СПОСОБ ЭКСПРЕСС-ДИАГНОСТИКИ ЗАБОЛЕВАНИЙ ВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК A61B8/00 

Изобретение относится к области медицины, в частности к экспресс-диагностике заболеваний внутренних органов человека, а также может быть использовано и в ветеринарии.

Широко известен способ диагностики заболеваний внутренних органов с помощью ультразвукового исследования (УЗИ), заключающийся в возбуждении в теле пациента упругих колебаний, излучаемых в виде направленного пучка энергии, приеме, измерении параметров отраженного сигнала и анализе результатов измерений (см. Клиническое руководство по ультразвуковой диагностике под редакцией Миткова В.В., М.: ВИДАР, 1996, т. 1, 336 с.).

Получаемые при УЗИ контуры органов совпадают с ортоскопической проекцией исследуемого органа на кожный покров. Недостатком способа является, как правило, отсутствие информации о функциональном состоянии ткани органов. Кроме того, УЗИ обычно проводится в стационарных условиях, требует высококвалифицированного оператора и продолжительного времени обследования пациента.

Прибор для УЗИ представляет собой устройство, содержащее генератор высокочастотных электрических колебаний, приемопередающий датчик, преобразующий электрические колебания в механические и обратно, блоки усиления и обработки принятого сигнала и блок представления результатов контроля на экране электронно-лучевой трубки.

Генератор прибора для УЗИ формирует импульсный сигнал фиксированной частоты и не обеспечивает возбуждения широкополосного сигнала для его одновременного анализа во всей рабочей полосе частот.

Другим устройством, являющимся аналогом изобретения, можно считать пульмонограф. Этот прибор содержит систему микрофонов, устанавливаемых на теле пациента, и возбудитель звука (через трахею). Данный аппарат предназначен только для исследования легких и не может быть использован для диагностики заболеваний других внутренних органов.

Известен способ диагностики заболеваний внутренних органов, разработанный В. М. Сырневым и выбранный в качестве прототипа, заключающийся в возбуждении с поверхности кожи в теле пациента упругих колебаний, приеме этих колебаний, прошедших от источника к приемнику, установленному в центре кожной проекции обследуемого органа, измерении интенсивностей принятых колебаний, отображении их пространственного распределения в виде изолиний равной интенсивности при перемещении (сканировании) возбуждающего источника колебаний в зоне обследуемого органа и сравнении полученного изображения изолинии с изображением звуковой проекции соответствующего органа на кожный покров в атласе, составленным В.М.Сырневым на основе разработанной им методики ранней диагностики (см. Сырнев В.М. "Ранняя диагностика физическими методами в условиях врачебной участковой службы", М., 1965 г., изд. 2).

Методика диагностики по данному способу заключается в том, что устанавливают приемник тестирующего сигнала на кожный покров в центре проекции исследуемого органа или на позвоночнике (между парными органами). Сначала стабильный по мощности источник сигнала устанавливают рядом (не далее, чем 1,5 - 2,0 см) с приемником для калибровки, т.к. уровень сигнала зависит от индивидуальных особенностей кожи, подкожной клетчатки и т.п. Затем источник сигнала передвигается по радиусу окружности, в центре которой находится приемник. Точки радиусов с уровнем слышимости 100%, 75%, 50% и отсутствием слышимости (т.е. 0%) помечаются на коже легко смываемой краской.

В пределах фиг. 1 определяется 100%, фиг. 2 - 75%, фиг. 3 - 50% уровень слышимости. Между фиг. 1 и 2 расположена первая переходная зона ослабления сигнала, а между фиг. 2 и 3 - вторая переходная зона ослабления сигнала.

Источник сигнала последовательно передвигают по радиусу через каждые 20^o. Таким образом создается "картинка" по проекции органа на кожу в виде линий равного уровня, а ее интерпретация производится по кратному справочнику-атласу, содержащему изображения линий равной интенсивности принятого сигнала различных внутренних органов человека, причем конфигурация этих линий для какого-либо органа различна при различных заболеваниях и в нормальном состоянии. Диагностической ценностью обладает сигнал в диапазоне частот от 75 до 600 Гц (в зависимости от формы сигнала и конструктивных особенностей источника сигнала).

В начале осмотра больного проводят стандартное исследование различных органов (корня легких, почек, поджелудочной железы, печени, селезенки и т.п. ) по методу В.М.Сырнева, что определяет характер дальнейшего опроса и варианты дообследования.

Таким образом, способ физического исследования больного по В.М.Сырневу позволяет без всяких дополнительных исследований и при минимальной информации со стороны пациента за 4 - 6 минут определить сохранность функционирующей ткани внутренних органов и диагностировать воспалительный субстрат болезни (включая дифференциальный диагноз аллергии) - в отличие от дистрофии и новообразований, что в 85% случаев уточняет индивидуальный диагноз заболевания и стратегию последующего лечебного вмешательства.

Однако известный способ не лишен недостатков. Главным из них является то, что реализация способа В.М.Сырнева является в значительной степени субъективной.

Проведение исследования по способу В.М.Сырнева предъявляет определенные требования к индивидуальным особенностям слуха врача. Также следует учитывать общебиологические особенности восприятия ухом человека мощности различных частот звукового сигнала, что приводит в конечном счете к погрешности диагностирования. Можно сказать, что врачи, освоившие довольно сложный способ В. М. Сырнева, проводят такие исследования на уровне искусства. Кроме того, ортопроекция органа определяется лишь с помощью иных, общепринятых методов исследования.

Для реализации способа В.М.Сырнева применяется устройство, содержащее возбудитель звуковых колебаний, перемещаемый (сканируемый) по поверхности кожи, и приемник звуковых колебаний, устанавливаемый в зоне обследуемого органа (см. Блинков И.Л. Диагностическая феноменология, В.М.Сырнева Парапсихология и психофизика, 1994, N 4(16), с. 15-34).

Для реализации способа В.М.Сырнева в простейшем случае в качестве приемника сигнала используется обычный фонендоскоп, а источником сигнала является поскребывание подушечкой пальца по коже. В качестве источника сигнала используется также электродинамический преобразователь или иной возбудитель упругих колебаний.

Применение в качестве приемника сигнала фонендоскопа несовершенно ввиду субъективности получаемых с его помощью результатов. Кроме того, используемые для реализации способа В.М.Сырнева источники сигнала не позволяют получить стабильный сигнал, который был бы равномерным в рабочей полосе частот.

Технической задачей данного изобретения является упрощение способа, сокращение времени обследования и повышение точности и объективности диагностирования за счет количественного измерения интенсивности принятого сигнала и определения ортопроекции органа на кожный покров аппаратными средствами.

Поставленная задача достигается предложенным способом экспресс-диагностики заболеваний внутренних органов и устройством для его осуществления. Способ включает возбуждение с поверхности кожи в теле пациента упругих колебаний, прием этих колебаний, проходящих от источника возбуждения звуковых колебаний к приемнику, установленному в центре кожной проекции обследуемого органа, измерение интенсивностей принятых колебаний, построение их пространственного распределения в виде изолиний равной интенсивности сигналов при сканировании возбудителей звуковых колебаний зоны обследуемого органа и сравнение полученного изображения изолиний равной интенсивности, определяющие конфигурации первой и второй переходных зон ослабления сигнала в обследуемом органе, с конфигурацией этих же зон из атласа, составленного В.М.Сырневым по результатам его многолетних (1928 - 1965 г.г.) исследований. При этом возбуждение колебаний осуществляют широкополосным сигналом в диапазоне частот от 130 до 5000 Гц, а измерение интенсивностей принятых колебаний и построение изображений звуковых проекций внутренних органов в виде изолиний проводят одновременно в двух частотных диапазонах от 4000 до 5000 Гц и от 130 до 1000 Гц, причем в диапазоне частот от 4000 до 5000 Гц измеряют и отображают изолинии с минимальной интенсивностью сигналов, соответствующие внешним границам ортоскопической проекции обследуемого органа, в диапазоне частот 130 - 1000 Гц - соответствующие конфигурации первой и второй переходных зон.

Кроме того, с целью автоматической привязки получаемого изображения к точке установки приемника при произвольном сканировании возбудителя осуществляется непрерывное позиционирование возбудителя звуковых колебаний по трем координатам с помощью, например, ультразвукового способа, позволяющее решить поставленную задачу.

Именно заявленные частотные диапазоны, определенные экспериментально, позволяют согласно способу сначала определить границы ортопроекции органа, а затем найти конфигурацию переходных зон N 1 и N 2 затухания сигнала и тем самым достичь решения задачи изобретений.

Устройство для осуществления вышеописанного способа представляет собой последовательно соединенные персональный компьютер, формирующий программным образом широкополосные сигналы в диапазоне частот 130 - 5000 Гц, выходной интерфейс, представляющий собой цифроаналоговый многоканальный преобразователь, возбудитель и приемник звуковых колебаний, входной интерфейс, представляющий собой аналого-цифровой многоканальный преобразователь, подключенный к входу компьютера, который осуществляет обработку принятого сигнала одновременно в двух частотных диапазонах: 4000 - 5000 Гц и 130 - 1000 Гц, а также содержит прибор для автоматической привязки возбудителя звуковых колебаний к точке установки приемника звука и осуществления произвольного вида сканирования, содержащий ультразвуковой излучатель системы позиционирования, подключенный к выходному интерфейсу и излучающий сигналы в воздушную среду и три разнесенных ультразвуковых приемника, подключенные к входному интерфейсу, причем ультразвуковой излучатель размещен на корпусе возбудителя звуковых колебаний, а три ультразвуковых приемника - на корпусе приемника звука.

Структурная схема заявляемого устройства для экспресс-диагностики заболеваний внутренних органов приведена на фиг. 1. На фиг. 2 представлен спектр излучаемого составного широкополосного сигнала. На фиг. 3 дана схема, поясняющая принцип работы устройства позиционирования. На фиг. 4 показан общий вид устройства.

Заявляемое устройство содержит персональный компьютер 1, выходной 2 и входной 3 интерфейсы, приемник звуковых колебаний 4, возбудитель звуковых колебаний 5, ультразвуковой излучатель 6, установленный на возбудителе 5, три ультразвуковых приемника 7, установленных на приемнике 4 звука, и дисплей 8, входящий в состав персонального компьютера 1.

Устройство работает следующим образом. Приемник 4 звуковых колебаний, являющийся приемником звукового давления или колебательной скорости, располагается на поверхности тела пациента в точке, являющейся центром проекции обследуемого органа на кожный покров. Врач сканирует излучателем 5 звуковых колебаний по поверхности тела пациента (фиг. 1). Способ сканирования - произвольный по линиям окружности, прямолинейный или любой другой.

На излучатель 5 от персонального компьютера 1 /от микропроцессора/ через выходной интерфейс 2 поступает широкополосный звуковой сигнал, спектр которого показан на фиг. 2. Параметры сигнала задаются программным образом в компьютере 1. Выходной интерфейс 2 является цифроаналоговым преобразователем.

Принятый сигнал с приемника через входной интерфейс 3, который является многоканальным аналого-цифровым преобразователем, поступает в оперативную память компьютера 1.

Для автоматической привязки положения излучателя 5 к точке расположения приемника 4 используется устройство ультразвукового позиционирования, состоящее из миниатюрного ультразвукового излучателя 6, расположенного на корпусе звукового возбудителя 5 и системы из трех разнесенных ультразвуковых приемников 7, располагаемых на корпусе приемника 4 звука (фиг. 3).

Система позиционирования работает следующим образом, точка установки приемника звука принимается за начало отсчета и ей присваиваются исходные начальные координаты X=O, Y=O. На ультразвуковой излучатель 6 от компьютера 1 через выходной интерфейс 2 поступают короткие электрические импульсы в диапазоне частот 50 - 80 кГц, которые излучаются в воздушную среду и принимаются тремя разнесенными в пространстве ультразвуковыми приемниками 7.

Моменты излучения и приема ультразвуковых импульсов синхронизированы по времени внутренним таймером компьютера. Поэтому по каждому сигналу, принятому ультразвуковым приемником, можно измерить абсолютное время распространения ультразвукового сигнала от излучателя и, зная скорость распространения ультразвуковых сигналов в воздухе, определить расстояние от ультразвукового излучателя до ультразвукового приемника. Измерив эти расстояния и зная расстояние между ультразвуковыми приемниками, можно однозначно измерить положение излучателя X₁, Y₁ относительно точки установки приемника.

Так, на фиг. 3 в центре системы координат Z, X, Y расположен ультразвуковой излучатель, а в системе координат Z', X', Y' в точках A, B и C расположены ультразвуковые приемники. Расстояния AB=BC=AC=d - заданы конструктивно. Расстояние CO = C_зв•τ₁, BO = C_зв•τ₂ и AO = C_зв•τ₃. Скорость звука в воздухе C_зв. = 330 м/с. Поэтому измерение τ₁, τ₂ и τ₃ однозначно определяет расстояния CO, BO и AO, т.е. определяет положение ультразвукового излучателя и, следовательно, возбудителя звуковых колебаний относительно приемника колебаний.

Пространственно-временная обработка сигналов, принятых звуковым приемником 4, заключается в следующем. Компьютер 1 генерирует широкополосный составной сигнал в двух частотных диапазонах: = 130 - 1000 Гц и = 4000 - 5000 Гц, и этот сигнал подается на звуковой возбудитель 5. В каждом частотном диапазоне в процессе сканирования приемником измеряется пространственное распределение интенсивностей принятого сигнала J(X_i, Y_i)/F₁ и J(X_i, Y_i)/F₂, которые отображаются на дисплее 8 в виде линий равного уровня или в виде условных цветов, каждому из которых присвоен некоторый уровень интенсивности принятого звукового сигнала.

Изображение в высокочастотном диапазоне F₂ позволяет определить ортоскопическую проекцию обследуемого органа на кожный покров, а изображения в диапазоне F₁ позволяют получить картину переходных зон звуковой проекции органа и сравнить это изображение с изображением проекции данного органа из атласа В.М.Сырнева, который в электронном виде хранится в памяти компьютера.

Предлагаемое устройство выполняется на базе персонального компьютера (фиг. 4), в котором микропроцессор, оперативная и долговременная память, входные и выходные интерфейсы являются стандартными устройствами. Дополнительными устройствами являются приемник звука, возбудитель звука, излучатель системы позиционирования и три приемника системы позиционирования.

Примеры осуществления способа.

Пример 1. Диагностика атрофии функционирующей ткани.

Больной С. , 34 года, страдает тяжелой артериальной гипертензией, много лет злоупотребляет алкоголем. При осмотре: АД на локтевой артерии справа 190/120, слева 165/105; плотноватая с заостренным краем печень 14/3- 10-10; ожирение I-II степени. Границы кожной проекции обеих почек при использовании частоты тестирующего сигнала 5000 Гц находятся в пределах нормы (правая на 4 см выше левой; вертикальный размер обеих почек 9 см, что соответствует ширине ладони больного на уровне пястнофаланговых сочленений; ширина каждой почки - около 5 см). Определение кожной проекции проводится по описанному способу: приемник упругих колебаний устанавливается на уровне 12 грудного позвонка, а источник сигнала (после калибровки 100% слышимости вблизи приемника) последовательно передвигается по радиусам вправо и влево от позвоночника через каждые 20 - 30^o; маркируются точки резкого, практически полного снижения уровня приема тестирующего сигнала.

Затем аналогичным образом определяются границы почек с помощью подачи сигнала с частотой упругих колебаний в полосе от 200 до 1000 Гц. При этом границы кожной проекции левой почки совпадают с границами, выявленными с помощью тестирующего сигнала 5000 Гц. Границы правой почки при использовании частотной полосы 200 - 1000 Гц оказались значительно меньше (почти наполовину). На указанной частоте определяется проекция фиг. 1 по методике В.М.Сырнева. Далее аналогичным образом определяются границы почек при подаче сигнала в полосе частот от 130 до 200 Гц (фиг. 2) по методике В.М.Сырнева, оказывающиеся такими же, как фиг. 1.

Применены дополнительные методы контроля.

УЗИ подтвердило небольшое увеличение печени и повышение ее эхогенности, а также выявило те же размеры и расположение почек, какие зафиксированы на фоне тестирующего сигнала частотой 5000 Гц. При этом внутренняя структура почек была однородная.

Радиоизотопная сцинтиграфия почек показала резкое снижение секреторно-экскреторной функции правой почки (динамическая сцинтиграфия) и уменьшение площади (объема) функционирующей ткани (статическая сцинтиграфия) правой почки соответственно фиг. 1 и 2 по В.М.Сырневу.

При рентгеноурографии также обнаружено значительное снижение концентрационной и выделительной функции правой почки.

Общий и биохимический анализы крови были в пределах нормы.

Таким образом, у больного можно связать артериальную гипертензию с алкогольными неврозами и уменьшением функционирующей ткани правой точки. Заключение об уменьшении функционирующей ткани при первичном осмотре больного по заявляемому способу основывается на сопоставлении ортопроекции почек на кожные покровы спины при частоте тестируемого сигнала 5000 Гц с проекциями фиг. 1 и 2 по методике В.М.Сырнева (соответственно на частотах 200 - 1000 Гц и 130 - 200 Гц).

Пример 2. Диагностика воспалительного процесса.

Больная Ш. , 71 год, в течение нескольких лет многократно госпитализировалась по поводу хронического пиелонефрита, резистентного к проводимой терапии. При УЗИ размеры почек увеличены до 13,5 х 6,2 см с обеих сторон, отмечается уплотнение коркового слоя и расширение чашечно-лоханочных структур, множественные камни до 0,6 см. При радиоизотопной сцинтиграфии функция почек сохранена. В анализах мочи - большое количество лейкоцитов, высевается зеленящий стрептококк, энтерококк и клебсиелла, кандида, мало чувствительные ко всем основным антибиотикам. Беспокоят постоянные боли в пояснице, головные боли, утомляемость; отмечается субфебрилитет с эпизодами лихорадки выше 38^oC с ознобом и потливостью.

Определение границ кожной проекции по методике В.М.Сырнева проводится по заявленному способу. При использовании частоты 5000 Гц выявляются границы, соответствующие данным УЗИ (ортопроекция). Применение частоты 200 - 1000 Гц (фиг. 1 по В. М.Сырневу) дает проекцию 22 х 12 см, а частоты 130 - 200 Гц (фиг. 2) - 25 х 13 см. Фиг. 1 и 2 кожной проекции почек по методике В.М.Сырнева занимает большую часть поясничной области.

Таким образом, сравнение ортопроекции почек и фиг. 1 и 2 позволяет легко диагностировать воспалительный процесс по типу пиелонефрита.

В дальнейшем при получении положительного клинического эффекта от структурно-резонансной терапии и изменении ритма приема нитроксолинов отмечено значительное уменьшение площади проекции фиг. 1 и сокращение проекции фиг. 2 до границы фиг. 1.

Пример 3. Диагностика опухолевого процесса.

Больная А. , 40 лет, госпитализирована в связи с прогрессирующей общей слабостью. При обследовании обнаружена выраженная гипохромная анемия (Нв-43 ед., эритроцитов - 2,6; СОЭ - 53) и крупнобугристая опухоль в левой половине живота. УЗИ показало, что это новообразование левой почки (размеры почки 21,5 х 17,6 см). Правая почка структурно и функционально - в норме.

При обследовании левой почки по методике В.М.Сырнева по заявляемому способу на частоте 5000 Гц определяется ортопроекция тех же размеров, что и на УЗИ. Применение частоты 200 - 1000 Гц и затем 130 - 200 Гц (соответственно фиг. 1 и 2 по В.М.Сырневу) определяет минимальную площадь функционирующей ткани 4 х 3 см. Резкое увеличение границ ортопроекции по сравнению с малой площадью функционирующей ткани позволяет заподозрить опухолевый процесс и ограничить объем дальнейших исследований.

Таким образом, использование предлагаемых способа и устройства экспресс-диагностики позволяет по сравнению с существующими способами значительно расширить информацию о функциональном состоянии ткани органов, понизить субъективность, сократить время и упростить методику исследований пациента.

Предлагаемый способ экспресс-диагностики является необходимым дополнением к существующим способам диагностики и позволяет успешнее решать важнейшую задачу медицины - диагностику заболеваний внутренних органов человека.

Изобретение используется в медицине, в частности при диагностике заболеваний внутренних органов человека, а также может быть использовано и в ветеринарии. Способ заключается в возбуждении с поверхности кожи в теле пациента упругих колебаний, приеме этих колебаний, прошедших от источника возбуждения звуковых колебаний к приемнику, установленному в центре кожной проекции обследуемого органа, измерении интенсивностей принятых колебаний, построении их пространственного распределения в виде изолиний равной интенсивности сигналов при перемещении возбуждающего источника колебаний при позиционировании его относительно приемника в зоне обследуемого органа. Полученное изображение изолиний равной интенсивности, определяющее конфигурации первой и второй переходных зон ослабления сигнала в обследуемом органе, сравнивают с конфигурацией этих же зон из атласа, составленного В.М. Сырневым. Причем возбуждение колебаний осуществляют широкополосным сигналом в диапазоне частот 130 - 5000 Гц, а измерение интенсивностей принятых колебаний и построение изображений звуковых проекций внутренних органов в виде изолиний осуществляют одновременно в двух частотных диапазонах. Причем в диапазоне частот от 4000 до 5000 Гц измеряются и отображаются изолинии с минимальной интенсивностью сигналов, соответствующие внешним границам ортоскопической проекции органа, а в диапазоне частот 130-1000 Гц - соответствующие конфигурациям первой и второй переходных зон. Устройство для осуществления способа содержит возбудитель и приемник звуковых колебаний, персональный компьютер, программно формирующий широкополосный сигнал, входной и выходной интерфейсы, а также прибор для автоматической привязки возбудителя звуковых колебаний к точке установки приемника звука. Изобретение позволяет сократить время обследования и повысить точность и объективность диагностирования. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Способ диагностики заболеваний внутренних органов, заключающийся в возбуждении с поверхности кожи в теле пациента упругих колебаний, приеме этих колебаний, прошедших от источника возбуждения звуковых колебаний к приемнику, установленному в центре кожной проекции обследуемого органа, измерении интенсивностей принятых колебаний, построении их пространственного распределения в виде изолиний равной интенсивности сигналов при сканировании зоны обследуемого органа и сравнении полученного изображения изолиний равной интенсивности, определяющих конфигурации первой и второй переходных зон ослабления сигнала в обследуемом органе, с конфигурацией этих же зон из атласа, составленного В.М. Сырневым, отличающийся тем, что возбуждение колебаний осуществляют широкополосным сигналом в диапазоне частот 130 - 5000 Гц, а измерение интенсивностей принятых колебаний и построение изображений звуковых проекций внутренних органов в виде изолиний проводят одновременно в двух частотных диапазонах от 4000 до 5000 Гц и от 130 до 1000 Гц, причем в диапазоне частот от 4000 до 5000 Гц измеряют и отображают изолинии с минимальной интенсивностью сигналов, соответствующие внешним границам ортоскопической проекции органа, а в диапазоне частот 130 - 1000 Гц - соответствующие конфигурациям первой и второй переходных зон. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что возбудитель звуковых колебаний позиционируют посредством ультразвукового способа. 3. Устройство для диагностики заболеваний внутренних органов, содержащее возбудитель звуковых колебаний и приемник звуковых колебаний с возможностью установки его в зоне обследуемого органа, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит последовательно соединенные персональный компьютер, программно формирующий широкополосные сигналы в диапазоне частот 130 - 5000 Гц, выходной интерфейс и возбудитель звуковых колебаний, входной интерфейс, включенный между приемником звуковых колебаний и входом компьютера, а также прибор для автоматической привязки возбудителя звуковых колебаний к точке установки приемника звука, содержащий излучатель, подключенный к выходному интерфейсу с возможностью излучения сигнала в воздушную среду, и три разнесенных приемника, подключенные к входному интерфейсу, причем излучатель размещен на корпусе возбудителя звуковых колебаний, а три приемника - на корпусе приемника звука.