RU2136207C1

RU2136207C1 - Method for diagnostics of brain edema and device which implements said method

Info

Publication number: RU2136207C1
Application number: RU95101209A
Authority: RU
Inventors: А.К. Чернышев; Д.С. Рябоконь; И.М. Ясинский; И.В. Звягинцев
Original assignee: Омский научно-исследовательский институт приборостроения
Priority date: 1995-01-26
Filing date: 1995-01-26
Publication date: 1999-09-10
Also published as: RU95101209A

Abstract

FIELD: medical devices. SUBSTANCE: method uses inductance coil, which serves as component of oscillatory circuit which also has capacitor which is connected in parallel to inductance coil. Said method involves measuring impedance of oscillatory circuit at resonant frequency with and without biological object which is located inside winding of measuring inductance coil. Ratio of received readings which is greater than 1.4 leads to diagnostics of edema. Corresponding device has high-frequency oscillator, which output is connected to serial circuit of ballast resistor and two terminals which are connected in parallel to measuring unit. In addition device has resonance oscillatory circuit, which has parallel circuit of measuring inductance coil and capacitor. Outputs of oscillatory circuit are connected to device terminals. Operation of measurement of impedance of patient's head involves measurement of high-frequency losses of all components. EFFECT: increased validity of diagnostics. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для диагностики отека головного мозга путем импедансометрии. The invention relates to medicine and can be used to diagnose cerebral edema by impedancemetry.

Для ранней диагностики отека головного мозга и дальнейшего контроля за состоянием больных используют комплекс методов, включающий импедансометрию мозга [1]. For early diagnosis of cerebral edema and further monitoring of the condition of patients using a set of methods, including brain impedanometry [1].

При исследовании применяют электроды, что снижает точность измерения параметров. Как показала практика, при лечении черепно-мозговых травм наиболее быстро реагирует импеданс мозга, поэтому необходим динамический контроль за электропроводностью мозга больного (3-5 раз в сутки). In the study, electrodes are used, which reduces the accuracy of the measurement parameters. As practice has shown, in the treatment of traumatic brain injuries, the brain impedance reacts most quickly, therefore, dynamic monitoring of the patient’s brain electrical conductivity is required (3-5 times a day).

Наличие электродов очень сильно влияет на точность измерения импеданса. The presence of electrodes greatly affects the accuracy of impedance measurements.

Наиболее близким к заявляемому по сущности и получаемому эффекту является способ диагностики поражения мозга путем импедансометрии, в котором в качестве измерительного датчика использована катушка индуктивности совместно с конденсатором переменной емкости, образующая колебательный контур [2]. The closest to the claimed in essence and the effect obtained is a method for diagnosing brain damage by impedancemetry, in which an inductance coil is used as a measuring sensor together with a capacitor of variable capacitance, forming an oscillatory circuit [2].

Приведенный источник информации может быть использован в качестве прототипа для заявленного устройства. The above source of information can be used as a prototype for the claimed device.

Известное устройство для импедансометрии содержит генератор высокой частоты, колебательный контур, содержащий измерительную катушку индуктивности и конденсатор переменной емкости, соединенные последовательно, и измерительный блок, подключенный параллельно конденсатору. A known device for impedanometry contains a high-frequency generator, an oscillatory circuit containing a measuring inductor and a capacitor of variable capacitance connected in series, and a measuring unit connected in parallel with the capacitor.

Известный способ импедансометрии применяется для определения первичного остеомиелитического очага в костном мозгу длинных трубчатых костей. The known method of impedanometry is used to determine the primary osteomyelitis lesion in the bone marrow of long tubular bones.

В известном устройстве для импедансометрии, содержащем последовательный колебательный контур, у катушки индуктивности оба вывода являются потенциальными и при большом количестве витков у обмотки появляется большая собственная емкость, которая будет влиять на точность измерения. In the known device for impedanometry containing a series oscillatory circuit, both terminals are potential for the inductor and with a large number of turns the winding has a large intrinsic capacitance, which will affect the measurement accuracy.

Задача изобретения - расширение возможностей способа импедансометрии и повышение точности диагностики. The objective of the invention is the expansion of the capabilities of the method of impedancemetry and improving the accuracy of diagnosis.

Указанная задача достигается тем, что при способе диагностики отека головного мозга путем импедансометрии, в котором в качестве колебательного контура используют катушку индуктивности и конденсатор переменной емкости, согласно изобретению конденсатор переменной емкости в колебательном контуре подключают параллельно обмотке катушки индуктивности, измеряют импеданс колебательного контура на резонансной частоте без биологического объекта и с биологическим объектом, размещенным внутри обмотки катушки индуктивности, рассчитывают отношение полученных значений и при величине, равной 1,4 и более, диагностируют отек головного мозга. This task is achieved by the fact that in the method for diagnosing cerebral edema by impedancemetry, in which an inductor and a variable capacitor are used as an oscillating circuit, according to the invention, a variable capacitor in an oscillating circuit is connected parallel to the winding of the inductor, and the impedance of the oscillating circuit is measured at a resonant frequency without a biological object and with a biological object placed inside the winding of the inductor, calculate from Ocean and the values obtained at a value of 1.4 or more, diagnose cerebral edema.

В устройстве для диагностики отека головного мозга, содержащем генератор высокой частоты, колебательный контур, содержащий измерительную катушку индуктивности и конденсатор переменной емкости, параллельно которому подключен измерительный блок, согласно изобретению измерительная катушка индуктивности и конденсатор переменной емкости в колебательном контуре включены параллельно, причем выходы генератора высокой частоты соединены с колебательным контуром через балластное сопротивление. In the device for diagnosing cerebral edema containing a high-frequency generator, an oscillatory circuit comprising a measuring inductor and a variable capacitor, in parallel with which a measuring unit is connected, according to the invention, the measuring inductor and a variable capacitor in the oscillating circuit are connected in parallel, and the outputs of the high-frequency generator frequencies are connected to the oscillatory circuit through ballast resistance.

Сущность изобретения заключается в том, что при диагностике отека головного мозга путем электромагнитно-резонансной импедансометрии при помощи колебательного контура, содержащего измерительную катушку индуктивности и конденсатор переменной емкости, катушка индуктивности включена параллельно конденсатору переменной емкости. При такой схеме собственная емкость обмотки измерительной катушки включается параллельно конденсатору переменной емкости и является частью емкости колебательного контура. The essence of the invention lies in the fact that when diagnosing cerebral edema by electromagnetic resonance impedance using an oscillatory circuit containing a measuring inductor and a variable capacitor, the inductor is connected in parallel with a variable capacitor. With this scheme, the own capacitance of the measuring coil winding is connected in parallel with the variable capacitor and is part of the capacitance of the oscillating circuit.

При проведении исследований измеряется импеданс параллельного колебательного контура на резонансной частоте без биологического объекта и с биологическим объектом, размещенным внутри обмотки измерительной катушки. During research, the impedance of a parallel oscillatory circuit at a resonant frequency without a biological object and with a biological object located inside the winding of the measuring coil is measured.

Как известно, эквивалентная электрическая схема биологического объекта может быть представлена в виде двухполюсника, состоящего из параллельно соединенных резистора и емкости [3]. As you know, the equivalent electrical circuit of a biological object can be presented in the form of a two-terminal network consisting of a resistor and a capacitor connected in parallel [3].

Эквивалентная электрическая схема реального параллельного колебательного контура имеет вид двухполюсника, содержащего параллельно включенные индуктивность, емкость и резистор, который характеризует добротность параллельного контура и зависит от высокочастотных потерь в обмотке индуктивности и емкости. Двухполюсник имеет соответствующий импеданс. На резонансной частоте импеданс параллельного колебательного контура равен резонансному сопротивлению, которое является чисто активным. The equivalent electrical circuit of a real parallel oscillatory circuit has the form of a two-terminal circuit containing inductance, capacitance and a resistor connected in parallel, which characterizes the quality factor of the parallel circuit and depends on high-frequency losses in the inductance winding and capacitance. The bipolar has a corresponding impedance. At the resonant frequency, the impedance of the parallel oscillatory circuit is equal to the resonant resistance, which is purely active.

При наличии биологического объекта внутри отмотки измерительной катушки эквивалентная схема будет иметь вид двухполюсника, состоящего из параллельно соединенных индуктивности, емкости контура, резистора и импеданса биологического объекта, состоящего из параллельно соединенных внесенного активного сопротивления /резистора/ и внесенной емкости. If there is a biological object inside the winding of the measuring coil, the equivalent circuit will have the form of a two-terminal network consisting of parallel connected inductance, capacitance of the circuit, resistor and impedance of the biological object, consisting of parallel connected active resistance (resistor) and added capacitance.

На резонансной частоте импеданс колебательного контура с биологическим объектом состоит из параллельно включенных резонансного сопротивления параллельного контура и внесенного активного сопротивления биологического объекта на резонансной частоте. At a resonant frequency, the impedance of an oscillating circuit with a biological object consists of the parallel-connected resonant resistance of the parallel circuit and the introduced active resistance of the biological object at the resonant frequency.

При постоянной частоте генератора вносимая емкость биологического объекта компенсируется изменением /уменьшением/ емкости конденсатора колебательного контура. Изобретение осуществляется следующим образом. Измерительную катушку индуктивности колебательного контура подключают к клеммам устройства. Конденсатором переменной емкости контура производят настройку контура в резонанс /по максимуму/ с частотой генератора, которая является постоянной. Фиксируют величину напряжения на контуре, которое пропорционально величине активного сопротивления /резонансного сопротивления/ параллельного колебательного контура. Фиксируют величину емкости по шкале конденсатора переменной емкости. Размещают измерительную катушку на голове пациента. Конденсатором переменной емкости колебательного контура производят настройку контура в резонанс с частотой высокочастотного генератора. Фиксируют величину напряжения на контуре с внесенными потерями биологического объекта и величину емкости конденсатора переменной емкости по его шкале. Вычисляют величину отношения напряжения на контуре без биологического объекта к напряжению на контуре с биологическим объектом, размещенным внутри обмотки измерительной катушки. Если величина отношения равна 1,4 и более, диагностируют отек головного мозга. При измерении импеданса головы измерительную катушку помещают на голову пациента таким образом, чтобы каркас катушки располагался по линии, соединяющей лобные бугры, височные области и затылочные бугры. At a constant frequency of the generator, the introduced capacitance of the biological object is compensated by the change / decrease / capacitance of the capacitor of the oscillatory circuit. The invention is as follows. The measuring inductor of the oscillatory circuit is connected to the terminals of the device. A capacitor of variable capacitance of the circuit adjusts the circuit to resonance / at maximum / with the generator frequency, which is constant. The value of the voltage on the circuit is fixed, which is proportional to the value of the active resistance / resonance resistance / parallel oscillatory circuit. The value of the capacitance is fixed on the scale of the variable capacitor. Place the measuring coil on the patient’s head. A capacitor of variable capacitance of the oscillatory circuit adjusts the circuit to resonance with the frequency of the high-frequency generator. The value of the voltage on the circuit is recorded with the introduced losses of the biological object and the value of the capacitance of the capacitor of variable capacity on its scale. The ratio of the voltage on the circuit without a biological object to the voltage on the circuit with a biological object located inside the winding of the measuring coil is calculated. If the ratio is 1.4 or more, brain edema is diagnosed. When measuring the impedance of the head, the measuring coil is placed on the patient’s head so that the coil frame is located along the line connecting the frontal tubercles, temporal regions and occipital tubercles.

Величина вносимой емкости определяется по шкале конденсатора переменной емкости колебательного контура при ее компенсации во время настройки контура в резонанс с частотой генератора. The value of the introduced capacitance is determined by the scale of the capacitor of the variable capacitance of the oscillating circuit when it is compensated during tuning of the circuit in resonance with the frequency of the generator.

Величина вносимой емкости является дополнительной информацией и необходима при лечении больного. The value of the introduced capacity is additional information and is necessary in the treatment of the patient.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, осуществляющая предлагаемый способ диагностики. In FIG. 1 shows a functional diagram of a device implementing the proposed diagnostic method.

На фиг. 2 приведена эквивалентная электрическая схема двухполюсника, подключаемого к клеммам генератора без биологического объекта; на фиг. 3 - двухполюсника с биологическим объектом. In FIG. 2 shows the equivalent circuit diagram of a two-terminal device connected to the terminals of a generator without a biological object; in FIG. 3 - bipolar with a biological object.

Предлагаемое устройство содержит высокочастотный генератор 1, к выходу которого подключено балластное сопротивление 2, выполненное в виде постоянного резистора или постоянного конденсатора. The proposed device contains a high-frequency generator 1, the output of which is connected ballast 2, made in the form of a constant resistor or constant capacitor.

Второй вывод балластного сопротивления 2 соединен с клеммой 3. The second terminal of ballast resistance 2 is connected to terminal 3.

Клемма 4 соединена с общей шиной устройства. К клеммам 3 и 4 подключены конденсатор переменной емкости 5, измерительная катушка 6 и вход измерительного блока 7, который может быть выполнен в виде высокочастотного милливольтметра с большим входным сопротивлением и малой входной емкостью /аналогичным по схеме, например, милливольтметру типа В-3 - 55/. Terminal 4 is connected to the device common bus. A variable capacitor 5, a measuring coil 6 and an input of the measuring unit 7 are connected to terminals 3 and 4, which can be made in the form of a high-frequency millivoltmeter with a large input impedance and a small input capacitance / similar to the circuit, for example, a B-3 millivoltmeter - 55 /.

В устройстве должно быть выполнено условие, когда величина балластного сопротивления должна быть значительно больше величины измеряемого импеданса /резонансного сопротивления/. The device must satisfy the condition when the value of the ballast resistance should be significantly greater than the value of the measured impedance / resonance resistance /.

Колебательный контур образован индуктивностью обмотки измерительной катушки 6 и суммарной емкостью, состоящей из емкости конденсатора переменной емкости 5, собственной емкости измерительной катушки 6 и входной емкости измерительного блока 7. The oscillating circuit is formed by the inductance of the winding of the measuring coil 6 and the total capacitance, consisting of a capacitor of a variable capacitor 5, the intrinsic capacitance of the measuring coil 6 and the input capacitance of the measuring unit 7.

В случае с биологическим объектом параллельно клеммам 3 и 4 подключаются вносимое активное сопротивление объекта P_об и вносимая емкость объекта C_об. При размещении биологического объекта внутри обмотки измерительной катушки емкость конденсатора переменной емкости 5 необходимо уменьшить на величину C_об.In the case of a biological object, the introduced active resistance of the object P _about and the introduced capacity of the object C _{about are} connected in parallel to terminals 3 and 4. When placing a biological object inside the winding of the measuring coil, the capacitance of a variable capacitor 5 must be reduced by a value of C _about .

При исследованиях желательно иметь катушку индуктивности, у которой диаметр каркаса будет равен 1,05 - 1,1 наибольшего диаметра головы. In studies, it is desirable to have an inductor in which the diameter of the frame will be 1.05 - 1.1 of the largest diameter of the head.

Практически устройство комплектуется набором измерительных катушек, имеющих разные диаметры каркасов. In practice, the device is equipped with a set of measuring coils having different diameters of the frames.

При измерении импеданса головы катушку помещают на голову пациента таким образом, что окружность катушки располагается по линии, соединяющей лобные бугры, височные области и затылочные бугры. При данном способе импедансометрии отсутствует гальванический контакт измерительной схемы с телом пациента. Имеется только индуктивная и емкостная связь. When measuring the impedance of the head, the coil is placed on the patient's head in such a way that the circumference of the coil is located along the line connecting the frontal tubercles, temporal regions and occipital tubercles. With this method of impedanometry there is no galvanic contact of the measuring circuit with the patient's body. There is only inductive and capacitive coupling.

Источники информации
1. Т. М. Сергиенко и др. Дифференциальная диагностика и лечение отека и набухания головного мозга путем импедансометрии. Вопросы нейрохирургии, 1990, вып. 4, с. 6 - 8.Sources of information
1. T. M. Sergienko et al. Differential diagnosis and treatment of cerebral edema and swelling by impedancemetry. Questions of Neurosurgery, 1990, no. 4, p. 6 - 8.

2. Патент РФ N 1827160 А1, кл. 5 А 61 В 5/00. Опубл. 15.07.93. Бюл. N 26. 2. RF patent N 1827160 A1, cl. 5 A 61 V 5/00. Publ. 07/15/93. Bull. N 26.

3. Методы клинической нейрофизиологии. Под редакцией В. Б. Гречина. Л.: Наука, 1977, с. 211, рис. 11.1. 3. Methods of clinical neurophysiology. Edited by V. B. Grechin. L .: Nauka, 1977, p. 211, fig. 11.1.

Claims

1. A method for diagnosing cerebral edema by impedancemetry, in which an inductor and a variable capacitor are used as an oscillating circuit, characterized in that the variable capacitor in the oscillating circuit is connected in parallel with the inductor coil, the impedance of the oscillating circuit is measured at a resonant frequency without a biological object and with a biological object located inside the winding of the inductor, calculate the ratio of the obtained values and at 1.4 or more, diagnose cerebral edema.

2. A device for diagnosing cerebral edema containing a high-frequency generator, an oscillatory circuit containing a measuring inductor and a variable capacitor, in parallel with which a measuring unit is connected, characterized in that the measuring inductor and a variable capacitor in the oscillating circuit are connected in parallel, and the outputs of the high-frequency generator are connected to the oscillatory circuit through ballast resistance.