ЭЛЕКТРОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИМПЕДАНСА ГОЛОВЫ Российский патент 2004 года по МПК A61B5/53 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к диагностическим устройствам, в которых исследование организма производится путем его зондирования переменным электрическим током для измерения электрического импеданса тканей.

Измерение электрического импеданса головы путем зондирования переменным током позволяет произвести количественное исследования жидкостных составляющих ее тканей. Данные исследования являются наиболее щадящими (неинвазивными), т.к. проводятся посредством сигналов малой мощности на относительно невысоких частотах 5-500 кГц. Для измерения с высокой точностью электрического импеданса (Z_O) головы используется тетраполярный метод, в котором зондирующий ток (I₃) пропускается через токовые электроды, а падение напряжения на исследуемом участке тела измеряется посредством потенциальных электродов. Для исследования внутричерепных тканей необходимо уменьшать часть зондирующего тока, проходящую по тканям лица, и добиваться, чтобы основная его часть попадала во внутричерепное пространство.

В диагностическом плане электроды для измерения импеданса головы используются в качестве первичных преобразователей в приборах, отражающих динамику клинического состояния больного: параметры кровообращения и жидкостного баланса.

Известно электродное устройство для измерения импеданса тканей, содержащее два шарнирно соединенных диэлектрических основания, соединенные с гибким фиксатором и в рабочих частях которых установлены токовый и потенциальный контактные элементы [1]. Данное устройство обеспечивает проведение диагностических исследований, например реоплетизмографии на частях тела, имеющих цилиндрическую или конусообразную форму: ноги, руки. Однако использование данного устройства для исследования частей тела, имеющих более сложную конфигурацию, не позволяет получать достоверные результаты вследствие нестабильного контакта его элементов с поверхностью тела.

Наиболее близким техническим решением является устройство для фиксации электродов, содержащее два диэлектрических основания, в рабочих частях которых установлены токовый и потенциальные контактные элементы, основания соединены между собой посредством шарнира и несущего элемента и содержат эластичный фиксатор [2]. Данное устройство позволяет производить диагностические исследования посредством зондирующего тока в частях тела со сложной конфигурацией, например лица. Однако регистрация потенциалов, возникающих вследствие прохождения зондирующего тока, в устройстве производится на значительном расстоянии от токового контактного элемента. При неоднородном анатомическом строении исследуемой части тела, как голова в целом, это приводит к тому, что в основном регистрируется поверхностная составляющая зондирующего тока. Данный недостаток снижает точность измерения общего импеданса головы, основной частью которого является импеданс внутричерепного пространства. Необходимо отметить, что значения данного импеданса позволяют получить наиболее ценную диагностическую информацию, отражающую баланс жидкости внутри черепа.

Ожидаемый технический результат изобретения заключается в повышении точности измерения импеданса головы за счет увеличения доли зондирующего тока, проходящей через внутричерепное пространство, и пропорциональности регистрации наружной и внутричерепной составляющих зондирующего тока.

Технический результат достигается тем, что в электродном устройстве для измерения импеданса головы, содержащем первое диэлектрическое основание, в рабочей части которого установлен токовый контактный элемент, второе диэлектрическое основание, в рабочей части которого установлен потенциальный контактный элемент и которое соединено с первым диэлектрическим основанием посредством шарнира и несущего элемента, токовый и потенциальные контактные элементы сориентированы в одном направлении, а противоположные стороны первого диэлектрического основания соединены с эластичным фиксатором, обеспечивающим прижим рабочей части к исследуемой поверхности, шарнир установлен на нерабочей части первого диэлектрического основания со смещением от края, к которому ориентирован несущий элемент, второе диэлектрическое основание выполнено дугообразным с возможностью перемещения по дуге окружности, центром которой является ось шарнира, к которой ориентирована вогнутая часть второго диэлектрического основания, торец которого является рабочей частью, причем несущий элемент подпружинен в направлении прижима к первому диэлектрическому основанию.

При этом электродное устройство для измерения импеданса головы может содержать пористую эластичную прокладку, закрепленную в рабочей части потенциального контактного элемента.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 приведен общий вид электродного устройства;

- на фиг.2 приведена эквивалентная схема, отображающая распределение зондирующего тока при его прохождении от лобной пазухи до шеи;

- на фиг.3 приведена эквивалентная схема компенсации помех, возникающих при различных углах наклона переносицы.

Электродное устройство содержит первое диэлектрическое основание 1, в рабочей части которого установлен токовый контактный элемент 2, второе диэлектрическое основание 3, в торцевой части которого установлен потенциальный контактный элемент 4. Основание 1 соединено с основанием 3 посредством шарнира 5 и несущего элемента 6. Основание 3 выполнено дугообразным с возможностью перемещения по дуге окружности, центром которой является ось шарнира 5. Вогнутая часть основания 3 обращена к шарниру 5. На противоположных концах основания 1, ориентированных относительно элемента 6, выполнены стойки 7 с прорезями 8, 9 для фиксации эластичного тяжа 10 и пружинящего элемента 11. В рабочей части элемента 4 дополнительно может быть закреплена пористая прокладка 12.

Устройство используется следующим образом.

Перед фиксацией устройства на голове основание 3 посредством элемента 6 отводится и удерживается свободной рукой так, чтобы элемент 4 и прокладка 12 были выше нерабочей поверхности основания 1. Далее элемент 2 устанавливается на кожу в проекции лобной пазухи так, чтобы после освобождения элемента 6 он под действием элемента 11 прижал прокладку 12 к поверхности переносицы. После чего тяж 10 заводят вокруг головы и, изменяя его длину путем перемещения в прорези 8, добиваются необходимой степени прижима всего устройства к исследуемой поверхности головы. При необходимости степень прижима прокладки 12 к поверхности переносицы может регулироваться изменением длины элемента 11 с помощью прорезей 9.

Измерение параметров внутричерепного пространства осложняется тем, что черепная кость имеет более высокий импеданс, чем поверхностные ткани головы из-за чего зондирующий ток в большей степени стремится распределиться по подкожным тканям лица. Фиксация элемента 2 в проекции лобной пазухи позволяет увеличить внутричерепную часть зондирующего тока за счет того, что в данной зоне черепные кости имеют наименьшую толщину, а полость лобной пазухи покрыта слизистой оболочкой, которая хорошо проводит ток.

При измерении импеданса головы зондирующий ток (I₃) от источника тока пропускают между элементом 2 и электродом, расположенным вне головы, например на ноге. От элемента 2 основная часть тока I_з будет проходить к шее (Z_Ш) по двум направлениям (фиг.2):

- в первом направлении часть тока I₃ проходит через ткани в проекции лобной (Z_ЛП) пазухи и внутричерепное пространство (Z_ВЧ);

- во втором направлении часть тока I₃ проходит через ткани в области переносицы (Z_П), а далее разветвляется на две ветви: первая включает глазные ткани (Z_Г)и внутричерепное пространство (Z_ВЧ), а вторая только ткани лица (Z_Л).

Таким образом, при расположение элемента 2 в проекции лобной пазухи, часть тока I₃, оттекающая через ткани глаз (Z_Г), повышает долю тока, проходящего через внутричерепное пространство (Z_ВЧ), и тем самым значения потенциалов, зарегистрированные на элементе 4, в большей мере отображают параметры внутричерепных тканей. Для увеличения степени отображения параметров внутричерепных тканей в потенциале, регистрируемом элементом 4, желательно, чтобы он находился на небольшом расстоянии от элемента 2, но при этом была бы исключена утечка между элементами 2 и 4 по поверхности кожи.

Выполнение основания 3 дугообразным и перемещающимся по дуге окружности, центром которой является шарнир 5, позволяет компенсировать имеющиеся анатомические отличия в строении переносиц у разных лиц, выражающиеся в различных углах наклона ее верхней части относительно плоскости лба. При прижиме элемента 4 к верхней части переносицы он перемещается по дуге окружности, центром которой является ось шарнира 5 (фиг.3). При этом частично компенсируется рассогласование угла наклона переносицы (линии: "а", "б", "в" - фиг.3) и контактной плоскости элемента 4 и повышает стабильность его контакта с поверхностью кожи. Перемещение элемента 4 по дуге также делает более стабильной величину зазора между краями элементов 2 и 4, т.е. позволяет располагать элементы 2 и 4 с малым зазором между собой и тем самым в большей степени отображать в регистрируемом потенциале параметры внутричерепных тканей.

Устройство в заявленном выполнении обладает точностью измерения импеданса головы, позволяющей в процессе наблюдения за больными с характерной клинической динамикой производить количественное отображение диагностических параметров. Например, измерение импеданса головы на низкой частоте (Z_Н) и емкостной составляющей (Z_Е) с помощью высокой частоты у больной после перенесенной травмы позволило рассчитать динамику объемов внеклеточной, клеточной и общей жидкостей головы [3]. Полученные результаты позволяют наблюдать взаимно противоположную динамику объемов внеклеточной и клеточной жидкостей при значительном снижении объема общей жидкости за первые сутки наблюдения и стабилизации его значения в последующем времени (таблица).

Источники информации

1. Авторское свидетельство SU №1158163 А, кл. А 61 В 5/05, 23.12.83.

2. Авторское свидетельство SU №1324641 А1, кл. А 61 В 5/0295, 02.01.86.

3. Капитанов Е.Н. Биофизическая модель для определения объемов жидкости в организме при его зондировании переменным электрическим током. М., Материалы пятой научно-практической конференции: "Диагностика и лечение нарушений регуляции сердечно-сосудистой системы", март 2003, с.196-203.

Изобретение относится к области медицины, а точнее к диагностическим электродным устройствам для измерения электрического импеданса тканей организма. Электродное устройство содержит первое и второе диэлектрические основания, в которых установлены токовый и потенциальный контактные элементы. Основания соединены несущим элементом и шарниром. Второе основание выполнено дугообразным с возможностью перемещения по дуге окружности, центром которой является шарнир. Шарнир установлен посредине нерабочей части первого основания со смещением от края. Несущий элемент подпружинен в направлении прижима к первому диэлектрическому основанию. В рабочей части потенциального контактного элемента закреплена пористая эластичная прокладка. Устройство позволяет повысить точность измерения импеданса головы. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

1. Электродное устройство для измерения импеданса головы, содержащее первое диэлектрическое основание, в рабочей части которого установлен токовый контактный элемент, второе диэлектрическое основание, в рабочей части которого установлен потенциальный контактный элемент и которое соединено с первым диэлектрическим основанием посредством шарнира и несущего элемента, токовый и потенциальный контактные элементы сориентированы в одном направлении, а противоположные стороны первого диэлектрического основания соединены с эластичным фиксатором, обеспечивающим прижим рабочей части к исследуемой поверхности, отличающееся тем, что шарнир установлен посредине нерабочей части первого диэлектрического основания со смещением от края, к которому ориентирован несущий элемент, второе диэлектрическое основание выполнено дугообразным с возможностью перемещения по дуге окружности, центром которой является ось шарнира, к которой ориентирована вогнутая часть второго диэлектрического основания, торец которого является рабочей частью, причем несущий элемент подпружинен в направлении прижима к первому диэлектрическому основанию.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит пористую эластичную прокладку, закрепленную в рабочей части потенциального контактного элемента.