WO2008140355A1 - Diagnosis complex for measuring 'in vivo' medico-biological parameters of the skin and mucosal tunics - Google Patents

Diagnosis complex for measuring 'in vivo' medico-biological parameters of the skin and mucosal tunics Download PDF

Info

Publication number
WO2008140355A1
WO2008140355A1 PCT/RU2008/000275 RU2008000275W WO2008140355A1 WO 2008140355 A1 WO2008140355 A1 WO 2008140355A1 RU 2008000275 W RU2008000275 W RU 2008000275W WO 2008140355 A1 WO2008140355 A1 WO 2008140355A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
radiation
optical
diagnostic
fiber
photodetectors
Prior art date
Application number
PCT/RU2008/000275
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Dmitry Alekseevich Rogatkin
Viktor Vasilievich Sidorov
Vyacheslav Ivanovich Shumsky
Original Assignee
Scientific-Production Enterprise 'lazma', Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Scientific-Production Enterprise 'lazma', Ltd. filed Critical Scientific-Production Enterprise 'lazma', Ltd.
Publication of WO2008140355A1 publication Critical patent/WO2008140355A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/10—Arrangements of light sources specially adapted for spectrometry or colorimetry
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0082—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes
    • A61B5/0084—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes for introduction into the body, e.g. by catheters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/44—Detecting, measuring or recording for evaluating the integumentary system, e.g. skin, hair or nails
    • A61B5/441—Skin evaluation, e.g. for skin disorder diagnosis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0208—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using focussing or collimating elements, e.g. lenses or mirrors; performing aberration correction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0218—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using optical fibers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/18—Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J2003/1286—Polychromator in general

Definitions

  • the invention relates to the field of medicine and medical instrument making, namely, to laser medical diagnostic equipment that implements complex non-invasive methods (ip vivo, ip situ), non-destructive, intravital diagnostics, control and / or monitoring of the functional and / or pathophysiological state of human tissues methods of laser spectral analysis, spectrophotometry of scattering and absorption, laser Doppler flowmetry, etc.
  • a comprehensive diagnostic system is known for the optical analysis of living biological tissues (Patent EP 1340452, class A61B5 / 00, 2003), which combines at least 3 separate diagnostic methods (fluorescence diagnostics, Doppler flowmetry, optical oximetry, etc. ) and analyzes the data of each individual method to form the final diagnostic result.
  • the disadvantage of this diagnostic system is the simplified design solution, which consists in the simple summation of individual diagnostic devices, which allows the formation of the diagnostic result only in the form of the conclusion “positive diagnostic result” (pathology is detected) or “negative diagnostic result (no pathology), if at least two of the diagnostic methods give rise to such a conclusion.
  • the diagnosis is based on the simplified “yes-no” principle, which does not allow the doctor to obtain the necessary medical and biological information on the functional and pathophysiological state of the biological tissue, which these diagnostic methods can potentially give (parameters of blood microcirculation, percentage of bilirubin or oxyhemoglobin in the blood, the presence of tissue enzymes of the porphyrin class, flavin respiratory enzymes, etc.).
  • a diagnostic complex for measuring the biomedical parameters of the skin and mucous membranes ip vivo containing a block of primary optical radiation sources with different radiation wavelengths, a system for transporting primary and secondary optical radiation to biological tissue and vice versa, made in the form of an optical bundle fibers with a branched instrument and a single working part, the ends of the fibers of which are located in one plane, the optoelectronic registration system is secondary optical radiation containing photodetectors with optical filters, a polychromator with a diffraction grating and a device for collecting and transmitting data to the diagnostic processing unit (RF Patent N ° 2234242, class A61B 5/05, 2003).
  • the block of optical radiation sources be equipped with a synchronizer with a built-in reference signal generator, a binary pulse counter and a binary code to position converter, and an optical-electronic registration system secondary radiation, consisting of three photodetectors, to provide a differential unit for the formation of the Doppler signal, polychromator - input lens m achromatic collimator and
  • the optical radiation transportation system should be implemented with 9 optical fibers, the ends of the working part 8 of which should be placed at equal distance from each other in a circle around the central fiber.
  • the inputs of the radiation sources are connected to the outputs of the synchronizer with a position code, the output of which is connected to the input of the data acquisition and transmission device of the optoelectronic system for recording secondary optical radiation, and the radiation sources are connected to the optical fibers located on 7 circles.
  • one of the fibers of the radiation transportation system is with a permanently switched on radiation source, two fibers adjacent to it on each side are connected to radiation sources that are switched on alternately, each of the fibers adjacent to the last on both sides is connected to two photodetectors, the outputs of which are connected to the difference a unit for generating a Doppler signal, and an optical fiber diametrically opposite to the fiber connected to a constantly-on radiation source is connected to a third photodetector, connect the central fiber to the achromatic collimator of the polychromator.
  • the filters of two photodetectors the outputs of which are connected to a difference block for generating a Doppler signal, transmit radiation only at the wavelength of the radiation source operating continuously, and for the third photodetector, all other wavelengths of other radiation sources of the source block.
  • the optical fiber of the radiation transportation system be connected to a radiation source operating continuously, as well as to execute this source single-mode.
  • the optical fibers of the radiation transportation system be performed with a metallized coating 1-100 ⁇ m thick sprayed onto their shell.
  • Figure l shows a diagram of a multifunctional diagnostic complex
  • figure 2 is a diagram of the synchronizer of the operation of radiation sources
  • Fig.3 is a diagram of the placement of fibers in the working part of the radiation transport system
  • figure 4 is an electronic circuit of a difference block forming a Doppler signal.
  • the diagnostic complex (Fig. 1) consists of a block of sources of primary (probing) optical radiation 1, a system for transporting 2 primary and secondary optical radiation to biological tissue 3 and vice versa, an optoelectronic system for recording secondary optical radiation 4, and a unit for processing diagnostic results 5.
  • the block of primary optical radiation sources 1 contains a synchronizer for the operation of radiation sources 6, separate ones, for example, laser radiation sources for different wavelengths 7.1, 7.2 ... 7.n, where 2 ⁇ n ⁇ 6, as well as standard optical focusing lenses 8.1, 8.2 ... 8.n (2 ⁇ n ⁇ 6) for each source with optical connectors for connecting an external optical fiber to them.
  • the synchronizer 6 of the operation of the radiation sources is made according to the scheme (Fig.
  • the synchronizer 6 is designed to turn on the radiation sources in the mixed radiation mode so that one of the radiation sources connected to the positional output of the synchronizer connected to the output of the constant signal 9a of the generator 9 signals, it turns out to work continuously, and the remaining radiation sources work alternately, as well as to generate a binary code of the number of the one working at each moment of time the radiation point and transmitting it further to the optoelectronic registration system for secondary optical radiation 4.
  • the synchronizer 6 has a corresponding additional output of the binary code connected to the output of the signals of the binary counter.
  • N + l spectral optical range is required.
  • n 3 laser radiation sources at wavelengths of 350 nm, 532 nm and 632 nm, with a constantly working source at 632 nm, which allows the implementation of laser Doppler flowmetry, fluorescence diagnostics and optical tissue oximetry (definition percentage of the blood fraction of oxyhemoglobin).
  • An extended version with n 5 and wavelengths of radiation sources 35Onm, 405nm, 532nm, 632nm and 805nm, with a constantly working source at 805nm, allows you to additionally determine the presence of lipofuscin, melanin in the tissues, the total volumetric
  • the transportation system 2 of the primary and secondary optical radiation to the biological tissue and vice versa is made in the form of a bundle of nine separate optical fibers with a branched instrument part 2a and a single working part 26 facing the biological tissue under study 3.
  • each individual fiber at the end of the instrument part isolated from the common harness connected using standard optical connectors, for example, type "SMA-705" or "FC", to the inputs and outputs of individual elements of blocks 1 and 4 of the diagnostic complex, as shown in Fig.l, including to the outputs of individual radiation sources, which fundamentally distinguishes the design of this unit from the prototype and removes the need to place a special radiation mixer in the radiation source block.
  • the optical fibers with their ends are placed and fixed in a single bundle in the same plane as shown in Fig.Z. 8 fibers 2.1 ...
  • fiber 2.8 are placed at an equal distance from each other around a circle with a diameter of 1-2 mm in a certain order, around one central fiber 2.9.
  • fiber 2.3 On each side of fiber 2.3, two adjacent fibers 2.1, 2.2 and 2.4.2.5 are placed, fibers 2.6.2.8 adjoin the last on both sides, fiber 2.7 is placed on a circle diametrically opposite to fiber 2.3.
  • the fiber 2.3 is connected to a permanently switched on source of radiation
  • the fibers 2.1, 2.2 and 2.4,2.5 are connected to the radiation sources switched on alternately 1.2 .... 7.n,
  • Fibers 2.1 ... 2.5 realize the delivery of primary radiation to biological tissue. Fibers 2.6 .... 2.8 and 2.9 are intended for transporting secondary optical radiation from biological tissue to the secondary radiation recording system 4.
  • This arrangement and functional purpose of the fibers makes it possible to have both the same, for example 2.3-2.6 and 2.3-2.8, and different, for example 2.3-2.7 and 2.5-2.7, distances between the illumination area of biological tissue with primary optical radiation and the place of collection of secondary optical radiation from it that allows more accurately and in real time to further implement the method of registration and separation of Doppler signals, and also leaves the possibility to fully implement all the calculation algorithms for other diagnostic methods and channels.
  • single-mode optical fiber as an optical fiber 2.3, transmitting radiation from a radiation source operating continuously.
  • optical fibers with a thin metallized coating sprayed on their shell with a thickness of 1-100 ⁇ m, which excludes optical cross-illumination in the system, as an additional option that improves the noise immunity of the radiation transportation system.
  • the optoelectronic secondary optical radiation recording system 4 comprises a polychromator 12 made on the basis of a concave diffraction grating (combining the functions of a concave spherical mirror and a diffraction grating), which in this connection is additionally equipped with an input lens achromatic collimator 13 for coupling an optical fiber with an optical polychromator circuit, an amplifier is a signal shaper from polychromator 14, which provides the formation of signals in the form of a functional dependent “Amplitude - wavelength” for laser optical spectroscopy and fluorescence diagnostics, three separate photodetectors 15.1-15.3, for example, three silicon photodiodes with appropriate filters and optical connectors 16.1-16.3 for connecting fibers from the secondary optical radiation transport system 2 from biological tissue , amplifier — shaper of signals of the spectrophotometric diagnostic method 17, difference block for the formation of the Doppler signal 18 and a device for collecting and transmitting data 19 to the processing unit for diagnostic results 5.
  • an optical fiber 2.7 located in the working part of the transportation system 2, is connected to the input of the photodetector connected to the amplifier-driver of the signals of the spectrophotometric diagnostic method 17, and fibers 2.8 and 2.6 are connected to the inputs of two photodetectors connected to the difference unit 18 (Fig. 3 ), and to the input of the achromatic collimator of the polychromator 13 is an optical fiber located in the center of the tow 2.9.
  • the data collection and transmission device 19 is a standard microprocessor device that allows you to collect and accumulate analog electrical data from blocks 14, 17, 18, convert them to digital form, generate code packages with data binding from the synchronizer 6 of the radiation source block, etc. ., as well as transmit them in the format of computer signals via standard interface buses (COM port, USB port, etc.) to the diagnostic processing unit 5.
  • the block for processing the results of diagnostics 5 is a standard personal computer or any specialized computer with appropriate software.
  • an electronic circuit containing 2 filters of the alternating signal 20.1 and 20.2, which select signals in the band of the Doppler frequency shift on moving shaped blood cells (100Hz-20kHz), two voltage dividers 21.1 and 21.2 and the actual scheme for generating the difference of two signals 22.
  • the diagnostic complex in this configuration as a whole works in the following way.
  • the synchronizer 6 turns on the sources 7 in the mode when one source works continuously, and the rest alternately, and generates a binary code of the radiation source working at each moment of time, transmitting it to the data collection and broadcasting device 19.
  • the radiation from the sources through the transportation system 2 goes to biological tissue 3, and the secondary radiation from biological tissue to the optoelectronic system for recording secondary optical radiation 4.
  • the achromatic collimator 13 which forms a parallel light beam from the optical fiber 2.9, into the polychromator 12, where it is decomposed into the spectrum by the concave diffraction grating and the entire spectrum is then recorded in a standard way using a photodetector array based on, for example, CCD structures.
  • the electrical signals from the CCD photodetector are then amplified by block 14, filtered, and transmitted to the device 19 with reference to the registered radiation power density to the light wavelength in the range 300-1000 nm.
  • the data for the absorption spectrophotometry and scattering spectrophotometry methods are generated using optical fiber 2.7, photodetector 15.1 and block 17. Moreover, for three different radiation sources, with different wavelengths of the primary (probing) radiation connected to the optical fibers 2.1- 2.3 (or 2.3- 2.5), the registration of secondary optical radiation from biological tissue with optical fiber 2.7 will occur at different distances from the point of illumination of biological tissue, which fully allows implement the spectrophotometry method in terms of determining all the scattering and absorbing properties of biological tissue, but whiter than simple hardware than the prototype, as well as all the computational algorithms embedded in the prototype using this method.
  • the sequential operation of all radiation sources allows for the registration of secondary optical radiation from biological tissue in this method to use only one photodetector.
  • the signal of the Doppler spectrum (laser Doppler flowmetry method) in the proposed design of the diagnostic complex is continuously and hardware-recorded (generated) during continuous operation of one of the radiation sources using receiving optical fibers 2.6 and 2.8, photodetectors 15.2-15.3 and difference block 18.
  • the same distance of the receiving fibers 2.6 and 2.8 from an optical fiber 2.3 with primary probe radiation allow immediately using the difference method to hardware-select non-synchronous oscillations in signals caused by scattering light on moving elements of the medium (blood cells) and Doppler shift of the primary radiation spectrum.
  • the final collection, generation and conversion of signals with reference to the wavelengths of the working radiation sources in the form of standard computer signals is carried out in device 19 of system 4.
  • device 19 uses modern standard microprocessor controllers as device 19 allows you to generate almost any computer signal, including for the exchange protocol data via the standard USB port, which even more whiter increases the speed and throughput of the entire system.
  • the final processing of data in the form of computer signals occurs in the processing unit for diagnostic results 5 using known programs and algorithms similar to those described in patents for analogues of the invention (for example, patent RU 2234853) or in the patent for the prototype. These programs and algorithms are generally known and are not the subject of this invention.

Abstract

The invention relates to medical engineering, in particular to laser medical diagnosis facilities. The inventive diagnosis complex comprises a unit of primary optical radiation sources having different radiation wavelengths, a system for transmitting the primary and secondary optical radiations to a biological tissue and back, an optoelectronic system for recording secondary optical radiation, a polychromator with a diffraction grating and a device for collecting and transmitting data to a unit for processing diagnosis results. The unit of radiation sources comprises a synchroniser with a reference signal generator incorporated therein, a binary pulse counter and a converter for converting a binary code into a positional code, and the optoelectronic system for recording the secondary optical radiation, which consists of three photoreceivers, is provided with a differential Doppler signal-forming unit. The polychromator has a lens achromatic collimator and the differential grating thereof is concave-shaped. The optical radiation transmitting system consists of nine optical fibres, eight of which are located at an equal distance from each other along a circle about a central fibre.

Description

Диагностический комплекс для измерения медико-биологических параметров кожи и слизистых оболочек "iп vivо" Diagnostic complex for measuring biomedical parameters of the skin and mucous membranes "ip vivo"
Изобретение относится к области медицины и медицинского приборостроения, а именно, к лазерной медицинской диагностической аппаратуре, реализующей комплексные методы неинвазивной (iп vivо, iп situ), неразрушающей, прижизненной диагностики, контроля и/или мониторинга функционального и/или патофизиологического состояния тканей человека на основе методов лазерного спектрального анализа, спектрофотометрии рассеяния и поглощения, лазерной доплеровской флоуметрии и т.п.The invention relates to the field of medicine and medical instrument making, namely, to laser medical diagnostic equipment that implements complex non-invasive methods (ip vivo, ip situ), non-destructive, intravital diagnostics, control and / or monitoring of the functional and / or pathophysiological state of human tissues methods of laser spectral analysis, spectrophotometry of scattering and absorption, laser Doppler flowmetry, etc.
Известен способ и устройство для биофотометрического контроля состояния пораженных биологических тканей (Авторское свидетельство СССР 1545346, кл. A61B5/00 1984 г.; авторское свидетельство СССР 1481938 кл. A61B5/00 1985 г.).A known method and device for biophotometric monitoring of the state of affected biological tissues (USSR author's certificate 1545346, class A61B5 / 00 1984; USSR author's certificate 1481938 class A61B5 / 00 1985).
Известен способ и устройства для определения скорости капиллярного кровотока с использованием эффекта Доплера, а также методики оценки состояния биологических тканей на их основеA known method and device for determining the speed of capillary blood flow using the Doppler effect, as well as methods for assessing the state of biological tissues based on them
(Патент США 4596254, A61B5/00 1986 г., патент РФ 2140199,к л(US patent 4596254, A61B5 / 00 1986, patent of the Russian Federation 2140199, to l
A61B 5/05,1999 г.);A61B 5/05/1999);
Известен способ и устройства для неинвазивной флюоресцентной диагностики злокачественных новообразований в тканях человека (Патент РФ 2012243, кл A61B5/05, 1994 г., патент США 5647368, кл A61B5/00, 1997 г.).A known method and device for non-invasive fluorescence diagnosis of malignant neoplasms in human tissues (RF Patent 2012243, CL A61B5 / 05, 1994, US Patent 5647368, CL A61B5 / 00, 1997).
Известен способ и устройства для неинвазивного определения процентного содержания оксигемоглобина в крови человека (Патент США 4714341, кл A61B5/00, 1987 г.), а также устройства для ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) определения совместно уровня объемного кровенаполнения мягких тканей и процентного содержания оксигемоглобина в крови (Патент РФ 2234853, кл A61B5/05, 2002) на основе данных оптической абсорбционной спектроскопии; Однако все перечисленные методы и устройства имеют много недостатков. Основной и существенный недостаток всех этих методов и устройств - получение отдельных фрагментарных данных на основе одного из выбранных методов iп vivо диагностики по одному из анализируемых физических явлений (флюоресценции, оптическому поглощению, эффекту Доплера и т.д.), без учета влияния всегда присутствующих при взаимодействии оптического излучения и биологической ткани и других физических явлений и факторов, что существенно снижает эффективность, достоверность и информативность проводимой диагностики с точки зрения практической медицины.A known method and device for non-invasive determination of the percentage of oxyhemoglobin in human blood (US Patent 4714341, CL A61B5 / 00, 1987), as well as a device for a SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) determining together the level of volumetric blood filling of the soft tissues and the percentage of oxyhemoglobin in the blood (RF Patent 2234853, CL A61B5 / 05, 2002) based on optical absorption spectroscopy; However, all of the above methods and devices have many disadvantages. The main and significant drawback of all these methods and devices is the receipt of separate fragmentary data on the basis of one of the selected methods of vivo diagnostics for one of the analyzed physical phenomena (fluorescence, optical absorption, Doppler effect, etc.), without taking into account the influence always present at the interaction of optical radiation and biological tissue and other physical phenomena and factors, which significantly reduces the efficiency, reliability and information content of the diagnostics from the point of view of practical th medicine.
Известна комплексная диагностическая система для оптического анализа живых биологических тканей (Патент EP 1340452, кл. A61B5/00, 2003), которая сочетает в себе не менее 3-х отдельных диагностических методов (флюоресцентную диагностику, доплеровскую флоуметрию, оптическую оксиметрию и т.п.) и анализирует данные каждого отдельного метода для формирования конечного диагностического результата.A comprehensive diagnostic system is known for the optical analysis of living biological tissues (Patent EP 1340452, class A61B5 / 00, 2003), which combines at least 3 separate diagnostic methods (fluorescence diagnostics, Doppler flowmetry, optical oximetry, etc. ) and analyzes the data of each individual method to form the final diagnostic result.
Недостатком этой диагностической системы является упрощенное конструктивное решение, заключающееся в простом суммировании отдельных диагностических приборов, что позволяет осуществлять формирование результата диагностики только в виде заключения «пoлoжитeльный результат диaгнocтики» (выявлено наличие патологии) или «oтpицaтeльный результат диагностика (нет патологии), если по крайней мере два из диагностических методов дают основание для такого вывода. Т.е. в данном случае диагностика строится по упрощенному принципу «дa-нeт», что не позволяет врачу получать необходимую ему полную медико-биологическую информацию по функциональному и патофизиологическому состоянию биоткани, которую потенциально могут давать эти диагностические методы (параметры микроциркуляции крови, процентное содержание билирубина или оксигемоглобина в крови, наличие тканевых ферментов класса порфиринов, флавиновых дыхательных ферментов и др.).The disadvantage of this diagnostic system is the simplified design solution, which consists in the simple summation of individual diagnostic devices, which allows the formation of the diagnostic result only in the form of the conclusion “positive diagnostic result” (pathology is detected) or “negative diagnostic result (no pathology), if at least two of the diagnostic methods give rise to such a conclusion. Those. in this case, the diagnosis is based on the simplified “yes-no” principle, which does not allow the doctor to obtain the necessary medical and biological information on the functional and pathophysiological state of the biological tissue, which these diagnostic methods can potentially give (parameters of blood microcirculation, percentage of bilirubin or oxyhemoglobin in the blood, the presence of tissue enzymes of the porphyrin class, flavin respiratory enzymes, etc.).
Наиболее близким к предлагаемому является диагностический комплекс для измерения медико-биологических параметров кожи и слизистых оболочек iп vivо, содержащий блок источников первичного оптического излучения с разными длинами волн излучения, систему транспортировки первичного и вторичного оптического излучения к биологической ткани и обратно, выполненную в виде жгута оптических волокон с разветвленной приборной и единой рабочей частью, торцы волокон которой размещены в одной плоскости, оптико-электронную систему регистрации вторичного оптического излучения, содержащую фотоприемниками с оптическими фильтрами, полихроматор с дифракционной решеткой и устройство сбора и трансляции данных в блок обработки результатов диагностики (Патент РФ N°2234242, кл. A61B 5/05, 2003).Closest to the proposed one is a diagnostic complex for measuring the biomedical parameters of the skin and mucous membranes ip vivo, containing a block of primary optical radiation sources with different radiation wavelengths, a system for transporting primary and secondary optical radiation to biological tissue and vice versa, made in the form of an optical bundle fibers with a branched instrument and a single working part, the ends of the fibers of which are located in one plane, the optoelectronic registration system is secondary optical radiation containing photodetectors with optical filters, a polychromator with a diffraction grating and a device for collecting and transmitting data to the diagnostic processing unit (RF Patent N ° 2234242, class A61B 5/05, 2003).
С помощью данного устройства реализуется одновременно несколько диагностических методов (спектроскопический метод, фотометрический метод, анализ доплеровского спектра и др.).Using this device, several diagnostic methods are simultaneously implemented (spectroscopic method, photometric method, Doppler spectrum analysis, etc.).
Однако эта диагностическая система, несмотря на свои значительные диагностические возможности, по результатам ее детальной конструкторской проработки, изготовления и пробной эксплуатации в клинике оказалась не лишенной ряда существенных недостатков.However, this diagnostic system, despite its significant diagnostic capabilities, according to its results detailed design study, manufacture and trial operation in the clinic was not without a number of significant shortcomings.
Среди обнаруженных основных недостатков, можно отметить следующие:Among the main deficiencies found, the following can be noted:
- Обязательное наличие в блоке источников излучения специального смесителя излучения, обеспечивающего сведение и ввод излучений от разных источников в одно единое оптическое волокно (объектив) системы транспортировки излучения к биоткани, которое, в свою очередь, призвано формировать одну и единую для всех используемых длин волн излучений область освещения на поверхности биоткани. Такой смеситель излучения усложняет и удорожает конструкцию, а выход его из строя сразу приводит к полной потере работоспособности всей диагностической системы в целом. - Необходимое наличие в системе обработки сигналов двух или более одинаковых оптоэлектронных блоков, очень сложных и дорогих в изготовлении, настройке и эксплуатации. На практике добиться одинаковых технических характеристик даже для двух таких блоков из- за имеющегося технологического разброса в технических характеристиках отдельных комплектующих элементов этих блоков оказывается очень сложным, что приводит к неодинаковости их характеристик в целом и, соответственно, к возникновению ошибок в конечном диагностическом результате.- The presence in the block of radiation sources of a special radiation mixer, which ensures the mixing and input of radiation from different sources into one single optical fiber (lens) of the radiation transportation system to biological tissue, which, in turn, is designed to form one and the same for all used radiation wavelengths the area of illumination on the surface of the biological tissue. Such a radiation mixer complicates and increases the cost of the design, and its failure immediately leads to a complete loss of operability of the entire diagnostic system as a whole. - The necessary presence in the signal processing system of two or more identical optoelectronic units, which are very complex and expensive to manufacture, configure and operate. In practice, it turns out to be very difficult to achieve the same technical characteristics even for two such units due to the technological variation in the technical characteristics of the individual component parts of these units, which leads to unevenness of their characteristics as a whole and, accordingly, to errors in the final diagnostic result.
- Необходимое наличие "п" быстродействующих фотоприемников в одном из спектральных оптических блоков системы обработки сигналов, общим количеством "п", равным общему количеству длин волн источников излучения.- The necessary presence of "n" high-speed photodetectors in one of the spectral optical units of the signal processing system, the total number of "n" equal to the total number of wavelengths of the radiation sources.
- Обязательное наличие сложного и многоступенчатого вычислительного алгоритма в блоке обработки результатов диагностики, который при исследовании типовых динамических процессов, например, микроциркуляции крови (ритмов микроциркуляции), реализующихся в биологических тканях в частотном диапазоне 0-20 Гц и регистрируемых доплеровским методом, не позволяет проводить все вычисления в реальном масштабе времени даже на современных быстродействующих 2-х ядерных персональных компьютерах. Это приводит к тому, что диагностический результат появляется с задержкой во времени, что не позволяет врачу эффективно проводить какие-либо функциональные исследования и наблюдать в динамике изменение показателей у пациента в процессе функциональных нагрузочных тестов. Кроме того, дополнительное требуемое на обработку результатов время, сверх времени проведения собственно диагностической процедуры, уменьшает общую пропускную способность диагностической системы в целом и снижает ее эффективность в практическом здравоохранении.- Mandatory availability of complex and multi-stage a computational algorithm in the processing unit of the diagnostic results, which, when studying typical dynamic processes, for example, blood microcirculation (microcirculation rhythms), realized in biological tissues in the frequency range 0-20 Hz and recorded by the Doppler method, does not allow all calculations in real time even on modern high-speed 2-core personal computers. This leads to the fact that the diagnostic result appears with a time delay, which does not allow the doctor to effectively carry out any functional studies and to observe the dynamics of the patient’s indicators during the functional load tests. In addition, the additional time required for processing the results, in addition to the time of the actual diagnostic procedure, reduces the overall throughput of the diagnostic system as a whole and reduces its effectiveness in practical healthcare.
Все это в совокупности делает диагностическую систему мало эффективной на практике, дорогой и сложной в технической реализации и эксплуатации. Кроме того, приводит к возникновению дополнительных приборных ошибок диагностики, а сам диагностический процесс на основе этой диагностической системы оказывается лишенным одного из своих важных потребительских качеств - реального масштаба времени получения конечного диагностического результата. Задача, поставленная авторами, направлена на устранение указанных недостатков и создание более простой, дешевой и более эффективной на практике многофункциональной лазерной медицинской диагностической системы, пригодной для решения iп vivо практических диагностических задач реального времени.All this together makes the diagnostic system ineffective in practice, expensive and complicated in technical implementation and operation. In addition, it leads to the appearance of additional instrumental diagnostic errors, and the diagnostic process based on this diagnostic system is deprived of one of its important consumer qualities - the real time scale for obtaining the final diagnostic result. The task set by the authors is aimed at eliminating these shortcomings and creating a simpler, cheaper, and more effective in practice multifunctional laser medical diagnostic system suitable for solving ip vivo practical real-time diagnostic tasks.
Эта задача решена тем, что в диагностическом комплексе для измерения медико-биологических параметров кожи и слизистых оболочек iп vivо, содержащем блок источников первичного оптического излучения с разными длинами волн излучения, систему транспортировки первичного и вторичного оптического излучения к биологической ткани и обратно соответственно, выполненную в виде жгута оптических волокон с разветвленной приборной и единой рабочей частью, оптико-электронную систему регистрации вторичного оптического излучения, содержащую фотоприемники с оптическими фильтрами, полихроматор с дифракционной решеткой и устройство сбора и трансляции данных в блок обработки результатов диагностики, предложено блок источников оптического излучения снабдить синхронизатором со встроенным генератором опорных сигналов, двоичным счетчиком импульсов и преобразователем двоичного кода в позиционный, а оптико-электронную систему регистрации вторичного излучения, состоящую из трех фотоприемников, снабдить разностным блоком формирования доплеровского сигнала, полихроматор - входным линзовым ахроматическим коллиматором и выполнить с вогнутой дифракционной решеткой. При этом систему транспортировки оптического излучения выполнить с 9 оптическими волокнами, торцы рабочей части 8 из которых разместить на равном расстоянии друг от друга по окружности вокруг центрального волокна. Входы источников излучения подключить к выходам синхронизатора с позиционным кодом, выход которого соединен с входом устройства сбора и трансляции данных оптико-электронной системы регистрации вторичного оптического излучения, а источники излучения подключить к оптическим волокнам, размещенным на 7 окружности. Причем одно из волокон системы транспортировки излучения - с постоянно включенным источником излучения, по два смежных с ним с каждой стороны волокна соединены с источниками излучения, включающимися поочередно, каждое из волокон примыкающих к последним с обеих сторон соединить с двумя фотоприемниками, выходы которых соединить с разностным блоком формирования доплеровского сигнала, а оптическое волокно, диаметрально противоположное волокну, соединенному с постоянно включенным источником излучения, соединить с третьим фотоприемником, центральное волокно подключить к ахроматическому коллиматору полихроматора.This problem is solved by the fact that in the diagnostic complex for measuring the biomedical parameters of the skin and mucous membranes ip vivo, containing a block of primary optical radiation sources with different radiation wavelengths, a system for transporting primary and secondary optical radiation to biological tissue and vice versa, made in in the form of a bundle of optical fibers with a branched instrument and a single working part, an optoelectronic system for recording secondary optical radiation containing a photodetector iki with optical filters, a polychromator with a diffraction grating and a device for collecting and transmitting data to the processing unit for diagnostic results, it is proposed that the block of optical radiation sources be equipped with a synchronizer with a built-in reference signal generator, a binary pulse counter and a binary code to position converter, and an optical-electronic registration system secondary radiation, consisting of three photodetectors, to provide a differential unit for the formation of the Doppler signal, polychromator - input lens m achromatic collimator and perform with a concave diffraction grating. In this case, the optical radiation transportation system should be implemented with 9 optical fibers, the ends of the working part 8 of which should be placed at equal distance from each other in a circle around the central fiber. The inputs of the radiation sources are connected to the outputs of the synchronizer with a position code, the output of which is connected to the input of the data acquisition and transmission device of the optoelectronic system for recording secondary optical radiation, and the radiation sources are connected to the optical fibers located on 7 circles. Moreover, one of the fibers of the radiation transportation system is with a permanently switched on radiation source, two fibers adjacent to it on each side are connected to radiation sources that are switched on alternately, each of the fibers adjacent to the last on both sides is connected to two photodetectors, the outputs of which are connected to the difference a unit for generating a Doppler signal, and an optical fiber diametrically opposite to the fiber connected to a constantly-on radiation source is connected to a third photodetector, connect the central fiber to the achromatic collimator of the polychromator.
Кроме того, предложено, чтобы фильтры двух фотоприемников, выходы которых соединены с разностным блоком формирования доплеровского сигнала пропускали излучение только на длине волны источника излучения работающего непрерывно, а для третьего фотоприемника - все другие длины волн других источников излучения блока источников.In addition, it was proposed that the filters of two photodetectors, the outputs of which are connected to a difference block for generating a Doppler signal, transmit radiation only at the wavelength of the radiation source operating continuously, and for the third photodetector, all other wavelengths of other radiation sources of the source block.
Предложено выполнение разностного блока схемы формирования доплеровского сигнала, при котором он содержит 2 фильтра переменного сигнала, два делителя напряжения и схему формирования разности двух сигналов, при этом выходы фотоприемников, соединеных с разностным блоком формирования доплеровского сигнала подключены к соответствующему фильтру переменного сигнала и к «X» входу делителя напряжения, к другому «Y» входу которого подключен выход этого же фильтра переменного сигнала, а выходы делителей, каждый из которых формирует отношение Z=YfK, подсоединены далее к входам схемы формирования разности двух сигналов. Предложено оптическое волокно системы транспортировки излучения, соединить с источником излучения, работающим непрерывно, а также сам этот источник выполнить одномодовыми. Дополнительно предложено оптические волокна системы транспортировки излучения выполнить с напыленным на их оболочку металлизированным покрытием толщиной 1-100 мкм.The implementation of the difference block of the Doppler signal generating circuit is proposed, in which it contains 2 AC signal filters, two voltage dividers and a difference circuit of two signals, while the outputs of the photodetectors connected to the Doppler signal generating differential block are connected to the corresponding variable signal filter and to “X "The input of the voltage divider, to the other" Y "input of which the output of the same AC signal filter is connected, and the outputs of the dividers, each of which forms the ratio Z = YfK are further connected to the inputs of the circuit for generating the difference of two signals. It is proposed that the optical fiber of the radiation transportation system be connected to a radiation source operating continuously, as well as to execute this source single-mode. In addition, it is proposed that the optical fibers of the radiation transportation system be performed with a metallized coating 1-100 μm thick sprayed onto their shell.
На фиг.l показана схема многофукционального диагностического комплекса, на фиг.2 - схема синхронизатора работы источников излучения; на фиг.З - схема размещения волокон в рабочей части системы транспортировки излучения; на фиг.4 - электронная схема разностного блока формирования доплеровского сигнала.Figure l shows a diagram of a multifunctional diagnostic complex, figure 2 is a diagram of the synchronizer of the operation of radiation sources; in Fig.3 is a diagram of the placement of fibers in the working part of the radiation transport system; figure 4 is an electronic circuit of a difference block forming a Doppler signal.
Диагностический комплекс ( Фиг.l) состоит из блока источников первичного (зондирующего) оптического излучения 1, системы транспортировки 2 первичного и вторичного оптического излучения к биологической ткани 3 и обратно, оптико-электронной системы регистрации вторичного оптического излучения 4 и блока обработки результатов диагностики 5.The diagnostic complex (Fig. 1) consists of a block of sources of primary (probing) optical radiation 1, a system for transporting 2 primary and secondary optical radiation to biological tissue 3 and vice versa, an optoelectronic system for recording secondary optical radiation 4, and a unit for processing diagnostic results 5.
Блок источников первичного оптического излучения 1 содержит синхронизатор работы источников излучения 6, собственно отдельные, например, лазерные источники излучения на разные длины волн 7.1, 7.2 ... 7.n, где 2<n<6, а также стандартные оптические фокусирующие объективы 8.1, 8.2 ...8.n (2<n<6) для каждого источника с оптическими разъемами для подключения к ним внешнего оптического волокна. При этом синхронизатор 6 работы источников излучения выполнен, по схеме (Фиг.2) со встроенным стандартным внутренним генератором опорных сигналов 9, имеющим выходы постоянного сигнала 9а и сигнала опорной частоты D>20Гц 96, двоичным счетчиком 10 с коэффициентом счета n+1, где п - количество отдельных источников излучения в блоке источников 1, а также преобразователем двоичного кода в позиционный 11. Функционально синхронизатор 6 предназначен для включения источников излучения в смешанном режиме излучения так, что один из источников излучения, своим входом подключенный к позиционному выходу синхронизатора, соединенному с выходом постоянного сигнала 9а генератора сигналов 9, оказывается работающим постоянно, а остальные источники излучения работают поочередно, а также для формирования двоичного кода номера работающего в каждый момент времени источника излучения и передачи его далее в оптико-электронную систему регистрации вторичного оптического излучения 4. Для этого синхронизатор 6 имеет соответствующий дополнительный выход двоичного кода, соединенный с выходом сигналов двоичного счетчика.The block of primary optical radiation sources 1 contains a synchronizer for the operation of radiation sources 6, separate ones, for example, laser radiation sources for different wavelengths 7.1, 7.2 ... 7.n, where 2 <n <6, as well as standard optical focusing lenses 8.1, 8.2 ... 8.n (2 <n <6) for each source with optical connectors for connecting an external optical fiber to them. In this case, the synchronizer 6 of the operation of the radiation sources is made according to the scheme (Fig. 2) with the built-in standard internal reference signal generator 9 having the outputs of the constant signal 9a and the reference frequency signal D> 20Hz 96, with a binary counter 10 with an account coefficient n + 1, where p - the number of individual sources radiation in the source block 1, as well as a binary code to positional converter 11. Functionally, the synchronizer 6 is designed to turn on the radiation sources in the mixed radiation mode so that one of the radiation sources connected to the positional output of the synchronizer connected to the output of the constant signal 9a of the generator 9 signals, it turns out to work continuously, and the remaining radiation sources work alternately, as well as to generate a binary code of the number of the one working at each moment of time the radiation point and transmitting it further to the optoelectronic registration system for secondary optical radiation 4. For this, the synchronizer 6 has a corresponding additional output of the binary code connected to the output of the signals of the binary counter.
Выбор конкретных рабочих длин волн излучений, определяется задачей спектрофотометрии по выявлению наличия или отсутствия в биологической ткани тех или иных оптических поглотителей света (меланина в коже, окси- и дезоксигемоглобина в крови и т.д.). В общем случае, для определения N оптически активных поглотителей внутри ткани, как правило, требуется N+l спектральный оптический диапазон. Кроме того, минимум один спектральный диапазон (одна длина волны) необходим для реализации метода лазерной доплеровской флоуметрии и минимум 3 длины волны необходимы для регистрации наиболее важных флюорофоров биологических тканей по их характерным спектрам флюоресценции (фосфоресценции) методом лазерной флюоресцентной спектроскопии (пиридиннуклеотидов, флавинов и порфиринов). Поскольку часть длин волн излучений (спектральных диапазонов) может использоваться одновременно для двух или более задач в предлагаемом варианте диагностического комплекса (совместно, например, для задач спектрофотометрии и флюоресцентной спектроскопии), минимально необходимым количеством излучателей можно считать - n=3, а вполне достаточным для большинства практических медицинских приложений n=5. Например, блок источников излучения в предлагаемой конструкции диагностического комплекса может содержать n=3 лазерных источника излучения на длины волн 350нм, 532нм и 632нм, с постоянно работающим источником на 632нм, что позволяет реализовать методики лазерной доплеровской флоуметрии, флюоресцентной диагностики и оптической тканевой оксиметрии (определение процентного содержания в крови фракции оксигемоглобина). Расширенный вариант с n=5 и длинами волн источников излучения 35Oнм, 405нм, 532нм, 632нм и 805нм, с постоянно работающим источником на 805нм, позволяет дополнительно определять наличие в тканях липофусцина, меланина, общее объемное кровенаполнение тканей и т.д. Как дополнительный вариант, улучшающий помехоустойчивость и эксплуатационные качества конструкции в целом, предлагается использовать в качестве источника излучения, работающего непрерывно, высокодобротный одномодовый лазер. Система транспортировки 2 первичного и вторичного оптического излучения к биологической ткани и обратно выполнена в виде жгута из девяти отдельных оптических волокон с разветвленной приборной частью 2а и единой рабочей частью 26, обращенной к исследуемой биологической ткани 3. При этом в конце приборной части каждое отдельное волокно, выделенное из общего жгута, подключается с помощью стандартных оптических разъемов, например, типа "SMA- 705" или "FC", к входам и выходам отдельных элементов блоков 1 и 4 диагностического комплекса, как показано на Фиг.l, в том числе и к выходам отдельных источников излучения, что принципиально отличает конструкцию этого узла от прототипа и снимает необходимость размещения в блоке источников излучения специального смесителя излучения. А в конце рабочей части, обращенной к биологической ткани, оптические волокна своими торцами размещены и закреплены в едином жгуте в одной плоскости так, как показано на Фиг.З. 8 волокон 2.1...2.8 размещены на равном расстоянии друг от друга по окружности диаметром 1-2 мм в определенном порядке, вокруг одного центрального волокна 2.9. С каждой стороны волокна 2.3, , размещены по два смежных с ним волокна 2.1, 2.2 и 2.4,2.5, к последним с обеих сторон примыкают волокна 2.6,2.8, волокно 2,7 размещено на окружности диаметрально противоположно волокну 2.3. Причем волокно 2.3 соединено с постоянно включенным источником излучения, волокна 2.1, 2.2 и 2.4,2.5, соединены с источниками излучения включающимися поочередно 1.2....7.n,The choice of specific working wavelengths of radiation is determined by the task of spectrophotometry to detect the presence or absence in the biological tissue of various optical light absorbers (melanin in the skin, hydroxy- and deoxyhemoglobin in the blood, etc.). In the General case, to determine the N optically active absorbers within the tissue, as a rule, N + l spectral optical range is required. In addition, at least one spectral range (one wavelength) is required to implement the laser Doppler flowmetry method and at least 3 wavelengths are necessary to record the most important fluorophores of biological tissues by their characteristic fluorescence (phosphorescence) spectra by laser fluorescence spectroscopy (pyridine nucleotides, flavins and porphyrins ) Since part of the radiation wavelengths (spectral ranges) can be used simultaneously for two or more tasks in the proposed version of the diagnostic complex (together, for example, for spectrophotometry and fluorescence spectroscopy), the minimum required number of emitters can be considered - n = 3, and n = 5 quite sufficient for most practical medical applications. For example, the block of radiation sources in the proposed design of the diagnostic complex may contain n = 3 laser radiation sources at wavelengths of 350 nm, 532 nm and 632 nm, with a constantly working source at 632 nm, which allows the implementation of laser Doppler flowmetry, fluorescence diagnostics and optical tissue oximetry (definition percentage of the blood fraction of oxyhemoglobin). An extended version with n = 5 and wavelengths of radiation sources 35Onm, 405nm, 532nm, 632nm and 805nm, with a constantly working source at 805nm, allows you to additionally determine the presence of lipofuscin, melanin in the tissues, the total volumetric blood supply of tissues, etc. As an additional option that improves the noise immunity and performance of the structure as a whole, it is proposed to use a high-quality single-mode laser as a radiation source operating continuously. The transportation system 2 of the primary and secondary optical radiation to the biological tissue and vice versa is made in the form of a bundle of nine separate optical fibers with a branched instrument part 2a and a single working part 26 facing the biological tissue under study 3. In addition, each individual fiber at the end of the instrument part isolated from the common harness, connected using standard optical connectors, for example, type "SMA-705" or "FC", to the inputs and outputs of individual elements of blocks 1 and 4 of the diagnostic complex, as shown in Fig.l, including to the outputs of individual radiation sources, which fundamentally distinguishes the design of this unit from the prototype and removes the need to place a special radiation mixer in the radiation source block. And at the end of the working part, facing the biological tissue, the optical fibers with their ends are placed and fixed in a single bundle in the same plane as shown in Fig.Z. 8 fibers 2.1 ... 2.8 are placed at an equal distance from each other around a circle with a diameter of 1-2 mm in a certain order, around one central fiber 2.9. On each side of fiber 2.3,, two adjacent fibers 2.1, 2.2 and 2.4.2.5 are placed, fibers 2.6.2.8 adjoin the last on both sides, fiber 2.7 is placed on a circle diametrically opposite to fiber 2.3. Moreover, the fiber 2.3 is connected to a permanently switched on source of radiation, the fibers 2.1, 2.2 and 2.4,2.5 are connected to the radiation sources switched on alternately 1.2 .... 7.n,
Волокна 2.1...2.5 реализуют доставку первичного излучения к биологической ткани. Волокна 2.6....2,8 и 2,9 предназначены для транспортировки вторичного оптического излучения от биологической ткани к системе регистрации вторичного излучения 4.Fibers 2.1 ... 2.5 realize the delivery of primary radiation to biological tissue. Fibers 2.6 .... 2.8 and 2.9 are intended for transporting secondary optical radiation from biological tissue to the secondary radiation recording system 4.
Такое расположение и функциональное назначение волокон позволяет иметь как одинаковые, например 2.3-2.6 и 2.3-2.8, так и разные, например 2.3-2.7 и 2.5-2.7, расстояния между областью освещения биологической ткани первичным оптическим излучением и местом сбора с нее вторичного оптического излучения, что позволяет более точно и в реальном времени реализовать далее метод регистрации и выделения доплеровских сигналов, а также оставляет возможность полностью реализовывать все алгоритмы вычислений для других диагностических методов и каналов.This arrangement and functional purpose of the fibers makes it possible to have both the same, for example 2.3-2.6 and 2.3-2.8, and different, for example 2.3-2.7 and 2.5-2.7, distances between the illumination area of biological tissue with primary optical radiation and the place of collection of secondary optical radiation from it that allows more accurately and in real time to further implement the method of registration and separation of Doppler signals, and also leaves the possibility to fully implement all the calculation algorithms for other diagnostic methods and channels.
Как дополнительный вариант, улучшающий помехоустойчивость и эксплуатационные качества конструкции в целом, предлагается использовать в качестве оптического волокна 2.3, передающего излучение от источника излучения, работающего непрерывно, одномодовое оптическое волокно.As an additional option that improves the noise immunity and performance of the structure as a whole, it is proposed to use single-mode optical fiber as an optical fiber 2.3, transmitting radiation from a radiation source operating continuously.
Также в качестве дополнительного варианта, улучшающего помехоустойчивость системы транспортировки излучения, предлагается использовать оптические волокна с напыленным на их оболочку тонким металлизированным покрытием, толщиной 1-100 мкм, исключающим оптическую кросзасветку в системе.It is also proposed to use optical fibers with a thin metallized coating sprayed on their shell with a thickness of 1-100 μm, which excludes optical cross-illumination in the system, as an additional option that improves the noise immunity of the radiation transportation system.
Оптико-электронная система регистрации вторичного оптического излучения 4 содержит в своем составе полихроматор 12, выполненный на основе вогнутой дифракционной решетки (совмещающей в себе функции вогнутого сферического зеркала и дифракционной решетки), который в связи с этим дополнительно снабжен входным линзовым ахроматическим коллиматором 13 для сопряжения оптического волокна с оптической схемой полихроматора, усилитель формирователь сигналов с полихроматора 14, обеспечивающий формирование сигналов в виде функциональной зависимости «aмплитyдa - длина вoлны» для методик лазерной оптической спектроскопии и флюоресцентной диагностики, три отдельных фотоприемника 15.1-15.3, например, три кремневых фотодиода с соответствующими фильтрами и оптическими разъемами 16.1-16.3 для подключения волокон от системы транспортировки вторичного оптического излучения 2 от биологической ткани, усилитель- формирователь сигналов спектрофотометрического метода диагностики 17, разностный блок формирования доплеровского сигнала 18 и устройство сбора и трансляции данных 19 в блок обработки результатов диагностики 5. . При этом к входу фотоприемника, соединенного с усилителем-формирователем сигналов спектрофотометрического метода диагностики 17, подключается оптическое волокно 2.7, размещенное в рабочей части системы транспортировки 2, к входам двух фотоприемников, соединенных с разностным блоком 18, подключаются волокна 2.8 и 2.6 (Фиг. 3), а к входу ахроматического коллиматора полихроматора 13 - оптическое волокно, расположенное в центре жгута 2.9. Устройство сбора и трансляции данных 19 представляет собой стандартное микропроцессорное устройство, позволяющее собирать и накапливать аналоговые электрические данные с блоков 14, 17, 18, переводить их в цифровую форму, формировать кодовые посылки с привязкой к данным от синхронизатора 6 блока источников излучения и т.д., а также передавать их в формате компьютерных сигналов по стандартным шинам интерфейса (СОМ-порт, USВ-порт и др.) в блок обработки результатов диагностики 5.The optoelectronic secondary optical radiation recording system 4 comprises a polychromator 12 made on the basis of a concave diffraction grating (combining the functions of a concave spherical mirror and a diffraction grating), which in this connection is additionally equipped with an input lens achromatic collimator 13 for coupling an optical fiber with an optical polychromator circuit, an amplifier is a signal shaper from polychromator 14, which provides the formation of signals in the form of a functional dependent “Amplitude - wavelength” for laser optical spectroscopy and fluorescence diagnostics, three separate photodetectors 15.1-15.3, for example, three silicon photodiodes with appropriate filters and optical connectors 16.1-16.3 for connecting fibers from the secondary optical radiation transport system 2 from biological tissue , amplifier — shaper of signals of the spectrophotometric diagnostic method 17, difference block for the formation of the Doppler signal 18 and a device for collecting and transmitting data 19 to the processing unit for diagnostic results 5.. At the same time, an optical fiber 2.7, located in the working part of the transportation system 2, is connected to the input of the photodetector connected to the amplifier-driver of the signals of the spectrophotometric diagnostic method 17, and fibers 2.8 and 2.6 are connected to the inputs of two photodetectors connected to the difference unit 18 (Fig. 3 ), and to the input of the achromatic collimator of the polychromator 13 is an optical fiber located in the center of the tow 2.9. The data collection and transmission device 19 is a standard microprocessor device that allows you to collect and accumulate analog electrical data from blocks 14, 17, 18, convert them to digital form, generate code packages with data binding from the synchronizer 6 of the radiation source block, etc. ., as well as transmit them in the format of computer signals via standard interface buses (COM port, USB port, etc.) to the diagnostic processing unit 5.
Сам блок обработки результатов диагностики 5 представляет собой стандартный персональный компьютер или любой специализированный компьютер с соответствующим программным обеспечением.The block for processing the results of diagnostics 5 is a standard personal computer or any specialized computer with appropriate software.
В качестве варианта конструкции разностного блока формирования доплеровского сигнала 18 использована электронная схема (Фиг.4), содержащая 2 фильтра переменного сигнала 20.1 и 20.2, выделяющие сигналы в полосе доплеровского сдвига частот на движущихся форменных элементах крови (100Гц-20кГц), два делителя напряжения 21.1 и 21.2 и собственно схему формирования разности двух сигналов 22. При этом выход каждого из двух фотоприемников 15.2 и 15.3, подключенных к ее входу, внутри нее подключен сначала к соответствующему фильтру переменного сигнала 20 и одновременно к «X» входу делителя напряжения 21, к другому «Y» входу которого подключен выход этого же фильтра переменного сигнала, а выходы делителей, каждый из которых формирует отношение Z=Y/X, подсоединены уже далее ко входам схемы формирования разности двух сигналов 22. Это позволяет, в отличие от прототипа, часть функций по формированию и обработке наиболее сложного доплеровского сигнала возложить на аппаратные средства устройства, существенно освобождая вычислительные ресурсы блока 5 для более высокоуровневой обработки данных, т.е. это конструктивное решение позволяет экономить время на вычислениях, увеличивает быстродействие всей системы в целом и придает ей, в отличие от прототипа, свойства системы реального времени. Как дополнительный вариант выполнения оптико-электронной системы регистрации вторичного оптического излучения 4, улучшающий помехоустойчивость и эксплуатационные качества конструкции в целом, предлагается вариант конструкции, когда перед каждым из 3-х отдельных фотоприемников оптико-электронной системы регистрации вторичного оптического излучения устанавливаются такие оптические фильтры 16.1-16.3 с оптическими разъемами, которые пропускают излучение для двух фотоприемников 15.2-15.3, соединенных с разностным блоком 18 формирования доплеровского сигнала, только на длине волны источника излучения, работающего непрерывно, а для третьего фотоприемника 15.1 - все другие длины волн, других источников излучения блока источников 1, кроме длины волны источника, работающего непрерывно.As an embodiment of the construction of the differential block for generating the Doppler signal 18, an electronic circuit is used (Figure 4), containing 2 filters of the alternating signal 20.1 and 20.2, which select signals in the band of the Doppler frequency shift on moving shaped blood cells (100Hz-20kHz), two voltage dividers 21.1 and 21.2 and the actual scheme for generating the difference of two signals 22. Moreover, the output of each of the two photodetectors 15.2 and 15.3, connected to its input, inside it is connected first to the corresponding AC signal filter 20 and simultaneously to the “X” input of the voltage divider 21, to the other “Y” input of which the output of the same AC signal filter is connected, and the outputs of the dividers, each of which forms a relation Z = Y / X, are connected further to the inputs of the circuit for generating the difference of two signals 22. This allows, unlike the prototype, to assign some of the functions for generating and processing the most complex Doppler signal to the device’s hardware, uschestvenno freeing the computational resource block 5 to a high-level data, i.e., this constructive solution allows you to save time on calculations, increases the speed of the entire system as a whole and gives it, unlike the prototype, the properties of a real-time system. As an additional embodiment of the optoelectronic system for recording secondary optical radiation 4, which improves the noise immunity and operational performance of the structure as a whole, a design option is proposed when such optical filters 16.1- are installed in front of each of the 3 separate photodetectors of the optoelectronic system for recording secondary optical radiation. 16.3 with optical connectors that transmit radiation for two photodetectors 15.2-15.3 connected to a differential block 18 forming a Doppler ovsky signal, only at the wavelength of the radiation source operating continuously, and for the third photodetector 15.1 - all other wavelengths, other radiation sources of the source block 1, except for the wavelength of the source operating continuously.
Диагностический комплекс в такой конфигурации в целом работает следующим образом.The diagnostic complex in this configuration as a whole works in the following way.
Синхронизатор 6 включает источники 7 в режиме, когда один источник работает непрерывно, а остальные поочередно, и формирует двоичный код работающего в каждый момент времени источника излучения, передавая его в устройство сбора и трансляции данных 19. Излучение источников через систему транспортировки 2 поступает к биологической ткани 3, а вторичное излучение от биологической ткани в оптико-электронную систему регистрации вторичного оптического излучения 4. Для формирования данных для метода спектроскопии и лазерной флюоресцентной диагностики часть зарегистрированного вторичного излучения поступает через ахроматический коллиматор 13, формирующий от оптического волокна 2.9 параллельный пучок света, в полихроматор 12, где вогнутой дифракционной решеткой разлагается в спектр и весь спектр далее регистрируется стандартным образом линейкой фотоприемников на основе, например, ПЗС-структур. Электрические сигналы с ПЗС-фотоприемника затем усиливаются блоком 14, фильтруются и с привязкой зарегистрированной плотности мощности излучения к длине волны света в диапазоне 300-1000 нм передаются в устройство 19.The synchronizer 6 turns on the sources 7 in the mode when one source works continuously, and the rest alternately, and generates a binary code of the radiation source working at each moment of time, transmitting it to the data collection and broadcasting device 19. The radiation from the sources through the transportation system 2 goes to biological tissue 3, and the secondary radiation from biological tissue to the optoelectronic system for recording secondary optical radiation 4. To generate data for the spectroscopy method and laser fluorescence diagnosis Part of the recorded secondary radiation enters through the achromatic collimator 13, which forms a parallel light beam from the optical fiber 2.9, into the polychromator 12, where it is decomposed into the spectrum by the concave diffraction grating and the entire spectrum is then recorded in a standard way using a photodetector array based on, for example, CCD structures. The electrical signals from the CCD photodetector are then amplified by block 14, filtered, and transmitted to the device 19 with reference to the registered radiation power density to the light wavelength in the range 300-1000 nm.
Данные для метода абсорбционной спектрофотометрии и спектрофотометрии рассеяния формируются с помощью оптического волокна 2.7, фотоприемника 15.1 и блока 17. При этом для трех разных источников излучения, с разными длинами волн первичного (зондирующего) излучения, подключенных к оптическим волокнам 2.1- 2.3 (или 2.3-2.5), регистрация вторичного оптического излучения от биоткани оптическим волокном 2.7 будет происходить на разных расстояниях от точки освещения биоткани, что полностью позволяет аппаратно реализовать метод спектрофотометрии в части определения всех рассеивающих и поглощающих свойств биоткани, но белее простыми аппаратными средствами, чем заложены в прототип, а также и все вычислительные алгоритмы, заложенные в прототип по этому методу. Причем поочередная работа всех источников излучения, за исключением одного, с одним пустым циклом, когда все они оказываются выключенными, позволяет для регистрации вторичного оптического излучения от биоткани в этом методе использовать лишь один фотоприемник. Сигнал доплеровского спектра (метод лазерной доплеровской флоуметрии) в предлагаемой конструкции диагностического комплекса непрерывно и аппаратно регистрируется (формируется) при непрерывной работе одного из источников излучения с помощью приемных оптических волокон 2.6 и 2.8, фотоприемников 15.2-15.3 и разностного блока 18. Одинаковые расстояния приемных волокон 2.6 и 2.8 от оптического волокна 2.3 с первичным зондирующим излучением позволяют сразу разностным методом аппаратно выделять несинхронные колебания в сигналах, вызванных рассеянием света на подвижных элементах среды (форменных элементах крови) и доплеровским сдвигом первичного спектра излучения. Окончательный сбор, формирование и перевод сигналов с привязкой к длинам волн работающих источников излучения в форму стандартных компьютерных сигналов осуществляется в устройстве 19 системы 4. Использование в качестве устройства 19 современных стандартных микропроцессорных контроллеров позволяет формировать практически любые компьютерные сигналы, в том числе и для протокола обмена данными через стандартный порт "USB", что еще белее увеличивает быстродействие и пропускную способность всей системы в целом. Окончательная обработка данных в форме компьютерных сигналов происходит в блоке обработки результатов диагностики 5 по известным программам и алгоритмам, аналогичным описанным в патентах на аналоги изобретения (например, патент RU 2234853) или в патенте на прототип. Эти программы и алгоритмы в целом известны и не являются предметом данного изобретения.The data for the absorption spectrophotometry and scattering spectrophotometry methods are generated using optical fiber 2.7, photodetector 15.1 and block 17. Moreover, for three different radiation sources, with different wavelengths of the primary (probing) radiation connected to the optical fibers 2.1- 2.3 (or 2.3- 2.5), the registration of secondary optical radiation from biological tissue with optical fiber 2.7 will occur at different distances from the point of illumination of biological tissue, which fully allows implement the spectrophotometry method in terms of determining all the scattering and absorbing properties of biological tissue, but whiter than simple hardware than the prototype, as well as all the computational algorithms embedded in the prototype using this method. Moreover, the sequential operation of all radiation sources, with the exception of one, with one empty cycle, when all of them turn off, allows for the registration of secondary optical radiation from biological tissue in this method to use only one photodetector. The signal of the Doppler spectrum (laser Doppler flowmetry method) in the proposed design of the diagnostic complex is continuously and hardware-recorded (generated) during continuous operation of one of the radiation sources using receiving optical fibers 2.6 and 2.8, photodetectors 15.2-15.3 and difference block 18. The same distance of the receiving fibers 2.6 and 2.8 from an optical fiber 2.3 with primary probe radiation allow immediately using the difference method to hardware-select non-synchronous oscillations in signals caused by scattering light on moving elements of the medium (blood cells) and Doppler shift of the primary radiation spectrum. The final collection, generation and conversion of signals with reference to the wavelengths of the working radiation sources in the form of standard computer signals is carried out in device 19 of system 4. Using modern standard microprocessor controllers as device 19 allows you to generate almost any computer signal, including for the exchange protocol data via the standard USB port, which even more whiter increases the speed and throughput of the entire system. The final processing of data in the form of computer signals occurs in the processing unit for diagnostic results 5 using known programs and algorithms similar to those described in patents for analogues of the invention (for example, patent RU 2234853) or in the patent for the prototype. These programs and algorithms are generally known and are not the subject of this invention.
Такая идеология и конструкция диагностического комплекса позволяет создать многофункциональную iп vivо диагностическую систему реального времени, причем существенно более простыми аппаратными средствами и с гораздо большей помехоустойчивостью, чем это выполнено в прототипе устройства. Эта конструкция, как описано выше, устраняет все конструктивные недостатки прототипа, более надежна в работе, обладает более высокой точностью при диагностике и пригодна для решения практических задач медицины. Such an ideology and design of the diagnostic complex allows you to create a multifunctional ip vivo real-time diagnostic system, moreover, with significantly simpler hardware and much more noise immunity than is done in the prototype device. This design, as described above, eliminates all the design flaws of the prototype, more reliable in operation, has higher accuracy in diagnosis and is suitable for solving practical problems of medicine.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Диагностический комплекс для измерения медико-биологических параметров кожи и слизистых оболочек iп vivо, содержащий блок источников первичного оптического излучения с разными длинами волн излучения, систему транспортировки первичного и вторичного излучения к биологической ткани и обратно соответственно, выполненную в виде жгута оптических волокон с разветвленной приборной и единой рабочей частью, оптико-электронную систему регистрации вторичного оптического излучения, содержащую фотоприемники с оптическими фильтрами, полихроматор с дифракционной решеткой и устройство сбора и трансляции данных в блок обработки результатов диагностики, отличающийся тем, что блок источников излучения снабжен синхронизатором со встроенным генератором опорных сигналов, двоичным счетчиком импульсов и преобразователем двоичного кода в позиционный, а оптико- электронная система регистрации вторичного излучения, состоящая из трех фотоприемников, снабжена разностным блоком формирования доплеровского сигнала, полихроматор снабжен входным линзовым ахроматическим коллиматором, а его дифракционная решетка выполнена вогнутой, система транспортировки оптического излучения выполнена из 9 оптических волокон, 8 из которых размещены на равном расстоянии друг от друга в рабочей части по окружности вокруг центрального волокна, при этом входы источников излучения подключены к выходам синхронизатора с позиционным кодом, выход двоичного кода которого соединен с входом устройства сбора и трансляции данных оптико-электронной системы регистрации вторичного оптического излучения, источники излучения подключены к оптическим волокнам, размещенным на окружности, причем одно из волокон соединено с постоянно включенным источником излучения, по два смежных с ним с каждой стороны волокна соединены с источниками излучения включающимися поочередно, каждое из волокон примыкающих к последним с обеих сторон подключены к двум фотоприемникам, выходы которых соединены с разностным блоком формирования доплеровского сигнала, а оптическое волокно, диаметрально противоположное волокну, соединенному с постоянно включенным источником излучения, соединено с третьим фотоприемником, центральное волокно подключено к ахроматическому коллиматору полихроматора.1. A diagnostic complex for measuring the biomedical parameters of the skin and mucous membranes of ip vivo, containing a block of primary optical radiation sources with different radiation wavelengths, a system for transporting primary and secondary radiation to biological tissue and vice versa, made in the form of a bundle of optical fibers with branched instrument and a single working part, an optoelectronic system for recording secondary optical radiation, containing photodetectors with optical filters, polychromatic OR with a diffraction grating and a device for collecting and transmitting data to a diagnostic processing unit, characterized in that the radiation source unit is equipped with a synchronizer with a built-in reference signal generator, a binary pulse counter and a binary-to-position converter, and an optoelectronic secondary radiation recording system, consisting of three photodetectors, equipped with a differential block for the formation of the Doppler signal, the polychromator is equipped with an input lens achromatic collimator, and its o the diffraction grating is concave, the optical radiation transportation system is made of 9 optical fibers, 8 of which are placed at an equal distance from each other in the working part around the central fiber, with the inputs of the radiation sources connected to the outputs of the synchronizer with a position code, binary output whose code is connected to the input of the data acquisition and transmission device of the optoelectronic secondary optical radiation registration system, the radiation sources are connected to the optical oloknam arranged on the circumference, wherein one of fibers is connected to a permanently switched on source of radiation, two adjacent to it on each side of the fiber are connected to radiation sources switched on in turn, each of the fibers adjacent to the last on both sides are connected to two photodetectors, the outputs of which are connected to a difference unit for generating a Doppler signal, and the optical a fiber diametrically opposite to a fiber connected to a permanently switched on radiation source, connected to a third photodetector, a central fiber connected to achromatic polychromator collimator.
2. Диагностический комплекс по п. 1, отличающийся тем, что фильтры двух фотоприемников, выходы которых срединены с разностным блоком формирования доплеровского сигнала, выполнены пропускающими излучение только на длине волны источника излучения, работающего непрерывно, а фильтр третьего фотоприемника - остальные длины волн блока источников излучения.2. The diagnostic complex according to claim 1, characterized in that the filters of two photodetectors, the outputs of which are mediated with a difference block for generating a Doppler signal, are made to transmit radiation only at the wavelength of a radiation source operating continuously, and the filter of the third photodetector is the remaining wavelengths of the source block radiation.
3. Диагностический комплекс по п. 1, отличающийся тем, что разностный блок схемы формирования доплеровского сигнала содержит два фильтра переменного сигнала, два делителя напряжения и схему формирования разности двух сигналов, при этом выходы фотоприемников, соединенных с разностным блоком формирования доплеровского сигнала, подключены к соответствующему фильтру переменного сигнала и к «X» входу делителя напряжения, к другому «Y» входу которого подключен выход фильтра переменного сигнала, а выходы делителей, каждый из которых формирует отношение Z=YZX, подсоединены далее к входам схемы формирования разности двух сигналов.3. The diagnostic complex according to claim 1, characterized in that the difference block of the Doppler signal generating circuit contains two alternating signal filters, two voltage dividers and a difference circuit of two signals, while the outputs of the photodetectors connected to the difference Doppler signal generating unit are connected to the corresponding AC signal filter and to the "X" input of the voltage divider, to the other "Y" input of which the output of the AC signal filter is connected, and the outputs of the dividers, each of which forms the ratio Z = YZX is further connected to the inputs of the circuit for generating the difference of two signals.
4. Диагностический комплекс по п. 1, отличающийся тем, что оптическое волокно системы транспортировки излучения, соединенное с источником излучения работающим непрерывно, а также сам этот источник являются одномодовыми.4. The diagnostic complex according to claim 1, characterized in that the optical fiber of the radiation transportation system connected to the radiation source operating continuously, as well as this source itself are single-mode.
5. Диагностический комплекс по п. 1, отличающийся тем, что оптические волокна системы транспортировки излучения выполнены с напыленным на их оболочку металлизированным покрытием толщиной 1-100 мкм. 5. The diagnostic complex according to claim 1, characterized in that the optical fibers of the radiation transportation system are made with a metallized coating sprayed onto their shell with a thickness of 1-100 microns.
PCT/RU2008/000275 2007-05-11 2008-05-05 Diagnosis complex for measuring 'in vivo' medico-biological parameters of the skin and mucosal tunics WO2008140355A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007117381 2007-05-11
RU2007117381/14A RU2337608C1 (en) 2007-05-11 2007-05-11 Diagnostic complex for measurement of medicobiological parameters of skin and mucosas in vivo

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008140355A1 true WO2008140355A1 (en) 2008-11-20

Family

ID=40002432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2008/000275 WO2008140355A1 (en) 2007-05-11 2008-05-05 Diagnosis complex for measuring 'in vivo' medico-biological parameters of the skin and mucosal tunics

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2337608C1 (en)
WO (1) WO2008140355A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2503407C2 (en) * 2011-12-22 2014-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет-учебно-научно-производственный комплекс" (ФГБОУ ВПО "Госуниверситет-УНПК") Device for diagnosing functional state of peripheral vessels
RU2511262C2 (en) * 2012-05-29 2014-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр медицинских и промышленных биотехнологий Спектролюкс" Method for monitoring of treatment of disease involving fluorescence diagnostics of disease, and device for implementing it
RU2528087C1 (en) * 2013-01-10 2014-09-10 Белорусский государственный университет Device for measuring haemoglobin concentration and degree of blood oxygenation in mucous membranes
RU2663938C1 (en) * 2017-05-25 2018-08-13 Общество с ограниченной ответственностью "БИОФОТОНИКА" Device for optical diagnostics of blood supply and life support of bio-tissues
RU186082U1 (en) * 2018-06-22 2018-12-28 Анатолий Константинович Дементьев Device for studying the reflective ability of the skin
RU2713818C1 (en) * 2019-03-26 2020-02-07 Частное учреждение образовательная организация высшего образования "Медицинский университет "Реавиз" Method for prediction of ineffectiveness of antibacterial therapy following secondary surgical treatment of infected shin wounds in middle-aged people

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2040912C1 (en) * 1993-01-05 1995-08-09 Научно-инженерный центр биомедицинской радиоэлектроники института радиотехники и электроники РАН Optical method and device for determining blood oxygenation
US5699797A (en) * 1992-10-05 1997-12-23 Dynamics Imaging, Inc. Method of investigation of microcirculation functional dynamics of physiological liquids in skin and apparatus for its realization
RU2234242C2 (en) * 2002-03-19 2004-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт "Полюс" Method for determining biological tissue condition
EP1514510A1 (en) * 1995-06-07 2005-03-16 The University of Arkansas Method and apparatus for detecting electro-magnetic reflection from biological tissue

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5699797A (en) * 1992-10-05 1997-12-23 Dynamics Imaging, Inc. Method of investigation of microcirculation functional dynamics of physiological liquids in skin and apparatus for its realization
RU2040912C1 (en) * 1993-01-05 1995-08-09 Научно-инженерный центр биомедицинской радиоэлектроники института радиотехники и электроники РАН Optical method and device for determining blood oxygenation
EP1514510A1 (en) * 1995-06-07 2005-03-16 The University of Arkansas Method and apparatus for detecting electro-magnetic reflection from biological tissue
RU2234242C2 (en) * 2002-03-19 2004-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт "Полюс" Method for determining biological tissue condition

Also Published As

Publication number Publication date
RU2337608C1 (en) 2008-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ayaz et al. Optical imaging and spectroscopy for the study of the human brain: status report
JP5982364B2 (en) Apparatus and method for identifying and monitoring components or characteristics of a measurement medium, in particular physiological blood values
RU2337608C1 (en) Diagnostic complex for measurement of medicobiological parameters of skin and mucosas in vivo
US6795195B1 (en) System and method for tomographic imaging of dynamic properties of a scattering medium
EP2198268B1 (en) Optical apparatus for determining a blood characteristic
CN108095704B (en) Single-light-source dual-band OCT imaging system
CN101849821A (en) Optical fiber near-infrared spectrometer
WO2006040841A1 (en) Instrument for noninvasively measuring blood sugar level
WO2019055982A1 (en) Massively multi-frequency ultrasound-encoded tomography
RU2234242C2 (en) Method for determining biological tissue condition
Althobaiti et al. Recent developments in instrumentation of functional near-infrared spectroscopy systems
EP1221035B1 (en) System and method for tomographic imaging of dynamic properties of a scattering medium
Zhang et al. A fast neuronal signal-sensitive continuous-wave near-infrared imaging system
US8107059B2 (en) Non-invasive probe for measuring body components and a non-invasive body component measurement system including the non-invasive probe
CN102599888A (en) Optical topology imaging system and method on basis of digital phase locking detection technology
CA2699626A1 (en) Optical device components
CN101564290B (en) Optical multi-parameter physiology monitoring instrument
Karthikeyan et al. Optics based label-free techniques and applications in brain monitoring
US20040001662A1 (en) Method of and apparatus for measuring oscillatory motion
RU101345U1 (en) DEVICE FOR DETERMINATION OF MEDICAL AND BIOLOGICAL PARAMETERS OF SKIN AND Mucous membranes IN VIVO
JP3801172B2 (en) Biological light measurement device
RU2503407C2 (en) Device for diagnosing functional state of peripheral vessels
KR102030240B1 (en) Apparatus for measuring blood flow
RU2663938C1 (en) Device for optical diagnostics of blood supply and life support of bio-tissues
Kendell et al. GlucoScan: Noninvasive Glucose Monitoring Device

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08767030

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08767030

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1