RU2121289C1

RU2121289C1 - Способ определения состояния биологической ткани

Info

Publication number: RU2121289C1
Application number: RU97100373/14A
Authority: RU
Inventors: М.Т. Александров; С.Ю. Козьма; И.М. Таубинский; А.С. Черкасов; Н.С. Егоркина; В.М. Зуев; В.В. Платонова; А.А. Лабазанов; Л.Д. Аразошвили; Е.П. Пашков; В.А. Заречанский; И.М. Макаренко; А.А. Соколовский; Н.Н. Бажанов; С.С. Ганина; Е.В. Зайцева; А.М. Романов
Original assignee: Московский государственный институт электроники и математики (технический университет)
Priority date: 1997-01-14
Filing date: 1997-01-14
Publication date: 1998-11-10

Abstract

Способ относится к медицине, а именно к способам, определяющим нормальное и патологическое состояния биологической ткани. В способе измеряют световой поток отраженного сигнала при максимальном диаметре диафрагмы. Уменьшают диаметр диафрагмы на произвольную величину в пределах 20 - 80 % от исходного, вновь измеряют световой поток и определяют коэффициент К, характеризующий плотность биологической ткани (степень клеточной инфильтрации). Рассчитывают коэффициент R - степень выраженности патологического процесса. При значениях R, близких к единице, делают заключение о нормальном состоянии ткани. При значениях 2 > R >1,1 делают заключение о существенном увеличении клеточной инфильтрации ткани на фоне умеренно выраженного отека, при R >> 2 делают заключение о преобладании отека ткани, при R < 0,9 делают заключение о увеличении плотности ткани и/или увеличении степени клеточной инфильтрации. Предложенный способ позволит повысить точность диагностики различных заболеваний, при которых меняется плотность ткани в области патологического очага в динамике процесса реабилитации. 5 ил.

Description

Изобретение относится к медицине, для определения нормального и патологического состояния биологической ткани.

Известен способ определения состояния биологической ткани с помощью фотоплетизмографа. Способ фотоплетизмографии исследует состояние кровообращения, в частности микроциркуляцию. Этот способ основан на регистрации постоянной и переменной составляющей отраженного от биологического объекта светового сигнала, изменения которого обусловлены разными оптическими свойствами кровенаполненной и обескровленной ткани (патент РФ N2032376, МКИ A 61 B 5/0295, 1991)
Недостатком способа является то что, на результаты измерений большое влияние оказывает нестабильность закрепления датчика и не учитываются рассеивающие характеристики биологического объекта, что снижает точность измерений.

Наиболее близким способом к предложенному является способ определения состояния биологической ткани, который заключается в подведении источника излучения к биологическому объекту и измерении светового потока, при стандартном диаметре входного отверстия (Бажанов Н.Н. Александров М.Т. Применение специализированной лечебно-диагностической гелий-неоновой лазерной установки АФДЛ-1 в практической стоматологии. Методические рекомендации. Главное управление лечебно-диагностической помощи. Москва 1989 г.).

Способ осуществляют следующим образом.

Измерительную головку биофотометра, состоящую из интегрирующей сферы с проходящей через нее системой передачи излучения (например, световод) и находящимся в ней фотоприемником, подводят контактно к биологическому объекту. Излучение от источника по системе передачи попадает на биологический объект, отразившись от него, попадает во входное отверстие интегрирующей сферы, после чего интегрированное излучение попадает на фотоприемник, далее на регистрирующем устройстве отображается значение светового потока Ф. Затем определяют значение коэффициента отражения для биологического объекта ρ_б.o.; измеряют световой поток Φ_эт от эталона с известным коэффициентом отражения, после чего измеряют Φ_бo:

где ρ_б.o.- коэффициент отражения от биологического объекта;
ρ_эт - коэффициент отражения от эталона;
Φ_бo - световой поток от биологического объекта;
Φ_эт - световой поток эталона.

Затем для диагностики и изучения динамики патологического процесса берут различные соотношения коэффициентов отражения и интактной области, в области патологии и симметричной ей области. Например, рассчитывают значение коэффициента отражения от биологического объекта в области патологического процесса ρ_пат, затем в симметричной анатомотопографической области ρ_сим, и наконец в реперной точке, удаленной от патологии ρ_реп и асимметричной ей. Состояния биологического объекта оценивают по биофотометрическому коэффициенту C, который находится по формуле:

По коэффициенту C судят о характере и динамике патологического процесса. Также по значению коэффициента отражения определяют энергетическую экспозицию и время облучения ткани с целью лечения.

Недостаток данного способа заключается в том, что коэффициент отражения не является объемной характеристикой плотности ткани, так как он не учитывает объема ткани, в которой происходит рассеяние зондирующего излучения и развитие патологического процесса, вследствие чего на результаты исследований не оказывают влияния многие факторы, которые непосредственно связаны с плотностью биологической ткани в объеме области патологического процесса (микроциркуляция, клеточная инфильтрация, детрит, очаги некроза, грануляции).

Задачей, на решение которой направлено предложенное изобретение, является повышение точности исследования за счет учета факторов, связанных с тем, что рассеяние света происходит в некотором объеме биологической ткани.

Существенными признаками, необходимыми и достаточными для достижения технического результата, является то, что в способе определения состояния биологической ткани измеряют световой поток отраженного сигнала при максимальном диаметре диафрагмы и уменьшенном диаметре в приделах 20%-80% от исходного, определяют коэффициент K, характеризующий плотность биологической ткани, по формуле:

Φ_do - световой поток при максимальном диаметре диафрагмы;
Φ_dk- световой поток при уменьшенном диаметре диафрагмы;
D_o - максимальный диаметр диафрагмы;
D_k - уменьшенный диаметр диафрагмы;
затем рассчитывают биофотометрический коэффициент по формуле:

где
K_пат - коэффициент, определяющий плотность биологической ткани в области патологии;
K_реп - коэффициент, определяющий плотность биологической ткани в удаленной от патологического участка точке;
K_сим - коэффициент, определяющий плотность биологической ткани в симметричной анатомотопографической области, и при значениях R, близких к единице делают заключение о нормальном состоянии ткани, при значениях 2 > R >1.1 делают заключение о существенном увеличении клеточной инфильтрации ткани на фоне умеренно выраженного отека, при R >> 2 делают заключение о преобладании отека ткани, а при R < 0.9 делают заключение об увеличении плотности ткани и/или увеличении степени клеточной инфильтрации.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении данного изобретения, заключается в том, что позволит увеличить точность диагностики поскольку реализует диагностику развития патологического процесса и его реабилитацию в объеме, в котором происходит рассеяние зондирующего излучения за счет учета площади обратного рассеяния.

Способ осуществляется следующим образом.

Излучение от источника света по системе подвода излучения к биологической ткани (например, световод) попадает на биологический объект, отразившись от него, излучение через входное окно интегрирующей сферы, снабженное диафрагмой с изменяющимся диаметром, устанавливают в диафрагме максимальный диаметр D_o (например 40 мм). Далее излучение поступает в интегрирующую сферу, после чего попадает на фотоприемник, где преобразуется в электрический сигнал. Затем сигнал усиливается на усилителе и на регистраторе отображается значение светового потока Φ_do. Уменьшают диаметр выходного отверстия интегрирующей сферы 75% от максимального, при помощи диафрагмы, до значения D_k, при этом на регистраторе отобразится значение светового потока Φ_dk После чего рассчитывают значение коэффициента K по формуле (3), который характеризует плотность исследуемого объекта за счет учета изменения обратного рассеянного светового потока при разных значениях диаметра входного отверстия интегрирующей сферы.

На экспериментально полученных результатах фиг.1, показана зависимость коэффициента K от количества частиц в единице объема и тем самым степени клеточной инфильтрации (количество клеток на единицу объема ткани, жидкости). Из диаграммы фиг.1 видно, что предложенный способ позволяет оценивать концентрацию частиц в растворе оптическим способом, то есть чем больше концентрация частиц в единице объема, тем больше коэффициент K.

Аналогичные измерения производят на симметричной атомотопографической области и удаленной от патологического участка точке - репере. О состоянии биологического объекта судят по биофотометрическому коэффициенту R, который определяют по формуле:

где
K_пат - коэффициент, определяющий плотность биологической ткани в области патологии;
K_реп - коэффициент, определяющий плотность биологической ткани в удаленной от патологического участка точке;
K_сим - коэффициент, определяющий плотность биологической ткани в симметричной анатомотопографической области.

В дальнейшем, для диагностики динамики процесса в биологической ткани проводят повторные измерения так, как было описано выше при тех же условиях (выбирают то же место и тот же диаметр диафрагмы). При значениях R, близких к единице, делают заключение о нормальном состоянии ткани. При значениях 2 > R > 1.1 делают заключение о существенном увеличении клеточной инфильтрации ткани на фоне умеренно выраженного отека, при R >> 2 делают заключение преобладании отека ткани, при R < 0.9 делают заключение об увеличении плотности ткани и/или увеличении степени клеточной инфильтрации
Предложенный способ может быть использован в диагностических целях при диагностике таких заболеваний, как флегмона, абсцесс, различные виды опухолей, то есть тех заболеваний при которых меняется плотность ткани в области патологии. Также возможно применение в других областях науки и техники для определения рассеивающих характеристик мутных сред.

Пример.

Больной В. находился в отделении челюстно-лицевой хирургии ММА им. Сеченова со 2 по 23 октября с диагнозом: флегмона челюстно-лицевой области справа. Ежедневно наряду с контролем общепринятых медицинских показателей проводили традиционные клинико-лабораторные исследования, так и биофотометрические как традиционным, так и предложенным способом. Измерения показателей C и R проводили ежедневно на протяжении всего пребывания пациента в клинике, от момента поступления до полного выздоровления, в течении 13 суток. На фиг. 2 (больной B) показана сравнительная характеристика традиционного (а) и предложенного (б) способа, свидетельствующая о более высокой точности последнего. Известно, что на 6-е сутки больному были наложены швы, что привело к увеличению плотности ткани и степени клеточной инфильтрации, на фиг.2 видно уменьшение коэффициента R до 0.5, что свидетельствует об увеличении плотности ткани.

Также были произведены измерения на других больных. Результаты представлены на фиг.3 (больной А.), где показан нормально протекающий процесс реабилитации больного (по показателю R), значение коэффициента R близко к единице, что свидетельствует о нормально протекающем процессе. На фиг. 4 (больной C. ) показан ундулирующе протекающий процесс реабилитации с преобладанием отека ткани, из фиг.4 видно, что значения коэффициента R колеблются в течении времени и сильно отличаются от единицы, что свидетельствует об ундулирующе протекающем процессе. На фиг.5 (больной П.) с выраженным инфильтратом и уплотнением ткани, о чем свидетельствует уменьшение коэффициента R до нуля.

Клинические испытания предложенного способа показали соответствие клинико-лабораторных показателей. По сравнению с известным способом обеспечивается наибольшая точность исследования биологической ткани при полной объективности характеристики течения патологического процесса.

Claims

Способ определения состояния биологической ткани путем подведения к ней источника зондирующего излучения, измерения светового потока отраженного светового сигнала интегрирующей сферой с диафрагмой и расчета биофотометрического коэффициента, характеризующего степень выраженности патологического процесса с учетом полученных данных и данных в симметричной и реперной точках, отличающийся тем, что измеряют световой поток отраженного сигнала при максимальном диаметре диафрагмы и уменьшенном диаметре в пределах 20 - 80% от исходного, определяют коэффициент К, характеризующий плотность биологической ткани, по формуле:

где Ф_do - световой поток при максимальном диаметре диафрагмы;
Ф_dk - световой поток при уменьшенном диаметре диафрагмы;
D_o - максимальный диаметр диафрагмы;
D_k - уменьшенный диаметр диафрагмы;
затем рассчитывают биофотометрический коэффициент по формуле:

где К_пат - коэффициент, определяющий плотность биологической ткани в области патологии;
К_реп - коэффициент определяющий плотность биологической ткани в удельной от патологического участка точке;
К_сим - коэффициент, определяющий плотность биологической ткани в симметричной анатомо-топографической области,
и при значениях R, близких к единице, делают заключение о нормальном состоянии ткани, при значениях 2 > R > 1,1 делают заключение о существенном увеличении клеточной инфильтрации ткани на фоне умеренно выраженного отека, при R >> 2 делают заключение о преобладании отека ткани, а при R > 0,9 делают заключение об увеличении плотности ткани и/или увеличении степени клеточной инфильтрации.