SU1297809A1 - Способ исследовани в зкоупругих свойств биологических тканей и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к медицине и может быть использовано дл  диагностики заболеваний, вызывающих изменение механических свойств тканей тела. Цель изобретени  - раздельна  оценка в зких и упругих свойств биологической ткани. Устройство содержит корпус 1, соединенный с наконечником 2 отсасывающего элемента, выполненного в виде сильфона 3. На наконечнике 2 установлена контргайка 4. Полость корпуса 1 соединена с помощью трубопровода 5 с узлом 6 измерени  и индикаци. В результате создани  пониженного давлени  в полости корпуса I образуетс  деформаци  ткани. При этом в ткани возникают напр жени , имеющие сложный характер распределени . Поскольку деформации в зко- упругие, можно воспользоватьс  дл  биотканей известной реологической моделью. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил. 1C ел О55 го со оо о со (Paz.l

Description

Изобретение относитс  к медицине и может быть использовано дл  диагностики заболеваний , вызывающих изменение механических свойств тканей тела.

Цель изобретени  - раздельна  оценка в зких и упругих свойств биологической ткани.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в ограниченной области, примыкающей к поверхности биологической ткани, провод т снижение давлени  до величины, обеспечивающей деформацию поверхности ткани на определенную величину, измер ют непрерывно величину давлени  в этой области и по минимальному значению давлени  оценивают упругость биологической ткани, а по разности давлений, измеренного через 3-5 с после достижени  минимального значени , оценивают в зкость биологической ткани.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 - блок-схема узла контрол  давлени ; на фиг. 3 - график изменени  давлени  в полости корпуса.

Устройство содержит корпус 1, соединенный резьбовым соединением с трубчатым наконечником 2 отс асывающего элемента, выполненного в виде сильфона 3. На нако- нечшике 2 со стороны корпуса 1 установлена уплотн юща  контргайка 4. Полость корпуса 1 соединена с помощью трубопровода 5 с узлом 6 измерени  и индикации.

Узел 6 содержит (фиг. 2) датчик 7 дав- Jleни , выход которого электрически соеди- нен с входом пикового детектора 8, а также с одним из входов первого разностного усилител  9 и третьего разностного усилител  10. Выход пикового детектора 8 соединен с вторым входом первого разностного усилител  9, а также с входом делител  1 1 напр жени , выход которого соединен с одним из входов второго разностного усилител  12. Выходы первого 9 и второго 12 разностных усилителей соединены с входами умножител  13. Другие входы разностных усилителей 10 и 12 соединены с источниками опорного напр жени  U| и Ua.

Выходы усилител  10 и умножител  13 могут поочередно подключатьс  через коммутатор 14 к входу индикатора 15, в состав которого входит аналого-цифровой преЬб- разователь и цифровое табло (не показаны). Элементы 8-14 образуют блок 16 обработки.

Устройство работает следующим образом.

Пружинный сильфон 3 сжимаетс  и открытой торцовой частью корпуса 1 прикладываетс  к биологической ткани. Затем сильфон 3 отпускаетс  и в полости корпуса 1 создаетс  отрицательное давление ДР, в результате чего происходит куполообразна  деформаци  исследуемого участка ткани тела. Деформаци  увеличиваетс  до момента, когда отверстие наконечнир 2, через которое из полости корпуса 1 отсасываетс  воздух, будет закрыто верхним участком деформированной ткани. При этом дальнейщее разрежение в полости корпуса 1, а следователь- н,о, деформаци  ткани прекращаетс .

Давление в полости корпуса 1 через соединительный трубопровод 5 непрерывно фиксируетс  индикатором 15 узла контрол  давлени . Деформаци  ткани всегда будет, одной величины и определ етс  (фиг. 1) диаметром DO корпуса 1 и глубиной Но расположени  отверсти  наконечника 2. При этом измер емые минимальное Рм и конечное Рк значени  давлени  в полости характеризуют в зкоупругие свойства тканей тела. Дл 

стабилизации величины воздущного потока Q отсасываемого из полости корпуса 1 воздуха , канал трубчатого наконечника выбираетс  достаточно узким.

Узел 6 контрол  давлени  работает следующим образом. Датчик 7 давлени  преобразует величину давлени  в полости корпуса 1 в электрический сигнал. В процессе деформации поверхности ткани давление в полости измен етс  в соответствии с графиком (фиг. 3). До момента to происходит деформирование ткани с примерно посто н ной скоростью отсоса. Затем деформаци  поддерживаетс  посто нной и происходит установление конечного давлени  Рк. Минимальное значение давлени  Р« запоминаетс  детектором 8. На выходе первого разност5 ного усилител  9 формируетс  сигнал, пропорциональный величине ДР/ (фиг. 3). На выходе.третьего разностного усилител  10 сигнал соответствует величине ЛРм, а на выходе второго разностного усилител  12 - величине (т/Рм - п). Таким образом, на

Q выходе умножител  13 формируетс  сигнал, пропорциональный К« (коэффициенту в зкости ), а на выходе усилител  10 - К (коэффициенту упругости).

Способ осуществл ют следующим образом .

Обнажают исследуемый участок поверхности тела; сжимают сильфон устройства и производ т механический контакт кромки рабочего торца корпуса 1 с поверхностью исследуемого участка ткани. Отпускают сильфон , в результате чего происходит куполооб ., разна  деформаци  ткани в полости корпуса , измер ют минимальное значение давлени  в полости, а также конечное его значение (через 3-5 с). По измеренному минимальному значению давлени  оценивают упругость ткани, а по разности конечно- го и минимального давлений оценивают в зкость .

Пусть в результате создани  пониженного давлени  в полости корпуса 1 (фиг. 1) образуетс  деформаци  ткани в виде купола с высотой Н. При этом в ткани возникают напр жени , имеющие сложный

характер распределени . Поскольку деформации в зкоупругие, можно воспользоватьс  дл  биотканей известной реологической моделью.

известно врем  отсоса to, можно получить выражение дл  величины харак5 теризующей в зкость исследуемой среды при различной скорости деформации:

К AI3.t, K,-TV-to (1)

В полученном выражении величина Vto  вл етс  посто нной дл  заданных условий деформаци.

Можно ввести следующие показатели упругости и в зкости исследуемой среды:

К ,.

Исход  из уравнени  состо ни  газов, можно записать:

PoVo Рм (Vo+ Qto- У„ ),(4) X

а

где РО - начальное давление в полости;

Vo -объем полости;

Рм -минимальное давление в полости после отсоса;

Vq -объем, занимаемый в полости деформированной тканью дл  (объем сферического сегмента высотой Но и диаметром основани  DO) ;

to - врем  отсоса.

После преобразований выражени  (4) можно получить:

РоУ р,() °- Q Р«

(5)

Выражение (5) можно записать в упрощенном виде:

где m и п - посто нные коэффициенты и равны

т

РО УО.

п

Vo Vc

Следовательно, с учетом сжимаемости воздуха, заполн ющего полость, можно выражение (3) записать в виде

(-п).

Таким образом, дл  определени  величины К необходимо измерить разность между конечным и минимальным давлени ми в полости (APfj), а также минимальное давление (Рм).

Реализаци  выражени  (6) осуществл етс  схемой узла 6 контрол  давлени . При этом опорные напр жени  Ui и U2, подаваемые на входы усилителей 10 и 12, соответствуют коэффициентам РО и п. Коэффициент делени  делител  11 устанавливаетс  в соответствии с величиной -т.

10

Использование изобретени  позвол ет раздельно контролировать в зкие и упругие свойства биологических тканей.

Claims (3)

1. Способ исследовани  в зкоупругих свойств биологических тканей путем воздействи  пониженным давлением, отличающийс  тем, что, с целью раздельной оценки в зких и упругих свойств биологической ткани, провод т снижение давлени  в ограниченной области, примыкающей к поверхности биологической ткани, до величины, обеспечивающей деформацию поверхности ткани на определенную величину, измер ют непрерывно величину давлени  в этой об 5 ласти и по минимальному значению давлени  оценивают упругость биологической ткани , а по разности давлений, измеренного через 3-5 с после достижени  минимального значени  оценивают в зкость биологической ткани.

20

2. Устройство дл  исследовани  в зко- упругих свойств биологических тканей, содержащее колоколообразный корпус, соединенный трубопроводами с источником пониженного давлени  и с датчиком давлени , и индикатор, отличающеес  тем, что, с целью

25 раздельной оценки в зких и упругих свойств биологической ткани, между датчиком давлени  и индикатором установлен блок обработки , включающий в себ  последовательно соединенные пиковый детектор, первый разностный усилитель и умножитель,

30 выход которого через коммутатор соединен с входом индикатора, последовательно соединенные делитель напр жени , второй разностный усилитель и третий разностный усилитель, причем вход пикового детектора, первый вход третьего разностного усилител 

35 и второй вход первого разностного усилител  соединены параллельно с выходом датчика давлени , выход третьего разностного усилител  соединен с вторым входом коммутатора , вход делител  напр жени  соединен с выходом пикового детектора, выход вто40 рого разностного усилител  соединен с вторым входом умножител , а вторые входы второго и третьего разностных усилителей соединены с источниками опорного напр жени .

3. Устройство по п. 2, отличающеес  тем,

45 что источник пониженного давлени  выполнен в виде пружин щего сильфона, а трубопровод , соедин ющий пневматически полость корпуса с источником пониженного давлени , соедин етс  с корпусом с помощью уплотн емого резьбового соединени .

Фиг.З