УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕИНВАЗИВНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК КАПИЛЛЯРОВ И КАПИЛЛЯРНОГО КРОВОТОКА

Полезная модель относится к области медицинской техники, в частности, к устройствам для измерения характеристик капилляров и капиллярного кровотока, осуществляемого средствами оптического контроля, и может быть применено для неинвазивных исследований параметров капиллярного кровотока, диагностических целей в терапии, диабетологии, гематологии, в поликлинических и диспансерных службах, при массовых профилактических обследованиях населения для выявления скрытых и начальных форм ряда заболеваний, а также в хирургии, гинекологии, анестезиологии, акушерстве, в спортивной медицине.
Известно устройство для неинвазивного исследования характеристик капилляров и капиллярного кровотока, содержащее корпус, приемник изображений с объективом, соединенный с компьютером, систему освещения области исследования и прикрепленный к корпусу ложемент для размещения пальца обследуемого таким образом, чтобы ногтевое ложе было обращено к объективу приемника изображений, в котором в качестве приемника изображений использована КМОП-матрица со скоростью смены кадров не менее 100 кадр/сек, а система освещения включает ряд лучевых источников, расположенных вокруг ложемента, центральные оси лучей которых образуют с основанием ложемента угол подсветки в интервале (10÷12)° [патент №2389434].
Однако из-за того, что регистрирующая система этого известного устройства оснащена короткофокусной оптической системой, включающей сменные короткофокусные объективы с увеличением в 2, 150 и 350 раз, расположенные в револьверном устройстве, в известном устройстве происходит смещение исследуемого участка в процессе переключения револьверного устройства, что существенно осложняет процесс обследования, замедляет его и снижает точность. Кроме того, практически всегда при переходе от объектива к объективу в изображении происходит расфокусировка, что приводит к необходимости проведения дополнительного фокусирования и также замедляет обследования и снижает его точность. В то же время процедура исследований геометрических и функциональных параметров капилляров диктует необходимость непрерывного изменения поля зрения прибора и, соответственно, оптического увеличения. Например, при определении плотности капилляров и статистической оценке морфологических признаков подобия наблюдаемое поле должно быть не менее 500×500 мкм, а при исследованиях одиночных капилляров - 100×100 мкм. Кроме того, из-за кривизны ногтевого ложа короткофокусная оптическая система позволяет получить четкое изображение только единичных капилляров.
Техническим результатом предложенной полезной модели является: упрощение процесса обследования, сокращение времени его проведения, повышение четкости получаемого изображения и, за счет этого, повышение точности работы устройства при определении морфологических и динамических характеристик капилляров и капиллярного кровотока, повышение достоверности диагностики.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для неинвазивного исследования характеристик капилляров и капиллярного кровотока, содержащем корпус, приемник изображений с видеокамерой, соединенной с компьютером, и объективом, систему освещения области исследования и прикрепленный к корпусу ложемент для размещения пальца обследуемого таким образом, чтобы ногтевое ложе было обращено к объективу приемника изображений, система освещения содержит, по меньшей мере, два источника излучения с блоками их питания, источники излучения выполнены узкополосными с центральной длиной волны в спектральном диапазоне 530-540 нм, источники излучения работают в импульсном режиме, их импульсы синхронизованы с кадрами видеокамеры, источники излучения расположены таким образом, что оптические оси их излучения находятся под углом 45° к вертикальной оси в плоскости, перпендикулярной направлению размещения пальца, в качестве объектива используется панкратическая оптическая система с возможностью плавной регулировки ее увеличения, рабочий отрезок которой лежит в пределах 40-50 мм.
Указанный технический результат достигается также тем, что в качестве источников излучения используются светодиоды с системами фокусировки, каждая из которых содержит, по меньшей мере, две линзы.
Указанный технический результат достигается также тем, что устройство дополнительно содержит бесконтактный датчик температуры, соединенный с компьютером.
Указанный технический результат достигается также тем, что устройство дополнительно содержит лазерный маркер, оптическая ось излучения которого согласована с оптической осью наблюдения.
Указанный технический результат достигается также тем, что устройство дополнительно содержит блок управлением яркостью светодиодов, соединенный с компьютером и блоками питания светодиодов.
Сущность полезной модели поясняется Фиг. 1, на котором показана принципиальная схема предложенного устройства для неинвазивного исследования характеристик капилляров и капиллярного кровотока (капилляроскопа), где: 1 - приемник изображений, 2 - оптическая система, 3 - система освещения области исследования, 4 - ложемент 4 с регулируемым по углу наклона фиксатором 5 пальца руки, 6 - система трехкоординатного позиционирования, 7 - лазерный маркер, 8 - датчик температуры.
Предлагаемое устройство содержит размещенные в корпусе регистрирующее устройство и систему фокусировки и позиционирования. Регистрирующее устройство состоит из приемника изображений 1 с оптической системой 2 и системой освещения 3 области исследования. В корпусе капилляроскопа установлен ложемент 4 с регулируемым по углу наклона фиксатором 5 пальца руки. Приемником изображений 1 является КМОП-матрица, соединенная с компьютером (на чертеже не указана). Система трехкоординатного позиционирования 6 предусматривает перемещение оптической системы 2 по трем осям координат в вертикальном и горизонтальном направлениях. Примененная в капилляроскопе КМОП-матрица обеспечивает скорость смены кадров не менее 100 кадр/сек.
Система освещения 5 исследуемой области состоит из двух светодиодных источников излучения с двухлинзовыми фокусирующими системами, обеспечивающими на расстоянии 40-50 мм в месте расположения пальца пациента освещенную область размером 3×3 мм.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
После закрепления фиксатором 5 в ложементе 4 пальца обследуемого пациента так, чтобы периваскулярная зона ногтевого ложа находилась в поле зрения и фокусировки оптической системы 2, для оперативного наведения на исследуемую область используют световую метку лазерного маркера 7 (полупроводниковый лазер мощностью 1 мВт с длиной волны 635 нм), просматривают всю периваскулярную зону ногтевого ложа путем опроса всех пикселей КМОП-матрицы с высоким разрешением. В результате просмотра комплектов кадров периваскулярной зоны осуществляют выбор области исследования (по контрасту, количеству капилляров). Используя панкратическую оптическую систему, выбирают и устанавливают оптимальное для исследования выбранной области оптическое увеличение.
После выбора области исследования и определения морфологических особенностей капиллярной сети осуществляют мониторирование динамического состояния кровотока в капиллярах.
Поскольку длина волны источников излучения в предлагаемом устройстве лежит в спектральной области поглощения гемоглобина, это приводит к повышению контраста и детализации морфологических особенностей капиллярной сети; этому способствует также возможность управления по яркости системы освещения. Использование импульсного режима питания источников света (в частности, светодиодов) с синхронизацией импульсов с кадрами видеокамеры позволяет устранить размывание изображения из-за дрожания пальца во время съемки, повышает импульсную яркость и снижает тепловой разогрев поверхности пальца световым излучением подсветки
Расположение, согласно предлагаемой полезной модели, источников излучения под углом 45° относительно вертикальной оси значительно снижает количество попадающего в оптическую систему приемника изображений рассеянного излучения, уменьшающего контраст изображения, то есть, также приводит к повышению контраста и детализации морфологических особенностей капиллярной сети.
Запись показаний датчика температуры ведется в непрерывном режиме и визуализируется на мониторе управляющего компьютера. Измерение и учет температуры поверхности исследуемой области в предлагаемом устройстве с помощью бесконтактного датчика температуры, соединенного с компьютером, позволяет, как показали исследования авторов, существенно повысить точность измерения структуры эндотелия капилляра, а также структур движущихся в нем клеток крови в достоверность диагностики в целом. При этом бесконтактный датчик температуры позволяет контролировать температуру исследуемого участка в автоматическом режиме при изменении увеличения системы, а также в случае значительной кривизны исследуемой области.
Предлагаемая полезная модель позволяет с высокой точностью определить длительность стаза в единичных капиллярах и группе капилляров в единице площади (объема), определить наличие истинных и ложных (зависимых от температуры) агрегатов, их распределение по размерам, а также реализовать скрининговые диагностические возможности.