УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНИТОРИНГА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ МОЗГА ЧЕЛОВЕКА

Полезная модель относится к медицине, а именно к измерениям для диагностических целей, и может быть использована для мониторинга функционального состояния головного мозга человека, диагностики патологий мозга и дальнейшей передачи данных на пульт медицинского мониторинга для детального анализа и принятия решений. Предлагаемое устройство может использоваться при диагностике работы мозга в поликлинической практике, в интраоперационный период, при проведении реанимационных мероприятий и т.д.
Известен способ оценки функционального состояния ствола мозга путем регистрации акустических стволовых вызванных потенциалов (АСВП) [Слуховые стволовые вызванные потенциалы в диагностике заболеваний центральной нервной системы. / К.Я.Оглезнев, С.А.Шестериков, А.А.Зарецкий. - М.: ЦОЛИУВ, 1982. - 103 с.], которые используются в качестве индикатора состояния ствола. Этот способ регистрирует электрические реакции структур нервного аппарата слуха на звуковые сигналы, располагающихся в стволе головного мозга вблизи центров, регулирующих жизненно важные функции. Известны изменения АСВП при различных вариантах нарушений мозгового кровообращения, внутричерепной гипертензии. Регистрация АСВП производится путем регистрации электроэнцефалограммы (ЭЭГ) в определенных точках головы.
Известно, что для нормального функционирования мозга необходимо постоянное кровоснабжение. Бессознательное состояние развивается уже через 10 с после прекращения поступления крови в мозг, а полное непоступление крови в полость черепа в течение 30 мин ведет к необратимому разрушению структурной целости основных отделов центральной нервной системы. Из всех известных методов диагностики кровоснабжения мозга единственно возможным для мониторинга является реоэнцефалография (РЭГ) [Фролов, С.В. Методы и приборы функциональной диагностики. / С.В.Фролов, В.М.Строев, А.В.Горбунов, В.А.Трофимов. - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2008. - 80 с.].
Устройство для мониторинга состояния головного мозга не должно мешать проведению операций, терапии и тестов, т.е. должно быть небольшим, носимым и беспроводным.
Известна система для диагностики нарушений деятельности ствола головного мозга [Ольссон О. и др. Система и способ для диагностики нарушений деятельности ствола головного мозга. / Патент RU 2428110 С2 МПК А61В 5/0484, опубл. 10.09.2011.]. Система содержит устройство для формирования звуковых раздражителей, элемент связи, передающий звуковые раздражители, через устройство формирования звука, субъекту, устройство для анализа и хранения информации, относящейся к электрофизиологической активности головного мозга и оборудование (компьютер) для обработки и отображения принятой информации.
Достоинством данного решения является возможность проведения различных тестов для диагностики нервных болезней.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для диагностики функциональных нарушений ствола головного мозга [Степанова Т.С., Лебедев К.Э., Берснев В.П. Устройство для диагностики функциональных нарушений ствола головного мозга. / Патент RU 11039 U1 МПК А61В 5/0484, опубл. 16.09.1999.] - прототип.
Известное устройство содержит компьютерное устройство, дифференциальный усилитель, два активных электрода для установки их на скальпе на расстоянии 2 - 3 см справа и слева от вертекса и два референтных им электрода для расположения их на мочке соответственно правого и левого уха, дифференциальный усилитель выполнен двухканальным с возможностью одновременного приема сигналов с активных электродов, а референтные электроды закреплены на медиальной поверхности, соответствующей мочки уха.
Достоинством данного технического решения является уменьшение уровня помех и побочных сигналов за счет использования дифференциальных усилителей, что приводит к повышению качества регистрации и достоверности диагностики.
Общими недостатками известных решений [Ольссон О. и др. Система и способ для диагностики нарушений деятельности ствола головного мозга, / Патент RU 2428110 С2 МПК А61В 5/0484, опубл. 10.09.2011., Степанова Т.С., Лебедев К.Э., Берснев В.П. Устройство для диагностики функциональных нарушений ствола головного мозга. / Патент RU 11039 U1 МПК А61В 5/0484, опубл. 16.09.1999.] являются:
1. Конструктивная сложность и невозможность использования в качестве простого носимого средства мониторинга функционального состояния мозга человека.
2. Отсутствие средств регистрации параметров кровообращения мозга.
3. Отсутствие средств дистанционной передачи данных на пульт мониторинга.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является увеличение функциональности, повышение информативности и достоверности диагностики устройства для мониторинга функционального состояния мозга человека за счет дополнения функций устройства функцией регистрации параметров кровообращения мозга и функцией дистанционной передачи данных на пульт мониторинга.
Технический результат достигается тем, что устройство для мониторинга функционального состояния мозга человека, содержащее компьютерное устройство, двухканальный дифференциальный усилитель, два активных электрода и два референтных им электрода, генератор акустических стимулов, головные телефоны, согласно заявляемому техническому решению, устройство дополнительно содержит модуль регистратора, как минимум, четыре дополнительных электрода, высокочастотный генератор, модуль беспроводной связи и источник питания, причем активные и референтные электроды и «заземляющий» электрод размещены на оголовье головных телефонов, а канал связи с компьютерным устройством выполнен беспроводным.
Количество дополнительных электродов может быть больше 4, в зависимости от количества исследуемых областей кровоснабжения головного мозга, например, для проведения продольной РЭГ симметричных областей головы.
Сущность полезной модели поясняется функциональной схемой устройства для мониторинга функционального состояния мозга человека, приведенной на фиг.1.
Устройство содержит: генератор акустических стимулов 1, головные телефоны 2, активные электроды Э1, Э2, референтные электроды Э3, Э4, «заземляющий» электрод Э5, двухканальный дифференциальный усилитель 3, высокочастотный генератор 4, дополнительные электроды Э6, Э7, Э8, Э9, модуль регистратора 5, модуль беспроводной связи 6, источник питания 7, компьютерное устройство 8.
Электроды Э1, Э2, Э5 размещены снизу оголовья головных телефонов 2 (как условно показано на фиг.1) так, чтобы обеспечить контакт с кожей головы. «Заземляющий» электрод Э5 размещен по центру оголовья, электроды Э1 и Э2 - на расстоянии 3 см от вертекса. Референтные электроды ЭЗ и Э4 размещены на головных телефонах (как условно показано на фиг.1) так, чтобы обеспечить контакт с мочкой уха. РЭГ-электроды Эб - Э9 могут размещаться в любых известных областях головы, связанных с кровоснабжением (условно показанной штриховой линией на фиг.1).
Канал регистрации АСВП содержит генератор акустических стимулов 1, подключенный к головным телефонам 2, первый канал АСВП сигнала, образованный электродами Э1 - Э3, второй канал АСВП сигнала, образованный электродами Э2 - Э4, двухканальный дифференциальный усилитель 3, к которому подключены электроды Э1 - Э4, и «заземляющий» электрод Э5 для уменьшения шумов и наводок. Усиленные АСВП сигналы обоих каналов подаются на модуль регистратора 5.
Канал регистрации РЭГ выполнен по тетраполярной схеме и содержит высокочастотный генератор 4, подключенный к электродам Э6 и Э7, и электроды Э8 и Э9, соединенные с входом модуля регистратора 5.
Модуль беспроводной связи 6 представляет собой любой известный стандартный модуль (Bluetooth, Wi-Fi и т.д.), и служит для передачи данных на компьютерное устройство 8 пульта мониторинга. Компьютерное устройство 8 служит для визуализации принятой информации и проведения дополнительной обработки данных известными методами. Источник питания 7, выполненный в виде стандартной батареи или аккумулятора, служит для электропитания всех узлов устройства.
Устройство работает следующим образом.
Генератор акустических стимулов 1 с помощью головных телефонов 2 создает акустическое воздействие на слуховой канал пациента. Акустические стимулы могут быть любых известных форм, полярности и амплитуды. Биопотенциалы АСВП, возникающие при данном воздействии между электродами Э1 и ЭЗ, Э2 и Э4, усиливаются двухканальным дифференциальным усилителем 3, преобразуются в цифровой вид и усредняются по известным алгоритмам модулем регистратора 5.
Сигнал, создаваемый высокочастотным генератором 4, подается на электроды Э6 и Э7, при этом на электродах Э8 и Э9 создается падение напряжения, модулированное колебаниями проводимости крови исследуемой области - сигнал РЭГ. Этот сигнал поступает на модуль регистратора 5, где преобразуется в цифровой вид. Выделение низкочастотной огибающей высокочастотного сигнала, несущей информацию об изменении кровотока в исследуемой области головы, происходит с помощью программы полосовой фильтрации и детектирования, выполняемой модулем регистратора 5.
Данные АСВП и РЭГ с модуля регистратора 5 передаются на компьютерное устройство 8 пульта мониторинга посредством модуля беспроводной связи 6.
Таким образом предложено мобильное устройство для мониторинга функционального состояния мозга человека с повышенной информативностью, функциональностью и достоверностью диагностики. Положительный эффект которого основан на совокупности конструктивных, схемотехнических и программных решений и позволяет увеличить информативность и достоверность диагностики функционального состояния мозга человека за счет регистрации параметров кровообращения мозга, а также повысить функциональность устройства за счет дистанционной передачи данных на пульт мониторинга. Дополнительный положительный эффект устройства заключается в его мобильности, что позволяет, например, проводить тесты в движении, на детях и т.п.