Устройство для неинвазивного исследования микроциркуляции бульбарной конъюнктивы Российский патент 2025 года по МПК A61B3/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к медицинской технике, в частности, к средствам для неинвазивного исследования микроциркуляции бульбарной конъюнктивы, и может использоваться для диагностических целей во всех областях медицины (терапии, восстановительной и спортивной медицине, геронтологии, эндокринологии, гематологии и др.), при профилактических обследованиях, для выявления скрытых и начальных форм заболеваний, для индивидуального подбора и оценки эффективности лечебных и реабилитационных мероприятий, для оценки эффективности лекарственных средств.

Уровень техники

Из уровня техники известно устройство для неинвазивной капилляроскопии, содержащее оптическую систему, снабженную центральной и боковой подсветкой и цифровой видеокамерой и выполненную с возможностью регулировки фокуса, несущую конструкцию с системой позиционирования оптической системы (патент РФ № 132699, опубликовано 27.09.2013 г.). Данное известное средство основано на создании в исследуемом объекте ассиметричного светового поля, которое позволяет получить качественное изображение только капилляров и не позволяет получить качественного изображения других структурных элементов микроциркуляторного русла (артериол, венул).

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для неинвазивной капилляроскопии, позволяющего определить параметры микроциркуляции в различных сосудах бульбарной конъюнктивы и обладающего улучшенными диагностическими возможностями.

Достигаемый технический результат состоит в получении точных оптических данных о статических и динамических параметрах, характеризующих состояние всех сосудов бульбарной конъюнктивы (капилляров, артериол и венул) для пациентов, имеющих широкий разброс биометрических и медицинских параметров.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для неинвазивного исследования микроциркуляции бульбарной конъюнктивы содержит оптическую систему, снабженную боковой подсветкой и цифровой видеокамерой и выполненную с возможностью регулировки фокуса и соединения со средством обработки изображений, несущую конструкцию с системой позиционирования упомянутой оптической системы, устройство содержит первый и второй источники боковой подсветки исследуемого объекта, обеспечивающих два независимых потока боковой подсветки с одинаковыми значениями светового потока в диапазоне от 40 лм до 90 лм и длины волны в диапазоне от 520 нм до 530 нм, при этом упомянутые источники боковой подсветки расположены симметрично относительно оптической оси упомянутой оптической системы, а их оси в одной горизонтальной плоскости и образуют с осью упомянутой оптической системы угол от 30 до 50 градусов, упомянутая система позиционирования содержит средства настройки положения упомянутой оптической системы по трем ортогональным направлениям и, по меньшей мере, одному угловому.

Устройство может содержать регулируемый держатель головы пациента.

Устройство может содержать электрический привод для горизонтальных перемещений основания и средство управления в виде джойстика.

Линейный размер пятна засветки объекта исследования, расположенного в фокусе оптической системы, не превышает 8 мм.

Перечень фигур чертежей

На Фиг. 1 и Фиг. 2 показаны общие виды в перспективе на устройство.

На Фиг. 3 показан вид сверху.

Осуществление изобретения

В качестве информативных показателей в неинвазивном исследовании микроциркуляции могут использоваться различные статические и динамические характеристики, например, отношение диаметров артериол и венул, плотность сосудистой сети, объемная скорость кровотока и пр.

В зависимости от значений информативных показателей и их динамики современные медицинские методики позволяют сделать достоверный вывод о наличии патологического процесса в организме и его общем состоянии.

Очевидно, что чем больше сведений о показателях пациента позволит получить диагностическое оборудование, тем более полным будет обследование и тем более точным диагноз.

К одним из наиболее объективных и диагностически информативных в медицине относят показатели микроциркуляции - совокупности взаимосвязанных процессов, включающих кровоток в сосудах микроциркуляторного русла и неразрывно связанные с ним обмен различными веществами крови и тканей и образование лимфы.

Доказано, что характеристики и параметры микроциркуляции во всех тканях и органах (в частности, в бульбарной конъюнктиве) идентичны. Микроциркуляторное русло включает следующие основные структурные элементы: 1) артериолы как наиболее дистальные звенья артериальной системы; 2) прекапилляры, являющиеся промежуточным звеном между артериолами и истинными капиллярами; 3) капилляры; 4) посткапилляры и 5) венулы, являющиеся корнями венозной системы.

Все эти элементы снабжены механизмами, обеспечивающими гомеостаз и метаболизм тканей. Одни сосуды микроциркуляторного русла (артериолы) выполняют преимущественно распределительную функцию, а остальные (прекапилляры, капилляры, посткапилляры и венулы) - преимущественно трофическую (обменную).

Несмотря на то, что капилляры составляют главную часть микроциркуляторного русла, где происходит микроциркуляция крови и лимфы, информация о состоянии других структурных элементов микроциркуляторного русла позволяет существенно повысить точность и достоверность диагностики.

В медицинской практике широкое распространение получили диагностические методики офтальмологической неинвазивной капилляроскопии. Существующее оборудование позволяет получить оптическими методами качественную информацию о состоянии и изменениях в капиллярах. Проблема получения оптической информации о параметрах артериол и венул состоит в том, что такие параметры являются высоко вариативными и для их фиксации требуется оборудование с более широкими возможностями позиционирования оптических средств фиксации, а также особые условия освещения исследуемого объекта.

В свою очередь, данная проблема усложняется также тем, что различные пациенты обладают различными морфологическими параметрами (размеры и расположение глаз, оптические свойства тканей и пр.), что необходимо учитывать при создании оборудования.

Настоящее изобретение позволяет получить точные данные о статических и динамических параметрах практически всех основных структурных элементов микроциркуляторного русла пациентов за счет расширения возможностей по настройки и регулированию параметров работы устройства.

Устройство для неинвазивной капилляроскопии содержит оптическую систему, включающую фокусирующую линзу 16 (трансфокатор), цифровую видеокамеру 13, первый и второй источники 15 боковой подсветки, закрепленные на держателях 2. Очевидно, что трансфокатор 16 и видеокамера 13 располагаются вдоль общей оптической оси, которую можно назвать главной оптической осью устройства.

Симметричное расположение двух источников боковой подсветки 15 обеспечивает безопасность исследования за счет создания более узкого светового пучка с максимальным линейным размером 8 мм. В офтальмологических исследованиях с использованием светового облучения глаза необходимо избегать засветки сетчатки глаза пациента. Световой пучок должен оставаться в пределах зоны приносящих сосудов, зоны анастомозов, перилимбальной зоны и зоны лимба. Благодаря более узкому световому пучку расширяется область исследования и появляется возможность исследования с разных сторон всей глазной поверхности.

Как следует из представленных иллюстраций, первый и второй источники 15 боковой подсветки исследуемого объекта обеспечивают два независимых потока боковой подсветки и симметрично расположены относительно оптической оси оптической системы устройства.

Для получения качественного и четкого изображения всех основных структурных элементов микроциркуляторного русла необходимо обеспечить равномерное световое поле на исследуемом объекта, а также частоту светового излучения, обеспечивающего контрастное изображение звеньев русла. Это достигается применением двух одинаковых источников подсветки, обеспечивающих два потока светового излучения с одинаковой интенсивностью и одинаковой длиной волны, предпочтительно, зеленой части спектра. Равномерность светового облучения и максимальная контрастность достигается при симметричном расположении боковых источников относительно оптической оси трансфокатора 16 и видеокамеры 13.

Целесообразно обеспечить одинаковые значения световых потоков от источников боковой подсветки в диапазоне от 40 лм до 90 лм и длины волны в диапазоне от 520 нм до 530 нм. Для диагностирования ряда заболеваний является важным получить в одном кадре изображения сразу всех звеньев микроциркуляторного русла. Проблема заключается в том, что оптические свойства сосудов существенно различаются, и параметры подсветки, обеспечивающие контрастное изображение, например, венул, не совпадают с параметрами, обеспечивающими контрастное изображение артериол.

Экспериментально обнаружено, что при симметричной боковой подсветке зеленого спектра в указанном диапазоне светового потока обеспечиваются наилучшие условия изображения всей микроциркуляторной картины объекта исследования.

Дополнительным условием качественного изображения является выбор углов наклона оптических осей боковых источников подсветки к главной оптической оси.

Предпочтительно, чтобы главная оптическая ось устройства и оптические оси боковых излучателей находились в одной плоскости, а угол наклона α оси каждого бокового излучателя к главной оптической оси находился в диапазоне от 30 до 50 градусов. При значениях угла α менее 30 градусов происходит засвечивание фиксирующей матрицы отраженным от тканей световым потоком, а при значениях угла более 50 градусов уменьшается освещенность исследуемых тканей, что уменьшает порог распознавания звеньев микроциркуляторного русла.

Целесообразно обеспечить линейный размер пятна засветки объекта исследования, расположенного в фокусе оптической системы, не выше 8 мм. При большей величине пятна трудно создать равномерные условия освещения, а при меньшем количество информационных параметров в одном кадре может быть недостаточным для целей диагностики.

Оптическая система устройства установлена на несущей системе, включающей основание 4, связанное с двумя симметричными боковыми опорами 17 с возможностью его перемещения в горизонтальной плоскости в двух взаимно перпендикулярных направлениях. На Фиг. 2 эти направления перемещений обозначены буквами А и Б.

Оптическая система устройства установлена на стойке 18 посредством крепления 14 с возможностью точного перемещения вдоль своей оптической оси (направление Г на Фиг. 2) посредством регулятора настройки 10. Стойка 18 установлена на поворотном элементе 3, который, в свою очередь, установлен на основании 4 с возможностью поворота вокруг вертикальной оси (направления В на Фиг. 2). Поворотный элемент 3 может быть установлен на основании 4 как непосредственно, так и посредством промежуточной опоры 5.

Целесообразно, чтобы вертикальная ось поворота поворотного элемента 3 пересекала главную оптическую ось устройства под прямым углом. На Фиг. 3 показано, что при таком расположении осей горизонтальная проекция главной оптической оси проходит через центр вращения поворотного элемента 3. Это позволит обеспечить изменение чисто угловой ориентации оптической системы относительно объекта исследования, в то время как иное расположение осей приведет к изменению расстояний между элементами оптической системы устройства и объектом исследования при повороте.

Оптическую систему целесообразно установить на стойке 18 с возможностью точного перемещения в вертикальной плоскости (направление Д на Фиг. 2). Это расширит возможности по настройке и позиционированию оптической системы.

Устройство может содержать электрические приводы для горизонтальных перемещений А и Б основания 4 и, например, вертикального перемещения Д оптической системы. Средство управления электрическими приводами целесообразно выполнить в виде джойстика 11, шарик которого перемещается по пластине 6.

Устройство может быть дополнительно снабжено регулируемым держателем головы пациента, установленном на основании 4. Возможен также вариант исполнения отдельно устанавливаемого держателя.

Держатель головы включает две стойки 7, являющиеся также направляющими для опорной планки 9. В верхней части стойки 7 соединены верхней планкой 12. Направляющие могут быть снабжены регулятором 8 перемещения опорной планки 9 для ее вертикального перемещения в направлениях Е (Фиг. 2).

Устройство работает следующим образом.

Устанавливают для неинвазивного исследования микроциркуляции, а также держатель головы пациента на опорной поверхности 19, например, стола. Цифровую видеокамеру 13 со скоростью съемки не менее 100 кадров в секунду соединяют со средством обработки изображений, например, с внешним компьютером, оснащенным соответствующим программным обеспечением.

Опорную планку 9 фиксируют на удобной высоте. Пациент размещает подбородок в углублении опорной планки 9, прижимает лоб к поверхности верхней планки 12 и сохраняет неподвижное положение в ходе исследования.

Включаются источники 15 боковой подсветки и два симметричных световых потока попадают на исследуемый объект, формируя равномерное световое пятно в исследуемой области поверхности глаза.

Путем использования подвижностей А-Д системы позиционирования оптическая система занимает оптимальное положение, а трансфокатор 16 позволяет точно сфокусироваться на исследуемом участке тканей.

После светового облучения исследуемом области, с помощью видеокамеры 13 осуществляется фото или видео запись изображений сосудов бульбарной конъюнктивы и их передача в цифровой форме в компьютер для обработки и получения диагностической информации.

Примерами информативных показателей являются:

- наличие внутри сосудистой агрегации эритроцитов (сладж-синдром);

- линейную скорость кровотока в артериолах и венулах;

- артерио-венозное соотношение;

- плотность капиллярной сети на лимбе;

- плотность сосудистой сети в зоне анастомозов;

- морфологические изменения сосудов бульбарной конъюнктивы, и пр.

Настоящее устройство позволяет получать изображение по всей поверхности глаза, имеющей эллиптическую форму, с учетом возможных геометрических отклонений, а также в широком диапазоне биометрических параметров пациентов.

Устройство относится к области медицины. Устройство содержит оптическую систему, включающую фокусирующую линзу 16 (трансфокатор), цифровую видеокамеру 13, первый и второй источники 15 боковой подсветки, закрепленные на держателях 2. Первый и второй источники 15 боковой подсветки исследуемого объекта обеспечивают два независимых потока боковой подсветки и симметрично расположены относительно оптической оси оптической системы устройства. Технический результат: повышение точности оптических данных. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для неинвазивного исследования микроциркуляции бульбарной конъюнктивы, содержащее оптическую систему, включающую фокусирующую линзу, первый и второй источники боковой подсветки, цифровую видеокамеру и выполненную с возможностью регулировки фокуса и соединения со средством обработки изображений, несущую конструкцию с системой позиционирования упомянутой оптической системы, при этом первый и второй источники боковой подсветки исследуемого объекта выполнены с возможностью обеспечения двух независимых потоков боковой подсветки с одинаковыми значениями светового потока в диапазоне от 40 лм до 90 лм и длины волны в диапазоне от 520 нм до 530 нм, при этом упомянутые источники боковой подсветки расположены симметрично относительно оптической оси упомянутой оптической системы, а их оси в одной горизонтальной плоскости и образуют с осью упомянутой оптической системы угол от 30 до 50 градусов, упомянутая система позиционирования содержит средства настройки положения упомянутой оптической системы по трем ортогональным направлениям и, по меньшей мере, одному угловому.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит регулируемый держатель головы пациента.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит электрический привод для горизонтальных перемещений основания и средство управления в виде джойстика.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что линейный размер пятна засветки объекта исследования, расположенного в фокусе оптической системы, не превышает 8 мм.