УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ РЕНОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полезная модель относится к медицине и может быть использована при проведении радиоизотопных исследований.
Радиоизотопное исследование функциональных характеристик почек осуществляют путем измерения динамики накопления и выведения радионуклида 1-131 почками с использованием ренографической установки после внутривенного введения пациенту гиппурата, содержащего гамма-излучающий радионуклид 1-131.
Ренографическое исследование почечной уродинамики является классическим методом радиоизотопной диагностики, получившим широкое применение в практическом здравоохранении. К настоящему моменту, когда в европейскую радиоизотопную диагностическую практику прочно вошли такие дорогостоящие инструменты, как гамма-камера и позитронно-эмиссионные томографы, ренографическая технология диагностики по прежнему сохраняет свою актуальность благодаря высокой информативности, простоте и громадному накопленному опыту ее применения при сравнительной дешевизне применяемого оборудования. Более того, специфика радиоизотопной технологии диагностики почек заключается в использовании радионуклида I-131, энергия гамма-излучения которого не позволяет использовать для его регистрации гамма-камеру.[1, 2]
Недостаток известных технологий и аппаратной части проявляется в том, что приоритет отдается созданию многофункциональных и дорогих суперсистем, которые, как правило, используются потребителем на 15-30%.
В рамках клинического лечения результаты работы известных устройств не всегда позволяют получить объективную картину патологии почек с целью выбора оптимальной стратегии лечения пациента.
Ренографические устройства в рамках клинического лечения являются существенной частью общего набора диагностических технологий, результаты которых позволяют получить объективную картину патологии почек с целью выбора оптимальной стратегии лечения пациента.
В середине 80-х годов в СССР работали около 200 ренографических установок. В силу различных обстоятельств в настоящее время их количество в России и Беларуси не превышает 50 при сохранении устойчивой тенденции к дальнейшему уменьшению. В числе прочих причин одной из основных является недоступность современных ренографов для среднего отечественного потребителя. Единственным производителем ренографов в Европе является венгерская фирма «Медисо». Стоимость венгерского ренографа составляет - 40000 у.е., причем минимальная величина партии поставки не менее 20 шт. Кроме того сервисное и ремонтное обслуживание этих приборов сопряжено с практически непреодолимыми трудностями.
Ренографические исследования показаны всем больным с различными нозологическими формами почечных патологий и проводятся как при клиническом, так и при бальнеологическом лечении.
Клиническое применение радиоиндикаторов вошло в практику в 50-х годах. Развивают аппаратную часть и технологию, позволяющие детектировать наличие (радиометрия), кинетику (радиография) и распределение (сканирование) радиоиндикатора в исследуемом органе.
Ближайшим техническим решением, принятым за прототип является устройство для регистрации ренографических исследований, включающее: радиоизотопный материал, два датчика для регистрации радиоизотопных излучений с выходами электрически связанными с управляющей ЭВМ, установленных на стойках регулируемой высоты, и интерфейс ввода в управляющую ЭВМ с отображением полученных результатов на мониторе или принтере [3]
Из множества приборов для проведения ренографических исследований почек наибольшую распространенность получили УР (СССР) и аппаратура
производства фирмы «Гамма» (Венгрия). В качестве регистрирующих элементов в этих приборах используются самописцы. Данные приборы в настоящее время эксплуатации в Министерстве Здравоохранения РБ РФ, однако, большинство из них находится в неисправном состоянии и морально устарели. Кроме этого, известное устройство прибора обладает рядом существенных недостатков влияющих на эффективность проведения исследований:
- зашкаливание регистрирующих приборов из-за отсутствия возможности калибровки;
- периодически выход из строя самописцев из-за пересыхания чернил и неисправности пишущего элемента, приводящих к потере данных исследования;
- отсутствие возможности электронного хранения данных и как следствие невозможность электронной обработки;
- невозможность учитывать уход параметров регистрирующих датчиков и применяемый радиоизотоп.
В основу полезной модели поставлена задача обеспечения проведения ренографических исследований путем:
- получения и накопления сигналов с регистрирующих датчиков;
- проведения динамических исследований с построением кривых "Время-активность", получение расчетов и аналитики различных клинических параметров (период максимального накопления, период полувыведения и др.);
- ведения базы данных карточек исследуемых пациентов и кривых "Время-активность";
- документирования результатов исследований путем печати протокола исследования и кривых "Время-активность" на струйном принтере;
- получения экспертных заключений;
- архивации результатов исследований.
- документирования результатов исследований путем печати протокола исследования и кривых "Время-активность" на струйном принтере;
- получения экспертных заключений;
- архивации результатов исследований.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для регистрации ренографических исследований, включающем, радиоизотопный материал, по меньшей мере, два электрически связанные между собой выходами датчика для регистрации радиоизотопных излучений, установленные на стойках регулируемой высоты, и интерфейс ввода в управляющую ЭВМ с отображением полученных результатов на мониторе или принтере, согласно полезной модели, управляющая ЭВМ снабжена процессором обработки входной информации, содержащим модуль калибровки дозы изотопа и симметрии выходов датчиков приема радиоизотопных излучений, модуль оцифровки двух аналоговых сигналов и модуль аппаратной обработки в реальном масштабе времени по заданному алгоритму, получаемых сигналов, при этом один из входов-выходов процессора связан с интерфейсом ввода в управляющую ЭВМ, а другой вход-выход связан с шиной управляющей ЭВМ с возможностью приема-передачи команд управления от дополнительного автономного программного комплекса, при этом один из входов управляющей ЭВМ связан через пульт оператора с интерфейсом обмена, а другие выходы связаны с монитором и принтером.
Технологично, чтобы устройство было бы снабжено, преимущественно, четырьмя или шестью датчиками для регистрации радиоизотопных излучений.
Конструктивно, чтобы в устройстве процессор обработки входной информации дополнительно был бы снабжен программируемой логической матрицей (ПЛМ), с возможностью прошивки новых вычислительных алгоритмов в зависимости от характеристик подключаемых датчиков и технических условий проводимых исследований.
Визуализация почек (динамическая реносцинтиграфия) - простой и точный способ одновременной оценки функционального и анатомотопо-графического состояния мочевыводящей системы. В основу положена регистрация транспорта нефротропного радиофармацевтического препарата (РФП) и последующий расчет параметров, объективизирующих два последовательных этапа:
- анализ сосудистой фазы (ангиофазы) направлен на оценку симметричности прохождения «болюса» по почечным артериям и относительных объемов крови, поступающих к каждой почке в единицу времени;
- анализ паренхиматозной фазы предусматривает характеристику относительной функции почек (вклад в суммарную очистительную способность) и времени прохождения РФП через каждую почку или ее отделы.
Существенным при управлении работой нового конструктива устройства является применение автономного программного комплекса, который обеспечивает:
- инициализацию устройства при включении питания;
- установку настраиваемых параметров (таких как нижний и верхний пределы длительности входных импульсов, время накопления импульсов и некоторые другие параметры), записанных в конфигурационном файле;
- считывание данных из выходного буфера устройства по завершении периода накопления импульсов и отображение информации в графическом виде;
- кроме вышеперечисленных основных функций управляющее программное обеспечение обеспечивает возможность оперативной проверки работоспособности устройства, настройки параметров устройства для работы с выбранным реактивом и сохранения этих параметров в конфигурационном файле.
Для лучшего понимания конструктива устройства оно поясняется чертежом, где
ботоспособности устройства, настройки параметров устройства для работы с выбранным реактивом и сохранения этих параметров в конфигурационном файле.
Для лучшего понимания конструктива устройства оно поясняется чертежом, где
Фиг.1 - блок-схема устройства с указанием позиций и наименования узлов;
Фиг.2 - блок-схема устройства с указанием позиций.
Устройство для регистрации ренографических исследований состояния пациента 1, содержит радиоизотопный материал 2, установленные, соответственно, на опорной стойке 3 регулируемой высоты, например, левый датчик 4 и правый датчик 5, на опорной стойке 6 регулируемой высоты. Датчики 4, 5 для регистрации радиоизотопных излучений имеют два электрически связанные между собой выхода, связанных через 7 интерфейс обмена и ввода данных в управляющую ЭВМ 8 с отображением полученных результатов. Управляющая ЭВМ 8 снабжена процессором 9 обработки входной информации, содержащем модуль 10 калибровки дозы изотопа и симметрии выходов датчиков 4, 5 приема радиоизотопных излучений, модуль 11 оцифровки двух аналоговых сигналов и модуль 12 аппаратной обработки в реальном масштабе времени по заданному алгоритму, получаемых сигналов. Для электрического питания датчиков 4, 5 устройство снабжено высоковольтным блоком 13. Один из входов-выходов процессора 9 связан с интерфейсом 7 обмена и ввода данных в управляющую ЭВМ 8, а другой вход-выход связан, с возможностью приема-передачи команд управления от дополнительного автономного программного комплекса 14, с шиной 15 управляющей ЭВМ 8, при этом один из входов управляющей ЭВМ 8 связан через пульт 16 оператора с интерфейсом 7 обмена и ввода данных, а другие выходы связаны с монитором 17 и принтером 18.
Для расширения технологических возможностей, оперативности и комфортабельности работы врача-оператора новая конструкция устройства позволяет снимать одновременно данные, по меньшей мере, одной парой датчиков, преимущественно, четырьмя или шестью датчиками, т.е. с двух, трех пациентов (на чертеже условно не показано).
Процессор 9 обработки входной информации дополнительно снабжен программируемой логической матрицей (ПЛМ) 19, с возможностью прошивки новых вычислительных алгоритмов в зависимости от характеристик подключаемых датчиков и технических условий проводимых исследований.
Структурная схема устройства на фиг.1. Оно функционирует следующим образом. Перед датчиками 4 и 5 устанавливают радиоизотопный материал 2. После включения управляющей ЭВМ 8 и инициализации дополнительного автономного программного комплекса 14 подают питание с высоковольтного блока 13 на датчики и формируют команду разрешения сбора данных. Запускается программный комплекс и с помощью модуля 10 калибровки датчиков 4, 5 проводят их калибровку датчиков 4, 5, предназначенную для того, чтобы нормировать входные сигналы обоих каналов, учесть разброс параметров и точность их установки на опорных стойках 3 и 6. После проведения калибровки данные вводят в модуль 12 аппаратной обработки в реальном масштабе времени и в течение суток сохраняют данные без изменений (если не изменяется установка датчиков или радиоизотопный элемент). Исследуемому пациенту вводят радиоизотопный раствор 2 и располагают его перед датчиками 4 и 5. Врач с помощью пульта оператора 16 запускает цикл исследования пациента. Датчики 4 и 5 начинают регистрировать радиоизотопное излучение и в аналоговом виде через интерфейс обмена 7 данные передают в процессор обработки сигналов 9, установленный в общую шину 15 управляющей ЭВМ 8. Поступающие данные с обоих каналов через модуль 11 оцифровки аналоговых сигналов в цифровом виде поступают на модуль 12 аппаратной обработки
в реальном масштабе времени, где с учетом уровней проведенной калибровки, зашитых алгоритмов фильтрации помех и ошибок измерений по командам дополнительного автономного программного комплекса 14 (и в зависимости от используемой технологии исследования) через общую шину 15 данные вводят в память управляющей ЭВМ 8 и параллельно на монитор 17 для отображения процесса исследования. Процесс получения данных и графики исследования в выбранном масштабе отображают на мониторе 17. По команде с пульта оператора 16 или по завершению цикла исследования полученные данные обрабатывают дополнительным автономным программным комплексом 14 с выдачей протокола обследования и экспертного заключения на монитор 17 и принтер 18, сохраняя данные исследования в базе данных.
Процессор 9 обработки входной информации дополнительно снабжен программируемой логической матрицей (ПЛМ) 19, с возможностью прошивки новых вычислительных алгоритмов в зависимости от характеристик подключаемых датчиков 4,5 и технических условий проводимых исследований. ПЛМ работает следующим образом: перед началом работы по заданному закону прошивают выбранный алгоритм работы в зависимости от количества подключаемых датчиков 4,5 и режимов фильтрации, заданный алгоритм работы записывают в файле конфигурации в дополнительном автономном программном комплексе 14, загружаемым каждый раз на технологическом переходе начала работы. Наличие ПЛМ позволяет реализовывать в реальном масштабе времени обработку входного сигнала посредством управления конфигурации вентилей ПЛМ. Изменение режима работы прошивки новых вычислительных алгоритмов осуществляют без переустановки установленного в управляющую ЭВМ 8 модуля 12 аппаратной обработки данных в реальном масштабе времени.
Вышеописанный вариант устройства принят при создания отечественного многоканального информационно-технологического комплекса для
Высокая достоверность и информативность нового устройства делает его незаменимым скрининговым технологическим методом диагностики в урологической и нефрологической практике и будет таковым оставаться по следующим основным параметрам:
- простота выполнения, доступность технологии;
- многоплановость получаемой информации за короткий промежуток времени (10-15 минут);
- высокая достоверность технологии;
- является практически единственным высокоинформативной технологией дифференциальной диагностики почечной колики;
- создает минимальную лучевую нагрузку на исследуемый орган (0,01-0,02 МЗВ);
- низкая стоимость используемых радиоизотопных препаратов и невысокая стоимость обследования в целом.
Разработанный многоканальный интеллектуально-технологический ренографический комплекс (МИК) наряду с низкой стоимостью и высокой надежностью позволит более эффективно и качественно проводить диагностику функционального состояния почек.
Актуальность промышленного освоения устройства обусловлена тем, что на территории стран СНГ ни одно государство не наладило выпуск данных приборов, а стоимость выпускаемых западными производителями ГАММА-КАМЕР реализующих описанный способ медицинской диагностики колеблется в пределах от 100 до 300 тысяч долларов.
Радиоизотопная ренография - изучение раздельной и суммарной функциональной (секреторно-экскреторной или фильтрационной) способности почек и уродинамики верхних мочевыводящих путей. В основе технологии лежит принцип выделительной (экскреторной) урографии. Заболевания или подозрение на заболевания почек и мочевыводящих путей, контроль эффективности проводимой терапии; заболевания органов малого таза (онкологические, воспалительные и др.), при которых возможно
113m
вовлечение в процесс мочевыводящих путей. В качестве индикатора используются нефротропные соединения: 131I - гиппуран, 99 мТс - пентатех, In-ДТПА и другие. Препараты выводятся из организма различными отделами нефрона и, следовательно, позволяют раздельно определить секреторную функцию канальцев или фильтрационную функцию клубочков. Подготовка при использовании 131I - гиппурана заключается в блокировании щитовидной железы препаратами стабильного иода. Технология проведения исследований следующая: детекторы радиографа по анатомическим ориентирам или под контролем УЗИ центрируются на области почек (возможно и сердца). Сбор информации начинается одновременно с внутривенным введением препарата и длится 20-30 минут.
Первичная информация - радиограммы, отражающие изменения концентрации препарата раздельно в правой и левой почках (ренограммы) и в крови (кривая клиренса крови). Функциональное состояние почек оценивается по характерным качественным и количественным изменениям сегментов ренограмм и кривой клиренса крови. На ренограммах "паренхиматозного" типа присутствуют все три сегмента, но они затянуты во времени, а пик ренограммы сглажен. Причиной ренограммы "паренхиматозного" типа может быть несинхронная работа отдельных нефронов. Нарушение оттока мочи из почки характеризуется ренограммой "обструктивного" типа. "Афункциональный" тип ренограммы характеризует полную утрату почкой функциональной активности.
Кроме ренограмм в процессе исследования регистрируется кривая клиренса (очищения) крови, позволяющая оценить суммарную очистительную способность почек.
Выявляют и определяют ряд показателей ренограмм. Форма ренограмм и изменения ее параметров обусловлены функциональным состоянием почек и не несут, как правило, нозологической информации.
Может оцениваться функциональная суммарная способность почек и, что самое важное, вклад в эти параметры каждой почки.
Радиоизотопная ренография позволяет выявлять асимметрию поражения, что представляется важным в распознавании хронического пиело-нефрита, сосудистых поражений почек.
Реализуемая полезной моделью технология диагностики в урологической и нефрологической практике как многоканальный интеллектуально-технологический ренографический комплекс (МИК) наряду с низкой стоимостью и высокой надежностью позволит более эффективно и качественно проводить диагностику функционального состояния почек и решает следующие основные задачи:
- получение и накопления сигналов с сцинтилляционных датчиков;
- проведение динамических исследований с построением кривых "Время-активность", расчетом и анализом различных клинических параметров (период максимального накопления, период полувыведения и др.);
- ведение базы данных карточек исследуемых пациентов и кривых "Время-активность";
- автоматизированная постановка диагноза;
- документирование результатов исследований путем печати протокола исследования и кривых "Время-активность" на принтере;
- архивацию результатов исследований;
- ведение статистики и дистанционный сбор статистической информации, возможность получения различных статистических данных за требуемый промежуток времени.
Технические характеристики МИК следующие:
- количество входных каналов от 2 до 6 (одновременное обследование 2-х пациентов);
- амплитуда регистрируемого входного импульса до 4В;
- длительность импульса по уровню 20% амплитуды - от 0,7 до 1,25 мкс., длительность импульса по уровню 95% амплитуды - не менее 40 нс,
- максимальная активность, при которой не наступает ограничение МИК не менее 60000 имп./сек.
Таким образом, как видно из сравнительных данных базовых устройств и новой полезной модели, разработанное устройство дает возможность проводить более точные ренографические исследования. Упрощает работу обслуживающему персоналу и расширяет технологические возможности для анализа полученных данных.
Устройство проходит опытно-промышленное освоение на территории СНГ.
Источники информации:
1.Больница им. Н.А.Семашко. Отделение радиоизотопной диагностики. semashko.соm от 12.07.2005 г.
2. Установка радиодиагностическая четырехканальная УР1-1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЕЯ 1.560.029 10. 252680. г. Киев-680, п/я А 7786, 1977, с.1-12.
3. «НТЦ АМПЛИТУДА».Радиационный контроль в экологии, медицине, геофизике и др., 124460, Москва, а/я 120, amplituda.ru. 01/07/2005