BG60897B1

BG60897B1 - Метод и устройство за определяне здравословното състояние на живо същество

Info

Publication number: BG60897B1
Application number: BG97976A
Authority: BG
Inventors: Fritz-Albert Popp
Original assignee: Reinhard
Priority date: 1991-10-23
Filing date: 1993-07-20
Publication date: 1996-06-28
Also published as: NO932293L; FI932889A0; WO1993007809A1; AR248077A1; JPH05508799A; RO119276B1; BG97976A; ATE115844T1; HU9301842D0; HRP921086A2; TW256768B; EP0538739A1; HU212148B; RU2126228C1; NZ244848A; DK0538739T3; NO317858B1; MX9206036A; NO932293D0; KR100242547B1

Abstract

Методът и устройството могат да намерят приложение в медицинската практика за правилно диагностициране. По метода характерен параметър от физиологично естество се отчита от статистически меродавно множество измервателни точки от тялото на живо същество и се сравнява с еталонно разпределение на честотата на избраната физиологична величина. Устройството включва сензорна система (1), състояща се от сензорна част (4) с кръгово разпределени върху определена повърхност от тялото сензорни елементи (13), и сканираща част (5), която предоставя отчетените стойности за проводимост на преработващо устройство (2). Последното се състои от усилвател на сканираните сигнали (6), байпасен филтър (7) и преобразувател (8), предаващ обработените сигнали към изчислителен блок (3), който установява чрез сравнение с еталон реалната функция на разпределение. Наличието на отклонения от еталона сигнализира за съществуващи здравословни проблеми.

Description

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТА

Изобретението се отнася до метод и устройство за определяне здравословното състояние на живо същество,подходящи да се направи извод за цялосното зравословно състояние на човек или животно.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА

Всички апарати, които се използват в медицинската диагностика^ отчитат определена характеристична величина или определен параметър на даден пациент, като например кръвно налягане, (D температурно разпределение (2), ц др_ Тъй като са известни стандартните обхвати на здрава популация, получени от съответни измерени стойности, базирайки се върху действително измерените стойности и тяхното отклонение от стандартаможе да се установи някакъв критерий за типа и сериозността на дадено заболяване. Диагнозата се формира от голям брой различни характерни величини, като в някои случаи натрупаният медицински опит е решаващ за избора на съответните характерни величини. При все това до този момент на никой не се е удало дори с алтернативни методи на така наречената целокупна медицина да установи еднозначни и обективни критерии за цялостното състояние на даден индивид.

Известно е многоканално сензорно средство ,което се използва за отчитане на избрана физиологична характеристична величина на живо същество .например измерване на температурно разпределение.

В този случаи резултатите са получени от измерванията на един голям кръг привлечени за това индивиди от различни периоди и места .

Известно е също така, че според правилата на статистиката параметри от всякакъв вид винаги се подчиняват на определено разпределение по честота /1_ .Sachs: Statistische Auswertungsmethoden, 2.Auflage, Springer Verlag, Berlin 1969,S 105-106/ Под разпределение по честота в случая се разбира функцията на вероятност р(х), която показва честотата или вероятността да се получи определена измервана стойност х при произволен пробен обект, където х може да обхваща цялата разполагаема скала от стойности.

Физиологичните характеристични величини на живи същества, като например големина на тялото, кръвно налягане, поносимост на медикаменти и др.^ винаги се подчиняват на логаритмично стандартно разпределение. Като причина за това се приема мултипликационният принцип на Формиране /vgl . z .В.auch: Н.Gebelein und H.J.Heite, Klin. Wschr.28(1959), S 41/.

Изложеното по-горе дава достатъчно основание да бъдат пред ложени метод и устройство от посочения в уводната част тип, които да позволяват да се направи надеждна констатация за цялостното здравословно състояние на дадено лице. Освен това изобретението позволява да се констатира в каква степен състоянието на пробното лице се отклонява като цяло от дадено идеално състояние. По-нататък устройството създава икономически предпоставки за преглед на голям брой изследвани лица, като тези прегледи се i извършват . бързо и на изгодна цена.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Предложеното изобретение се базира на обстоятелството,че обработката на честотното разпределение са извършва главно въз основа на едновременно измерени стойности върху избрана и определена част от тялото на един индивид.

Методът за определяне на здравословното състояние на живо същество се осъществява чрез сравняване на избрана физиологическа величина на живото същество със съответна еталонна величина .означаваща пълноценно здраве.

Характерно за предложения метод е това,че избраната физиологична величина се определя с помощта на множество измервателни точки.разположени върху определен участък от тялото на изследвания индивид.С помощта на статистически методи се определя статистическото и логаритмично нормалното разпределение на измерените стойности на избраната величина, след което се опредеделя отклонението на статистическото разпределение от логаритмично-нормалното разпределение на измерените стойности на избраната величина.като последното се приема за еталонно.

Това означава, че логаритмичното известно разпределение се получава от обхванатите стойности на съответните индивиди. Преимуществено.като част от тялото поради простото и разположението използва кожата на индивида,при което като физиологични величини се приемат електрическата проводимост на кожата или нейната лъчева интензивност.Въпреки това изобретението не се ограничава върху частта от тялото кожа или върху други подобни специални физиологични величини.Методът.обект на изобретението^ е приложим и върху други величини и други вътрешни или външни части на тялото.

Установено беше,че логаритмичното стандартно разпределение е налице не само за определена характеристична величина при измервания върху множество индивиди,но и при един здрав индивид^ когато въпросната характеристична величина се измерва върху достатъчно голям брой измервани стойности на индивида.В случая достатъчно“ означава, че при по-нататъшно увеличаване броя на измерваните стойности не се получава някакво значимо изменение върху резултантното разпределение по честота.

Идеалното логаритмично стандартно разпределение на такива измервани стойности, които могат да се получат върху отделен индивиде налице само тогава, когато е изпълнен идеалният мултипликационен принцип на формиране- т.е. взаимодействие на всички елементи и възли в пространството и времето така,че да се получи картина на състоянието на идеален,здрав индивид. Следователно чрез сравняване на измереното разпределение по честота или на определено чрез подходящо трансформиране на измерените стойности за разпределение по честота с логаритмичното стандартно разпределение може да се получи недвусмислено класифициране на “цялостното състояние^отнесено върху състоянието на идеалния биологичен здрав индивид.

Други констатации в тази връзка могат да се направят, когато съгласно друга модификация на изобретението от сравняването на отклоненията от еднакъв порядък допълнително се определят например относителните различия на моментите от първи до п- ти порядък и/или изменението на разпределението по честота се установява във времето и се подлага на корелационен анализ.Изменението на разпределението по честота във времето описва динамичния характер на положената в основата на измерванията мрежа от вътрешни зависимости.Корелационният анализ/например факторен анализ/ позволява при наличието на познато съответствие на измерваните стойности с техните определени зони от кожата да се извърши динамично описание на вътрешните взаимовръзки между зоните от кожата,които от своя страна включват всички взаимовръзки с органите .

От това следва, че по смисъла на изобретението даден индивид може да се счита за напълно здрав, когато неговата функция на разпределение р(х)) не се отклонява характерно от рп (х), където р(х)) се явява измерената функция на разпределението, а рп(х)) - идеалната функция на разпределение при здрав индивид. Тази функция на разпределението рп(х) представлява логаритмично стандартно разпределение и съгласно изобретението може да бъде установена от измерените стойности на изследвания индивид, т.е. не е необходимо стандартното разпределение да се определя като емпирична функция от измерените стойности на множество здрави индивиди.

И обратното - “болестното състояние в този цялостен смисъл може да се дефинира чрез систематично нанесените отклонения между функциите р(х) и рп(х)..

Методът за определяне здравословното състояние на живо същество може да се реализира с помощта на устройство, което се състои от многоканален сензорен електрод, свързан с устройство за обработване на сигнали и изчислително устройство. Многоканалният сензорен електрод включва сензорна част с множество разположени върху определена повърхност сензорни елементи и сканираща част за последователно сканиране на сензорните елементи. Сензорните елементи могат да имат игловидни елементи, подобни на известните игли за акупунктура. Съгласно едно вариантно изпълнение на многоканалния сензорен електрод той има сензорни елементи за безконтактно отчитане на измерените стойности. Възможно е също така да се използват решеткови, ролкови или четкови електроди за отчитане на характеристичната физиологична величина.

Съществено преимущество на метода и устройството съгласно изобретението се изразява в това, че не е необходимо емпирично отчитане на измерени стойности върху голям брой изследвани обекти, а идеалната Функция на разпределение на конкретния изследван индивид може да се изчисли непосредствено от измерените стойности и да се сравни с действителното разпределение по честота.Устройството дава възможност за бързо обхващане на измерителните стойности и тяхната обработка на място. Благодарение на простата му конструкция то позволява лесно обслужване^ без да е необходима специална квалификация.

ПОЯСНЕНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИ j

Методът и устройството съгласно изобретението могат да бъдат представени по-подробно с приложените фигури, от които^ /

- фиг.1а,16 - представят графично разпределението по честота на стойностите за проводимостта на кожата на пациент преди лечение(1а ) и след лечение(16) в сравнение с логаритмичното стандартно разпределение със съответно еднакви средни стойности и дисперсии;

- фиг.2а,26 - представят съотношение на моментите от т-ти порядък(г=1...6 )при логаритмично стандартно разпределение и измерено разпределение преди лечение(2а) и след лечението (26);

- фиг.З - блокова диаграма на устройство за отчитане проводи- мостта на кожата и за преработване на получените стойности от измерванията съгласно един вариант на изпълнение на изобретението;

- Фиг.4 - изглед в разрез на сензорната част от сензорната система на устройството съгласно фиг.З^

- фиг.5 - изглед отдолу на сензорната система съгласно фиг.З.

ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

По-нататък в описанието ще бъде представен един вариант на изпълнение на устройството (фиг.3,4,5) за осъществяване на метода .съгласно които се използва измерване на електропроводимостта на кожата на даден индивид.

Съгласно изобретението устройството включва сензорна система 1, към която е свързано устройство за преработване на сигнали 2 и изчислително устройство 3.

Сензорната система 1 може да бъде оформена като един многоканален електрод, включващ сензорна част 4 и сканираща част 5. Сензорната част 4 е показана по-подробно на фиг.4 и 5 и обхваща множество от разположени в една базова част, преместващи се по дължина иглообразни електроди или сензорни елементи 13,подобни на известните акупунктурни игли.Към всеки сензорен елемент 13 е предвидена обтягаща пружина,която напряга предварително сензорния елемент 13 в показаното на Фиг.4 изходно положение,в което свободните-^излизащи от базовата част краища на сензорните елементи 13 лежат върху една равнина,която може да бъде плоска или огъната в съответствие с изпъкналостта на подлежащ на изследване участък от тялото.например ръката на изследвания индивид.Предварителното напрягане на сензорните елементи 13 има ефекта,че те упражняват определен натиск върху повърхността на кожата.когато бъдат положени върху нея.

Предвиден е достатъчен брой от сензорните елементи 13, като в хода на експериментите беше установено, че са достатъчни от 50-150 броя, най-често 60 бр.сензорни елементи 13.

Освен това сензорните елементи 13 са разпределени върху определена .например кръгла измервателна площ 14 на сензорната част

4. Сканиращата част 5 на сензорната система може да бъде с принципно позната на специалиста конструкция и служи за последователно сканиране на отделните сензорни елементи 13, като предоставя отчетените от сензорните елементи стойности за проводимостта и характеризиращите ги сигнали на обработващото устройство 2.Както при методите на известната електроакупунктура” за измерените стойности могат да се получават така наречените падове на стрелка” .когато измервателният електрод е поставен върху измервателна точка с постоянен натиск .

Устройството 2 за обработване на сигнали включва усилвател 6 за усилване на отделните сигнали.подавани от сензорната система.Изходът на усилвателя 6 е свързан с байпасен филтър 7, действащ така,че да се филтрират евентуално постъпващите паразитни сигнали от полезните сигнали на измерването. Филтрираните сигнали след това се подават към аналогово цифров преобразувател

8.Изходните цифрови сигнали от преобразувателя 8 се предават с помощта на интерфейс 9 от устройството 2 за обработване на сигнали към изчислителен блок 3.Изчислителният блок получава очистени от паразитни ефекти и усилени цифрови сигнали.съответстващи на сигналите на измерването.установени посредством сензорната система 1.

Устройството 2 за обработване на сигнали включва още и устройство за прилагане на определено опорно променливо напрежение върху подходяща част от тялото на изследвания индивид.

Ако отчитането на измерваните стойности се осъществява върху едната страна на ръката на изследвания индивид.подходящо място за прилагане на опорното напрежение е другата страна на ръката. Устройството за прилагане на опорното напрежение включва генератор на напрежение 10,изходът на който се подава през регулируем усилвател 11 към подходящо оформен ръчен електрод 12.

В началото изчислителният блок 3 на базата на подадените от устройството 2 сигнали установява логаритмично стандартно разпределение рп(х) за конкретния изследван индивид, което пред ставлява идеалната за този индивид функция на разпределение,а след това и реалната функция на разпределение pix/-Логаритмичното стардартно разпределение има еднаква средна стойност х и разсейване σ,както и измереното разпределение р(х). С помощта на отклоненията между р(х) и рп(х) става възможно да се направи констатация относно вида и обсега на съществуващите здравословни проблеми.

Изчислителният блок 3 установява и други характерни величини като например съотношението на моментите от r-ти порядък на логаритмичното стандартно разпределение спрямо измереното разпределение по честота. Резултатът от измерванията и изчисленията може да бъде представен на екран и/или като разпечатка под формата на диаграма,а също и в таблична Форма. Изчислителният блок 3 извършва също така локализирането и изчисляването на максималната стойност на проводимостта в рамките на измерената матрица.

По-нататък с помощта на конкретен изчислителен пример е представено изчисляването на измерената функция на разпределението р(х) и на логаритмичното стандартно разпределение рМх).

Посочените в изчислителния пример числени стойности са представени в таблица 1.

Изчислителен пример:

1. Разделяне на стойностите на честотата в л-категории,като в конкретния случай е прието л = 14. Средните аритметични стойности за категориите в целия измервателен обхват(както е посочено в таблица 1 ) са зададени с 4, 12, 20, 28,...108 в стъпки по 8 (както показва оста х на фиг.1а,6) .По-нататък тези стойности са обозначени като Кср.ст.( i ) .където i = 1....14

Например Кср.ст.(2)= 12, Кср.ст.(3)= 20.

2. Изчисляване на измереното разпределение р(х).

а/ Изчисляване на сумата от дадените в таблица 1 стойности за честотата р(х)

Като пример се вземат стойностите преди лечението.

По-долу сумата се обозначава с N:

к«14

Ν= Σ P(xi) i«l

Следователно N = 0+14+22+34+18+32+2+0=122

Стойностите за честотата Р(х) се разделят на сумата N.

14 2234

----= 0,------= 0,115, ------= 0,18,------= 0,279

122 122 122122

32 20

-----_ о,148, ------= 0,262,-----= 0,016,= 0

122 122 122122

И като формула: Ρ(χι) = ---Ρ(χϊ) « Pi

Ν

Измереното разпределение се изобразява на графиката като колонка.

3. Изчисляване на логаритмичното стандартно разпределение: Изчисляване на средната аритметична стойност х и на разсейването σ.

k χ -----Σ Р(Х1)Ж Kcp.cT.ii}

Пример :

χ - ----(14*52 + 22*60 + 34*68 + 18*76 + 32*84 + 2*32)=70.43

122

2 2 2 ha = (52-70.43) * 14+(60-70.4д) *22+(68-70.43) *34+(76-70.43)

2 ж 18+ (84—70.43) * 32+ (32-70.4з) * 2

121

Спомагателни величини:

к

(---+ 1) = 0.156 σ

ίησ* μ =1п х---- « 4.243

Логаритмично стандартно разпределение:

Рп( Xi) =

К ср.ст. (1 )

Пример за средната стойност на категорията 68:

4.213—4.243

. 156

, 121

След това всички стойности Ρηίχι) се сумират за всички i и κά се разделят на общата сума.Общата сума ,Σ Pn(xi) = 0,412, така Ι’ί че например в точката 68 не се намира 0,121, а съгласно тази стандартизация 0,121

Рп(68) =-------»0,294

0,412

Пример:

На един пациент с тежка бронхиална астма върху 112 измервателни точки от кожата бяха установени стойностите на електропроводимостта и относителната честота на стойностите беше нанесена върху скала от 0 до 100.

Честотите, с които бяха измерени стойностите в различните обхвати на скалата^ са нанесени в таблица 1 за п=8 измервателни интервала.Лявата колонка се отнася за стойностите преди лечението, докато дясната показва стойностите след сравнително успешно лечение (пациентът има по-малко оплаквания).

От данните не може да се отчете някакъв обективен критерий за здравословното състояние на пациента преди лечението,нито пък степента на подобряване на състоянието след лечението.

Ако обаче за определени стойности на проводимостта п бъде анализирана честотата на съответното логаритмично стандартно разпределение(кривата,изобразена на фиг.1а и 16 чрез непрекъсната линия) може да се установи^че:

1.Преди лечението се наблюдават видими отклонения от стандартното разпределение(фиг.1а),както и в отклоненията на моментите от трети и по-висок порядък(фиг.2а).дефинирано като:

N _ И ( mr = Σρ( ni ) .( ni-n) )

Тези отклонения показват,че пациентът има здравословни проблеми.Видът и степента на заболяване могат да бъдат преценени в съответствие с вида и големината на отклонението от логаритмичното стандартно разпределение.

2.След лечението може да се отбележи значително по-добро съвпадение както с логаритмичното стандартно разпределение(фиг.26), така и по-малко отклонение на моментите с по-висок порядък от идеалните моменти на стандартно разпределение .В случая кривите са трансформирани така.че моментите от първи и втори порядък (средни стойности и дисперсии) идеалното и измереното разпределение съвпадат.

Таблица 1: Измерени честоти на стойностите за проводимостта в 112 главни точки в измервателен обхват от 0 до 100 при изследван индивид с бронхиална астма.

Преди лечението След

Измервателен обхват честоти честоти

0	- 48	0	0
48	- 56	14	15
56	- 64	22	34
64	- 72	34	34
72	- 80	18	30
80	- 88	32	8
88	- 96	2	1
96	— 112	0	0

До тук изобретението бе описано посредством измерване на електропроводимостта на кожата като физиологична характеристична величина.Ако бъдат използвани други характеристични величи ни^ устройството трябва да се модифицира.Като характеристична величина може да послужи например интензивността на излъчване на кожата в инфрачервения или видимия обхват. В този случай преимуществено са предвидени безконтактни сензорни елементи като разположение и количество.съответстващи на игловидните сензорни елементи от гореописаната форма на изпълнение .Други отчитащи устройства за физиологичните характеристични величини могат да бъдат оформени във вид на решетъчни.ролкови или четкови електроди .Като допълнение към горното преценката за цялостното здравословно състояние на даден изследван индивид може да се получи чрез сравняване на реалната функция на разпределение с идеалната,т.е.логаритмичното стандартно разпределение на измерените стойности .установени върху изследвания индивид.От само себе си се разбира, че чрез изобретението се извършва също и сравняване с помощта на еталонна честота за разпределение на данни,които са били установени за съответната физиологична характеристична величина от измервания върху определен брой здрави индивиди.

Claims

ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИ 1 .Метод за определяне здравословно състояние на живо същество

чрез сравняване на избрана физиологична величина на живото сь щество със съответна еталонна величина,означаваща пълноценно

здраве, характеризиращ се с това,че избраната физиологична ве-

личина се определя с помощта на множество измервателни точки, разположени върху определен участък от тялото на изследвания индивид,при което с помощта на статистически методи се определя статистическото и логаритмично нормалното разпределение на измерените стойности на избраната величина,след което се определя отклонението на статистическото разпределение от логаритмично нормалното разпределение на измерените стойности на из-

браната величина,като последното се приема за еталонно. 2.Метод съгласно претенция 1.характеризиращ се с това,че като участък от тялото се взема част от кожата на живо същество. 3.Метод съгласно претенция 1.характеризиращ се с това,че подле-

жащата на отчитане физиологична характеристична величина е проводимостта на кожата при прилагане на определен електрически потенциал.

4 .Метод съгласно претенция 3.характеризиращ се с това,че изме- нението на проводимостта във времето се установява в съответ- ствие с методите на електроакупунктура. 5.Метод съгласно претенция 1.характеризиращ се с това,че подле- жаща на отчитане физиологична характеристична величина е интен-

зивността на излъчване,по-специално в оптичната или в инфрачервената зона.
6.Метод съгласно коя да е от предните претенции.характеризиращ се с това,че от сравняването се определят отклоненията с еднакъв порядък.
7. Метод съгласно коя да е от предните претенции,характеризиращ се с това,че установеното изменение на разпределението на измерените стойности на избраната величина по честота във времето се подлага на корелационен анализ.
8. Устройство за определяне здравословното състояние на живо съществовключващо многоканален сензорен електрод за отчитане на избрана характеристична Физиологична величина на живото същество ,характеризиращо се с това,че многоканалнияГсензорен електрод/1/ е разположен върху множество разпределени върху определена повърхнина на тялото измервателни точки,при което електродфт/l/ е свързан с устройство /2/за обработване на подадените от многоканалния сензорен електрод /1/ сигнали,като към устройството /2/ е свързано изчислително устройство /3/,което с помощта на статистически методи определя действителното честотно разпределение и логаритми^о нормалното разпределение.отговарящи на измерените стойности на обхванатите физиологически величини.
9. Устройство съгласно претенция 8,характеризиращо се с това,че многоканалният сензорен електрод /1/ се състои от сензорна част /4/, включваща множество сензорни елементи /13/ и свързана към сензорната част /4/ сканираща част /5/ за последователно сканиране на сензорните елементи /13/.
10. Устройство съгласно претенция 9,характеризиращо се с това, че сензорните елементи /13/включват игловидни елементи.подобни на игли за акупунктура.
11. Устройство съгласно претенция 8 или 9,характеризиращо се с това,че многоканалниятсензорен електрод /1/има сензорни елементи за безконтактно отчитане на измерените стойности.
12.Устройство съгласно претенция 8 или 9,характеризиращо се с това,че многоканалният сензорен електрод /1/ включва решеткови, ролкови или четкови електроди за отчитане на физиологичната характеристична величина.