СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ РОСТКОВЫХ ЗОН КОСТЕЙ ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВ Российский патент 2012 года по МПК A61B5/05 A61B5/53 

Изобретение относится к области медицины и касается вопроса диагностики ростковых зон (РЗ) костей детей и подростков, необходимой для определения характера течения и прогнозирования заболевания их опорно-двигательного аппарата.

На сегодня известно, что процессы, протекающие в живой материи (процессы метаболизма), определяются энергоинформационными обменами самой материи и окружающей среды. Для нормального функционирования живой системы все параметры энергоинформационных процессов находятся в строго определенном диапазоне («коридор» нормы). В случае нарушения границ этого диапазона в биообъекте происходят какие-то патологические процессы.

На макроуровне рассматриваемых энергоинформационных процессов, протекающих в живом организме, определяющую роль в них играет электрическая регуляция (В.О.Самойлов. Медицинская биофизика, учебник, СПб., Спецлит, 2007, стр.238-253). А именно, процессы метаболизма, протекающие в клеточной структуре живой материи, связаны с появлением, переносом и распространением электрических зарядов. При этом, в зависимости от качества процессов (норма и патология), меняется и электрическое состояние объекта. Поэтому регистрируя распределения квазистатических зарядов и их изменения под влиянием процессов, происходящих в тканях и органах биообъекта, можно располагать косвенной картиной их состояния.

Процессы, протекающие в РЗ с точки зрения электрической регуляции, как и в любых тканях и органах биообъекта, связаны с электрической активностью РЗ, то есть наличием или созданием (перераспределением) в процессах метаболизма свободных или связанных зарядов (диполей). Эта электрическая активность с точки зрения физики может быть охарактеризована определенным значением диэлектрической проницаемости. Следовательно, прямая или косвенная оценка такой диэлектрической проницаемости может служить оценкой электрической активности РЗ и соответственно качественной оценкой их пролиферативной активности.

Хорошо известно, что возникновение и развитие многих заболеваний в ортопедотравматологической практике связано с нарушением процесса роста костей. В свою очередь рост костей скелета определяется функциональной активностью РЗ костей, которые представляют собой прослойку хрящевой ткани, расположенной в эпиметафизарных зонах костей.

Известен способ оценки функциональной активности РЗ костей детей и подростков, основанный на радионуклидном обследовании, которое неизбежно приводит к определенной лучевой нагрузке на детский организм, и поэтому не находит широкого распространения в детской ортопедической практике (Лишманов Ю.Б., Чернова В.И. Радионуклидная диагностика для практических врачей. Томск, 2004, с.387).

Известен также способ оценки функциональной активности РЗ костей детей и подростков, основанный на воздействии на исследуемую зону кости электромагнитным излучением - рентгеновскими лучами и регистрации картины состояния исследуемой области на рентгеновскую пластинку с дальнейшим визуальным изучением и анализом состояния РЗ (Лучевая диагностика, учебник, т.1 под редакцией Г.Е Труфанова. М., ГЭОТАР - Медиа, 2007, 416 с.) - прототип.

Однако рентгенограмма фиксирует лишь изображение неорганического компонента кости, а не всей картины и дает в итоге лишь плоскостное изображение кости. При этом прямого и непосредственного изображения хряща РЗ рентгенограмма не дает. Она позволяет получать косвенную информацию об анатомическом строении РЗ: высоту РЗ, оценить структуру прилегающих областей и таким образом лишь косвенно оценить состояние РЗ и не позволяет достоверно и объективно оценить функциональную активность РЗ. Кроме того, при этом рентгеновские лучи оказывают негативное влияние на организм детей и подростков.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа диагностики, обеспечивающего оперативное получение объективной информации при диагностировании биологической активности ростковых зон костей детей и подростков.

Для этого в способе диагностики функциональной активности ростковых зон костей детей и подростков путем внешнего воздействия на область ростковой зоны кости, регистрации ее характеристик и анализа полученных характеристик по изобретению на область ростковой зоны кости воздействуют электромагнитным полем, излучаемым зондирующим емкостным антенным датчиком, входящим в состав колебательного контура высокочастотного генератора, с частотой сигнала, находящейся в интервале 3-4 МГц, с последующей регистрацией ее изменения как следствия изменения импеданса области ростковой зоны кости, при этом уменьшение частоты получаемых сигналов свидетельствует об увеличении уровня активности, а увеличение частоты получаемых сигналов свидетельствует об уменьшении уровня активности исследуемой зоны.

Кроме того, зондирование области ростковой зоны осуществляют в течение 1-2 минут при мощности зондирующего поля, составляющей единицы микроватт.

Осуществление воздействия на исследуемую область РЗ костей слабым (с мощностью, составляющей единицы микроватт) электромагнитным полем, излучаемым емкостным антенным датчиком, включенным в резонансную систему высокочастотного генератора, обеспечивает получение информации о степени собственной биологической активности РЗ, которая связана с изменением структуры электромагнитного поля датчика, не оказывая при этом негативного влияния электромагнитным полем на организм детей и подростков в процессе обследования.

Использование высокочастотного зондирования области ростковой зоны с помощью антенного емкостного датчика позволяет регистрировать изменение уровня собственной биологической активности исследуемой зоны кости, которая отображается в виде изменения частоты сигнала генератора, получающегося благодаря воздействию со стороны упомянутой ростковой зоны на импеданс антенны датчика, приводящему к изменению емкостного сопротивления антенны датчика, включенной в резонансный контур генератора. Причем изменение частоты генератора говорит об изменении диэлектрической проницаемости в области биообъекта, взаимодействующей с полем антенны датчика.

В результате такого зондирования области РЗ с помощью антенного емкостного датчика, являющегося частью колебательной системы генератора, обеспечивается получение объективной и оперативной информации о функциональном состоянии РЗ.

Диагностирование функциональной активности РЗ детей и подростков по предлагаемым способу и устройству осуществляется следующим образом.

С помощью антенного датчика проводят ближнепольное высокочастотное зондирование исследуемой области РЗ кости слабым электромагнитным полем, излучаемым указанным датчиком, в течение 1-2 минут. При этом под воздействием индуцированной и ориентационной полярности молекул и ионов в ростковой зоне в ближней зоне у антенного датчика изменяется электрическая составляющая проникающего электромагнитного поля датчика. Это изменение фиксируется чувствительным элементом диагностического комплекса, которым является сенсор антенного датчика. Вследствие такого изменения помянутой электрической составляющей поля происходит изменение емкостного сопротивления чувствительного элемента датчика, которое изменяет в свою очередь частоту сигнала генератора, которая находится в интервале 3-4 МГц. В преобразователе осуществляется преобразование частоты сигнала в цифровой код, и после чего с помощью программного обеспечения реализуются необходимые алгоритмы обработки и анализа измерительных данных. Таким образом, при ближнепольном зондировании информационный сигнал, регистрирующий уровень активности РЗ кости детей и подростков, формируется как величина изменения частоты сигнала генератора от значения его начальной частоты. Такое изменение частоты сигнала генератора фиксируется на мониторе компьютера, например, в виде графического отображения этого изменения, и по результатам анализа такого изменения диагностируют уровень функциональной активности РЗ кости.

Причем, как показывает статистика обследований РЗ детей и подростков, при уменьшении частоты сигнала генератора судят об увеличении функциональной активности РЗ и, наоборот, при увеличении частоты сигнала судят об уменьшении ее функциональной активности. На фиг.1 показано изменение частоты сигнала, полученного датчиком, в зависимости от возраста и темпов роста у здоровых детей (девочек), где по горизонтальной оси приведено также количество (n) обследованных девочек.

По предлагаемому способу было проведено достаточно большое количество обследований РЗ костей у детей различного возраста и состояния РЗ.

Пример 1. Обследование РЗ детей и подростков показало, что активность РЗ зависит как от их возраста, так и от темпов их роста (фиг.1). Причем, как следует из данных фиг.1, у здоровых девочек уровень сигнала от ростковых зон костей конечностей не однороден. Так, в период с 6 до 10 лет изменения указанного сигнала незначительные, а после 10-11 лет отмечается достоверное его повышение, что соответствует нормальному повышению интенсивности роста после 10 лет.

Пример 2. Отрепьева Варвара, 3,5 года. ИБ №137/2010……

DS: Синдром Курциуса (односторонний гемигигантизм).

В клинической картине у пациентки превалирует увеличение размеров левой нижней конечности (гигантизм), которое опережает в росте и развитии правую (здоровую) нижнюю конечность (фиг.2, 3 - фото). Результаты диагностики по предлагаемому способу и с помощью устройства названной пациентки приведены в виде гистограммы (фиг.4, 5), на которой уровень сигнала, полученного при помощи датчика, приведен в сравнении с нормальными значениями у здоровых детей этого возраста. При этом уровень сигнала, полученного от правой нижней конечности (фиг.4), соответствует возрастной норме, а сигнал от левой конечности (фиг.5) достоверно превышает норму.

Предлагаемый способ позволяет оперативно получать объективную информацию при диагностировании функциональной активности ростковых зон костей детей и подростков, что его выгодно отличает от прототипа.

Изобретение относится к медицине, а именно к диагностике заболеваний опорно-двигательного аппарата в педиатрии. Способ включает внешнее воздействие на область ростковой зоны кости, регистрацию и анализ полученных характеристик. Воздействуют электромагнитным полем с частотой сигнала 3-4 МГц. Регистрируют изменения частоты, как следствия изменения импеданса области ростковой зоны кости. Уменьшение частоты получаемых сигналов свидетельствует об увеличении уровня активности ростковой зоны. Увеличение частоты получаемых сигналов свидетельствует об уменьшении уровня активности ростковой зоны. Способ не оказывает негативного воздействия на организм, обеспечивает получение достоверной и оперативной информации о функциональном состоянии ростковых зон костей. 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 пр.

1. Способ диагностики функциональной активности ростковых зон костей детей и подростков путем внешнего воздействия на область ростковой зоны кости, регистрации ее характеристик и анализа полученных характеристик, отличающийся тем, что на область ростковой зоны кости воздействуют электромагнитным полем, излучаемым зондирующим емкостным антенным датчиком, входящим в состав колебательного контура высокочастотного генератора с частотой сигнала, находящейся в интервале 3-4 МГц, с последующей регистрацией ее изменения, как следствия изменения импеданса области ростковой зоны кости, при этом уменьшение частоты получаемых сигналов свидетельствует об увеличении уровня активности, а увеличение частоты получаемых сигналов свидетельствует об уменьшении уровня активности исследуемой зоны.

2. Способ диагностики по п.1, отличающийся тем, что зондирование области ростковой зоны осуществляют в течение 1-2 мин при мощности зондирующего поля, составляющей единицы микроватт.