RU114409U1

RU114409U1 - Аппаратно-программный комплекс для функциональной диагностики пациентов

Info

Publication number: RU114409U1
Application number: RU2011141928/14U
Authority: RU
Inventors: Алексей Станиславович Бессонов; Игорь Владимирович Дронов; Юрий Юрьевич Колбас; Дмитрий Алексеевич Рогаткин; Денис Григорьевич Лапитан
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Объединение "Исток ЭОС"
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2012-03-27

Abstract

Аппаратно-программный комплекс для функциональной диагностики пациентов, содержащий измерительную часть и соединенный с ней электронный блок обработки сигналов, отличающийся тем, что электронный блок обработки сигналов выполнен в виде персонального компьютера, оснащенного беспроводным интерфейсом персонального компьютера, а измерительная часть выполнена в виде группы приборов в составе правого и левого спектрофотометрических анализаторов, правого и левого пульсовых оксиметров, правого и левого измерителей накожной температуры и измерителя частоты дыхания, а также контроллера сбора данных, оснащенного беспроводным интерфейсом контроллера сбора данных, причем входы-выходы группы приборов соединены с соответствующей группой входов-выходов контроллера сбора данных, который через беспроводной интерфейс контроллера сбора данных соединен с беспроводным интерфейсом персонального компьютера.

Description

Полезная модель относится к аппаратно-программным средствам специального назначения, в частности, к системам и комплексам медицинской диагностики и может быть использована в автоматизированных системах неинвазивной медицинской спектрофотометрии для исследования микрогемодинамики пациентов в движении, например, при выполнении им различных физических упражнений и нагрузочных тестов (бег, ходьба, приседания и т.д.).

Известно устройство для определения параметров кровотока слизистой оболочки полости носа, содержащее лазерный компьютеризированный анализатор микроциркуляции крови с датчиком, представляющим собой двунаправленный световод с полированным торцом и насадку, выполненную из пористого материала, пропитанную физиологическим раствором [RU 62006, U1, A61B 5/026, 27.03.2007].

Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, поскольку оно может быть использовано только при нахождении пациента в статическом состоянии.

Известно также устройство, содержащее блок для измерения количества кислорода в крови, блок для измерения температуры крови, а также блок памяти и вычислительный блок, причем, вычислительный блок соединен радиально с остальными тремя блоками и определяет относительную величину мозгового кровотока по соответствующей формуле [RU 77765, U1, A61B 5/00, 10.11.2008].

Недостатком устройства также является относительно узкие функциональные возможности, поскольку оно может быть использовано только при нахождении пациента в статическом состоянии.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для неинвазивного определения параметров крови, содержащее измерительную часть в виде оптической систему наблюдения с устройствами освещения и приемниками изображения, соединенный с ней электронный блок обработки сигналов и прикрепленный к корпусу ложемент для размещения объекта исследования таким образом, чтобы внешняя его сторона с ногтем была обращена к визуальному окну оптической системы наблюдения, а также менее двух приемников изображения, при этом, устройство освещения дополнительно содержит не менее одного лазерного источника излучения, а оптическая система содержит не менее одного дихроичного зеркала с возможностью обеспечения спектрального разложения изображения объекта исследования [RU 2373846, С1, A61B 5/026, 27.11.2009].

Наиболее близкое техническое решение также обладает относительно узкими функциональными возможностями, поскольку оно может быть использовано только при нахождении пациента в статическом состоянии.

Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей путем обеспечения возможности исследования микрогемодинамики пациентов в движении, например, при выполнении им различных физических упражнений и нагрузочных тестов.

Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройстве, содержащем измерительную часть и соединенный с ней электронный блок обработки сигналов, электронный блок обработки сигналов выполнен в виде персонального компьютера, оснащенного беспроводным интерфейсом персонального компьютера, а измерительная часть выполнена в виде группы приборов в составе правого и левого спектрофотометрических анализаторов, правого и левого пульсовых оксиметров, правого и левого измерителей накожной температуры и измерителя частоты дыхания, а также контроллера сбора данных, оснащенного беспроводным интерфейсом контроллера сбора данных, причем входы-выходы группы приборов соединены с соответствующей группой входов-выходов контроллера сбора данных, который через беспроводной интерфейс контроллера сбора данных соединен с беспроводным интерфейсом персонального компьютера.

На чертеже представлены:

на фиг.1 - функциональная схема аппаратно-программного комплекса для функциональной диагностики пациентов;

на фиг.2 - основные фотометрические процессы в биоткани при ее освещении потоком излучения.

Аппаратно-программный комплекс для функциональной диагностики пациентов содержит измерительную часть 1 и соединенный с ней электронный блок 2 обработки сигналов.

В аппаратно-программном комплексе для функциональной диагностики пациентов электронный блок 2 обработки сигналов выполнен в виде персонального компьютера 3, оснащенного беспроводным интерфейсом 4 персонального компьютера.

Измерительная часть 1 аппаратно-программного комплекса для функциональной диагностики пациентов выполнена в виде группы приборов в составе правого 5 и левого 6 спектрофотометрических анализаторов, правого 7 и левого 8 пульсовых оксиметров, правого 9 и левого 10 измерителей накожной температуры и измерителя 11 частоты дыхания, а также контроллера 12 сбора данных, оснащенного беспроводным интерфейсом 13 контроллера сбора данных.

Кроме того, входы-выходы группы приборов соединены с соответствующей группой входов-выходов контроллера 12 сбора данных, который через беспроводной интерфейс 13 контроллера сбора данных соединен с беспроводным интерфейсом 4 персонального компьютера.

Группа приборов выполнена в виде малогабаритных стандартных приборов в цифровым выходом. Стандартными являются также персональный компьютер 3 и беспроводные интерфейсы. Среди беспроводных интерфейсов следует выделить наиболее распространенные стандартные интерфейсы Bluetooth (стандарт IEEE 802.15.1) и Wi-Fi (стандарт IEEE 802.11). В первом случае создается соединение «точка-точка», а во втором случае при необходимости возможно многоточечное соединение.

Кроме того, устройство содержит элементы, охарактеризованные на функциональном уровне, в частности контроллер 12 сбора данных и персональный компьютер 3, описываемая форма реализации которых предполагает использование программируемых (настраиваемых) многофункциональных средств, например, малогабаритного и стандартного персональных компьютеров, соответственно. Поэтому при описании работы устройства представляются сведения, подтверждающие возможность выполнения такими средствами конкретных предписываемых им в составе данного устройства функций.

Работает аппаратно-программный комплекс для функциональной диагностики пациентов следующим образом.

В электронном блоке 2 обработки сигналов с помощью персонального компьютера 3 в контроллер 12 сбора данных направляется запрос, в соответствии с которым контроллер 12 запускается для сбора данных с группы приборов и их предварительную обработку, например, структуризацию, усреднение во времени, фильтрацию и т.п. С использованием интерфейсов эти данные направляются в персональный компьютер 3, находящийся, например, у врача, где осуществляется их обработка более высокого уровня.

Число измерительных приборов может быть как уменьшено, так и увеличено.

В качестве примера использования предложенного устройства рассмотрим работу устройства при использовании в качестве прибора оптического тканевого оксиметра ИК СФА для определения диагностического параметра StO₂. Узким пучком монохроматического оптического излучения мощностью F₀ от лазерного источника света (фиг.2) освещается участок кожи пациента (биологического объекта - БО). Поток F₀, проникая в биоткань, претерпевает внутри нее за счет неоднородности ее анатомической и клеточной структуры многократные рассеяния и переотражения, вследствие чего кроме прошедшего БО насквозь направленного (прошедшего) потока Fτ_н образуются диффузно рассеянный прошедший БО насквозь поток излучения Fτ_д и рассеянный в обратном направлении (обратно рассеянный) диффузный поток Fρ_д, выходящий наружу БО с его фронтальной поверхности.

Внутри БО часть потока излучения Fa поглощается хромофорами (гемоглобином) биоткани, так что можно для данного процесса записать основное фотометрическое уравнение баланса энергии:

Разделив левую и правую части (1) на F₀, вводя соответствующие обозначения для фотометрических коэффициентов, получим для них основное энергетическое уравнение связи:

где ρ_д=F_ρд/F₀, a=F_a/F₀, r_н=F_τн/F₀ и τд=F_τд/F₀ называются в фотометрии соответственно коэффициентом обратного рассеяния света, коэффициентом поглощения излучения, коэффициентом направленного пропускания и коэффициентом диффузного пропускания (прямого рассеяния) излучения. В сумме коэффициенты обратного рассеяния и прямого рассеяния (диффузного пропускания) образуют интегральный коэффициент рассеяния s для данного БО:

Аналогично в сумме коэффициенты диффузного и направленного пропускания образуют суммарный (или интегральный) коэффициент пропускания τ:

Основная задача измерений заключается в том, чтобы по результатам измерений ρ_д, τ_д и τ_н на разных длинах волн (определить (вычислить) коэффициент а как функцию этих длин волн. Далее через a(λ) определяется вклад в поглощение разных фракций гемоглобина (оксигемоглобина (HbO₂) и дезоксигемоглобина (Hb)), а отношение содержаний фракции оксигемоглобина к сумме фракций окси- и дезоксигемоглобина в периферической смешанной крови в процентах дает параметр функциональной тканевой сатурации оксигемоглобина в крови (StO₂)

где C - концентрация соответствующих фракций гемоглобина в крови.

Поскольку для большинства участков тела человека проходящее насквозь излучение весьма мало, менее 1%, часто в формулах (2)-(4) величинами τ_д и τ_н можно пренебречь. Это позволяет проводить измерения только с фронтальной поверхности биоткани, определяя лишь коэффициент обратно рассеянного диффузного излучения ρ_д.

Аналогично могут быть получены и настроены для соответствующих вычислений персональный компьютер 3 для других видов измерений.

Таким образом, благодаря усовершенствованию известного устройства достигается требуемый технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей путем обеспечения возможности исследования микрогемодинамики пациентов в движении, например, при выполнении им различных физических упражнений и нагрузочных тестов.