ДИАГНОСТИРОВАНИЕ НЕПРОХОДИМОСТИ МОЧЕИСПУСКАТЕЛЬНОГО КАНАЛА Российский патент 2012 года по МПК A61B5/20 A61B7/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Как правило, областью данного изобретения являются медицинские приборы и оно относится к устройству и способу количественной диагностики непроходимости мочеиспускательного канала пациентов.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Гипертрофия предстательной железы представляет собой широко распространенное явление среди более половины мужчин старше 50 лет. К 80 годам около 80% мужчин имеют гипертрофированную предстательную железу. Считается, что гипертрофия предстательной железы связана с возрастными гормональными нарушениями, и ее называют доброкачественной гипертрофией предстательной железы или ДГПЖ. В меньшей части случаев гипертрофия предстательной железы приводит к раку предстательной железы.

Что бы ни служило причиной гипертрофии предстательной железы, она может привести к проблемам, связанным с контролированием мочевого пузыря. Это обусловлено тем, что предстательная железа охватывает мочеиспускательный канал под шейкой мочевого пузыря. Увеличенная предстательная железа давит на мочеиспускательный канал, что может изменять его форму и уменьшать площадь его поперечного сечения. В тяжелых случаях может возникнуть полная непроходимость мочеиспускательного канала.

Количественная диагностика непроходимости мочеиспускательного канала может способствовать выявлению нарушений в предстательной железе на ранней стадии, что, в свою очередь, позволяет провести упреждающее лечение или иную соответствующую терапию. Если проблемы контролирования мочевого пузыря уже имеются, количественная диагностика может помочь в определении степени тяжести заболевания и наблюдении эффекта от проведенных лечебных процедур.

С более общей точки зрения количественная диагностика непроходимости мочеиспускательного канала является лишь одним из нескольких стандартных исследований, проводимых в ходе довольно сложного процесса рентгеноскопии и диагностирования Симптомов Нижних Мочевыводящих Путей (СМНП). Симптомы Нижних Мочевыводящих Путей могут являться результатом нескольких факторов, включая нарушения в работе соматической нервной системы, собственной нервной системы мочевого пузыря/мочеиспускательного канала, детрузора и мышц сфинктера, и так далее. Таким образом, указанный процесс рентгеноскопии необходим для проведения различий между клиническими ситуациями, которые могут вызвать у пациента расстройства мочеиспускания.

Следовательно, облегчение и упрощение распознавания и количественная диагностика непроходимости мочеиспускательного канала могут быть весьма важны не только в том случае, если непроходимость уже имеет место, но также в ином случае, при ее отсутствии, приводя, таким образом, к постановке правильного диагноза.

Широко известные способы количественной диагностики состояния предстательной железы включают следующие методики: ректальное пальпирование на предмет гипертрофии предстательной железы; цистоскопию (под местной анестезией), заключающуюся в введении оптики в мочеиспускательный канал и мочевой пузырь с целью их осмотра на предмет каких-либо патологий; внутривенную рентгенопиелограмму, заключающуюся в рентгеновском облучении мочеиспускательного канала при введении в вену красителя, которая выявляет опухоли или непроходимости; ультразвуковое исследование предстательной железы. Последнюю из указанных методик, как правило, выполняют, используя один из двух способов: трансректальное ультразвуковое исследование (ТРУЗИ), в котором для оценки состояния простаты применяют ректальный датчик и с помощью которого в некоторых случаях можно обнаружить злокачественное новообразование; и трансабдоминальную ультрасонографию, в которой применяют устройство, помещенное над брюшной полостью. При сравнении методов ТРУЗИ и трансабдоминальной ультрасонографии ТРУЗИ является значительно более точным для определения объема предстательной железы или степени непроходимости мочеиспускательного канала, хотя трансабдоминальная сонография может дать точный показатель количества остаточной мочи и является менее инвазивной и дорогостоящей по сравнению с ТРУЗИ.

Еще одна известная методика количественного диагностирования состояния предстательной железы основана на урофлоуметрическом исследовании. Оно направлено на выявление обструкции мочевого пузыря путем электронного измерения скорости потока мочи. Однако исследование не может выявить причину обструкции, которая может быть обусловлена не только ДГПЖ, но возможно также патологиями в мочеиспускательном канале, мышечной слабостью мочевого пузыря или иными причинами. Согласно данной методике пациенту дано указание не мочиться в течение нескольких часов до исследования и выпить большое количество жидкости, поэтому пациент имеет наполненный мочевой пузырь и сильный позыв на мочеиспускание. Для выполнения данного исследования пациент совершает мочеиспускание в специальный унитаз, оборудованный урофлоуметром. Важно, чтобы пациент сохранял неподвижность в процессе мочеиспускания, обеспечивая точность измерения, совершал мочеиспускание естественным образом и не натуживался при опорожнении мочевого пузыря или не пытался сдерживать струю мочи. На поток мочи влияют многочисленные факторы, например натуживание или сдерживание, осознанно выполняемое пациентом, поэтому специалисты рекомендуют повторить исследование по меньшей мере дважды. Объемная скорость потока мочи вычисляется как количество миллилитров мочи, прошедшей за одну секунду (мл/с). При достижении своего максимума объемная скорость потока мочи регистрируется и обозначается как Q[max]. Чем выше Q[max], тем больше объемная скорость потока мочи пациента. Мужчины, у которых Q[max] составляет менее 12 мл/с, имеют степень риска задержки мочи в четыре раза выше по сравнению с мужчинами, у которых более сильная струя мочи. Иногда показатель Q[max] используют в качестве исходного показателя для определения степени тяжести обструкции и для оценки успешности лечения. Тем не менее это не дает высокой точности в силу ряда причин: струя мочи сильно отличается у разных людей, а также от теста к тесту. Нужно учитывать возраст пациента. Как правило, с возрастом у мужчин снижается объемная скорость потока мочи, так что обычно Q[max] находится в пределах от более чем 25 мл/с для молодых мужчин до менее чем 10 мл/с для мужчин пожилого возраста. Уровень Q[max] необязательно соответствует ощущениям пациентом тяжести своих собственных симптомов.

Понятно, что используемые в настоящее время неинвазивные методы не способны к самостоятельному выявлению непроходимости мочеиспускательного канала или получению ее количественных показателей. Например, если не известно внутрипузырное давление, урофлоуметрия необязательно может указывать на непроходимость и/или степень тяжести непроходимости. С одной стороны, это обусловлено тем, что низкая объемная скорость потока может указывать скорее на проблемы с детрузором, чем на непроходимость мочеиспускательного канала, хотя, с другой стороны, объемная скорость потока в пределах нормы необязательно должна указывать на отсутствие патологии в мочеиспускательном канале, поскольку она может быть результатом повышенного давления в брюшной полости/мочевом пузыре, компенсирующего некоторое сопротивление потоку мочи, вызванное непроходимостью мочеиспускательного канала. Таким образом, для того чтобы суметь разобраться во влиянии разных факторов (а именно, сопротивление потоку в мочеиспускательном канале и давление в брюшной полости/мочевом пузыре), необходимо сочетать урофлоуметрию с одновременным измерением внутрипузырного давления. Однако, измерение давления внутри мочевого пузыря является инвазивной процедурой и представляет собой введение катетера внутрь мочевого пузыря. Доставляемый пациенту дискомфорт и опасности инфицирования, присущие процедуре, делают ее применение редким и только в исключительных случаях.

В американском патенте №6083043 описан пассивный акустический способ выявления у пациента наличия или отсутствия везикоуретерального рефлюкса. Согласно данной методике звуковой сигнал, исходящий от брюшной полости пациента, начиная с момента непосредственно перед началом мочеиспускания, усиливается, а затем в усиленном звуковом сигнале выявляют наличие или отсутствие звукового сигнала, характерного для везикоуретерального рефлюкса. Существование сигнала указывает на наличие у пациента везикоуретерального рефлюкса.

В патенте США №6428479 описан способ обнаружения таких патологий предстательной железы, как злокачественные новообразования. Данная методика основана на ультразвуковом исследовании кинетики кровотока предстательной железы при введении в него контрастного вещества и/или наблюдении связанных с патологией асимметрий лучеобразного сосудистого рисунка предстательной железы.

В международной патентной публикации №05/067392 описан ректальный датчик, предназначенный для ультразвуковой и магнитнорезонансной визуализации предстательной железы. Указанный датчик имеет зонд для ультразвуковой визуализации; зонд для магнитнорезонансной визуализации; и канал связи, соединяющий указанные зонды. Зонд магнитнорезонансной визуализации содержит первый источник магнитного поля, служащий для создания статического магнитного поля в зоне магнитнорезонансной визуализации снаружи ректального датчика, второй источник магнитного поля, служащий для создания изменяющегося во времени магнитного поля, которое создает возбуждение ядер в зоне магнитнорезонансной визуализации, а также приемное устройство, предназначенное для приема сигналов ядерно-магнитного резонанса от возбужденного ядра и получения соответствующих ему параметров магнитнорезонансной визуализации.

В международной патентной публикации №05/004726 описан способ проведения анализа доплеровского потокового изображения части тела, в которой находится новообразование, причем данной частью тела может быть почечная лоханка, придатки матки, матка, яичник, молочная железа, предстательная железа, печеночные артерии, печень и тому подобное. Согласно данной методике доплеровское потоковое изображение представляют в виде трехмерного потокового отображения, и вычисляют по меньшей мере один параметр, отражающий спектр скоростей трехмерного потокового отображения, для того, чтобы определить вероятность злокачественного характера новообразования; тем самым производят анализ доплеровского потокового изображения.

В патенте США №6863654 описан способ распознавания анатомического строения мочеиспускательного канала пациента в реальном масштабе времени с целью точного размещения лечебного модуля в предстательной железе пациента. Данная технология предполагает использование катетера, содержащего наружный надувной баллон визуализации. Как правило, катетер вводят в мочеиспускательный канал пациента до тех пор, пока баллон визуализации не совместится с местом исследования предстательной железы. Датчик, создающий изображение, устройства обработки изображения функционально размещают относительно места исследования предстательной железы и участков, находящихся в непосредственной близости к мочеиспускательному каналу. Устройство обработки изображения активируют для того, чтобы в реальном масштабе времени получить изображение места исследования предстательной железы. При необходимости баллон визуализации надувают, по сути, до соприкосновения со стенкой мочеиспускательного канала и обозначения акустической границы между полостью указанного баллона и указанной стенкой. Для того чтобы установить лечебный модуль в соответствующее местоположение относительно мочеиспускательного канала, в процессе его размещения определяют и наблюдают очертания мочеиспускательного канала около акустической границы.

В патенте РФ №2224464 описан способ, в котором используется доплеровское эхометрическое обследование регионального кровообращения предстательной железы. Определяют количественные и качественные показатели. Согласно данной методике хронический простатит диагностируют при регистрации индекса пульсации больше 1,1 и циркуляции венозной крови менее 4,5 см/с, соответствующих показателям практически здоровых людей.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, имеется необходимость в методиках неинвазивного моментального обнаружения непроходимости мочеиспускательного канала, чтобы, тем самым, способствовать ускорению и облегчению процесса рентгеноскопии и диагностирования Симптомов Нижних Мочевыводящих Путей (СМНП), даже еще до того, как пациент начинает фактически ощущать какие-либо физические симптомы.

В данном изобретении используют тот факт, что непроходимость мочеиспускательного канала приводит к тому, что поток мочи проходит по каналу переменного поперечного сечения, тем самым приводя к турбулентности потока мочи, который приобретает иной характер по сравнению с потоком мочи в здоровом мочеиспускательном канале. Заявителями установлено, что такой турбулентный поток мочи образует в частично непроходимом мочеиспускательном канале акустические шумы с особыми частотами. Следовательно, распознавание шума, характерного для турбулентного потока, указывает на обструкцию на пути струи мочи по мочеиспускательному каналу, при этом частота и амплитуда шума могут отражать процентный объем непроходимости и расстояние между контактной поверхностью преобразователя и местом обструкции.

Согласно общему аспекту изобретения предложена система выявления непроходимости мочеиспускательного канала, содержащая преобразовательное устройство, имеющее по меньшей мере один акустический преобразователь, выполненный с возможностью по меньшей мере приема акустических волн, образованных протеканием потока мочи пациента, и создающее выходной сигнал, характерный для полученных акустических волн;

а также связанный с преобразовательным устройством блок управления, выполненный для приема и обработки выходного сигнала и определения изменения выходного электрического сигнала, свидетельствующего о непроходимости мочеиспускательного канала.

Предпочтительно, имеется позиционирующий узел особой конструкции, предназначенный для позиционирования преобразовательного устройства в непосредственной близости от потока мочи пациента, чтобы акустическая граница преобразователя находилась в положении приема акустических волн, образованных потоком мочи пациента.

Блок управления может включать усилитель, предназначенный для усиления электрического сигнала. В блок управления может входить узел фильтрации, служащий для подавления фонового шума, а также селекции составляющих сигнала по разным частотам. Узел фильтрации может выделять из электрического сигнала волновые составляющие заданного частотного диапазона, необходимые для проведения анализа, при этом аннулируя волновые составляющие с иными частотами. Данный узел фильтрации может быть настроен либо на аннулирование фоновых шумов, либо на указание волновых составляющих разных частот, необходимых для проведения анализа при помощи различных алгоритмов.

Согласно некоторым вариантам выполнения данного изобретения блок управления заранее запрограммирован на определенную физическую модель, исходя из информации (базовых данных), относящейся к частотным диапазонам, связанным с характерными акустическими шумами, предположительно образованными потоком мочи в частично непроходимом мочеиспускательном канале. Согласно некоторым вариантам выполнения данного изобретения в модель может быть заложена информация, имеющая отношение к амплитудам акустических волн в указанных частотных диапазонах. Предпочтительно, базовые данные включают параметр (параметры) акустических волн разных порядков, (по меньшей мере два таких порядка), соответствующих, соответственно, разным патологическим состояниям. Анализ полученных акустических волн позволяет выявить динамику состояния пациента.

Согласно другому общему аспекту изобретения предложена система выявления непроходимости мочеиспускательного канала, содержащая, во-первых, преобразовательное устройство, имеющее по меньшей мере один акустический преобразователь, выполненный с возможностью по меньшей мере приема акустических волн, и создающее выходной сигнал, характерный для полученных акустических волн; во-вторых, позиционирующий узел, предназначенный для позиционирования преобразовательного устройства в непосредственной близости от потока мочи пациента, чтобы акустическая граница преобразователя находилась в положении приема акустических волн, образованных потоком мочи пациента; и, в-третьих, связанный с преобразовательным устройством блок управления, служащий для приема и обработки выходного сигнала и определения изменения выходного электрического сигнала, свидетельствующего о непроходимости мочеиспускательного канала.

Согласно еще одному общему аспекту изобретения, предложен способ, используемый при выявлении непроходимости мочеиспускательного канала, включающий: обнаружение акустических сигналов, образованных потоком мочи в процессе мочеиспускания пациента, и образования соответствующих им выходных сигналов; обработку и анализ указанных выходных сигналов с целью определения изменения выходных сигналов, характерных для турбулентности потока мочи, указывающих, тем самым, на состояние непроходимости мочеиспускательного канала.

Согласно следующему аспекту изобретения предложен узел позиционирования преобразователя, используемый в вышеуказанной системе для определения состояния непроходимости мочеиспускательного канала, причем указанный узел имеет регулируемый фиксирующий механизм, служащий для фиксации контактной поверхности по меньшей мере одного преобразователя на теле пациента для того, чтобы обнаружить акустические волны, которые исходят от потока мочи пациента.

Предпочтительно, преобразовательное устройство имеет преобразователи (по меньшей мере три преобразователя, каждый из которых является по меньшей мере акустическим приемным устройством), работающие синхронно в процессе исследования и служащие для обнаружения акустических волн, которые исходят из разных мест, окружающих очаг предполагаемой патологии, и/или входят в разные места вдоль пениса. Блок управления связан со всеми преобразователями и выдает диагноз на основе совокупных акустических параметров, обнаруженных преобразователями.

Разработанная система предусматривает постоянный анализ акустических характеристик, образованных потоком мочи в процессе мочеиспускания. Однако следует отметить, что для постановки диагноза нет необходимости использовать информацию, полученную в процессе всего акта мочеиспускания. Можно выбрать любую часть акустических данных, полученных в процессе акта мочеиспускания, и провести ее отдельный анализ. До получения окончательного диагноза можно провести сравнение отдельного анализа выборок акустических данных одного и того же акта мочеиспускания.

Несмотря на то что предложенная система не нуждается в контрольных отметках времени, дополнительные временные ссылки могут быть полезными. Например, предложенная система может быть синхронизирована с работой урофлоуметрической системы, поэтому оценка электрического сигнала, полученного от обнаруженных акустических волн, может одновременно включать показатели объемной скорости потока мочи, замеренные урофлоуметром. Такой совокупный анализ, как акустических параметров, так и объемной скорости потока мочи, может быть выполнен в процессе исследования на непрерывной основе, на протяжении всего акта мочеиспускания.

Узел позиционирования преобразователя может быть выполнен с возможностью прикрепления преобразовательного устройства (его контактной поверхности) к телу пациента, осуществляя, таким образом, прием акустических волн, образованных внутри мочеиспускательного канала, после их передачи сквозь ткани тела. К примеру, это может быть кусок пластыря или устройство в виде кольца, устанавливаемого на пенис.

В альтернативном варианте узел позиционирования преобразователя может быть выполнен с возможностью свободного размещения преобразовательного устройства (его контактной поверхности) в воздухе для осуществления приема акустических волн, образованных внутри мочеиспускательного канала, посредством свободного протекания мочи в воздухе (то есть используя струю мочи в качестве среды для передачи акустической волны из места ее образования к месту, находящемуся снаружи тела пациента). К примеру, это может быть деталь в форме кольца, выполненная с возможностью установки на пенис, и на которой установлен один или несколько преобразователей, выступающих из кольца таким образом, чтобы находиться на траектории струи мочи снаружи тела пациента.

Узел позиционирования преобразователя может иметь регулируемый фиксирующий механизм, служащий для прикрепления преобразователя (преобразователей) к телу пациента с целью обнаружения акустических волн, образованных в результате протекания мочи пациента.

Кроме того, согласно некоторым вариантам выполнения изобретения, система определения состояния непроходимости мочеиспускательного канала выполнена для определения различных дополнительных параметров струи мочи, например кривой скорости. С этой целью преобразовательное устройство может содержать акустические приемопередающие устройства (которые могут быть такими же, как и те, которые используют для определения состояния непроходимости мочеиспускательного канала, или представлять собой иные приемопередающие устройства), работающие в известном доплеровском режиме измерений.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Чтобы понять изобретение и увидеть, как оно может быть реализовано на практике, путем исключительно неограничивающего примера теперь будут описаны предпочтительные варианты выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 представляет собой блок-схему основных компонентов системы мониторингового наблюдения согласно данному изобретению, предназначенной для определения состояния непроходимости мочеиспускательного канала;

фиг.2 представляет собой конфигурацию акустического преобразовательного устройства, используемого в системе согласно данному изобретению;

фиг.3 представляет собой схему примера предложенного способа, используемого при определении состояния непроходимости мочеиспускательного канала; и

фиг.4 - фиг.10 иллюстрируют результаты экспериментов.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ

Обратимся к фиг.1, на которой схематически изображен пример предложенной системы 1 мониторингового наблюдения, предназначенной для контроля непроходимости мочеиспускательного канала. Система 1 включает такие основные элементы конструкции, как акустическое преобразовательное устройство 2, содержащее один или несколько акустических преобразователей, которые выполнены с возможностью по меньшей мере приема акустических волн, и создающее соответствующий волнам электрический выходной сигнал, и блок управления 20, выполненный с возможностью соединения (посредством проводов или беспроводной передачи сигнала) с выходом акустического преобразовательного устройства. Последнее установлено в позиционирующем узле (здесь не показан), чтобы находиться в соответствующем месте относительно исследуемой области.

Акустическое преобразовательное устройство 2 может содержать одно или несколько акустических приемопередающих устройств. Акустическое преобразовательное устройство 2 может представлять собой пассивный узел (который удовлетворяет целям данного изобретения), поэтому включает одно или несколько акустических приемных устройств (микрофонов или акселерометров). Такое акустическое приемное устройство может быть выполнено с возможностью образования аналогового электрического выходного сигнала, или может быть оснащено аналого-цифровым преобразователем, создавая, таким образом, цифровой выходной сигнал, соответствующий полученным акустическим волнам.

Система может определять не только состояние непроходимости мочеиспускательного канала, но и другие различные параметры, имеющие отношение к потоку мочи, например кривую скорости потока мочи. С этой целью акустическое преобразовательное устройство может быть настроено на выполнение измерений на основе доплеровского сдвига частоты. По сути, принципы данного типа измерений хорошо известны и не являются частью данного изобретения, и, следовательно, нет необходимости в их специальном описании, за исключением того замечания, что в данном случае преобразовательное устройство имеет конфигурацию так называемого «активного» узла, способного передавать акустические сигналы к области исследования и принимать отражения этих сигналов от указанной области.

Блок управления 20 представляет собой компьютерную систему, имеющую помимо прочего утилиту 20А памяти (предназначенную для запоминания некоторых базовых данных, которые будут описаны ниже), утилиту 20В обработки и анализа данных (предварительно запрограммированную с заданным алгоритмом для анализа параметров, характеризующих полученные акустические волны), и утилиту 20С пульта управления с дисплеем или иным устройством отображения данных.

Со ссылкой на фиг.2, изображающую конфигурацию преобразовательного устройства, предназначенного для использования в вышеописанной системе 1. В данном примере преобразовательное устройство 2 представлено четырьмя акустическими преобразователями, обозначенными в целом номером позиции 17, отстоящими друг от друга, образуя ряд в форме кольца вокруг исследуемой области, то есть вокруг области потока мочи. Следует иметь в виду, что изобретение не ограничено указанным конкретным примером, и, как правило, можно использовать по меньшей мере один акустический преобразователь.

Предусмотрен узел 10 позиционирования преобразователя, который в данном примере содержит рамку 11 в форме кольца и радиально расположенные стержни 12 (в данном примере выполнено четыре таких стержня), причем каждый стержень проходит сквозь соответствующее отверстие 13, образованное в кольцеобразной рамке. Первый конец 15 каждого стержня находится снаружи рамки 11, а второй конец 16 каждого стержня расположен внутри рамки 11. Каждый стержень имеет пластинчатый элемент 14, обращенный к центру кольцеобразной рамки. Стержни 12 предпочтительно выполнены с возможностью перемещения сквозь отверстия 13 таким образом, чтобы местоположение пластин 14 относительно центра кольца могло регулироваться перемещением стержней сквозь отверстия 13.

Стержни могут плотно удерживаться в отверстиях за счет трения, возникающего между внутренней поверхностью отверстия и наружной поверхностью входящего в отверстие стержня. Согласно другому варианту выполнения стержни могут иметь резьбовое сопряжение с отверстиями, таким образом, регулировка стержней сквозь отверстия выполняется путем их закручивания подобно винтам. Согласно еще одному варианту выполнения стержни выполнены подпружиненными для того, чтобы обеспечить автоматическое согласование места положения пластин 14 с размерами части тела, помещаемой между каждой парой пластин.

Следует отметить, что, как правило, по меньшей мере на одной из пластин может находиться преобразователь 17, а другие пластины используются для кольцевого позиционирования вокруг части тела. Однако предпочтительно, чтобы преобразователь был установлен на каждой пластине.

Преобразователь 17 выполнен с возможностью соединения с блоком управления 20. С учетом беспроводного соединения преобразователь 17 и блок управления 20 оборудованы соответствующими утилитами передачи данных на основе передачи/приема инфракрасного, акустического или радиочастотного сигналов. В данном конкретном, но неограничивающем примере преобразователь 17 соединен с блоком управления 20 посредством проводов 18 или проводов 19, проходящих сквозь стержень.

Узел 10 позиционирования преобразователя размещают на пенисе пациента вместе с рамкой 11, обхватывая пенис около его основания и производя регулировку стержней для установления контакта пластин 14 с пенисом, так, чтобы пенис был зажат в узле. По меньшей мере один стержень с преобразователем 17 будет контактировать с пенисом предпочтительно снизу, располагаясь ближе к мочеиспускательному каналу.

После того как преобразователь соответствующим образом зажат по месту, пациента просят помочиться, в результате параметры полученных акустических волн, образованных потоком мочи, регистрируют и обрабатывают посредством блока управления 20. Соответствующая информация, характеризующая состояние потока мочи, выводится на экран.

Состояние непроходимости мочеиспускательного канала или различные подобные состояния идентифицируют как соответствующее изменение параметра (параметров) акустических волн, например интенсивности и/или изменения частоты по сравнению с уже имеющимися базовыми данными, которые хранятся в утилите памяти блока управления. Как указано выше, данное изменение вызвано турбулентным характером потока мочи, что обусловлено непроходимостью мочеиспускательного канала.

На фиг.3 проиллюстрирован способ согласно данному изобретению, предназначенный для определения состояния непроходимости мочеиспускательного канала.

Как видно, имеются базовые данные (этап I). Базовые данные характерны для акустических волн, образованных потоком мочи, как функция частоты и времени, для здорового состояния и разного рода патологических состояний. Предпочтительно, базовые данные включают подобные параметры для разных категорий пациентов, к примеру для пациентов разного возраста.

Накапливают результаты измерений, полученных от конкретного пациента (этап II). Эти результаты измерений характеризуют акустические волны, полученные матрицей акустических преобразователей, исходящие от разных мест, по отношению к участку потока мочи, в процессе акта мочеиспускания пациента. Результаты измерений представлены в виде акустических волн как функции частоты и времени.

Результаты измерений обрабатывают с использованием базовых данных (этап III). Обработка результатов измерений включает аналоговую обработку (этап IV), направленную на снижение шума и нормализацию до стандартного пропускания, и цифровую обработку (этап V) нормализованного таким образом сигнала в частотной и временной областях.

Как правило, все акустические сигналы регистрируют первичным проходом через аналоговый преобразователь, чтобы, тем самым, ввести в память аналоговый акустический сигнал в виде цифровой последовательности амплитудно-временного вектора. В данном примере указанный вектор является предметом дополнительной технологической обработки сигнала и, в частности, для того, чтобы из каждого сигнала, принадлежащего каждому активному элементу (каждому преобразователю), выделить частоту и фазу (сравниваемые с заданным стандартным сигналом), может быть использован БПФ фильтр (использующий алгоритм быстрого преобразования Фурье).

Обработанные данные сравнивают с базовыми данными, и результаты сравнения, указывающие на наличие физиологических патологий и степень патологии, отображаются на экране пользователя, которым может являться врач или сам пациент (этап VI).

Далее приведены экспериментальные результаты использования предложенного способа, предназначенного для контроля состояния непроходимости мочеиспускательного канала. Изобретение опробовано на двух группах, в первую из которых входили мужчины старше 55 лет, жалующиеся на трудности при мочеиспускании (в данном документе называемые «группа пациентов»), а вторая группа включала мужчин до 30 лет, не имеющих подобных проблем (в данном документе называемые «контрольная группа»).

Акустическое оборудование, используемое для эксперимента, включает микрофон или акселерометр (представляющий акустический преобразователь), усилитель и регистратор цифровых данных. Следует отметить, что выражение «акселерометра используется здесь исключительно в качестве примера, и может быть использован любой другой подходящий акустический элемент.

Одним из возможных примеров использования акселерометра может служить размещение его вручную снизу пениса, как можно ближе к яичкам. В данном местоположении мочеиспускательный канал обычно имеет минимальное расстояние от наружной поверхности пениса, где может быть помещен преобразователь (акселерометр).

Акселерометр соединен со входом усилителя, выход которого соединен с блоком управления (его утилитой для устройства обработки данных и анализатора); следует иметь в виду, что в альтернативном варианте усилитель конструктивно может являться частью блока управления. Усилитель может быть настроен на усиление до 30 дБ.

Далее проводится сравнение иллюстративного результата исследования, проведенного на пациенте №1 из группы пациентов, и иллюстративного результата исследования, проведенного на пациенте №2 из контрольной группы.

На фиг.4 изображено графическое представление амплитудно-временной зависимости электрического сигнала, созданного акселерометром под влиянием обнаруженной им 32-х секундной акустической волны до мочеиспускания пациента №1, в процессе мочеиспускания и после него.

Моменты начала и конца мочеиспускания обозначены вертикальными линиями, соответственно, L₂ и L₃. Сигналы до линии L₂ и после линии L₃ представляют собой шумовые сигналы, которые включают шумы установки акселерометра на теле пациента и его удаления. Для анализа выбран участок интервала мочеиспускания между линиями L₂ и L₃, отмеченный горизонтальной линией L₄. Увеличенный вид данного участка показан на фиг.5.

На фиг.5 изображен увеличенный вид части графика, показанного на фиг.4. Изображенная часть графика представляет амплитудно-временную зависимость электрического сигнала, созданного акселерометром под влиянием акустической волны, полученной в процессе мочеиспускания пациента №1, выбранную для анализа из общего графика, показанного на фиг.4.

На фиг.6 изображен график спектральной удельной мощности для участка сигнала, изображенного на фиг.5, выраженной в дБ, в зависимости от частоты волны и для частотного диапазона от 0 до 3 кГц. На фиг.7 изображен увеличенный вид участка графика, представленного на фиг.6, для частотного диапазона от 0 до 1 кГц. Как можно заметить, существует всплеск акустической энергии в частотном диапазоне около 200 Гц, изображенный как выпуклость H₅ на графике, представленном на фиг.6 и фиг.7.

На фиг.8 - фиг.10 изображены графики, аналогичные графикам, изображенным на фиг.5 - фиг.7, выполненные при постоянстве всех факторов и полученные при тестировании пациента №2 из контрольной группы (здоровые пациенты). Как можно наблюдать, на графике, полученном в результате тестирования пациента из контрольной группы, отсутствует отличительная выпуклость. Сравнение двух графиков дает заключение, что всплеск энергии в частотном диапазоне 200 Гц на графике пациента №1 соответствует непроходимости мочеиспускательного канала, вероятно, возникающей от ДГПЖ пациента №1.

Данный конкретный пример служит только частичной иллюстрацией изобретения. Следует иметь в виду, что изобретение могло бы использовать разные другие аспекты анализа сигналов, например фазовый анализ, сравнение разных сигналов, полученных одновременно от разных элементов, находящихся в разных местоположениях, и тому подобное.

Специалисты в данной области техники легко поймут, что в описанных в данном документе вариантах выполнения изобретения можно выполнить различные модификации и изменения, не отходя от объема правовой охраны изобретения, который определен прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам и способам выявления непроходимости мочеиспускательного канала. Система содержит преобразователи, предназначенные для размещения в непосредственной близости от потока мочи пациента, и связанный с ними блок управления, выполненный с возможностью получения выходных сигналов от преобразователей, формирования амплитуд акустических волн в процессе всего акта мочеиспускания пациента как функции времени, обеспечения параметров спектральной удельной мощности акустических волн в зависимости от частоты и обработки указанных параметров для определения турбулентности потока мочи в процессе всего акта мочеиспускания, которая свидетельствует о непроходимости мочеиспускательного канала. Во втором варианте выполнения система дополнена узлом позиционирования, предназначенным для установки преобразователей в непосредственной близости от потока мочи пациента, так, чтобы акустическая граница каждого преобразователя находилась в положении приема акустических волн, образованных потоком мочи пациента системы. Способ выявления непроходимости мочеиспускательного канала основан на использовании системы диагностирования. Способ сравнения акустической волны, созданной в результате протекания мочи по мочеиспускательному каналу с заранее заданными показателями, включает сбор данных от акустических волн синхронно из разных местоположений по отношению к потоку мочи в процессе всего акта мочеиспускания, преобразование акустических волн в электрические сигналы и передачу электрического сигнала в устройство обработки данных. При этом применяют заранее заданный алгоритм к акустическим параметрам и параметрам спектральной удельной мощности для того, чтобы получить данные, сопоставляемые с заранее заданными показателями. Узел позиционирования преобразователя для использования в системе содержит регулируемый фиксирующий механизм для фиксации акустической границы каждого преобразователя к телу пациента для того, чтобы улавливать акустические волны, исходящие от потока мочи пациента. Использование изобретения позволяет ускорить и облегчить процесс рентгеноскопии и диагностики за счет предварительного анализа акустических шумов. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Система выявления непроходимости мочеиспускательного канала, содержащая:
преобразовательное устройство, содержащее:
преобразователи, расположенные в разных отстоящих друг от друга местоположениях по отношению к потоку мочи пациента в непосредственной близости от потока мочи пациента для синхронного обнаружения акустических волн, которые исходят из указанных разных отстоящих друг от друга местоположений, причем каждый преобразователь выполнен с возможностью по меньшей мере приема акустических волн, созданных потоком мочи пациента, и создания выходного сигнала, свидетельствующего об этом; и
блок управления, находящийся в сообщении с преобразовательным устройством и выполненный с возможностью:
(i) получения выходных сигналов от указанных преобразователей;
(ii) создания акустических параметров амплитуд акустических волн, полученных указанными акустическими преобразователями от указанных разных местоположений в процессе всего акта мочеиспускания пациента как функции времени;
(iii) обеспечения параметров спектральной удельной мощности акустических волн в зависимости от частоты из указанных акустических параметров, основываясь на указанном процессе всего акта мочеиспускания; и
(iv) обработки указанных акустических параметров и указанных параметров спектральной удельной мощности, чтобы определить турбулентность указанного потока мочи пациента в процессе всего акта мочеиспускания, причем турбулентность свидетельствует о непроходимости мочеиспускательного канала.

2. Система по п.1, содержащая узел позиционирования, предназначенный для размещения указанных преобразователей в непосредственной близости от потока мочи пациента так, чтобы акустическая граница каждого преобразователя находилась в положении приема акустических волн, созданных потоком мочи пациента.

3. Система по любому из пп.1 и 2, в которой блок управления заранее запрограммирован на определение акустического шума с частотой от 20 до 1000 Гц.

4. Система по любому из пп.1 и 2, в которой блок управления заранее запрограммирован на определение акустического шума с частотой около 200 Гц.

5. Система по пп.1 и 2, в которой указанные преобразователи содержат преобразователи, расположенные в разных местоположениях, окружающих пенис пациента, или в разных местоположениях вдоль пениса пациента.

6. Система по п.2, в которой узел позиционирования преобразователя содержит по меньшей мере одну кольцеобразную рамку для установки на пенис пациента.

7. Система по п.6, в которой на указанной по меньшей мере одной кольцеобразной рамке находится расположенная по кругу матрица преобразователей.

8. Система по п.6, в которой указанная по меньшей мере одна кольцеобразная рамка имеет ряд отстоящих друг от друга отверстий, в которые установлены соответствующие стержни соответственно, причем каждый стержень имеет пластинчатый элемент на своем дистальном конце, находящемся внутри кольца, при этом по меньшей мере на одной из пластин установлен акустический преобразователь.

9. Система по п.6, в которой указанная кольцеобразная рамка имеет ряд отстоящих друг от друга отверстий, в которые установлены соответствующие стержни соответственно, причем каждый стержень имеет пластинчатый элемент на своем дистальном конце, находящемся внутри кольца, на котором установлен акустический преобразователь.

10. Система по пп.1 и 2, в которой преобразовательное устройство содержит одно или несколько акустических приемопередающих устройств, при этом система имеет конфигурацию, позволяющую выполнять измерения одного или более параметров потока мочи на основе доплеровских измерений.

11. Система по пп.1 и 2, в которой по меньшей мере два из указанных преобразователей имеют конфигурацию акустических приемопередающих устройств, при этом система имеет конфигурацию, позволяющую выполнять измерения одного или более параметров потока мочи на основе доплеровских измерений.

12. Система выявления непроходимости мочеиспускательного канала, содержащая:
преобразовательное устройство, содержащее:
акустические преобразователи, расположенные в разных отстоящих друг от друга местоположениях по отношению к потоку мочи пациента в непосредственной близости от потока мочи пациента для синхронного обнаружения акустических волн, которые исходят из разных отстоящих друг от друга местоположений, причем каждый преобразователь выполнен с возможностью по меньшей мере приема акустических волн, созданных потоком мочи пациента, и создания выходного сигнала, свидетельствующего об этом;
узел позиционирования, предназначенный для установки преобразователей в непосредственной близости от потока мочи пациента так, чтобы акустическая граница каждого преобразователя находилась в положении приема акустических волн, образованных потоком мочи пациента; и
блок управления, находящийся в сообщении с преобразовательным устройством и выполненный с возможностью:
(i) получения выходных сигналов от указанных преобразователей;
(ii) создания акустических параметров амплитуд акустических волн, полученных указанными акустическими преобразователями от указанных разных местоположений в процессе всего акта мочеиспускания пациента как функции времени;
(iii) обеспечения параметров спектральной удельной мощности акустических волн в зависимости от частоты из указанных акустических параметров, основываясь на указанном процессе всего акта мочеиспускания; и
(iv) обработки указанных акустических параметров и указанных параметров спектральной удельной мощности, чтобы определить турбулентность указанного потока мочи пациента в процессе всего акта мочеиспускания, причем турбулентность свидетельствует о непроходимости мочеиспускательного канала.

13. Способ выявления непроходимости мочеиспускательного канала, включающий:
синхронное обнаружение акустических сигналов, созданных в отстоящих друг от друга местоположениях по отношению к потоку мочи пациента, в процессе всего акта мочеиспускания;
создание выходных сигналов, характерных для указанного потока мочи пациента, в процессе всего акта мочеиспускания и
обработку указанных выходных сигналов путем создания акустических параметров амплитуд акустических волн, полученных от указанных разных местоположений в процессе всего акта мочеиспускания пациента, как функции времени и путем обеспечения параметров спектральной удельной мощности акустических волн в зависимости от частоты, из указанных акустических параметров, основываясь на указанном процессе всего акта мочеиспускания; и
анализ указанных акустических параметров и указанных параметров спектральной удельной мощности для определения их изменения, причем указанное изменение указывает на турбулентность указанного потока мочи, а указанная турбулентность указывает на состояние непроходимости мочеиспускательного канала.

14. Способ сравнения акустической волны, созданной в результате протекания мочи по мочеиспускательному каналу, с заранее заданными показателями, включающий:
сбор данных от акустических волн синхронно из разных местоположений по отношению к потоку мочи в процессе всего акта мочеиспускания;
преобразование акустических волн в электрические сигналы и передачу электрического сигнала в устройство обработки данных;
использование электрических сигналов для создания акустических параметров амплитуд акустических волн, полученных указанными акустическими преобразователями от указанных разных местоположений в процессе всего акта мочеиспускания пациента, как функции времени;
обеспечения параметров спектральной удельной мощности акустических волн в зависимости от частоты из указанных акустических параметров, основываясь на указанном процессе всего акта мочеиспускания;
применение заранее заданного алгоритма к акустическим параметрам и параметрам спектральной удельной мощности для того, чтобы получить данные, сопоставляемые с заранее заданными показателями; и
сравнение полученных данных с заранее заданными показателями.

15. Узел позиционирования преобразователя для использования в системе по пп.2-12, отличающийся тем, что он содержит выполненный с возможностью регулировки фиксирующий механизм, который предназначен для фиксации акустической границы каждого преобразователя к телу пациента для того, чтобы улавливать акустические волны, исходящие от потока мочи пациента.