УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ ДИАГНОСТИКИ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ Российский патент 2015 года по МПК A61B5/00 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для флуоресцентной диагностики новообразований кожи, а также внутрикожных рецидивов других опухолей.

Известно устройство для флуоресцентной диагностики новообразований кожи, включающее цифровую камеру и источник возбуждающего излучения, отличающееся тем, что цифровая камера характеризуется наличием монохромной CCD-матрицы и снабжена обоймой дихроичных фильтров, в качестве источника возбуждающего излучения используют две люминесцентные лампы с максимумами излучения 390, 415 и 433 нм; дополнительно снабжено экраном с высокопоглощающими свойствами, двумя кронштейнами для крепления люминесцентных ламп и персональным компьютером, RU 64783 U1.

Недостатком данного устройства является невозможность точного согласования спектра люминесцентной лампы со спектром поглощения фотосенсибилизатора, что обусловливает низкую чувствительность диагностической аппаратуры и негативно влияет на точность диагностики. Кроме того, устройство предполагает сопоставление трех изображений, снятых в разное время в разных спектральных диапазонах, что усложняет диагностику.

Известно устройство для флуоресцентной диагностики новообразований, включающее, по крайней мере, одну матрицу светодиодов, телекамеру со спектрально-селективной оптической системой и систему отображения видеоинформации в виде компьютера с монитором, RU 2176475.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения.

Точность определения границ патогенного участка с помощью этого устройства недостаточна; это объясняется тем, что облучение происходит при непрерывном излучении светодиодов. При этом видеокамера воспринимает как флуоресценцию от пораженного участка, так и внешнее фоновое излучение, отраженное от непораженных участков, смежных с пораженным. В результате значительно снижается контрастность получаемого изображения и, соответственно, точность определения границ злокачественного новообразования, что не позволяет точно определить дозу облучения, необходимую для последующего лечения.

Задачей изобретения является повышение точности определения границ злокачественного новообразования.

Согласно изобретению устройство для флуоресцентной диагностики злокачественных новообразований, включающее светодиодный излучатель, видеокамеру со спектрально-селективной оптической системой и компьютер с монитором, дополнительно содержит переключатель режима работы излучателя, содержащий микросхему и транзисторный ключ, и USB-концентратор, при этом один вход переключателя режима работы излучателя соединен с источником питающего напряжения, другой его вход соединен с выходом USB-концентратора, первый вход которого соединен с выходом компьютера, а его второй вход-выход соединен со входом-выходом видеокамеры, при этом выход переключателя режима работы излучателя соединен со входом излучателя.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «Новизна».

Благодаря реализации отличительных признаков изобретения достигается технический результат, состоящий в том, что устройство для флуоресцентной диагностики злокачественных новообразований позволяет отстроиться от фонового излучения, вследствие чего изображение новообразования на мониторе имеет весьма четкие границы, что позволяет точно определить необходимую для последующего лечения дозу облучения.

Заявителем не выявлены источники информации, в которых содержались бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. Указанное обстоятельство обусловливает, по мнению заявителя, соответствие изобретения условию патентоспособности «Изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:

на фиг.1 - блок-схема устройства;

на фиг.2 - график интенсивности I излучения от облучаемой зоны при импульсном режиме работы излучателя.

Устройство для флуоресцентной диагностики злокачественных новообразований включает светодиодный излучатель 1 типа High Luminous Efficacy Deep Red LED Emitter LZ4-00R210, США. Длина излучаемой волны - 660 нм, излучаемая мощность - 2,5 Вт. В конкретном примере использована видеокамера 2 - черно-белая телевизионная камера высокого разрешения с цифровым и аналоговым выходами с интерфейсом USB 2.0 в корпусе внутреннего исполнения, модель VSC-756-USB, Россия. Использован компьютер 3 (ноутбук) Fujitsu A5310MRKA5RU, оперативная память 2048 MbDDR3, монитор 4-15,6 дюйма с разрешением 1366×768 р.

Устройство включает переключатель 5 режима работы излучателя, содержащий микросхему FT 232 Н и транзисторный ключ (два последовательно соединенных транзистора 2N7000). В устройстве использован USB-концентратор 6 марки Orient UH-135 (Китай).

Видеокамера снабжена спектральной селективной оптической системой 7, представляющей собой совокупность трех полосовых светофильтров SL755/90, Россия. Полоса пропускания 90±10 нм на центральной длине волны 677±5 нм.

Работа устройства основана на способности фотосенсибилизатора селективно накапливаться в объеме злокачественного новообразования, с одной стороны, и на способности препарата к флюоресценции под действием оптического излучения определенной длины волны, с другой стороны.

Работа устройства в непрерывном режиме происходит следующим образом. Светодиодный излучатель 1 по команде оператора компьютера 3 с помощью переключателя 5 режима работы излучателя 1 устанавливается в режим непрерывного освещения облучаемой зоны 8, содержащей, предположительно, злокачественное новообразование 9. Видеокамера 2, направленная на облучаемую зону, наводится на резкость. Селективная оптическая система 7 не пропускает излучение светодиодного излучателя 1, отраженное от зоны 8, на видеокамеру 2, куда попадает только излучение флюоресценции фотосенсибилизатора, накопившегося в злокачественном новообразовании 9, а также фоновое излучение в спектральном диапазоне пропускания спектрально-селективной системы 7. Видеокамера 2, подключенная к компьютеру 3 через USB-концентратор 6, передает в компьютер 3 по интерфейсу передачи данных последовательно экспонируемые кадры, содержащие изображения пространственного распределения флюоресценции вместе с частью фонового излучения, прошедшего через спектрально-селективную оптическую систему. Это пространственное распределение флюоресценции определяет поверхностную топологию злокачественного новообразования 9. Изображения подвергаются количественному анализу и визуализируются на мониторе 4 компьютера 3 вместе с результатами количественного анализа (ориентировочные значения площади новообразования и приблизительные контуры границ новообразования) в реальном времени. Совокупность информации, отображаемой на мониторе 4, позволяет констатировать с большой вероятностью наличие злокачественного образования 9 на облучаемой зоне 8. В случае необходимости уточнения диагноза с помощью переключателя 5 переключают излучатель 1 на работу в импульсном режиме для получения более точных значений площади новообразования и определения его контуров по более контрастному изображению.

Работа устройства в импульсном режиме происходит следующим образом. Имеются две фазы процесса - в первой фазе интенсивность излучения равна нулю, во второй - интенсивность излучения равна заданной величине. В течение первой фазы видеокамера 2 передает в компьютер 3 через USB-концентратор 6 экспонированный кадр, содержащий только фоновое излучение, прошедшее через спектрально-селективную систему 7. В течение второй фазы видеокамера 2 передает в компьютер 3 через USB-концентратор 6 экспонированный кадр, содержащий фоновое излучение, прошедшее через спектрально-селективную систему 7, вместе с изображением флюоресценции злокачественного новообразования 9. Компьютер 3 производит попиксельное вычитание кадра, полученного в течение первой фазы, из кадра, полученного в течение второй фазы; результатом вычитания является поверхностное распределение флюоресценции в чистом виде. Разностные кадры подвергаются количественному анализу и визуализируются на мониторе 4 компьютера 3 вместе с результатами количественного анализа (площадь новообразования, контуры границ новообразования) в реальном времени. Пользователь имеет возможность настроить визуализацию и задать параметры количественного анализа, а также следить за изменением результатов количественного анализа со временем.

Благодаря тому, что устройство позволяет отстроиться от фонового излучения, изображение новообразования на мониторе 4 имеет весьма четкие границы, что позволяет точно определить его площадь и, соответственно, необходимую для последующего лечения дозу облучения.

Устройство изготовлено ЗАО «Полупроводниковые приборы» и испытано в ФГБУ «НИИ онкологии им. Н.Н.Петрова» Минздрава России, Санкт-Петербург.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для флуоресцентной диагностики новообразований кожи, а также внутрикожных рецидивов других опухолей. Устройство для флуоресцентной диагностики злокачественных новообразований, включающее светодиодный излучатель, видеокамеру со спектрально-селективной оптической системой и компьютер с монитором, дополнительно содержит переключатель режима работы излучателя и USB-концентратор, при этом один вход переключателя режима работы излучателя соединен с источником питающего напряжения, другой его вход соединен с выходом USB-концентратора, первый вход которого соединен с выходом персонального компьютера, а его второй вход-выход соединен со входом-выходом видеокамеры, при этом выход переключателя режима работы излучателя соединен со входом излучателя. Повышается точность определения границ злокачественного новообразования. 2 ил.

Устройство для флуоресцентной диагностики злокачественных новообразований, включающее светодиодный излучатель, видеокамеру со спектрально-селективной оптической системой и компьютер с монитором, отличающееся тем, что дополнительно содержит переключатель режима работы излучателя, содержащий микросхему и транзисторный ключ, и USB-концентратор, при этом один вход переключателя режима работы излучателя соединен с источником питающего напряжения, другой его вход соединен с выходом USB-концентратора, первый вход которого соединен с выходом компьютера, а его второй вход-выход соединен со входом-выходом видеокамеры, при этом выход переключателя режима работы излучателя соединен со входом излучателя.