Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение описывает решение для неинвазивного многоканального измерения и мониторирования внутричерепного давления, предназначенное для повышения точности результатов измерения и допускающее более гибкое измерение сигналов, так как оно предусматривает как глобальный анализ, так и локальный анализ, кроме предоставления возможности измерения дополнительных сигналов посредством биометрического модуля. Настоящее изобретение относится к областям медицины, биомедицины, неврологии, измерению физических величин и электрической инженерии.
Уровень техники изобретения
[0002] Известные способы мониторирования внутричерепного давления (ВЧД), существующие в предшествующем уровне техники включают в себя вскрытие черепа и введение катетера сквозь него и твердую мозговую оболочку, чтобы выполнить измерение. Эта высокоинвазивная процедура включает в себя риски образования внутричерепной гематомы, усиления отека головного мозга, повреждения паренхимы, внутримозгового кровоизлияния и провоцирования внутричерепной инфекции, при этом последняя является наиболее распространенным осложнением у пациентов, мониторируемых больше одной недели после хирургического вмешательства. С учетом всех упомянутых недостатков, исключительное клиническое значение имеет потребность мониторирования ВЧД с помощью, по меньшей мере, минимально инвазивного способа, который исключает осложнения, вызываемые проникновением внутрь черепа, так как это открывает новые области исследования, посвященные данному важному физиологическому параметру. Следовательно, требуется разработать устройства, способные измерять изменение объема черепа пациента, что позволяет получать правильный результат морфологии ВЧД.
[0003] Существует также ряд технологий, который позволяют измерять ВЧД неинвазивным способом, однако большинство этих технологий предусматривают выполнение измерения с использованием концепций частотной характеристики/импульсной характеристики, при этом, как известно специалистам в данной области техники, это связано с подачей известного сигнала в черепную коробку и приемом этого сигнала после его прохождения сквозь черепную коробку и, таким образом, получают отношение поданного сигнала к принятому сигналу. Это описано в патентных публикациях WO 9202174 и US 2009234245, помимо многих других. Исходя из этого, градуировку и калибровку выполняют так, что при использовании возможных модификаций получаемого сигнала можно выполнить измерение ВЧД. Однако упомянутые концепции обеспечивают выполнение измерения ВЧД точечным способом, то есть, только в одной области черепа пациента, так что, если повышение давления существует в другой области, то система не может его идентифицировать.
[0004] Кроме того, существуют системы, которые измеряют уровень кровяного давления или спинномозговую жидкость, циркулирующую в голове пациента, при этом многие из данных технологических решений используют акселерометры для выполнения этого измерения. Таким образом, система связывает измеренное давление с внутричерепным давлением пациента. Однако данные системы предрасположены к срыву измерения сигнала, поскольку они не измеряют непосредственно внутричерепное давление. Система данного типа проверена в патенте US 2016081608.
[0005] Следовательно, существуют системы, которые измеряют ВЧД по изменению объема/деформации черепа, как описано в патентных публикациях WO 2013041973 и WO 2019087148. В данных решениях системы используют датчики, которые определяют изменение объема черепа и соответственно связывают это изменение с морфологией ВЧД. Такие системы, в отличие от вышеупомянутых, базируются на том, что череп не является абсолютно жесткой и фиксированной структурой, и потому черепная коробка подвергается деформациям в зависимости от внутричерепного давления пациента. Однако эти решения не обеспечивают возможности многоканального приема сигнала морфологии ВЧД, так как данный сигнал собирается параллельно из разных областей черепа пациента.
[0006] Следовательно, в изученной литературе не обнаружено документов, предусматривающих или предлагающих идеи настоящего изобретения, так что решение, предлагаемое в настоящей заявке, имеет новизну и изобретательский уровень по сравнению с известным уровнем техники.
Сущность изобретения
[0007] Следовательно, целью настоящего изобретения является решение проблем известного уровня техники благодаря объединению множественных сигналов, принятых множеством биометрических модулей (1), расположенных на голове пользователя, для создания ряда возможностей визуализации результата определения морфологии ВЧД. Биометрические модули (1) располагаются в отдельных областях на голове пациента и подают результаты измерений параллельно в процессорный блок (2).
[0008] В этом смысле, целью настоящего изобретения является повышение точности сбора данных для получения сигналов внутричерепного давления неинвазивным способом, в дополнение к созданию возможности сбора и обработки других параметров, относящихся к пользователю, из глобально расположенных биометрических модулей, что позволяет выполнять различные анализы на основе данных параметров. Визуализация морфологии ВЧД, измеренной несколькими датчиками в разных местах по всей окружности черепа, позволяет повысить точность и надежность полученных результатов.
[0009] Дополнительно настоящее изобретение предлагает биометрические модули (1), составленные из, по меньшей мере, одного датчика для получения дополнительного сигнала, относящегося к изменению объема/деформации черепа, для того, чтобы данный дополнительный сигнал компенсировался при вычислении ВЧД или применялся при проверке качества канала, что дает возможность проверять любую помеху при измерении.
[0010] В качестве первого объекта, настоящее изобретение представляет систему для неинвазивного многоканального измерения и мониторирования внутричерепного давления пользователя по деформации черепа, при этом система содержит: устройство для измерения и мониторирования внутричерепного давления, которое содержит множество биометрических модулей (1), устанавливаемых на голове пользователя, которые имеют связь с по меньшей мере одним процессорным блоком (2), при этом упомянутый процессорный блок (2) содержит процессор (2.1), взаимодействующий со связным интерфейсом (2.2), для считывания и обработки сигналов из каждого биометрического модуля (1); и приемник, работающий в режиме связи с процессорным блоком (2) устройства для измерения и мониторирования внутричерепного давления.
[0011] В качестве второго объекта, настоящее изобретение представляет устройство для неинвазивного многоканального измерения и мониторирования внутричерепного давления, содержащее: множество биометрических модулей (1), имеющих связь с по меньшей мере одним процессорным блоком (2), при этом упомянутый процессорный блок (2) содержит процессор (2.1), взаимодействующий со связным интерфейсом (2.2), для считывания и обработки сигналов из каждого биометрического модуля (1); и по меньшей мере одну фиксирующую конструкцию (3), устанавливаемую на голове пользователя, причем множество биометрических модулей (1) распределено радиально вдоль по фиксирующей конструкции (3).
[0012] В качестве третьего объекта, настоящее изобретение представляет способ для неинвазивного многоканального измерения и мониторирования внутричерепного давления пользователя по деформации черепа, который содержит следующие этапы: i) измерение множественных сигналов, соответствующих деформации черепа пользователя, посредством устройства для измерения и мониторирования внутричерепного давления, содержащего множество биометрических модулей (1), устанавливаемых на голове пользователя; ii) получение множественных сигналов, связанных с деформацией черепа, посредством связного интерфейса (2.2), при этом один или более сигналов, соответствующих деформации черепа, посылаются в процессор (2.1), причем связной интерфейс (2.2) и процессор (2.1) содержатся в составе процессорного блока (2); и iii) обработка процессором (2.1) одного или более сигналов, соответствующих деформации черепа, с формированием сигналов внутричерепного давления.
[0013] Приведенные и другие объекты изобретения должны быть непосредственно понятны специалистам в данной области техники и будут подробно описаны ниже.
Краткое описание фигур
[0014] Для более полного описания и пояснения содержания настоящей патентной заявки представлены следующие фигуры:
[0015] Фиг. 1 - изображение варианта осуществления устройства для неинвазивного измерения внутричерепного давления.
[0016] Фиг. 2 - изображение варианта осуществления устройства для измерения внутричерепного давления, выставленного посредством фиксирующей конструкции (3).
[0017] Фиг. 3 - изображение варианта осуществления устройства для измерения внутричерепного давления, сформированного биометрическими модулями (1), содержащими множество датчиков.
[0018] Фиг. 4 - вид сбоку возможного варианта осуществления биометрического модуля.
[0019] Фиг. 5 - вид в профиль возможного варианта осуществления биометрического модуля.
[0020] Фиг. 6 - изображение возможного варианта осуществления биометрического модуля, с выделением положений вспомогательных датчиков.
[0021] Фиг. 7а и 7b - изображение работы датчика, который выполняет плетизмографию.
[0022] Фиг. 8 - разные кривые сигналов, полученных из плетизмографических датчиков (1.4) в разных положениях головы пользователя.
[0023] Фиг. 9.а - изображение возможного варианта осуществления со шлемом для размещения множества биометрических модулей (1). Фиг. 9.b представляет другой вариант осуществления со шлемом, на котором биометрические модули (1) имеют взаимосвязи. Фиг. 9.с представляет вариант осуществления шлема с верхней конструкцией, которая прижимает биометрические модули (1).
[0024] Фиг. 10.а-10.h - изображения вариантов осуществления биометрических модулей, содержащих множество датчиков, имеющих разные альтернативные решения преобразователей смещения.
[0025] Фиг. 11 - изображение возможного варианта осуществления топологии системы, с выделением диаграммы потока энергии и информации между блоками.
[0026] Фиг. 12 - изображение возможного варианта осуществления архитектуры системы, с особым выделением множества каналов и аналого-цифровых преобразователей.
[0027] Фиг. 13 - изображение возможного варианта осуществления архитектуры системы, с особым выделением множества каналов и аналого-цифровых преобразователей в конфигурации, которая допускает увеличение числа каналов.
[0028] Фиг. 14 - блок-схема с выделением применения многоканальной обработки, выполняемой в течение получения информации из датчика внешних условий и биометрических модулей.
[0029] Фиг. 15 - несколько кривых морфологии ВЧД, полученных в разных положениях головы человека.
[0030] Фиг. 16 - кривая морфологии ВЧД, полученная неинвазивным измерением в результате многоканальной обработки.
[0031] Фиг. 17 - репрезентативная блок-схема последовательности операций варианта осуществления для вычисления показателя качества канала.
[0032] Фиг. 18 - примерный график, представляющий влияние сигнала плетизмографии на сигнал смещения.
[0033] Фиг. 19.а - примерная блок-схема получения двух сигналов, и фиг. 19.b представляет полученные формы сигналов.
[0034] Фиг. 20.а - примерная блок-схема компенсации задержки между двумя сигналами, и фиг. 20.b представляет формы сигналов результирующих сигналов.
[0034] Фиг. 21.а - примерная блок-схема передискретизации и интерполяция одного из сигналов, и фиг. 21.b представляет формы сигналов результирующих сигналов.
Подробное описание изобретения
[0036] Последующие описания представлены для примера, а не ограничения объема изобретения и сделают объект настоящей патентной заявки более ясным для понимания.
[0037] В целях настоящего изобретения, «изменение объема черепа» или «деформация черепа» относится к деформации, испытываемой черепной коробкой вследствие изменения внутричерепного давления пользователя. Следует отметить, что упомянутая деформация может быть как положительной, так и отрицательной, то есть, могут происходить как расширение, так и сокращение.
[0038] В качестве первого объекта, настоящее изобретение представляет систему для неинвазивного многоканального измерения и мониторирования внутричерепного давления пользователя по деформации черепа, при этом система содержит: устройство для измерения и мониторирования внутричерепного давления, которое содержит множество биометрических модулей (1) устанавливаемых на голове пользователя, которые имеют связь с по меньшей мере одним процессорным блоком (2), при этом упомянутый процессорный блок (2) содержит процессор (2.1), взаимодействующий со связным интерфейсом (2.2) для считывания и обработки сигналов из каждого биометрического модуля (1); и приемник, работающий в режиме связи с процессорным блоком (2) устройства, для измерения и мониторирования внутричерепного давления.
[0039] В целях настоящего изобретения, определение «многоканальный» относится к тому, что решение, предлагаемое в настоящей заявке, применяет более одного сенсорного устройства, способного собирать сигналы, соответствующие внутричерепному давлению и, следовательно, получать сигнал деформации черепа в разных областях головы пользователя. Операции получения упомянутых сигналов могут выполняться либо все одновременно, в режиме параллельной работы, либо в режиме синхронной работы, когда один или более датчиков работают последовательно.
[0040] Множество биометрических модулей (1) образовано включением в состав нескольких датчиков, по меньшей мере, один из которых способен измерять изменение объема черепа и преобразовывать механическое усилие, действующее на сенсорное устройство в электрический сигнал, которые действуют постоянно, радиально распределены по голове пользователя и могут быть размещены с равными промежутками или в конкретных точках для измерения местного внутричерепного давления в нескольких областях черепа. В одном варианте осуществления биометрические модули (1) содержат датчики (1.1) смещения. Эти датчики (1.1) смещения могут воспринимать как положительную, так и отрицательную механическую нагрузку и преобразовывать механическую энергию, возникающую в результате изменения ВЧД, в электрическую энергию с использованием емкостного, индуктивного, оптического, пьезоэлектрического, резистивного методов и/или с использованием ультразвукового, волоконнооптического, интерферометрического, радиолокационного методов, метода интракраниальных изменений биоимпеданса, или любого сочетания приведенных методов.
[0041] В одном варианте осуществления устройство для неинвазивного многоканального измерения внутричерепного давления содержит множество биометрических модулей (1), распределенных по фиксирующей конструкции (3), которая допускает регулировку по всему черепу неинвазивным способом.
[0042] В одном варианте осуществления биометрические модули (1) содержат датчик (1.2) контакта. Одной из функций этого датчика является обеспечение информации о сопряжении и качестве контакта соответствующего биометрического модуля (1) с частью головы, подвергающейся смещениям, для подтверждения, например, контакта с кожей человека. Данная процедура уменьшает ошибки или неточности, обусловленные плохим контактом из-за присутствия материалов в промежутке между кожей и биометрическим модулем (1), например, волос. В одном варианте осуществления датчик (1.2) контакта является датчиком температуры, при этом, например, по полученным температурным данным можно проверить, близка ли температура к ожидаемой температуре кожи человека. При использовании датчика температуры можно также измерять и вычислять изменения температуры между несколькими каналами системы, чтобы проверять температуру в разных точках головы пациента. В другом варианте осуществления датчик (1.2) контакта является датчиком электрического биопотенциала, который действует с ускоренным и повышенным динамическим откликом для получения относительного электрического потенциала (естественно возникающего в телах) между каналами системы. В другом варианте осуществления датчик (1.2) контакта является датчиком электрического биоимпеданса непрерывного действия, при этом между каналами подводится слабый электрический ток, чтобы вычислять относительный импеданс каналов, с изменением во времени, чтобы воспринимать изменение относительного контакта между датчиками (1.1) смещения биометрических модулей и головой пользователя.
[0043] В одном варианте осуществления множество биометрических модулей (1) содержит плетизмографический датчик (1.4). Этот датчик содержит светоизлучатель (1.4а) и фотодетектор (1.4b) и выполняет функцию измерения периферического экстракраниального кровообращения (6) в конкретных положениях головы пользователя, и таким образом, с использованием данных этого датчика, например, для исключения возможных шумов в данных, полученных датчиками (1.1) смещения, тем самым получают более точную морфологию ВЧД. Работа датчика зависит от отражения света конкретной длины волны в клетках оксигемоглобина, которые присутствуют в крови, и этот отраженный свет принимается фотодетектором (1.4b) и пропорционален числу упомянутых клеток.
[0044] В одном варианте осуществления множество биометрических модулей (1) содержит инерциальный датчик (1.5). Датчик представляет собой инерциальный измерительный блок (IMU) (1.5) с девятью степенями свободы, содержащий три акселерометра, которые способны измерять изменения линейных скоростей по трем ортогональным направлениям, которые задают пространство, в процессе преобразования кинетической энергии в электрическую энергию; три гироскопа, которые способны измерять повороты по трем ортогональным направлениям, которые задают пространство, по изменениям углового перемещения; и три магнитометра, которые способны измерять изменения магнитного поля по трем ортогональным направлениям, задающим пространство, на основе физических явлений, например, на основе эффекта Холла.
[0045] В одном варианте осуществления множество биометрических модулей (1) содержит множество дополнительных встроенных датчиков, которые выполняют функцию контроля условий окружающей среды, для получения дополнительных данных, чтобы оптимизировать результаты измерений морфологии ВЧД. Упомянутое множество встроенных датчиков содержит, например, по меньшей мере, какой-то один датчик из гигрометра, способного измерять влажность воздуха; барометра, способного измерять атмосферное давление в окружающей среде мониторинга пациента; термометра, способного измерять температуру окружающего воздуха; встроенного инерциального датчика с топологией, подобной топологии, используемой инерциальный датчиком (1.5) в биометрических модулях (1); или сочетание упомянутых датчиков.
[0046] Упомянутый процессорный блок (2) содержит процессор (2.1) и связной интерфейс (2.2). Упомянутый связной интерфейс (2.2) является любым аппаратным или программным компонентом, реализованным в составе самого процессора (2.1) или в форме отдельного компонента, способного принимать сигналы из всех биометрических модулей (1) и перенаправлять их в процессор (2.1). В одном варианте осуществления связной интерфейс (2.2) принимает все сигналы из датчиков (1.1) смещения биометрических модулей (1). В данном варианте осуществления сигналы из вспомогательных датчиков биометрических модулей (1) перенаправляются в процессор непосредственно или через другой связной интерфейс.
[0047] В одном варианте осуществления процессор (2.1) переключает один или более сигналов из биометрических модулей (1) посредством переключающего элемента. При этом переключающий элемент позволяет обрабатывать и/или анализировать сигналы глобально, локально или точечно. Выражение глобально означает, что считываются и обрабатываются все сигналы; локально относится только к небольшому числу сигналов в одной или более конкретных областях черепа; и точечно относится к сигналам, поступающим из единственного датчика. Переключающий элемент дополнительно управляется процессором (2.1) таким образом, что процессор (2.1) посылает команду переключения канала в упомянутый переключающий элемент. Данная команда переключения канала может также подаваться внешним компонентом относительно устройства или системы, например, самим приемником или оператором системы.
[0048] В одном варианте осуществления упомянутый переключающий элемент может быть аппаратным или программным компонентом, способным переключать один или более каналов. В одном варианте осуществления переключающий элемент является программным компонентом, реализованным путем программирования самого процессора (2.1), который включает каналы, подлежащие считыванию или обработке, по получении команды из процессора (2.1). Например, переключающий элемент является модулем включения/выключения каналов. В другом варианте осуществления, упомянутый переключающий элемент является предварительно сконфигурированным цифровым фильтром для разделения каналов.
[0049] В одном варианте осуществления процессор (2.1) получает множество сигналов из биометрических модулей (1) и из датчиков условий окружающей среды в форме цифровых сигналов. Следовательно, в данном варианте осуществления связной интерфейс (2.2) содержит множество аналого-цифровых преобразователей, которые могут располагаться в соответствии с разными топологиями, чтобы принимать и преобразовывать сигналы, поступающие из всех биометрических модулей (1). Способ, по которому создается топология, определяет число биометрических модулей (1), которые одновременно опрашиваются процессорным блоком (2), что позволяет повысить достоверность информации.
[0050] Процессор (2.1) предназначен для получения всех сигналов, формируемых множеством биометрических модулей (1) и встроенными датчиками условий окружающей среды, чтобы обрабатывать сигналы, полученные множеством датчиков (1.1) смещения, датчиков (1.2) контакта, плетизмографических датчиков (1.4), инерциальных датчиков (1.5) и датчиков условий окружающей среды, различными способами, и измерить, в результате, изменение объема черепа в соответствии с требованием оператора к системе для мониторирования и терапии внутричерепного давление. В одном варианте осуществления сигналы, принимаемые из множества биометрических модулей (1), обрабатываются процессором (2.1) параллельно. В другом варианте осуществления сигналы, принимаемые из множества биометрических модулей (1), обрабатываются процессором (2.1) последовательно. В другом варианте осуществления процессором (2.1) обрабатываются только те сигналы системы для мониторирования и измерения внутричерепного давления, которые задаются оператором. Обработка сигналов, выбранных оператором системы, включает в себя отдельные и совместные математические и статистические операции для получения оптимизированной кривой морфологии ВЧД. Выполняемая обработка дополнительно относится к формированию одной или более форм сигналов, соответствующих сигналам, формируемым биометрическими модулями (1).
[0051] В одном варианте осуществления процессорный блок (2) выполняет сбор одного или более сигналов из одного или более датчиков, присутствующих во множестве биометрических модулей (1), и выполняет раздельную обработку каждого из каналов, при этом считается, что каждый канал относится к по меньшей мере одному биометрическому модулю (1). Эти обработанные сигналы обеспечивают, в результате, оптимизацию представляющих интерес данных для мониторирования морфологии ВЧД пациента и передаются передатчиком, работающим в предварительно заданном коммуникационном протоколе.
[0052] В одном варианте осуществления процессор (2.1) содержит инструментальное средство компенсации сигнала, которое подавляет в составе сигнала внутричерепного давления сигналы из датчика (1.2) контакта, плетизмографического датчика (1.4) и/или инерциального датчика (1.5). В этом смысле, процессор (2.1) использует сигналы контакта, плетизмографии и перемещения, чтобы подавлять любой шум, который может быть помехой для сигнала деформации черепа, и тем самым выполнять компенсацию.
[0053] В одном варианте осуществления процессор (2.1) или приемник содержит инструментальное средство формирования показателя качества сигнала в канале, при этом упомянутое инструментальное средство формирует показатель качества по сигналам, поступающим из датчика (1.1) смещения, датчика (1.2) контакта, плетизмографического датчика (1.4) и/или инерциального датчика (1.5), для каждого биометрического модуля (1) устройства, чтобы измерять и мониторировать внутричерепное давление. Таким образом, показатель присваивается каждому каналу, который представляет вклад, который сигналы контакта, плетизмографии и/или перемещения вносят в общее изменение объема черепа пациента, помимо проверки того, содержит ли измеренный сигнал смещения какую-либо помеховую составляющую, вызванную, например, неудовлетворительным позиционированием биометрического модуля (1). Затем показатель каждого канала умножается на сигналы смещения соответствующего канала, измеренные датчиком (1.1) смещения, чтобы можно было проверить качество измерения соответствующего канала.
[0054] В одном варианте осуществления упомянутый процессорный блок (2) содержит передатчик, который имеет связь с процессором (2.1), чтобы принимать обработанные сигналы деформации черепа и посылать их в приемник. В одном варианте осуществления данный передатчик представляет собой плату проводной связи. В другом варианте осуществления передатчик является платой беспроводной связи, которая передает информацию в предварительно заданных протоколах.
[0055] В одном варианте осуществления приемник является компонентом, выполненным с возможностью получения данных из процессорного блока (2), который может быть монитором с дисплеем для отображения данных. Кроме того, приемник может быть облачной базой данных, которая получает сигналы из процессорного блока (2). Сигналы, передаваемые процессорным блоком (2) могут также подаваться в несколько приемников, например, локальные приемники в составе больничного/лабораторного оборудования и облачные приемники, такие как база данных.
[0056] Объектом настоящего изобретения является также устройство для неинвазивного многоканального измерения и мониторирования внутричерепного давления, содержащее: множество биометрических модулей (1), имеющих связь с по меньшей мере одним процессорным блоком (2), при этом упомянутый процессорный блок (2) содержит процессор (2.1), взаимодействующий со связным интерфейсом (2.2) для считывания и обработки сигналов из каждого биометрического модуля (1); и по меньшей мере одну фиксирующую конструкцию (3), устанавливаемую на голове пользователя, причем множество биометрических модулей (1) радиально распределено вдоль по фиксирующей конструкции (3). Распределение биометрических модулей (1) в фиксирующей конструкции (3) может быть реализовано по периметру или поверхности.
[0057] В одном варианте осуществления упомянутый процессорный блок (2) установлен на фиксирующей конструкции (3). В одном варианте осуществления множество биометрических модулей (1) связано с по меньшей мере одним процессорным блоком (2) электропроводами, которые размещены в самой фиксирующей конструкции (3). В одном варианте осуществления связь между множеством биометрических модулей (1) и процессорным блоком (2) осуществляется беспроводным способом.
[0058] В одном варианте осуществления множество биометрических модулей (1) содержит опору (1.3). Данная опора выполняет функцию создания соединения между биометрическим модулем (1) и фиксирующей конструкцией (3) таким образом, чтобы устранять или минимизировать помехи опросу датчиков, присутствующих в биометрическом модуле (1), и чтобы обеспечивать постоянную устойчивость относительно фиксирующей конструкции (3).
[0059] В одном варианте осуществления фиксирующая конструкция (3) содержит ленту, соединенную с помощью регулировочного устройства (4) и по меньшей мере одного датчика натяжения. Фиксирующая конструкция (3) выполнена с возможностью регулировки по форме черепа и с дополнительной повышенной чувствительностью, и при этом оберегает череп от повреждений в случае ломкости костей пациента. Регулировочное устройство (4) совместно с датчиком натяжения способно служить измерительным средством для обеспечения требования, чтобы исходное давление, настроенное на голове, удовлетворяло минимальным начальным условиям для точного мониторинга ВЧД. В другом варианте осуществления фиксирующая конструкция (3) состоит из упругого или регулируемого материала в форме шлема, который допускает установку множества биометрических модулей (1) в конкретных положениях на голове. В обоих вариантах осуществления фиксация биометрических модулей (1) на фиксирующей конструкции (3) выполняется с помощью опоры (1.3), соответствующей биометрическому модулю (1), чтобы обеспечивать более высокую устойчивость при использовании, исключать изменения рабочих исходных условий и искажение результатов мониторинга.
[0060] В одном варианте осуществления биометрический модуль (1) содержит датчик (1.1) смещения, закрепленный на опоре (1.3) по меньшей мере одного модуля, которая относится к фиксирующей конструкции (3). Данная конфигурация позволяет повысить устойчивость, обеспечиваемую опорой (1.3) модуля, которая должна также сообщать датчику (1.1) смещения.
[0061] Биометрический модуль дополнительно содержит по меньшей мере один датчик (1.2) контакта, по меньшей мере один плетизмографический датчик (1.4) и по меньшей мере один инерциальный датчик (1.5). Упомянутые датчики описаны выше.
[0062] В одном варианте осуществления датчик (1.2) контакта и плетизмографический датчик (1.4) располагаются в первой области (А), которая является областью, самой близкой к голове пользователя. Например, первая область (А) находится в контакте с головой пользователя. Такая схема расположения предназначена, чтобы поддерживать как датчик (1.2) контакта, так и плетизмографический датчик (1.4) в контакте или вплотную к коже. Датчик (1.2) контакта позволяет проверять сопряжение и качество контакта биометрического модуля (1) с частью головы, которая подвергается смещениям, и является, например, датчиком температуры для проверки, близка ли температура к ожидаемой температуре кожи человека, при этом данная процедура уменьшает погрешности или неточности, обусловленные плохим контактом из-за присутствия материалов в промежутке между кожей и биометрическим модулем (1), например, волос. Плетизмографический датчик (1.4) базируется от отражения света конкретной длины волны в клетках оксигемоглобина, которые присутствуют в крови, и, с целью повышения точности результатов, этот датчик располагают ближе к голове пациента.
[0063] В одном варианте осуществления опора (1.3) модуля располагается противоположно первой области (А) таким образом, что датчик (1.1) смещения располагается между первой областью (А) и опорой (1.3) модуля.
[0064] В одном варианте осуществления датчик (1.1) смещения установлен между двумя плоскими концами цилиндра, являющимися чем-то одним из подвижного основания и опоры (1.3) модуля. Как датчик (1.2) контакта, так и плетизмографический датчик (1.4) располагаются в упомянутом подвижном основании, которое находится ближе к первой области (А). В реализованной конфигурации, излучатель и фотодетектор плетизмографического датчика (1.4) располагаются в центре самой внешней поверхности подвижного основания, тогда как датчик (1.2) контакта расположен в форме кольца на внешней части подвижного основания. Кроме того, на опоре (1.3) модуля размещен инерциальный датчик (1.5), находящийся ближе к фиксирующей конструкции (3).
[0065] Объектом настоящего изобретения является способ для неинвазивного многоканального измерения и мониторирования внутричерепного давления пользователя по деформации черепа, который содержит следующие этапы: i) измерение множественных сигналов, соответствующих деформации черепа пользователя, посредством устройства для измерения и мониторирования внутричерепного давления, содержащего множество биометрических модулей (1), устанавливаемых на голове пользователя; ii) получение множественных сигналов, соответствующих деформации черепа, посредством связного интерфейса (2.2), при этом один или более сигналов, связанных с деформацией черепа, посылаются в процессор (2.1), причем связной интерфейс (2.2) и процессор (2.1) содержатся в составе процессорного блока (2); и iii) обработка в процессоре (2.1) одного или более сигналов, соответствующих деформации черепа, с формированием сигналов внутричерепного давления.
[0066] В одном варианте осуществления этап измерения множественных сигналов выполняется посредством вышеописанного многоканального измерительного устройства. Измерение множественных сигналов может выполняться параллельно, то есть, посредством биометрических модулей (1), выполняющих измерения одновременно или последовательно, в режиме синхронной работы.
[0067] В одном варианте осуществления связной интерфейс (2.2) получает все сигналы из датчиков (1.1) смещения биометрических модулей (1). В данном варианте осуществления сигналы из вспомогательных датчиков биометрических модулей (1) перенаправляются в процессор непосредственно или через другой связной интерфейс.
[0068] Способ дополнительно содержит этап выбора канала посредством переключающего элемента, при этом процессор (2.1) выбирает один или более сигналов, соответствующих деформации черепа, поступающих из одного или более биометрических модулей (1). Данный этап выбора канала позволяет обрабатывать и/или анализировать сигналы глобально, локально или точечно. Этап выбора канала может также выполняться по требованию оператора системы или автономно, самим процессором (2.1), с использованием предыдущей конфигурации, при этом процессор (2.1) может быть выполнен с возможностью выбора одного или более каналов, исходя из условия, обнаруженного одним из датчиков биометрического модуля (1).
[0069] Способ по настоящему изобретению дополнительно содержит этап формирования показателя качества сигнала в канале, формируемого для каждого из множественных сигналов, соответствующих деформации черепа, при этом упомянутый показатель качества сигнала в канале формируется по сигналам смещения, сигналам контакта, сигналам плетизмографии и/или сигналам перемещения, поступающим из множества биометрических модулей (1). В одном варианте осуществления упомянутый показатель формируется процессором (2.1), приемником или внешним процессорным блоком, связанным с приемником.
[0070] В одном варианте осуществления показатель качества присваивается каждому каналу, представляющему вклад, который сигналы контакта, плетизмографии и/или перемещения вносят в общее изменение объема черепа пациента, в дополнение к проверке, содержит ли измеренный сигнал смещения какую-либо помеховую составляющую. Затем показатель каждого канала умножается на сигналы смещения соответствующего канала, измеренные датчиком (1.1) смещения, чтобы можно было проверить качество измерения соответствующего канала. С учетом этого показателя, процессор (2.1) или оператор системы может посредством переключающего элемента выбирать каналы, которые характеризуются более высоким качеством измерения, то есть, которые содержат меньший вклад от сигналов контакта, плетизмографии и/или перемещения. Исходя из этого, можно получать данные измерения деформации черепа в точках, где присутствует меньше помех от упомянутых сигналов.
[0071] В одном варианте осуществления формирование сигналов внутричерепного давления на этапе обработки относится к формированию одной или более форм сигналов, соответствующих сигналам, обеспечиваемым биометрическими модулями (1). Формирование форм сигналов и сигналов морфологии ВЧД по сигналам смещения может выполняться в соответствии с концепциями, уже используемыми в известном уровне техники.
[0072] Кроме того, на данном этапе обработки можно применять математические/статистические средства для оценки множественных сигналов. Например, можно усреднять сигналы, измеренные всеми биометрическими модулями (1), или только предварительно заданной частью. Кроме того, можно выделять параметры, относящиеся к разным областям черепа, на основании сигналов, полученных биометрическими модулями соответствующих областей.
[0073] Настоящее изобретение, в отличие от систем известного уровня техники, благодаря устройству для неинвазивного многоканального измерения внутричерепного давления, допускает регулировку с целью точного мониторинга внутричерепного давления, измерение расширения черепа в нескольких точках черепа, получение внутричерепного давления с высокой точностью, обработку принятых сигналов, которая обеспечивает, в результате, точное давление и гибкую и непрерывную передачу данных. Кроме того, настоящее изобретение имеет целью определение местоположения области, которая создает наибольшее изменение объема черепа.
[0074] Пример
[0075] Примеры, представленные в настоящей заявке, предназначены только для пояснения одного из многих вариантов осуществления изобретения, но без ограничения его объема.
[0076] На фиг. 1 представлен один из многочисленных вариантов осуществления, разработанных на основе настоящего изобретение. Множество биометрических модулей (1) устройства для измерения внутричерепного давления сформировано датчиками (1.1) смещения, которые располагаются с равными промежутками и по периметру фиксирующей конструкции (3). Череп пациента прилагает нагрузку к каждому датчику таким образом, что усилие (Р), действующее на датчик (1.1) смещения, имеет направление и значение, формирующие вектор, нормальный к датчику. Следует отметить, что упомянутое усилие (Р) может быть как положительным, так и отрицательным, то есть, череп может расширяться в объеме или сокращаться в объеме.
[0077] Нормальный вектор определяется как усилие (Р), перпендикулярное зоне воздействия, и поэтому все прилагаемое давление измеряется и преобразуется в электрический сигнал.
[0078] Процессорный блок (2) содержит связной интерфейс (2.2), в данном случае, мультисенсорный формирователь аналогового входного сигнала (мультисенсорный аналоговый входной модуль), который получает параллельно все сигналы, формируемые множеством биометрических модулей (1), процессор (2.1), который обрабатывает все сигналы, сформированные в результате деформации черепа, и приемопередатчик для приема и передачи полученных данных методом беспроводной связи в приемную систему.
[0079] Фиксирующая конструкция (3) состоит из материала, который передает всю механическую энергию, выделяемую при деформации черепа, во множество биометрических модулей (1). Регулировочное устройство (4) и датчик натяжения применяются для привязки к исходным условиям и в качестве системы измерения, при подгонке фиксирующей конструкции (3) по периметру черепа, как показано на фиг. 2.
[0080] В одном варианте осуществления, показанном на фиг. 3, биометрические модули (1) состоят из разнообразных датчиков, в том числе, плетизмографических датчиков и датчиков контакта, проходящих сквозь фиксирующую конструкцию (3). Применение биометрических модулей (1), содержащих большое число датчиков, оптимизирует получение информации, что позволяет получить более точную оценку реальной морфологии ВЧД. В примере фиксирующая конструкция (3) имеет форму эластичного и регулируемого оголовья, что делает возможным приспособление и размещение устройства на голове пользователя и более эффективную передачу механической энергии, выделяемой в результате изменений ВЧД, с одновременной защитой пациента от повреждений в случае ломкости костей черепа.
[0081] Фиг. 4 является видом сбоку биометрического модуля, состоящего из датчика (1.1) смещения, подвижного основания, в котором установлен датчик (1.2) контакта, и опоры (1.3) модуля для закрепления к фиксирующей конструкции (3) таким образом, что датчик (1.1) смещения размещается между подвижным основанием и опорой (1.3) модуля. В данном примере датчик (1.2) контакта является датчиком температуры, имеющим кольцевую форму, и воспринимает температуру области, с которой он соприкасается. Датчик (1.1) смещения имеет специальную конструкцию, чтобы преобразовывать изменения механической энергии, которые происходят в черепе, в электрическую энергию посредством разнотипных преобразователей, которые могут быть резистивными, индуктивными, емкостными, пьезоэлектрическими и полученными на основе интерферометрических способов, изменении оптического сигнала в оптическом волокне, систем радиолокационного типа и ультразвуковых систем.
[0082] Фиг. 5 является видом в профиль описанного биометрического модуля, с выделением положения видимых снаружи датчиков и обозначением области (А), являющейся областью, самой близкой к голове пользователя. Такая схема расположения допускает размещение как датчика (1.2) температуры, так и плетизмографического датчика (1.4) в области, самой близкой к голове, предпочтительно, но не обязательно, в контакте с кожей пользователя.
[0083] На фиг. 6 показан вариант местоположений плетизмографических датчиков, которые выполняют излучение и прием света с заданной длиной волны, чтобы определять присутствие периферического экстракраниального кровообращения (6), при этом соответствующая процедура изображена на фигурах 7.а и 7.b. Как показано на данных фигурах, количество оксигемоглобина, присутствующего в периферическом экстракраниальном кровообращении (6), можно оценить по отраженному количеству света, ранее излученному светоизлучателем (1.4а) и принятому фотодетектором (1.4b), которое увеличивается пропорционально увеличению количества клеток упомянутого типа. В приведенном примере светоизлучатель является светодиодом (СД).
[0084] На фиг. 6 можно также видеть инерциальный датчик (1.5), представляющий собой IMU с 9 степенями свободы, в опоре (1.3) модуля биометрического модуля. В данном варианте осуществления этот датчик состоит из 3 акселерометрических каналов, 3 гироскопических каналов и 3 магнитометрических каналов, в которых выполняются измерения положения и перемещения головы и каждого из биометрических модулей (1) там, где они располагаются. Этот компонент важен для сопоставления движений конечностей и датчиков с полученными сигналами морфологии ВЧД, соответственно, с проверкой достоверности и коррекцией данных и выполнением более точных анализов.
[0085] На фиг. 8 представлены разные кривые, полученные в результате измерений плетизмографическими датчиками (1.4) в разных областях головы пользователя. Датчики принимают импульсы от периферического экстракраниального кровообращения (6) и идентифицируют присутствие кровеносных сосудов на голове пациента в областях, в которых установлены биометрические модули (1). На фиг. 8 показаны три примера кривых, при этом, в первом примере, в области, где установлен датчик, периферическое кровообращение отсутствует; во втором примере датчик установлен точно сверху кровеносного сосуда и обнаруживает интенсивное периферическое кровообращение; и в третьем примере датчик находится в области, близкой к кровеносному сосуду с периферическим кровообращением и обнаруживает его присутствие, но с меньшей интенсивностью.
[0086] На фиг. 9.а-9.с показан пример, в котором в качестве фиксирующей конструкции (3) применяется шлем, чтобы получать профиль кривых морфологии ВЧД по всей голове пациента, с охватом большей площади, чем при применении оголовья, что может обнаруживаться в других примерах. На данных фигурах можно видеть регулировочное устройство (4), которое предназначено для безопасной подгонки шлема к голове и предотвращения перемещения датчиков относительно тела, и процессорный блок (2), неподвижно присоединенный к шлему. На фиг. 9.а, соединение между биометрическими модулями (1) и процессорным блоком (2) размещается под тканью шлема. На фиг. 9.b, соединение между биометрическими модулями (1) и процессорным блоком (2) располагается на наружной поверхности шлема. В обоих вариантах осуществления фигуры представляют наглядное размещение для примера и удобства наблюдения, так как биометрические модули (1) располагаются под шлемом. В этом отношении, на фиг. 9. с показан альтернативный вариант, содержащий дополнительную конструкцию, которая охватывает шлем, чтобы прижимать биометрические модули (1) к голове пациента. При этом, при использовании упомянутой дополнительной конструкции в составе регулировочного устройства (4) можно лучше позиционировать/прижимать биометрические модули (1).
[0087] На фиг. 10.а-10.h показаны примеры всех датчиков, содержащихся в каждом из биометрических модулей (1). На этих фигурах можно видеть, что, в данном случае, общей чертой является получение температуры с помощью датчика контакта и данных плетизмографии, а также позиционных характеристик с помощью IMU. Кроме того, упомянутые модули различаются по преобразователям смещения, которые могут быть емкостными, как на фиг. 10. а, резистивными, как на фиг. 10.b, индуктивными, как на фиг. 10.с, пьезоэлектрическими, как на фиг. 10.d, ультразвуковыми, как на фиг. 10.е, оптоволоконными, как на фиг. 10.f, интерферометрическими, как на фиг. 10.g, и радиолокационного типа, как на фиг. 10.h.
[0088] На фиг. 11 представлена топология устройства, которое содержит источник для подачи энергии в систему, которая состоит из нескольких биометрических модулей (1), которые подают свои сигналы в процесс усиления и аналоговой фильтрации сигнала. Затем данные сигналы преобразуются в цифровые сигналы, которые могут интерпретироваться процессором (2.1), который, в свою очередь, посылает обработанные данные в подходящие приемники. В данной топологии первоначально цифровые сигналы, получаемые из инерциального (1.5) и плетизмографического (1.4) датчиков, передаются непосредственно в процессор, ввиду отсутствия необходимости их преобразования и предварительной обработки по причине применяемых технических методов. Существует также альтернативное решение, в котором даже сигналы из инерциальных датчиков (1.5) и плетизмографического датчика (1.4) пропускаются через аналого-цифровой преобразователь перед направлением в процессор (2.1).
[0089] На фиг. 12 показана архитектура системы, в которой применяется топология, представленная на фиг. 11, с выделением нескольких имеющихся каналов, расположенных в разных местах головы. Каждый из сигналов каналов проходит через этап аналоговой обработки, в настоящем случае, усиления и фильтрации, перед подачей в связной интерфейс (2.2). Связной интерфейс (2.2) содержит несколько аналого-цифровых преобразователей для того, чтобы сигналы, поступающие из всех биометрических модулей (1), преобразовывались в цифровую форму. В топологии, представленной на фиг. 12, только сигналы датчиков (1.1) смещения пропускаются через аналого-цифровые преобразователи связного интерфейса (2.2).
[0090] В дополнение к сигналам из преобразователей смещения, процессор (2.1) получает цифровые сигналы из плетизмографа, инерциального датчика (1.5), датчика (1.2) контакта из каждого из биометрических модулей (1) и дополнительно получает информацию из встроенных датчиков, таких как термометры, барометры, гигрометры и инерциальные датчики, чтобы собирать сигналы, которые характеризуют условия окружающей среды. Вся информация собирается и обрабатывается в процессоре и посылается в передатчик для передачи данных в специальный приемник.
[0091] При этом, в примере на фиг. 12, биометрические модули упорядочены процессором по каналам таким образом, что датчику (1.1) смещения, датчику (1.2) контакта, плетизмографическому (1.4) и инерциальному (1.5) датчику данного биометрического модуля назначается некоторый канал (например, канал 1). Таким образом, процессор выполняет кластеризацию, связывающую все сигналы из разных датчиков соответствующего биометрического модуля с данным каналом, хотя, как показано на фиг. 12, сигналы из датчиков (1.2) контакта, плетизмографических (1.4) и инерциальных (1.5) датчиков не проходят через интерфейс (2.2) вместе с сигналами из датчиков (1.1) смещения. Следует учитывать, что приведенный пример представляет одну из бесчисленных возможных топологий системы для реализации концепции изобретения, и потому не ограничивает объекты, заявленные в настоящей заявке.
[0092] На фиг. 13 показан пример, подобный тому, который показан на фиг. 12, но со связным интерфейсом (2.2), содержащим большее число аналого-цифровых преобразователей, с формированием таким образом конфигурации гирляндной цепи для считывания увеличенного числа аналоговых каналов и получения большего количества информации за счет увеличения числа каналов, чтобы сформировать оптимизированную кривую морфологии ВЧД. В приведенной конфигурации, 16 8-канальных аналого-цифровых преобразователей способны синхронно считывать до 128 датчиков, включая многочисленные датчики (1-1) смещения, вспомогательные биометрические датчики, такие как датчики (1.2) контакта, плетизмографические датчики (1.4), инерциальные датчики (1.5) и датчик внешних условий.
[0093] Фиг. 14 представляет блок-схему, на которой выделено наличие нескольких каналов, представляющих, каждый, множество датчиков, подлежащих опросу и согласованию по отдельности, проходящих к процессору, чтобы выполнять многоканальную обработку сигналов каждого из датчиков в каждом из каналов с целью получения большего количества информации о биометрических характеристиках и окружающих условиях, в результате чего получают оптимизированную кривую морфологии ВЧД.
[0094] На фиг. 15 показан график, содержащий все сигналы, измеренные множеством биометрических модулей (1) пациента. На этом графике, сигналы смещения, соответствующие деформации черепа, обработаны и представлены в виде зависимости смещения от времени.
[0095] На фиг. 16 показан график примера статистической обработки с получением, в результате, среднего значения всех сигналов, которые были обработаны процессорным блоком (2), представляемого в виде зависимости смещения от времени.
[0096] Система по изобретению может формировать показатель качества сигнала в канале для каждого из каналов по сигналам, измеренным всеми биометрическими модулями. Упомянутый показатель может формироваться процессором (2.1) или компонентом, внешним к устройству, и может даже формироваться по команде оператора системы.
[0097] Таким образом, показатель присваивается каждому каналу, в котором сигналы контакта, плетизмографии и/или перемещения вносят вклад в общее изменение объема черепа пользователя, в дополнение к самому рассматриваемому сигналу смещения. Затем показатель каждого канала умножают на сигналы смещения, измеренные датчиком (1.1) смещения в соответствующем канале, чтобы можно было проверить качество измерения соответствующего канала. Нижеприведенное уравнение представляет пример использования этих показателей:
[0098] где n означает указатель канала, Dn означает результата измерения датчиком (1.1) смещения, и QSn означает показатель качества канала n, выражаемый нелинейным уравнением, реализуемым вкладом из датчика (1.2) контакта, плетизмографического (1.4) и инерциального (1.5) датчиков. Формирование показателя можно изобразить с использованием блок-схемы последовательности операций, показанной на фиг. 17.
[0099] Вычисление показателя качества канала, учитывает сигналы и/или параметры, измеренные биометрическим модулем n. Для общего представления, показатель QSn можно вычислить в соответствии с нижеприведенным выражением:
[0100] где, составляющие «αn», «βn», «γn», «δn», «εn», «ζn» и т.п. являются сигналами и/или параметрами, измеренными датчиками биометрического модуля n. Сомножители «а», «b», «с», «d», «е», «f» и т.п. являются коэффициентами, которые можно установить теоретически, экспериментально и/или методами машинного обучения. В случае метода на основе эксперимента или машинного обучения, коэффициенты устанавливают путем предварительных экспериментов in vivo. Стоит упомянуть, что приведенный пример допускает включение в себя других сигналов и/или параметров, которые могут быть измерены биометрическими модулями, без ограничения только теми сигналами, которые использованы в настоящем случае.
[0101] В примере с сигналами смещения, контакта, плетизмографии и перемещения, уравнение для получения показателя качества QSn можно описать ниже:
[0102] где PPGampn: амплитуда сигнала плетизмографии; PPGdcn : средний уровень сигнала плетизмографии; Dampn. амплитуда сигнала смещения; Ddcn: средний уровень сигнала смещения; GyroXn: сигнал гиродатчика по оси X; GyroYn. сигнал гиродатчика по оси Y; GyroZn : сигнал гиродатчика по оси Z; MagXn : сигнал магнитометра по оси X; MagYn. сигнал магнитометра по оси Y; MagZn сигнал магнитометра по оси Z; AccXn: сигнал акселерометра по оси X; AccYn. сигнал акселерометра по оси Y; AccZn: сигнал акселерометра по оси Z; Contn: сигнал датчика контакта.
[0103] Существует также альтернативный вариант применения нелинейных уравнений для вычисления показателя QSn, с коэффициентами, описанными в форме:
[0104] В том же самом случае, сигналы и/или параметры, измеренные биометрическим модулем, можно также записать следующим образом, например, для амплитудно-кодированного сигнала плетизмографического датчика, с возможностью применения для всех сигналов.
[0105] Таким образом, с учетом данного показателя, процессор (2.1) или оператор системы может выбирать посредством переключающего элемента каналы, которые характеризуются более высоким качеством измерения, то есть, которые содержат меньший вклад сигналов контакта, плетизмографии и/или перемещения, помимо наличия меньших помех в сигнале смещения, которые могут быть вызваны, например, неудовлетворительным позиционированием биометрического модуля (1) на голове пользователя. Исходя из этого, можно получить результат измерения деформации черепа в точках, в которых создается меньше помех от упомянутых сигналов.
[0106] Следовательно, процессор (2.1) содержит инструментальное средство компенсации сигнала, которое предназначено для ослабления вкладов от измерений датчиками (1.2) контакта, плетизмографическими (1.4) и инерциальными (1.5) датчиками. При возврате к примеру на фиг. 8, где показаны кривые, возникающие в результате измерений плетизмографическими датчиками (1.4) в разных областях головы пользователя, эти измерения можно использовать для устранения составляющих шума при измерении.
[0107] С использованием сигнала, полученного плетизмографическими датчиками (1.4), можно сделать вывод о том, присутствует ли дополнительная составляющая периферического экстракраниального кровообращения (6) в сигналах морфологии ВЧД, полученных биометрическим модулем (1). Эта дополнительная составляющая может иметь негативное влияние на неинвазивно полученные кривые ВЧД. В примере, в котором обнаруживается существенный вклад периферического экстракраниального кровообращения (6), влияние сигнала морфологии ВЧД, полученного из представляющего интерес биометрического модуля (1), ослабляется в выполняемых окончательных анализах для того, чтобы уменьшать/вычитать данную присутствующую составляющую из периферического кровообращения морфологии ВЧД.
[0108] Упомянутое инструментальное средство компенсации сигнала в этом примере использует вычисленные показатели качества QSn. При учете влияния только сигнала плетизмографии, как показано на фиг. 8, применялись три канала биометрических модулей (1), при этом в канале 1 периферическое кровообращение отсутствует; в канале 2 имеет место сильное влияние периферического кровообращения; и в канале 3 имеет место умеренное влияние периферического кровообращения. В этом смысле, показатель QSn можно произвольно назначить следующим образом: QS1=1.0. QS2=0. и QS3=0.1. Примерный вид влияния упомянутых сигналов периферического кровообращения на сигнал смещения можно видеть на фиг. 18, где сигнал неинвазивно получаемого ВЧД (ICPNI) представляет морфологию внутричерепного давления. Сигналы из D2 и D3 очевидно отличаются от сигнала из D1.
[0109] В настоящем примере рассматривался только сигнал плетизмографии, однако данный процесс очевидно можно применить в отношении других сигналов, собираемых биометрическими модулями.
[0110] Для выполнения вычислений и получения отношений между множественными сигналами биометрических модулей (1) системы, в настоящем случае выполняется этап обработки и синхронизации принятых сигналов. Разные сигналы могут приниматься в разные моменты времени и с разными скоростями получения сигналов. Задержка в линии связи между каждым датчиком и процессором (2.1) компенсируется так, чтобы сигналы синхронизировались по времени. Сигналы с наименьшей скоростью получения подвергаются передискретизации методом интерполяции, с увеличением числа точек и синхронизацией по точкам с сигналом с наибольшей скоростью получения.
[0111] Для примера и иллюстрации данного этапа рассматриваются два сигнала, получаемых двумя датчиками с разными скоростями получения с временной задержкой между ними. Получение сигнала показано на диаграмме на фиг. 19.а, где можно видеть составляющие X и Y сигнала 1, дискретизируемые с частотой 2000 отсчетов/с, и составляющие X и Y сигнала 2, дискретизируемые с частотой 1000 отсчетов/с, с временной задержкой 5 мс. Формы сигналов можно видеть на фиг. 19.b.
[0112] Затем выполняется компенсация задержки между двумя сигналами, как можно видеть на диаграмме на фиг. 20.а и по формам сигналов на фиг. 20.b. Таким образом, после временной компенсации, сигнал с наименьшей частотой дискретизации подвергается интерполяции, в данном случае, с использованием сплайн-функции таким образом, что вычисляются другие точки, что дает, в результате, сигнал с таким же числом точек, как в сигнале с наибольшей частотой дискретизации. Данный этап можно видеть на блок-схеме на фиг. 21.а, при этом формы сигналов показаны на фиг. 21.b.
[0113] В контексте вышеизложенного, совершенно очевидно, что, на основании раскрытой концепции настоящего изобретения, специалисты в данной области техники смогут разработать другие формы реализации изобретения, не тождественные тем, которые описаны выше только для примера, но что, при намерении коммерческого использования, такие формы можно считать находящимися в пределах объема охраны прилагаемой формулы изобретения.
Группа изобретений относится к медицине. Система для неинвазивного многоканального обнаружения и мониторирования внутричерепного давления пользователя на основании деформации черепа содержит многоканальное устройство для обнаружения и мониторирования внутричерепного давления, приемник, работающий в режиме связи с процессорным блоком устройства для обнаружения и мониторирования внутричерепного давления. Многоканальное устройство содержит биометрические модули, имеющие связь с по меньшей мере одним процессорным блоком, фиксирующую конструкцию с биометрическими модулями, радиально распределенными вдоль фиксирующей конструкции и обеспечивающими обнаружение изменения объема черепа. Способ неинвазивного многоканального обнаружения и мониторирования внутричерепного давления пользователя на основании деформации черепа содержит этапы, на которых: обнаруживают сигналы, связанные с деформацией черепа пользователя, посредством многоканального устройства, получают сигналы, связанные с деформацией черепа, посредством связного интерфейса, обрабатывают процессором один или более сигналов, связанных с деформацией черепа, с формированием сигналов внутричерепного давления. Техническим результатом заявленной группы изобретений является повышение точности сбора данных для получения сигналов внутричерепного давления неинвазивным способом. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 21 ил.
1. Система для неинвазивного многоканального обнаружения и мониторирования внутричерепного давления пользователя на основании деформации черепа, отличающаяся тем, что система содержит:
a) многоканальное устройство для обнаружения и мониторирования внутричерепного давления, содержащее множество биометрических модулей (1), причем указанное устройство содержит фиксирующую конструкцию (3), устанавливаемую на голове пользователя, причем множество биометрических модулей (1) распределены радиально вдоль фиксирующей конструкции (3) с образованием многоканального устройства и обеспечивают обнаружение изменения объема черепа, причем множество биометрических модулей выполнены с возможностью обеспечения связи с по меньшей мере одним процессорным блоком (2), при этом упомянутый процессорный блок (2) содержит процессор (2.1), взаимодействующий со связным интерфейсом (2.2) для считывания и обработки сигналов из каждого биометрического модуля (1), причем связный интерфейс (2.2.) выполнен с возможностью приема сигналов от каждого биометрического модуля (1); и
b) приемник, работающий в режиме связи с процессорным блоком (2) устройства для обнаружения и мониторирования внутричерепного давления,
причем процессор (2.1), посредством переключающего элемента, выбирает один или более сигналов, связанных с изменением объема черепа от одного или более биометрических модулей (1) посредством отправки команды переключения канала упомянутому переключающему элементу.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что биометрический модуль (1) содержит по меньшей мере один датчик (1.1) смещения, по меньшей мере один датчик (1.2) контакта, по меньшей мере один плетизмографический датчик (1.4) и по меньшей мере один инерциальный датчик (1.5).
3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что процессор (2.1) содержит инструментальное средство компенсации сигнала, которое ослабляет в сигнале внутричерепного давления сигналы из датчика (1.2) контакта, плетизмографического датчика (1.4) и/или инерциального датчика (1.5).
4. Система по п. 2, отличающаяся тем, что процессор (2.1) или приемник содержит инструментальное средство формирования показателя качества сигнала в канале, при этом упомянутое инструментальное средство формирует показатель качества по сигналам, поступающим из датчика (1.1) смещения, датчика (1.2) контакта, плетизмографического датчика (1.4) и/или инерциального датчика (1.5), для каждого биометрического модуля (1) устройства для измерения и мониторирования внутричерепного давления.
5. Многоканальное устройство для неинвазивного обнаружения и мониторирования внутричерепного давления, отличающееся тем, что устройство содержит:
a) множество биометрических модулей (1), имеющих связь с по меньшей мере одним процессорным блоком (2), при этом упомянутый процессорный блок (2) содержит процессор (2.1), взаимодействующий со связным интерфейсом (2.2), для считывания и обработки сигналов из каждого биометрического модуля (1); и
b) фиксирующую конструкцию (3), устанавливаемую на голове пользователя, причем множество биометрических модулей (1) распределено радиально вдоль фиксирующей конструкции (3) и обеспечивают обнаружение изменения объема черепа,
причем связной интерфейс (2.2.) выполнен с возможностью приема сигналов от каждого биометрического модуля (1), причем процессор (2.1) выбирает один или более сигналов, связанных с изменением объема черепа от одного или более биометрических модулей (1).
6. Многоканальное устройство по п. 5, отличающееся тем, что процессорный блок (2) установлен на упомянутой фиксирующей конструкции (3).
7. Многоканальное устройство по п. 5, отличающееся тем, что биометрический модуль (1) содержит по меньшей мере один датчик (1.1) смещения, закрепленный на по меньшей мере одной опоре (1.3) модуля, которая может быть связана с фиксирующей конструкцией (3).
8. Многоканальное устройство по п. 7, отличающееся тем, что биометрический модуль (1) дополнительно содержит по меньшей мере один датчик (1.2) контакта, по меньшей мере один плетизмографический датчик (1.4) и по меньшей мере один инерциальный датчик (1.5).
9. Многоканальное устройство по п. 8, отличающееся тем, что датчик (1.2) контакта и плетизмографический датчик (1.4) расположены в первой области (А), находящейся ближе к голове пользователя.
10. Многоканальное устройство по п. 9, отличающееся тем, что первая область (А) находится противоположно опоре (1.3) модуля, при этом датчик (1.1) смещения расположен между первой областью (А) и опорой (1.3) модуля.
11. Способ неинвазивного многоканального обнаружения и мониторирования внутричерепного давления пользователя на основании деформации черепа, отличающийся тем, что способ содержит этапы на которых:
a) обнаруживают множественные сигналы, связанные с деформацией черепа пользователя, посредством многоканального устройства для обнаружения и мониторирования внутричерепного давления, содержащего множество биометрических модулей (1), установленных на голове пользователя;
b) получают множественные сигналы, связанные с деформацией черепа, посредством связного интерфейса (2.2), при этом один или более сигналов, из множественных сигналов, связанных с деформацией черепа, посылают в процессор (2.1), причем связной интерфейс (2.2) и процессор (2.1) содержатся в составе процессорного блока (2); и при этом связной интерфейс (2.2.) выполнен с возможностью приема сигналов от каждого биометрического модуля (1), причем процессор (2.1), посредством переключающего элемента, выбирает один или более сигналов, связанных с изменением объема черепа от одного или более биометрических модулей (1), и
c) обрабатывают процессором (2.1) один или более сигналов, связанных с деформацией черепа, с формированием сигналов внутричерепного давления.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что способ дополнительно содержит этап, на котором выбирают канал посредством переключающего элемента, при этом процессор (2.1) выбирает один или более сигналов, соответствующих деформации черепа, поступающих из одного или более биометрических модулей (1).
13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что биометрический модуль (1) содержит по меньшей мере один датчик (1.1) смещения, по меньшей мере один датчик (1.2) контакта, по меньшей мере один плетизмографический датчик (1.4) и по меньшей мере один инерциальный датчик (1.5).
14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что способ дополнительно содержит этап, на котором формируют показатель качества сигнала в канале, который формируется для каждого из множественных сигналов, соответствующих деформации черепа, при этом упомянутый показатель качества сигнала в канале формируется по сигналам смещения, сигналам контакта, сигналам плетизмографии и/или сигналам перемещения, поступающим из множества биометрических модулей (1).
| US 2010268096 A1, 21.10.2010 | |||
| US 6875176 B2, 05.04.2005 | |||
| US 9814426 B2, 14.11.2017 | |||
| US 2019175038 A1, 13.06.2019 | |||
| US 2013018277 A1, 17.01.2013. |
