилиум", строятся решающие правила, используемые при диагностике.

В "Консилиуме" предусмотрены два режима работы.

Первый накопление данных, всесторонний их анализ, "обучение" системы, построение решающих правил классификации и тестирование их на экзаменационном материале.

Второй режим служит для практического использования уже готовых решающих правил для диагностики исследуемых заболеваний (или состояний) у конкретных пациентов.

Решающее правило, полученное по окончании процесса обучения, фиксируется и в дальнейшем применяется ко всем возможным объектам материала диагностики. В результате, "Консилиум" предоставляет врачу возможность вынести обоснованное суждение о принадлежности конкретного пациента к одному из фиксированных классов-состояний, ориентируясь на решающие правила, полученные системой.

В системе "Консилиум" реализован метод перебора конъюнкций (МПК), в соответствии с которым решающее правило F*(x) ищется среди класса функций F(x), заданных в виде
F(x)= α_iϕ_i(x)-, где
θ(Z)
ϕ_i (x) есть все возможные конъюнкции длины не более, заданные на дискретных координатах пространства исходных признаков. Конъюнкции ϕ_i(x) нескольких характеристик признаков принимают значение на тех и только тех объектах, которые имеют одновременно все входящие в нее характеристики.

Поиск решающего правила производится посредством полного перебора конъюнкций ϕ_i (x) с последующим отбором диагностически наиболее ценных из них (с точки зрения распознавания классов А и В) на основе специально устанавливаемых критериев.

Одним из таких критериев является величина, характеризующая информативность конъюнкций по отношению к классификации объектов и называемая весом конъюнкции. В практических расчетах для вычисления веса конъюнкции была использована функция правдоподобия
ω_μ=ln , где Р_м и q_м частоты встречаемости объектом с -ой конъюнкцией соответственно в обоих классах, ε малый параметр.

Принимается, что ненулевые коэффициенты α_i будут иметь только те конъюнкции ϕ_i(x) вес которых превышает заданное пороговое значение Э_ω
(ϕ_i(x)) ≥ Э_ω.

Одним из критериев отбора конъюнкции в решающий набор является величина, определяемая количеством объектов обучения N_j, характеризуемых данной конъюнкцией. Конъюнкция ϕ_i (x) может войти в решающий набор только в том случае, если N(ϕ_i (x)) превышает заданное пороговое значение ЭД (эталон достоверности). Для отбора наименее коррелированных между собой конъюнкций в решающий набор вводится следующее ограничение: каждая исходная характеристика признака в роли определяющей может входить не более, чем в "к" конъюнкций решающего набора (к 1, 2, 3).

Выбранный комплекс параметров алгоритма определяет решающий набор конъюнкций. Пороги n₁ и n₂ устанавливаются в процессе использования решающего набора на материале обучения.

Построенное решающее правило проверяется на контрольных объектах, причем отнесение контрольного объекта к одному из различаемых классов происходит либо "демократическим голосованием" А и В-конъюнкций решающего набора, либо голосованием с весами, полученными этими конъюнкциями в процессе обучения.

Алгоритм, реализующий в целом МПК для диагностики представляет собой комплекс программ для последовательной обработки данных и включает следующие этапы:
Первый расчет базового набора параметров с помощью логико-арифметического преобразования исходных физических и электрофизиологических данных, полученных в определенные промежутки времени; введение и расчет временных производных показателей, отражающих состояние органа; формирование "образов" биологически активных точек (БАТ) потенциалов в виде графических контуров на плоскости.

Второй построение гистограмм, квантование непрерывных БАТ физиологических признаков и их производных характеристик и присвоение номеров градациям этих признаков.

Третий представление закодированных данных в матричной форме, в виде растров, что позволяет значительно сократить машинное время, необходимое для работы программ, основанных на МПК.

Четвертый работа собственно алгоритма МПК на материале обучения, поиск оптимального набора параметров для построения решающего набора, определение решающего правила.

Пятый проверка полученного решающего правила на контрольных объектах.

На основании использования МПК диагностика осуществляется по следующим решающим правилам.

Характерные малые (отрицательные) значения АП в анодном режиме означают наличие беременности.

Диагноз "воспалительный процесс" устанавливается, если время достижения максимального значения РП в анодном режиме и скорость роста РП в анодном режиме больше граничных значений и при этом, асимптотическое значение ПП в анодном режиме или асимптотическое значение РП в анодном режиме больше граничных значений. Аналогичный диагноз может быть поставлен и в случае, когда время достижения максимального значения РП в анодном режиме меньше граничного значения, а относительное максимальное значение РП в анодном режиме больше граничного значения, но при этом скорость роста РП в анодном режиме не меньше граничного значения.

Диагноз "доброкачественное новообразование" ставится в случае, когда время КОТ лежит в пределах 30.55 с и при этом скорость подъема КОТ и степень выраженности КОТ больше граничных значений.

Этот же диагноз ставится, когда время КОТ меньше 55 с и при этом скорость подъема КОТ больше граничного значения, степень выраженности КОТ меньше граничного значения, но или асимптотическое значение ПП в катодном режиме или асимптотическое значение АП в катодном режиме больше граничных значений.

Аналогичный диагноз может быть поставлен и в случае, когда время КОТ больше 40.120 с, т.е. КОТ отсутствует, но при этом асимптотическое значение ПП в катодном режиме и асимптотическое значение АП в катодном режиме больше граничных значений.

Диагноз "быстрый рост новообразований" устанавливается на основе анализа характеристик в катодном режиме, когда, в частности, время КОТ в пределах 50. 90 с и при этом скорость подъема КОТ и степень выраженности КОТ больше граничных значений. Аналогичный диагноз ставится, когда время КОТ лежит в пределах 50.90 с, выраженности КОТ меньше граничного значения, но при этом асимптотическое значение ПП в катодном режиме и асимптотическое значение АП в катодном режиме меньше граничных значений.

Для диагноза "подозрение на рак" используются характеристики в катодном режиме.

Для этого диагноза характерным является ситуация, когда время КОТ больше 85 с и одновременно скорость подъема КОТ и степень выраженности КОТ больше граничных значений.

Аналогичный диагноз ставится, когда время КОТ больше 85 с, если скорость подъема КОТ или степень выраженности КОТ меньше граничных значений и при этом асимптотическое значение ПП в катодном режиме или асимптотическое значение АП в катодном режиме меньше граничных значений.

Указанные решающие правила использованы в медицинской практике и подтвердили свою высокую достоверность.

При этом, благодаря использованию гальванической развязки пациента с блоками, питающимися высоким напряжением, обеспечивается высокая безопасность диагностирования.

Эффект повышения достоверности диагностирования обеспечивается за счет использования при диагностике значительно большего числа временных характеристик и параметров, чем в способе-прототипе, а также использованию ЭВМ, производящей обработку информации.

Использование: медицина и медицинская техника для электропунктурной диагностики беременности и заболеваний женской половой сферы. Сущность изобретения: проводят определение характеристических параметров измеренных временных функций полного, активного и резистивного потенциалов в анодном и катодном режимах при определенных параметрах воздействия на биологически активные точки. Устройство содержит пассивный и активный электроды, переключатели, источник стабилизированного тока, буферный усилитель, широтно - импульсный модулятор, блок сопряжения, решающий блок, блок преобразования с гальванической развязкой, блок опорного напряжения, блок коммутации полярности, управляющий генератор, прерыватель и индикатор. 2 с. и 1 з.п. 3 ил.

1. Способ определения характеристических параметров при диагностике беременности и заболеваний женской половой сферы, состоящий в том, что измеряют электрические потенциалы биологических активных точек при воздействии на них стабилизированным током, отличающийся тем, что воздействие проводят импульсами тока положительной и отрицательной полярности, определяющих анодный и катодный режимы воздействия соответственно, длительность которых выбирают равной 40 120 с, воздействие осуществляют с частотой 0,25 Гц при длительности импульса 3,7 с, при этом в качестве измеряемых потенциалов используют временные функции полного, активного и резистивного потенциалов в обоих режимах, по которым определяют характеристические параметры, представляющие собой интервал времени до момента достижения максимум справа первой производной активного потенциала в катодном режиме, величины первой, второй и третьей производных резистивного потенциала в анодном режиме, асимптотические значения активного, полного и резистивного потенциалов в анодном режиме, величину отношения максимального значения резистивного потенциала к полному потенциалу в анодном режиме, время достижения максимального значения резистивного потенциала в анодном режиме и асимптотические значения полного и активного потенциалов в катодном режиме. 2. Устройство для определения характеристических параметров при диагностике беременности и заболеваний женской половой сферы, содержащее пассивный и активный электроды, входные зажимы которых предназначены для соединения с пациентом, источник стабилизированного тока, индикатор, первый и второй переключатели, а также последовательно соединенные блок опорных напряжений и блок коммутации полярности, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные буферный усилитель, вход которого соединен с выходом источника стабилизированного тока, широтно-импульсный модулятор, блок гальванической развязки и блок сопряжения, а также решающий блок и блок преобразования с гальванической развязкой, опорный и тактовые входы которого соединены соответственно с опорным и тактовым выходами блока сопряжения, тактовый выход соединен с тактовым входом широтно-импульсного модулятора, а потенциальный выход с входом блока опорных напряжений, выход сигнала положительной полярности которого соединен с входом опорного сигнала широтно-импульсного модулятора, а также последовательно соединенные управляющий генератор и прерыватель, сигнальный вход которого соединен с выходом блока коммутации полярности, а выход соединен с входом опорного напряжения источника стабилизированного тока, при этом сигнальный выход блока сопряжения соединен с входом решающего блока, выходные зажимы пассивного и активного электродов соединены соответственно с первым и вторым зажимами первого переключателя, третий, четвертый, пятый и шестой зажимы которого соединены соответственно с выходом блока коммутации полярности, первым и вторым зажимами источника стабилизированного тока и первым входом второго переключателя, второй вход которого соединен с выходом буферного усилителя, а выход с входом индикатора. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что решающий блок выполнен в виде ЭВМ.