SU1286160A1

SU1286160A1 - Apparatus for investigating functional state of biotissue

Info

Publication number: SU1286160A1
Application number: SU853876338A
Authority: SU
Inventors: Валерий Дмитриевич Чирков; Геннадий Алексеевич Николаев; Владимир Юрьевич Ковалев
Original assignee: Горьковский медицинский институт им.С.М.Кирова
Priority date: 1985-04-01
Filing date: 1985-04-01
Publication date: 1987-01-30

Abstract

Изобретение относитс к приборам дл функционального исследовани состо ни биоткани при действии на нее, например, фармакологических средств, при определении границ патологических изменений и местонахождени новообразовани . Цель изобретени - повышение информативности при исследовании путем одновременного измерени линейных и нелинейных электрических параметров биоткани. Устройство содержит токовый электрод 1, генератор 2, потенциало- метрический электрод 3, индифферентный электрод 4, усилитель 5, фильтры 6,7 и 8, блок 9 фазовых детекторов, амплитудные детекторы 10, 11 и 12, сумматоры 13 и 14, блок 15 делени , инвертор 16. В результате нелинейного взаимодействи тока с веществом биоткани потенциал в точке электрода 3 отличаетс от синусоидального. Фильтр 6 вьщел ет сигнал основной частоты генератора 2, пропорциональный импедансу ткани. Блок 9 выдел ет сигналы емкостной (С) и активной (R) составл ющих биоткани. Детектор 10 выдел ет первую гармонику, фильтр 7 и детектор 11- вторую, а фильтр 8 и детектор 12- третью гармоники. Сумма этих сигналов, отнесенна к первой гармонике , характеризует коэффициент нелинейных искажений (К), а сумматор 14 выдает их разность (S), что дает информацию о нелинейных электрических параметрах биоткани. 1 ил. С i СЛ to 00 Од оThe invention relates to devices for the functional study of the state of a biological tissue under the action of, for example, pharmacological agents, in determining the boundaries of pathological changes and location of the tumor. The purpose of the invention is to increase the information content in the study by simultaneously measuring the linear and nonlinear electrical parameters of the biological tissue. The device contains a current electrode 1, a generator 2, a potential-measuring electrode 3, an indifferent electrode 4, an amplifier 5, filters 6.7 and 8, a block 9 of phase detectors, amplitude detectors 10, 11 and 12, adders 13 and 14, a block 15 dividing , inverter 16. As a result of nonlinear interaction of current with biotissue substance, the potential at the point of electrode 3 differs from sinusoidal. Filter 6 selects the fundamental frequency signal of generator 2, which is proportional to the impedance of the tissue. Block 9 extracts the signals of capacitive (C) and active (R) components of the biotissue. The detector 10 selects the first harmonic, the filter 7 and the detector 11 - the second, and the filter 8 and the detector 12 - the third harmonic. The sum of these signals, referred to the first harmonic, characterizes the nonlinear distortion coefficient (K), and the adder 14 gives their difference (S), which gives information about the nonlinear electrical parameters of the biotissue. 1 il. С i СЛ to 00 Ода о

Description

11281128

Изобретение относитс к меди- цинской технике, а именно к электрическим и магнитным приборам дл исследовани функционального состо ни биоткани, при действии на нее различ- ных факторов, в частности фармакологических средств, и может быть использовано дл определени границ патологических изменений биоткани иThe invention relates to medical technology, namely to electrical and magnetic devices for studying the functional state of a biological tissue, under the influence of various factors on it, in particular pharmacological means, and can be used to determine the boundaries of pathological changes in biological tissue and

местонахождени новообразований. 1location of tumors. one

Целью изобретени вл етс повьппе- ние информативности при исследовании путем одновременного измерени линейных и нелинейных электрических пара- метров биоткани.The aim of the invention is to improve the information content in the study by simultaneously measuring the linear and nonlinear electrical parameters of the biological tissue.

На чертеже изображена структурна схема устройства.The drawing shows a block diagram of the device.

Устройство содержит токовый электрод 1, генератор 2, потенциалометри- ческий электрод 3, индифферентньй электрод 4, усилитель 5, первьй, второй и третий фильтры 6,7 и 8, блок 9 фазовых детекторов, первый, второй и третий амплитудные детекторы 10, 11 и 12, первый и второй сумматоры 13 и 14, блок 15 делени , инвертор 16.The device contains a current electrode 1, a generator 2, a potentiometric electrode 3, an indifferent electrode 4, an amplifier 5, first, second and third filters 6.7 and 8, a block 9 of phase detectors, first, second and third amplitude detectors 10, 11 and 12, the first and second adders 13 and 14, the division block 15, the inverter 16.

Токовый электрод 1 соединен с выходом генератора 2. Потенциалометри- чёский электрод 3 соединен с входом усилител 5, нагрузкой которого вл ютс фильтры 6,7 и 8. Выход фильтра 6 соединен с входами блока 9 фазовых детекторов и амплитудного детектора 10. Выход фильтра 7 соединен с входом амплитудного детектора 11, а выход фильтра В соединен с входом амплитудного детектора 12.iВыходы амплитудных детекторов 11 и 12 соединены соответственно с первым и вторым входами сум матора 13, выход которого соединен с первым входом блока 15 делени , второй вход которого соединен с выходом амплитудного детектора 10. Выход амплитудного детектора 11 через инвертор 16 соединен с первым входом сумматора 14, второй вход которого соединен с выходом амплитудного детектора 12.The current electrode 1 is connected to the output of the generator 2. The potentialometric electrode 3 is connected to the input of the amplifier 5, whose load is the filters 6.7 and 8. The output of the filter 6 is connected to the inputs of the block 9 of the phase detectors and the amplitude detector 10. The output of the filter 7 is connected the input of the amplitude detector 11, and the output of the filter B is connected to the input of the amplitude detector 12. i The outputs of the amplitude detectors 11 and 12 are connected respectively to the first and second inputs of the sum of the matrix 13, the output of which is connected to the first input of the division unit 15, the second input of which oh connected to the output of the amplitude detector 10. The output of the amplitude detector 11 through the inverter 16 is connected to the first input of the adder 14, the second input of which is connected to the output of the amplitude detector 12.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Генератор 2 создает на токовом электроде 1 переменное напр жение и в исследуемой ткани по вл етс ток, который течет между токовым электродо 1 и индифферентным электродом 4. Проходимый по биоткани ток создаете в ней распределение потенциалов, которое регистрируетс потенциалометрическим электродом 3.. В результате нелинейно02Generator 2 creates an alternating voltage on the current electrode 1 and a current appears in the tissue under study that flows between the current electrode 1 and the indifferent electrode 4. The current passed through the biological tissue creates a potential distribution in it that is recorded by the potential-measuring electrode 3 .. As a result, nonlinear02

го взаимодействи тока с веществом иоткани потенциал в месте нахождени current interaction with the substance and tissue potential at the location of

электрода 3 несколько отличаетс от синусоидального, т.е. имеет высшие гармонические составл ющие. Сигнал потенциалометрического эл ектрода 3 через усилитель 5 поступает на фильтры 6,7 и 8. Фильтр 6 вьщел ет сигнал основной частоты генератора 2, который пропорционален импедансу биоткани. Этот сигнал поступает на блок 9 фазовых детекторов, которьй выдел ет из него сигналы емкостной (С) и активной (F) составл ющих биоткани. Одновременно сигнал с выхода фильтра 6 поступает на амплитудный детектор 10, ко- ;торый формирует напр жение, пропорциональное амплитуде первой гармоники. Фильтр 7 вьщел ет вторую гармонику частоты генератора 2, котора по вл -. етс при прохождении тока через нелинейную биоткань. Фильтр 8 вьщел ет сигнал на частоте третьей гармоники генератора 2. С выходов фильтров 7 и 8 сигналы поступают соответственно на амплитудные детекторы 11 и 12, на выходах которых формируютс напр жени , пропорциональные амплитудам второй и третьей гармоник которые подаютс на вход сумматора 13, где происходит их сложение, и на выходе сумматора 13 образуетс напр жение, пропорциональное сумме амплитуд второй и третьей гармоник. Это напр жение с помощью блока 15 делени делитс на напр жение на выходе амплитудного детектора 10. На выходе блока 15 делени имеем сигнал, пропорциональный отношению суммы амплитуд высших гармоник к амплитуде первой гармоники. GJ некоторым приближением эту величину можно считать пропорциональной коэффициенту нелинейных искажений (-К) . Сигнал с выхода амплитудного детектора 11 через инвертор 16, где мен ет свой знак, поступает на первьш вход сумматора 14, на второй вход которого поступает сигнал с выхода амплитудного детектора 12, и на выходе сумматора 14 имеем сигнал, пропорциональный разности амплитуд второй и третьей гармоник (S).electrode 3 is slightly different from sinusoidal, i.e. has higher harmonic components. The signal of the potentialometric electrode 3 through the amplifier 5 is fed to filters 6.7 and 8. Filter 6 selects the signal of the fundamental frequency of the generator 2, which is proportional to the impedance of the biological tissue. This signal arrives at block 9 of phase detectors, which extracts from it the signals of capacitive (C) and active (F) components of the biological tissue. At the same time, the signal from the output of the filter 6 is fed to an amplitude detector 10, which forms a voltage proportional to the amplitude of the first harmonic. Filter 7 selects the second harmonic of the frequency of oscillator 2, which ad. when current passes through a non-linear biological tissue. Filter 8 transmits a signal at the frequency of the third harmonic of generator 2. From the outputs of filters 7 and 8, signals are fed to amplitude detectors 11 and 12, respectively, at the outputs of which voltages are formed that are proportional to the amplitudes of the second and third harmonics that are fed to the adder 13, where their addition, and at the output of the adder 13 a voltage is formed that is proportional to the sum of the amplitudes of the second and third harmonics. This voltage is divided by block 15 into the voltage at the output of the amplitude detector 10. At the output of block 15, we have a signal proportional to the ratio of the sum of the amplitudes of the higher harmonics to the amplitude of the first harmonic. GJ some approximation of this value can be considered proportional to the coefficient of nonlinear distortion (-K). The signal from the output of the amplitude detector 11 through the inverter 16, where it changes its sign, is fed to the first input of the adder 14, the second input of which receives a signal from the output of the amplitude detector 12, and at the output of the adder 14 we have a signal proportional to the difference of the amplitudes of the second and third harmonics (S).

Таким образом, устройство формирует не только сигналы, пропорциональные мгновенным значени м активной и реактивной составл ющих импеданса, но и вьфабатывает сигналы характеризующие нелинейные электрическиThus, the device generates not only signals proportional to the instantaneous values of the active and reactive components of the impedance, but also produces signals characterizing nonlinear electrically

312861312861

параметры биоткани. В результате повышаетс информативность исследовани функционального состо ни биоткани за счет одновременного измерени изменений во времени величин К и S в 5 совокупности с изменением величин составл ющих импеданЬа R и С.biological tissue parameters. As a result, the information content of the study of the functional state of the biological tissue is enhanced due to the simultaneous measurement of changes in time of the K and S values in 5 together with the change in the values of the components of the impedance R and C.

Claims

Invention Formula

A device for examining the functional state of a biotissue containing a current electrode connected to a generator, an indifferent electrode connected in series 15 a potential electrode, an amplifier, a first filter and a block of phase detectors, tori, characterized in that, in order to increase the information content in the study constant linear and nonlinear measurements

five

50

604

Biological parameters do not additionally contain two filters, three amplitude detectors, two adders, a dividing unit and an inverter, with the amplifier output connected to the inputs of the second filter and the second amplitude detector connected in series, as well as the third filter and the third amplitude detector, outputs the second and third amplitude detectors are connected respectively to the first and second inputs of the first adder, the output of which is connected to the first input of the division unit, to the second input of which is connected kod first filter through the first amplitude detector, the first input of the second adder is connected via an inverter to the output of the second amplitude detector, and the second input - to the output of the third amplitude detector.