СПОСОБ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ И АППАРАТУРНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК A61B5/05 A61B6/02 

Изобретение относится к медицине и медицинской технике и может быть использовано для функциональной диагностики организма человека в целом или его отдельных органов с помощью физических методов исследования.

Известен способ исследования объектов КВЧ-воздействием, включающий воздействие на эталонный и исследуемый объекты низкоинтенсивным электромагнитным излучением миллиметрового диапазона длин волн (далее ЭМИ ММ-диапазона) с перестройкой по частоте, выявление амплитудно-частотных зависимостей сопоставляемых объектов по радиоотклику, выделенному в более длинноволновом диапазоне электромагнитных колебаний, и регистрацию резонансных активных частот (см. патент РФ 2108566, МПК G 01 N 22/00, публ. 10.04.98, Бюл. 10).

Недостатком известного способа является то, что он не может быть использован для диагностики функционального состояния человеческого организма.

Известно устройство для исследования объектов КВЧ-воздействием, содержащее генератор электромагнитного излучения миллиметрового диапазона длин волн, излучающую антенну, приемную антенну-аппликатор и радиометр длинноволновой части СВЧ- и/или радиодиапазона (см. п-т РФ 2108058, МПК А 61 В 5/02, А 61 N 5/00, публ. 10.04.98, Бюл. 10).

Недостатком данного устройства является то, что оно предназначено для исследования отдельных фрагментов тканей организма человека и не может быть использовано для функциональной диагностики организма человека в целом.

В настоящее время актуальным направлением в диагностике являются способы исследования организма человека в целом или отдельных его органов и соответствующие устройства, не наносящие вреда исследуемому объекту и обладающие высокой степенью достоверности.

Заявляемая группа изобретений направлена на решение задачи оценки функционального состояния организма человека в целом и отдельных его органов, в том числе обнаружение очагов заболевания и их локализации на субманифестных фазах, а также в течение лечебного процесса. Указанная задача может быть решена с помощью аппаратурного диагностического комплекса, конструкция и принцип работы которого существенно отличаются от известных.

Техническим результатом способа является возможность проведения диагностики функционального состояния любых органов человеческого организма, в том числе мягких и костных тканей, обнаружение воспалительных процессов и т.д.; диагностики патологического состояния отдельных органов на субманифестных стадиях; возможность контроля течения лечебного процесса; исключение использования в целях диагностики ионизирующего излучения, магнитных полей высокой интенсивности и других небезопасных для организма физических воздействий; возможность визуализации полученной информации и практически полное исключение субъективных данных в полученных результатах.

Техническим результатом устройства является упрощение конструкции, особенно по сравнению с ЯМР-томографом или рентгеновским томографом.

Для достижения технического результата в способе функциональной диагностики организма осуществляют воздействие на исследуемый объект, помещенный внутри помехозащищенной капсулы, электромагнитным излучением миллиметрового диапазона длин волн с перестройкой по частоте, включающей резонансные биологически активные частоты в диапазоне 48-54 ГГц, при мощности излучения не превышающей 50 мкВт/см², регистрацию изменений электромагнитного поля отклика с помощью приемного устройства, включающего по крайней мере один датчик-аппликатор, соединенный с радиометром, в сантиметровом или дециметровом диапазоне в виде спектрограммы, представляющей собой амплитудно-частотную характеристику, сопоставление полученной спектрограммы с эталонной и проведение оценки состояния организма по взаимному расположению и крутизне переднего фронта пиков амплитуды вблизи резонансных частот.

В качестве эталонной спектрограммы используют спектрограмму дистиллированной воды или физиологического раствора.

Глубину зондирования меняют от 1,5 до 17 см.

Кроме того, регистрацию амплитудно-частотной характеристики исследуемого участка тела осуществляют с помощью приемного устройства, включающего множество датчиков-аппликаторов, скомплектованных в матрицу и соединенных с неперестраиваемым по частоте радиометром, путем избирательного подключения датчиков к радиометру, причем порядок подключения датчиков, а также распознавание области формирования радиоотклика определяются соответствующей компьютерной программой, или регистрацию амплитудно-частотной характеристики исследуемого участка тела на разной глубине осуществляют с помощью приемного устройства, включающего по крайней мере один датчик-аппликатор, снабженный буферной диэлектрической прослойкой из радиопрозрачного материала, согласованного по волновому сопротивлению с антенной-аппликатором и кожей пациента, и соединенный с неперестраиваемым по частоте радиометром, путем последовательного изменения толщины буферной прослойки, или регистрацию амплитудно-частотной характеристики с разной глубины исследуемого участка тела осуществляют с помощью приемного устройства, включающего по крайней мере один датчик, соединенный с перестраиваемым по частоте радиометром, путем последовательного измерения принимаемых частот.

Сопоставление полученной спектрограммы с эталонной осуществляют в программно-вычислительном модуле.

Для достижения технического результата аппаратурный комплекс для функциональной диагностики содержит генератор электромагнитного излучения миллиметрового диапазона длин волн с перестраиваемой частотой, излучающую антенну, приемное устройство, выполненное в виде по крайней мере одного датчика-аппликатора с возможностью закрепления на теле пациента и соединенного с радиометром длинноволновой части СВЧ-диапазона, а также содержит элементы для размещения пациента, закрепления и/или перемещения датчиков на теле, расположенные внутри помехозащищенной капсулы, при этом датчики соединены с программно-вычислительным модулем.

Кроме того, источник электромагнитного излучения миллиметрового диапазона длин волн жестко закреплен на внутренней стенке корпуса капсулы таким образом, чтобы расстояние между источником излучения и пациентом составляло 20-40 см, а воздействию электромагнитного излучения подвергались проекции внутренних органов пациента.

Кроме того, приемное устройство выполнено по крайней мере из двух датчиков-аппликаторов, каждый из которых соединен с многоканальным неперестраиваемым по частоте радиометром или с одноканальным неперестраиваемым по частоте радиометром через коммутирующее устройство.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно измеряют спектрограммы дистиллированной воды или физиологического раствора, которую используют в качестве эталонной. При этом использование в качестве эталонной спектрограммы физиологического раствора является предпочтительным вследствие того, что физиологический раствор по составу максимально приближен к внутриклеточной жидкости. Проводят функциональную диагностику. Под воздействием зондирующего ЭМИ ММ-диапазона происходит изменение собственного нетеплового электромагнитного поля пациента, датчик-аппликатор или система датчиков, размещаемые на проекции исследуемого органа, регистрируют происшедшие изменения электромагнитного поля в смещенном длинноволновом диапазоне. Интегрированные сигналы с датчиков-аппликаторов поступают на радиометр и затем показания радиометра фиксируются в виде спектрограммы, представляющей собой амплитудно-частотную характеристику отклика, сформированного в смещенном длинноволновом диапазоне, при изменении частоты в ММ-диапазоне.

Эффект сканирования по глубине тела достигается "радиопрослушиванием" в широком диапазоне дециметровых волн (например, от 75 до 15 см). При этом глубина зондирования меняется от 1,5 см до 17 см. Сопоставление рабочих спектрограмм с эталонной в соответствии с компьютерной программой позволяет произвести объективную оценку состояния организма пациента или отдельного органа и выявить возникшую патологию уже в субклинической стадии или на стадии ремиссии. Для определения наличия и характера патологии сравнивают взаимное расположение и крутизну передних фронтов пиков амплитуды вблизи резонансных частот на спектрограмме, полученной в результате обследования пациента, и эталонной. Использование программно-вычислительного комплекса позволяет осуществить визуализацию и идентификацию полученной информации, а также практически полностью исключить возможность субъективизма в трактовке полученных результатов.

Аппаратурный комплекс содержит генератор ЭМИ ММ-диапазона, излучающую антенну, приемное устройство и радиометр длинноволновой части СВЧ и/или радиодиапазона. Источник излучения, выполненный в форме генератора ЭМИ ММ-диапазона с перестраиваемой частотой, соединенный с излучающей антенной, приемное устройство, выполненное в форме по крайней мере одного датчика-аппликатора с возможностью закрепления на теле пациента и соединенного с радиометром, а также конструктивные элементы для размещения пациента, закрепления и/или перемещения датчиков на теле пациента и обеспечения их работоспособности, размещены внутри помехозащищенной капсулы и соединены программно-вычислительным модулем.

Наиболее целесообразной является конструкция капсулы, в которой источник электромагнитного излучения миллиметрового диапазоне длин волн жестко закреплен на внутренней стенке корпуса капсулы таким образом, чтобы расстояние между источником излучения и пациентом составляло 20-40 см, а воздействию электромагнитного излучения подвергались проекции внутренних органов пациента. В случае, когда приемное устройство включает систему из по крайней мере двух датчиков-аппликаторов, каждый из датчиков соединен с многоканальным неперестраиваемым по частоте радиометром или с одноканальным неперестраиваемым по частоте радиометром через коммутирующее устройство. Управление источником излучения, приемным устройством и другими конструктивными элементами, предназначенными для обеспечения работоспособности комплекса, осуществляется с помощью программно-вычислительного модуля.

Для проведения исследования функционального состояния организма в соответствии со способом пациента на время обследования помещают в капсулу, исключающую воздействие на пациента и работающую аппаратуру внешних электромагнитных полей. Капсула представляет собой эллипсоид с размерами по осям 200х50х50 см. Материалом для капсулы служит медицинский полиамид или иной, разрешенный для медицинского использования полимерный материал. Внутри капсулы параллельно ее большей оси смонтирован ложемент, на котором пациент помещается в положении лежа. На теле пациента, например на проекции проблемного органа, закрепляют датчики-аппликаторы, соединенные с радиометром. После окончания подготовительных процедур капсулу герметично закрывают и с помощью блока управления приводят в рабочее состояние необходимую аппаратуру. Во время проведения диагностического обследования внутри капсулы поддерживают постоянную температуру и давление.

При проведении диагностического обследования на пациента воздействуют зондирующим низкоинтенсивным ЭМИ ММ-диапазона дистанционно с расстояния 20-40 см от тела пациента с помощью источника излучения, жестко закрепленного на внутренней стороне корпуса камеры. При этом мощность излучения не превышает 50 мкВт/см² при свипировании частоты КВЧ-генератора в интервале частот, включающем резонансные биологически активные частоты (48-54 ГГц). С помощью приемного устройства регистрируют амплитудно-частотную характеристику радиоотклика в сантиметровом, дециметровом или метровом диапазоне. Продолжительность процедуры диагностического обследования составляет от 10 до 30 мин.

Приемное устройство, обеспечивающее регистрацию происшедшего изменения электромагнитного поля в смещенном длинноволновом диапазоне, может иметь различное конструктивное решение. Каждая из этих конструкций по своему обеспечивает возможность формирования радиоотклика от различных участков тела пациента, в том числе внутренних органов, расположенных на глубине 10-15 см.

1. Каждый из множества датчиков-аппликаторов, скомпонованных в матрицу, параметры которой могут быть изменены в зависимости от конкретных целей обследования, подключен к многоканальному неперестраиваемому по частоте радиометру или к одноканальному радиометру через коммутирующее устройство. В этом случае для получения полной спектрограммы производят избирательное подключение каждого из множества датчиков к радиометру, причем последовательность необходимых подключений определяется соответствующей компьютерной программой. Схему размещения датчиков-аппликаторов, тип используемой аппаратуры, а также режим воздействия ЭМИ ММ-диапазона определяют в соответствии с конкретной целью и условиями проводимого исследования.

2. Каждый датчик-аппликатор снабжен буферной диэлектрической прослойкой из радиопрозрачного материала, согласованного по волновому сопротивлению с антенной-аппликатором и кожей пациента. Если в работе используют несколько датчиков, то каждый из них соединен с неперестраиваемым по частоте многоканальным радиометром или через коммутирующее устройство с одноканальным радиометром. Получение и формирование радиоотклика от участков тела, расположенных на разной глубине, обеспечивают путем последовательного изменения толщины буферной прослойки.

3. Один или несколько датчиков-аппликаторов соединены с перестраиваемым по частоте радиометром. В этом случае получение и формирование радиоотклика от участков тела, расположенных на разной глубине, обеспечивают путем последовательного измерения принимаемых частот.

При изготовлении аппаратурного комплекса в качестве основных конструктивных элементов могут быть использованы приборы, разработанные отечественной электронной промышленностью. В частности генераторы ЭМИ тип Г4-141, 142, радиометры, работающие в дециметровом диапазоне, типа РТ-30.

Схему размещения датчиков-аппликаторов, тип используемой аппаратуры, а также режим воздействия ЭМИ ММ-диапазона определяют в соответствии с конкретной целью и условиями проводимого исследования.

Результатом диагностического обследования пациента является одна или набор нескольких спектрограмм отдельных участков тела, которые сопоставляются в интерактивном режиме с эталонной спектрограммой дистиллированной воды или физиологического раствора. Эталонная спектрограмма хранится в базе данных программно-вычислительного модуля и представляет собой идеализированную модель-отклик организма в частотной области. На основе сопоставления текущей спектрограммы с эталонной могут быть выявлены те или иные отклонения функционирования органов пациента, не имеющие выраженной симптоматики, что является диагностической основой для выявления заболеваний на ранней стадии.

Предлагаемое изобретение позволяет существенно снизить стоимости диагностического комплекса по сравнению с известными средствами и сократить время подготовки обслуживающего персонала.

Изобретение относится к медицине и медицинской технике и может быть использовано для функциональной диагностики организма человека в целом или его отдельных органов. Способ функциональной диагностики основан на том, что под воздействием зондирующего электромагнитного излучения миллиметрового диапазона происходит изменение собственного нетеплового электромагнитного поля пациента. Датчик-аппликатор или система датчиков, размещаемые на проекции исследуемого органа, регистрируют происшедшие изменения электромагнитного поля в смещенном длинноволновом диапазоне. Интегрированные сигналы с датчиков-аппликаторов поступают на радиометр. Показания радиометра фиксируют в виде спектрограммы. Спектрограмма представляет собой амплитудно-частотную характеристику отклика. Отклик сформирован в смещенном длинноволновом диапазоне при изменении частоты в миллиметровом диапазоне. Способ и устройство для функциональной диагностики позволяют проводить диагностические исследования функционального состояния любых органов, в том числе мягких и костных тканей, обнаружения воспалительных процессов и т.д.; позволяют проводить диагностику патологического состояния отдельных органов на субманифестных стадиях; исключают использование в целях диагностики ионизирующего излучения, магнитных полей высокой интенсивности и других небезопасных для организма физических воздействий и дают возможность визуализации полученной информации. 2 с. и 8 з.п. ф-лы.

1. Способ функциональной диагностики организма, заключающийся в том, что осуществляют воздействие на исследуемый объект, помещенный внутри помехозащищенной капсулы, низкоинтенсивным электромагнитным излучением миллиметрового диапазона длин волн с перестройкой по частоте, включающей резонансные биологически активные частоты в диапазоне 48-54 ГГц, при мощности излучения не превышающей 50 мкВт/см², регистрацию изменений электромагнитного поля отклика с помощью приемного устройства, включающего по крайней мере один датчик-аппликатор, соединенный с радиометром, в сантиметровом или дециметровом диапазоне в виде спектрограммы, представляющей собой амплитудно-частотную характеристику, сопоставление полученной спектрограммы с эталонной и проведение оценки состояния организма по взаимному расположению и крутизне переднего фронта пиков амплитуды вблизи резонансных частот. 2. Способ по п. 1, заключающийся в том, что в качестве эталонной спектрограммы используют спектрограмму дистиллированной воды или физиологического раствора. 3. Способ по п. 1, заключающийся в том, что глубина зондирования меняется от 1,5 до 17 см. 4. Способ по п. 1, заключающийся в том, что регистрацию амплитудно-частотной характеристики исследуемого участка тела осуществляют с помощью приемного устройства, включающего множество датчиков-аппликаторов, скомплектованных в матрицу и соединенных с неперестраиваемым по частоте радиометром, путем избирательного подключения датчиков к радиометру, причем порядок подключения датчиков, а также распознавание области формирования радиоотклика определяются соответствующей компьютерной программой. 5. Способ по п. 1, заключающийся в том, что регистрацию амплитудно-частотной характеристики исследуемого участка тела на разной глубине осуществляют с помощью приемного устройства, включающего по крайней мере один датчик-аппликатор, снабженный буферной диэлектрической прослойкой из радиопрозрачного материала, согласованного по волновому сопротивлению с антенной-аппликатором и кожей пациента, и соединенный с неперестраиваемым по частоте радиометром, путем последовательного изменения толщины буферной прослойки. 6. Способ по п. 1, заключающийся в том, что регистрацию амплитудно-частотной характеристики отклика с разной глубины исследуемого участка тела осуществляют с помощью приемного устройства, включающего по крайней мере один датчик, соединенный с перестраиваемым по частоте радиометром, путем последовательного измерения принимаемых частот. 7. Способ по п. 1, заключающийся в том, что сопоставление полученной спектрограммы с эталонной осуществляют в программно-вычислительном модуле. 8. Аппаратурный комплекс для функциональной диагностики, характеризующийся тем, что он содержит генератор электромагнитного излучения миллиметрового диапазона длин волн с перестраиваемой частотой, излучающую антенну, приемное устройство, выполненное в виде по крайней мере одного датчика-аппликатора с возможностью закрепления на теле пациента и соединенного с радиометром длинноволновой части СВЧ-диапазона, а также содержит элементы для размещения пациента, закрепления и/или перемещения датчиков на теле, расположенные внутри помехозащищенной капсулы, при этом датчики соединены с программно-вычислительным модулем. 9. Комплекс по п. 8, заключающийся в том, что источник электромагнитного излучения миллиметрового диапазона длин волн жестко закреплен на внутренней стенке корпуса капсулы таким образом, чтобы расстояние между источником излучения и пациентом составляло 20-40 см, а воздействию электромагнитного излучения подвергались проекции внутренних органов пациента. 10. Комплекс по п. 8, отличающийся тем, что приемное устройство выполнено по крайней мере из двух датчиков-аппликаторов, каждый из которых соединен с многоканальным неперестраиваемым по частоте радиометром или с одноканальным неперестраиваемым по частоте радиометром через коммутирующее устройство.