СПОСОБ СВЕТОВОЙ ТОПИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ БИООБЪЕКТОВ Российский патент 2001 года по МПК A61B5/00 

Изобретение относится к медицине, а именно к диагностике внутренних органов человека с использованием электромагнитной энергии оптического диапазона волн, и может быть использовано при проведении медико-биологических и биофизических исследований в различных областях практической медицины, в частности онкологии и гастроэнтерологии.

Известен способ визуализации и оценки излучений человека (патент РФ N 2073831, G 01 J 1/00, 20.02.97 г.), предназначенный для определения психофизиологического состояния человека. Способ основан на воздействии в темноте световым потоком на область излучений человека и проведении фотометрических измерений параметров визуализированного оптического поля, отраженного от неоднородностей атмосферы, вызванных излучениями человека. Недостатком способа является недостаточная достоверность при диагностике внутренних органов человека, а также сложность его реализации при обследованиях больших групп людей.

Наиболее близким к патентному способу является способ световой топической диагностики, реализованный с помощью устройства для определения ишемии тканей и органов, включающий облучение биообъекта с помощью источника излучения, выделение спектральных компонент с диапазоном волн 542, 560 и 577 нм, прием фотоприемником отраженного от объекта сигнала, его преобразование, обработку и сравнение с аналогичной величиной, соответствующей норме для исследуемых органов или тканей (патент РФ N 2061514, A 61 N 5/06, 10.06.96 г. ). Степень различия сравниваемых величин характеризует степень ишемии органов или тканей. В качестве нормы принимается среднестатистическая величина, полученная на основе измерений на большом числе здоровых людей.

Недостатком данного способа также является недостаточная достоверность диагностики, обусловленная неточностью измерений ответного сигнала за счет эффекта рассеяния. Существенно также то, что в данном способе не учитываются специфические физиологические особенности, присущие различным группам биообъектов, вследствие чего способ недостаточно эффективен при массовых обследованиях различных групп людей.

Задачей изобретения является повышение достоверности оперативной диагностики, в том числе при обследовании больших групп людей, путем уменьшения эффекта рассеивания, обеспечения идентичности условий измерений, уменьшения, таким образом, погрешности измерений и возможности на этой основе учета в процессе диагностики генетических и онтогенетических особенностей биообъекта.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе световой топической диагностики биообъектов с использованием электромагнитной энергии оптического диапазона с длиной волны λ = 540±10 нм, включающем освещение с помощью источника излучения соответствующей поверхности биообъекта, прием с помощью фотоприемника ответного оптического сигнала, его преобразование и обработку, основанную на сравнении оптических свойств поверхности кожи над исследуемым органом с аналогичной величиной, соответствующей норме для исследуемого органа, согласно изобретению облучение биообъекта и прием ответного оптического сигнала осуществляют при фиксированных расстояниях между фотоприемником, источником излучения и поверхностью биообъекта, при этом облучение осуществляют при угле падения прямого оптического сигнала менее 90^o относительно поверхности биообъекта, а в качестве нормы для ответного оптического сигнала используют среднестатистические значения, полученные на основе исследований генетически и онтогенетически обусловленных групп практически здоровых людей.

При этом обработку ответного оптического сигнала ведут с помощью ЭВМ, в память которой предварительно вводят значения коэффициентов поглощение оптического сигнала в норме для каждого органа биообъекта с учетом его генетических и онтогенетических особенностей, каждый орган биообъекта представляют на экране монитора ЭВМ в виде точки с определенным порядковым номером, а диагностику осуществляют путем последовательного обхода по поверхности объекта этих точек источником излучения с одновременным измерением и отражением на мониторе ЭВМ значения коэффициента поглощения оптического сигнала и степени его отклонения от нормы.

Сущность способа заключается в обеспечении режима измерений оптических показателей поверхности биообъекта, позволяющего учитывать генетические и онтогенетические особенности (возраст, пол, генетическую принадлежность) биообъекта при диагностических обследованиях.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, предназначенная для реализации патентуемого способа, на фиг. 2 изображен фотодатчик, общий вид. На фиг. 3 приведена диаграмма изменения значения коэффициента поглощения (Е) толстой кишки в процессе онтогенеза для женщин, измеренного согласно способу, на фиг. 4 - то же для мужчин, на фиг. 5 - диаграмма изменения коэффициента поглощения (E) надлонной области в процессе онтогенеза для женщин, измеренного согласно способу, на фиг. 6 - то же для мужчин.

Устройство для реализации способа согласно изобретению (фиг. 1) включает фотодатчик 1, содержащий оптически связанные источник излучения 2 (например, лампа накаливания 6,3 В - 0,22 А), оптическую систему формирования излучения 3 (например, конденсор), светофильтр 4, фотоприемник 5, а также кнопку 6 включения, электрически связанную с фотоприемником 5, источником излучения 2 и источником питающего напряжения (на чертеже не указан). Фотоприемник 5 электрически связан с блоком преобразования 7 (например, АЦП) и блоком 8 обработки (ЭВМ), содержащим процессор 9, монитор 10 и блок 11 управления процессором 9 (клавиатура, устройство типа "мышь").

Фотодатчик 1 (фиг. 2) включает полый цилиндрический элемент 12 с утолщенной съемной насадкой 13. Внутри цилиндрического элемента 12 установлен на полочке 14 источник излучения 2, на одной оптической оси с которым в полости 15 съемной насадки 13 с использованием крепежного патрона 16 установлены оптическая система формирования излучения 3 и светофильтр 4. В боковой поверхности съемной насадки 13 установлен фотоприемник 5 и кнопка 6 включения. В задней стенке цилиндрического элемента 12 выполнено отверстие 17 для подвода питающих напряжений и вывода электрического сигнала на блок преобразования 7. Полочка 14 с источником излучения 2 установлена на изоляционной платформе 18.

Цилиндрический элемент 12 может быть выполнен из алюминия с чернением по внутренней поверхности, съемная насадка 13 может быть выполнена, например, из фторопласта и имеет скос по торцевой выходной поверхности 19 под углом, например, в 35^o относительно оптической оси фотодатчика 1. Последнее обеспечивает угол падения прямого оптического сигнала на биообъект менее 90^o.

Данная конструкция фотодатчика обеспечивает фиксированные (постоянные) расстояния между фотоприемником, источником излучения и поверхностью биообъекта, а также уменьшение эффекта рассеивания оптического сигнала, что в целом обуславливает уменьшение погрешности измерений и идентичность оптических режимов при многократных измерениях.

Фрагменты результатов исследований больших групп людей разного возраста, пола, и генетической обусловленности, полученные в ходе реализации патентуемого способа, представлены в виде таблицы и диаграмм (фиг. 3 - фиг. 6). Приведенные данные демонстрируют необходимость учета генетических и онтогенетических особенностей биообъекта при диагностических исследованиях с использованием электромагнитной энергии оптического диапазона частот.

Способ световой топической диагностики согласно изобретению осуществляется следующим образом.

Предварительно в память процессора 9 блока обработки 8 заносят принятые за норму значения коэффициентов поглощения E оптического сигнала, свойственные внутренним органам и тканям биообъекта, полученные на основе измерений генетически и онтогенетически обусловленных больших групп практически здоровых людей.

Каждый орган представляют на экране монитора 10 блока 8 обработки в виде точки с определенным порядковым номером.

Диагностику осуществляют путем последовательного обхода включенным фотодатчиком 1 расположенных на поверхности 20 биообъекта точек, соответствующих внутренним органам.

Фотодатчик 1 включают с помощью кнопки 6 и выходной торцевой поверхностью 19 плотно прикладывают к участку кожи пациента над исследуемым внутренним органом. При этом от источника излучения 2 через оптическую систему формирования излучения 3 и светофильтр 4 на соответствующий участок кожи поступает световой сигнал ( λ = 540 нм), ответный, отраженный сигнал поступает на фотоприемник 5 и далее через блок преобразования 7 (например, АЦП) поступает в блок 8 обработки (ЭВМ), в котором с использованием соответствующего программного обеспечения осуществляется сравнение поступившего сигнала с сигналом, соответствующим норме для исследуемого органа. Результаты высвечиваются на мониторе 10 в виде абсолютного значения коэффициента поглощения E и величины его отклонения от нормы.

Пример 1.

Пациент Б. 52 года, волосы темно-русые, глаза зеленые.

Проведено обследование способом согласно изобретению. В области желчного пузыря значения коэффициента поглощения E превысило норму на 10%. Рекомендованная последующая ультрозвуковая диагностика показала наличие камней в желчном пузыре.

Пример 2. Пациентка А, 55 лет, волосы темно-русые, глаза карие.

Проведено обследование способом согласно изобретению.

В надлонной области значение коэффициента поглощения превысило норму на 10%. Рекомендованное гинекологическое обследование выявило наличие фибромиомы матки.

Изобретение относится к медицине, а именно к диагностике внутренних органов человека с использованием электромагнитной энергии оптического диапазона волн. Изобретение позволяет повысить достоверность оперативной диагностики, в том числе при обследовании больших групп людей, путем уменьшения эффекта рассеивания света, обеспечения идентичности условий измерений, уменьшения погрешности измерений и возможности учета в процессе диагностики генетических и онтогенетических особенностей биообъекта. В способе световой топической диагностики биообъектов с использованием электромагнитной энергии оптического диапазона с длиной волны λ=540±10 нм, облучение и прием ответного оптического сигнала осуществляют при фиксированных расстояниях между фотоприемником, источником излучения и поверхностью биообъекта. Облучение осуществляют при угле падения прямого оптического сигнала менее 90° относительно поверхности биообъекта. В качестве нормы для ответного оптического сигнала используют среднестатистические значения, полученные на основе исследований генетически и онтогенетически обусловленных групп практически здоровых людей. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 ил.

1. Способ световой топической диагностики биообъектов с использованием электромагнитной энергии оптического диапазона с длиной волны λ =540±10 нм, включающий освещение с помощью источника излучения соответствующей поверхности биообъекта, причем с помощью фотоприемника ответного оптического сигнала, его преобразование и обработку, основанную на сравнении оптических свойств поверхности кожи над исследуемым органом с аналогичной величиной, соответствующей норме для исследуемого органа, отличающийся тем, что облучение биообъекта и прием ответного оптического сигнала осуществляют при фиксированных расстояниях между фотоприемником, источником излучения и поверхностью биообъекта, при этом облучение осуществляют при угле падения прямого оптического сигнала менее 90° относительно поверхности биообъекта, а в качестве нормы для ответного оптического сигнала используют среднестатистические значения, полученные на основе исследований генетически и онтогенетически обусловленных групп практически здоровых людей. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку ответного оптического сигнала ведут с помощью ЭВМ, в память которой предварительно вводят значения коэффициентов поглощения оптического сигнала в норме для каждого органа биообъекта с учетом его генетических и онтогенетических особенностей, каждый орган биообъекта представляют на экране монитора ЭВМ в виде точки с определенным порядковым номером, а диагностику осуществляют путем последовательного обхода по поверхности объекта этих точек источником излучения с одновременным измерением и отражением на мониторе ЭВМ значения коэффициента поглощения оптического сигнала и степени его отклонения от нормы.