УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРВИЧНОГО ОСТЕОМИЕЛИТИЧЕСКОГО ОЧАГА В КОСТНОМ МОЗГУ ДЛИННЫХ ТРУБЧАТЫХ КОСТЕЙ Российский патент 1998 года по МПК A61B5/00 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для определения остеомиелитического очага и его границ в костном мозгу длинных трубчатых костей.

Известно устройство для определения первичного остеомиелитического очага в костном мозгу длинных трубчатых костей путем ультразвуковой эхолокации костей и регистрации отраженного ультразвукового сигнала при прохождении им сред, отличающихся по своей плотности [1]. (См. В.К. Федотов и др., "О ранней диагностике острого гематогенного остеомиелита у детей". - Вестник хирургии.: N 12, 1976, с. 70-73).

Известное устройство содержит ультразвуковой генератор, датчики, регистратор и устройство, на котором размещается пациент.

Устройство имеет малую точность диагностики при самых ранних стадиях заболевания из-за большой погрешности измерений и ограниченные эксплуатационные возможности, связанные с необходимостью плотного прижатия датчика к коже, что не позволяет исследовать пораженную конечность в послеоперационный период и при наличии повязок.

Наиболее близким по своей сущности и достигаемому результату является устройство для определения первичного остеомиелитического очага в костном мозгу длинных трубчатых костей, описание которого приведено в авторском свидетельстве СССР N 1827160 кл. A 61 B 5/00, 1990 [2].

Устройство содержит два идентичных индуктивных датчика, генератор высокочастотных колебаний, выход которого подключен к потенциальным клеммам индуктивных датчиков, измерительный блок с регистратором и устройство для размещения пациента.

Однако известное устройство имеет ограниченные эксплуатационные возможности. Каждый раз при проведении измерений в устройстве необходимо настроить колебательный контур точно в резонанс с частотой генератора, что приводит к увеличению времени измерения и к снижению точности из-за неточной настройки колебательного контура.

Задача изобретения - расширение эксплуатационных возможностей.

Указанная задача достигается тем, что в устройстве для определения первичного остеомиелитического очага в костном мозгу длинных трубчатых костей, содержащем два идентичных индуктивных датчика, генератор, измерительный блок и регистратор, согласно предмету изобретения, в каждом датчике параллельно катушке индуктивности подключены конденсатор, генератор имеет два выхода, клеммы которых соединены с выводами датчиков, измерительный блок содержит два буферных усилителя, входы каждого из которых соединены с выводами соответствующего датчика, а выходы подключены к двум масштабным усилителям, при этом выходы масштабных усилителей через амплитудные селекторы соединены с первым и вторым входным выводом вычитателя соответственно, выход вычитателя является выходом измерительного блока, регистратор выполнен в виде двух счетчиков импульсов, входы которых подключены к выходу измерительного блока, и двух цифровых индикаторов, подключенных к выходам каждого счетчика импульсов, кроме того в измерительный блок введено устройство управления циклом измерения, соединенное с генератором, буферными усилителями и счетчиками импульсов.

Сущность изобретения заключается в том, что при определении первичного остеомиелитического очага в костном мозгу длинных трубчатых костей в устройстве реализован метод бесконтактной импедансометрии.

Производится измерение импедансов колебательных контуров, при этом в обмотке катушки индуктивности первого контура размещена здоровая конечность, а в обмотке катушки индуктивности второго контура размещена больная конечность. По разности величины импедансов определяется наличие очага и его границы.

При определении импедансов колебательных контуров с внесенными биологическими объектами реализована электрическая схема, использующая метод ударного возбуждения, который основан на определении декремента затухания свободных колебаний в параллельном контуре. Амплитудные соотношения свободных колебаний, следующих друг за другом, строго математически определяются как функция добротности контура, которая связана с числом периодов, укладывающихся во время затухания амплитуды колебаний от значений U₁ до U₂:
Q = πN/ln(U₁/U₂),
Q - добротность;
где
N - число периодов затухающего колебания, размещающихся в интервале времени t₁-t₂;
U₁ - амплитуда колебаний в момент времени t₁;
U₂ - амплитуда колебаний в момент времени t₂.

При соотношении амплитуд колебаний U₁/U₂= e^π добротность контура будет равна числу периодов N.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для определения первичного остеомиелитического очага и его границ в костном мозгу длинных трубчатых костей содержит высокочастотный импульсный генератор 1, снабженный двумя раздельными выходами, каждый из которых соединен с соответствующим датчиком 2 и 3.

Каждый из датчиков выполнен в виде параллельно соединенных катушки индуктивности и конденсатора. Параллельно каждому из датчиков подключен вход буферного усилителя 4 и 5, выходы которых соединены с входами масштабных усилителей 6 и 7. Выходы масштабных усилителей 6 и 7 через амплитудные селекторы 8 и 9 соединены с первым и вторым входами вычитателя 10. Выход вычитателя 10 является выходом измерительного блока и соединен с входом регистратора, который выполнен в виде двух счетчиков 11 и 12 и двух цифровых индикаторов 13 и 14.

Измерительный блок содержит устройство управления циклом измерения 15, соединенное с высокочастотным генератором 1, буферными усилителями 4 и 5 и счетчиками импульсов 11 и 12.

Все элементы устройства питаются от источника питания 16.

Устройство для определения первичного остеомиелитического очага в костном мозгу длинных трубчатых костей работает следующим образом.

Генератор высокочастотных колебаний 1 формирует прямоугольные импульсы малой длительности (t = 10мкс) и большой скважности Q = 200. Импульсы формируются синхронно в двух каналах и поступают на индуктивные датчики 2 и 3 одновременно. Датчики 2 и 3 выполнены в виде параллельных колебательных контуров. Под воздействием ударного возбуждения одиночным коротким импульсом (см. фиг. 2) в контурах возникают высокочастотные затухающие колебания с частотой, равной резонансной для данной колебательной системы.

Форма возбуждаемых колебаний изображена на фиг. 3.

В дальнейшем полученные высокочастотные затухающие колебания усиливаются и приводятся к форме, удобной для обработки в буферных усилителях 4 и 5. Сигнал на выходе буферного усилителя имеет вид, приведенный на фиг. 4. Серия затухающих колебаний после буферного усилителя разветвляется на два канала, один из которых 6 имеет коэффициент передачи в e^π раз больший, чем второй 7.

Далее, в обоих каналах из колебаний, амплитуда которых превышает порог срабатывания порогового устройства амплитудного селектора, формируются прямоугольные счетные импульсы. Вид импульсов и их ориентировочное соотношение по количеству показано на фиг. 5.

Эти импульсы с выходов обоих каналов 8 и 9 поступают на входы вычитателя 10, в котором из большей последовательности вычитается меньшая. При этом формируется определенное число импульсов, которые своим количеством характеризуют время, в течение которого амплитуда собственных (или свободных) колебаний контура уменьшается в e^π раз. Счетные импульсы поступают на счетчик 11 (12) и далее результат индицируется на многоразрядном цифровом индикаторе 13 /14/.

Функционирование устройства организовано таким образом, что обработка сигналов с датчиков 2 и 3 ведется последовательно, сначала с одного датчика, потом - с другого. Устройство управления циклом 15 по запускающему импульсу с генератора 1, синхронному с возбуждением индуктивных датчиков 2 и 3, формирует сигнал разрешения работы буферному усилителю 4 или 5 и разрешения счета счетчику 11 или 12. После обработки сигнала одного датчика устройство управления переключается по следующему запускающему импульсу на обслуживание второго датчика.

Поскольку генератор 1 работает в автоколебательном режиме, процесс обслуживания датчиков идет непрерывно. Кроме того, у генератора 1 есть вход для внешнего запуска (не показан на фиг. 1), позволяющий сорвать автогенерацию и сделать работу генератора синхронной с каким-либо внешним устройством.

Время, в течение которого устройство обслуживает один индуктивный датчик, составляет ориентировочно 2 миллисекунды, полный цикл работы (сброс, получение и обработка новой информации с датчиков) составляет ориентировочно 5 миллисекунд.

Предлагаемое устройство прошло экспериментальную проверку в Омской областной детской больнице.

Проверка подтвердила высокую эффективность устройства.

Источники информации.

1. В. К.Федотов и др. О ранней диагностике острого гематогенного остеомиелита у детей. - Вестник хирургии.: N 12, 1976, с. 70-73.

2. Авторское свидетельство СССР N 1827160 кл. A 61 B 5/00, 1990.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для определения остеомиелитического очага и его границ в костном мозгу длинных трубчатых костей. Технический результат - расширение эксплуатационных возможностей, достигается тем, что в устройстве для определения первичного остеомиелитического очага в костном мозгу длинных трубчатых костей, содержащем два идентичных индуктивных датчика, генератор высокочастотных колебаний, измерительный блок и регистратор, в каждом датчике параллельно катушке индуктивности подключен конденсатор, генератор имеет три выхода, клеммы двух из которых соединены с выводами датчиков, измерительный блок содержит два буферных усилителя, входы каждого из которых соединены с выводами соответствующего датчика, а выходы подключены к двум масштабным усилителям, при этом выходы масштабных усилителей через амплитудные селекторы соединены с первым и вторым входными выводами вычитателя соответственно, выход вычитателя является выходом измерительного блока, регистратор выполнен в виде двух счетчиков импульсов, входы которых подключены к выходу измерительного блока, и двух цифровых индикаторов, подключенных к выходам каждого счетчика импульсов, дополнительно устройство снабжено устройством управления циклом измерения, входом соединенное с третьим выходом генератора, а выходами - с буферными усилителями и управляющими входами счетчиков импульсов. 5 ил.

\ \ \1 Устройство для определения первичного остеомиелитического очага в костном мозгу длинных трубчатых костей, содержащее генератор высокочастотных колебаний, два идентичных индуктивных датчика, измерительный блок и регистратор, отличающееся тем, что генератор высокочастотных колебаний выполнен импульсным и имеет три выхода, из которых два соединены постоянно с входами датчиков соответственно, причем в каждом датчике параллельно входным выводам подключены обмотка катушки индуктивности и введенный дополнительно конденсатор емкости, измерительный блок содержит два буферных усилителя, вход каждого из которых соединен с выходными клеммами соответствующего датчика, а выход - с входами двух масштабных усилителей, при этом выходы этих усилителей через амплитудные селекторы соединены с первым и вторым входами вычитателя, выход которого является выходом измерительного блока и соединен с входом регистратора, выполненного в виде двух счетчиков импульсов, входы которых соединены с выходом вычитателя, и двух цифровых индикаторов, подключенных к выходам счетчиков импульса соответственно, дополнительно устройство снабжено устройством управления циклом измерения, вход которого соединен с третьим выходом генератора высокочастотных колебаний, а выходы - с входами буферных усилителей и управляющими входами счетчиков импульсов соответственно.