ПАЛЕТКА ДЛЯ ПЛАНИМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ ОБЪЕКТОВ В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ

Изобретение относится к области биологии и медицины, в частности к способам проведения планиметрических измерений.
Известно использование для планиметрических целей «Бумаги масштабно-координатной», ГОСТ 334-73 (далее по тексту - миллиметровая бумага). Бумага масштабно-координатная представляет собой отпечатанную на листе бумаги масштабно-координатную сетку, построенную из клеток. Каждая большая клетка размером 50×50 мм делится на 25 средних, каждая средняя - на 4 промежуточных, каждая промежуточная - на 25 малых клеток площадью 1 мм. Бумага масштабно-координатная имеет ряд недостатков. Во первых, в целом раде случаев Бумага масштабно-координатная используется для переноса на нее графических объектов при помощи кальки и копировальной бумаги, что неизбежно снижает точность воспроизведения объекта вследствие его многократного сдвигания - при переносе изображения на кальку и затем уже на миллиметровую бумагу. Во вторых, Бумага масштабно-координатная пригодна только для одноразового использования. В третьих, Бумага масштабно-координатная имеет ограниченную сферу применения, в основном для выполнения инженерных, чертежных и графических работ. В частности, Бумага масштабно-координатная непригодна для прямых планиметрических измерений объектов в биологии и медицине.
Известны устройства измерения площади плоских объектов, основанные на применении фотоэлектрического способа измерения и содержащие фотоприемник, прозрачный цилиндр, механизм транспортировки, блок вычисления и источник света (а.с. СССР №932218, G01B 7/32, 1080; №731279, G01B 11/28, 1977). Они также предназначены для измерения площади только абсолютно плоских объектов
В медицине известно определение площади раневой поверхности при помощи «Устройства для определения площади раневой поверхности» (патент на полезную модель Республики Беларусь №3460, А61В 17/00, 2007). Способ относится к хирургии, нормальной и патологической анатомии, судебной медицине и может быть использован для определения площади любого патологического очага. Данный способ предполагает использование устройства, представляющего собой источник света, совместно с насадкой, сеткой во втулке, линейкой и винтовым фиксатором. Перед определением площади раневой поверхности у пациента производится калибровка устройства на миллиметровой бумаге для измерения площади одной ячейки и расстояния до исследуемой поверхности путем перемещения источника, света, совместно с насадкой и сеткой во втулке относительно линейки с последующим закреплением последней винтовым фиксатором. Откалиброванное устройство направляют перпендикулярно ране до ограничителя на устройстве. Измерение площади раневой поверхности производится в момент перевязки путем подсчета полных и неполных световых квадратов, проецируемых устройством на ране. Преимущества данного способа - низкий риск инфицирования и травматического повреждения раны. Недостатки данного способа: 1 - затраты времени на калибровку устройства, 2 - подсчет суммы квадратов может производиться только визуально и только в момент работы устройства, следовательно невозможна фиксация и перенос измеряемого объекта на информационный носитель (например бумагу), то есть невозможна перепроверка результата измерения и хранение первичной информации, 3 - невозможно отложить процесс подсчета квадратов, что требует больших затрат времени на каждый измеряемый объект, 4 - если измеряемая область имеет большую кривизну поверхности, возможно искажение результатов измерения. Указанные недостатки существенно ограничивают возможности применения данного способа планиметрических измерений.
В медицине известен метод планиметрических исследований - метод планиметрического измерения площади ран в модификации Л.Н. Поповой (Попова Л.Н. Как измеряются границы вновь образующегося эпидермиса при заживлении ран: автореф. дис канд. мед. наук / Л.Н.Попова. - Воронеж, 1942. - 22 с.; Теория и практика местного лечения гнойных ран / Е.П.Безуглая и др. / под ред. Б.М.Даценко. - К.: Здоров′я, 1995. - 384 с.). Суть метода заключается в том, что прозрачная целлофановая пленка накладывается на поверхность раны и контуры раны переносятся на эту пленку. Затем контуры переносятся на кальку и с кальки при помощи копировальной бумаги на лист миллиметровой бумаги. Далее вычисляется площадь объекта путем подсчета миллиметровых квадратов. Преимущества данного метода - простота, удобство, дешевизна. Недостатки: 1 - высокая вероятность неточности измерения, т.к. данный способ предполагает возможность сдвига измеряемого графического объекта при его переносе и наложении до трех раз: фиксация объекта на пленке, на кальке, на миллиметровой бумаге; 2 - высокие затраты времени на процесс переноса изображения с пленки на миллиметровую бумагу.
Известен способ измерения площадей ран по А.В.Черкасову (а.с. SU №1675657, А61В 5/00, G01B 5/26, 1991). Согласно этому способу копируют рану на листовой носитель с известной удельной массой, вырезают копию и переносят ее на дополнительный носитель, аналогичный основному, вырезают дополнительную копию, взвешивают ее и определяют по полученному результату искомую площадь.
Известны способы измерения площадей участков поверхности, ограниченных сложным контуром заключающиеся в копировании контура на пленку путем вырезания, измерения толщины и объема копии и вычисление площади по измеренным параметрам. В качестве пленки используют слой пластичного полимерного несмачивающегося твердеющего материала (а.с. №1670354, G01B 5/26, 1991), или полиэтилена (а.с. №1335801, G01B 5/26, 1987), или рентгеновской пленки (а.с. №1675657, G01B 5/26, А61В 5/00, 1991).
Известны графические способы определения площадей по плану или карте с, разбивкой участка на геометрические фигуры либо с помощью палеток (Большая советская энциклопедия. - 1975. - Т.19. - С.117-118). В первом случае искомую площадь разбивают на простейшие геометрические фигуры - треугольники, прямоугольники и трапеции, вычисляют площадь фигур по геометрическим формулам, а общую площадь определяют как сумму площадей отдельных фигур. Во втором случае используют квадратную палетку, представляющую собой лист прозрачной основы (стекла, целлулоида или восковки), на которую нанесена сетка линий, образующих квадраты известных размеров. Палетку произвольно накладывают на план, подсчитывают число полных и неполных квадратов внутри контура участка (http://window.edu.ru; Моисейченко В.Ф. и др. Основы научных исследований в плодоводстве, овощеводстве и виноградарстве // Учебник для вузов. - М.: Колос, 1994. - с.131). Используют также треугольные палетки с миллиметровой сеткой (а.с. №25740, G01B 5/26, 1932).
Известно использование параллельной (линейной) палетки, представляющей собой лист прозрачной основы, на которую через равные промежутки нанесен ряд параллельных линий. Палетка накладывается на заданный участок таким образом, чтобы крайние точки контура разместились посредине между параллельными линиями палетки. В результате площадь оказывается расчлененной на фигуры, близкие к трапеции с равными высотами, при этом площадь определяют как сумму измеренных курвиметром длин средней линии трапеций (патент РФ №2145410, G01B 5/26, 2000; а.с. №28332, G01B 5/26, 1932).
Известно использование для вычисления площадей палетки, выполненной в виде нанесенной на прозрачную пластину сетки составленной из ряда параллельных и чередующихся между собой сплошных и пунктирных линий и снабженной тремя шкалами для пересчета линейных размеров в квадратичные (а.с. №93651, G01B 5/26, 1952).
Известно использование для вычисления геометрических параметров криволинейных тел палеток, выполненных в виде сети линий, построенных из расходящихся лучей, нанесенных на прозрачную пластину и ограниченных окружностью, отградуированной градусной шкалой (патент РФ №2148787, G01B 5/26, 2000).
Задачей настоящего изобретения является создание простого, удобного и точного способа планиметрических измерений для биологии и медицины.
Технический результат заключается в простоте использования данного способа, возможности хранения, перепроверки и редактированиея исходной фактической информации.
Технический результат достигается тем, что способ планиметрических измерений объектов в биологии и медицине заключается в прикладывании к измеряемому объекту палетки и последующему подсчету искомой площади любым известным методом, согласно изобретению, на палетку с масштабно-координатной сеткой, переносят контур измеряемого объекта и проводят оцифровку полученного контура.
Устройство - палетка, выполнена из прозрачной пластины, на которой построена сеть мерных линий, образующих квадраты известной площади, согласно изобретению, содержит сетку масштабно-координатную выполненную как ритмический строй клетки, построенной из пересекающихся линий, которые образуют промежуточные, средние и большие квадраты, каждый средний квадрат образован из 4-х промежуточных, а каждый большой из 25 средних квадратов, имеет поля для нанесения записей, закругленные края и ручку.
Сетка масштабно-координатная может быть создана, например, с помощью средств векторной компьютерной графики и распечатана при помощи лазерного принтера на прозрачной пленке формата А4 для лазерных принтеров.
Палетки могут быть выполнены различных размеров, например, 2×2 см, 3×3 см, 5×5 см, 10×10 см, 15×15 см.
Поля для нанесения записей - это внешняя по отношению к сетке зона с двумя расположенными на расстоянии друг от друга линиями, удобная для нанесения надписей (например даты, номера или шифра измеряемого объекта).
Каждая из палеток в нижней части имеет ручку, выполненную в виде выступа, и предназначенной для удобства держания сетки пальцами рук. Для удобства использования и хранения ручка может быть выполнена складной.
Каждая из сеток имеет закругленные края, исключающие возможность травмирования пальцев рук исследователя и повреждение измеряемого объекта.
Сетка масштабно-координатная выполнена как ритмический строй клетки, построенной из пересекающихся тонких линий шириной 0,08 мм, образующих малые квадраты размерами 1×1 мм. Разделительные линии большей толщины, чем линии малых квадратов, образуют промежуточные, средние и большие квадраты, что облегчает зрительное восприятие квадратов при проведении измерений.
Промежуточные квадраты размерами 5×5 мм, отграничены разделительными линиями толщины 0,13 мм. Средние квадраты размерами 10×10 мм, отграничены разделительными линиями толщины 0,25 мм, каждый средний квадрат образован из 4-х промежуточных. Внешний квадрат, размеры которого соответствуют размерам сетки, выполнен линиями толщины 0,35 мм.
Для сеток размерами 5×5 см, 10×10 см и 15×15 см разделительными линиями толщиной 0,35 мм выполнены большие квадраты размерами 50×50 мм, образованные из 25 средних квадратов.
На фиг.1 изображен общий вид палетки; на фиг.2 -показатели измерений площади ожоговых участков(Таблица 1); на фиг.3 - показатели измерений площади язв слизистой оболочки желудка (Таблица 2); на фиг.4 - показатели измерений площади, длины и ширины листьев растения (Таблица 3).
Палетка состоит из прозрачной пластины 1, на которую любым известным способом нанесена масштабно-координатная сетка 2, пластина имеет закругленные края 3 и в верхней части поле 4 для нанесения надписей, а в нижней части ручку 5.
Набор палеток позволяет осуществлять следующие виды измерений при проведении биомедицинских исследований:
1 - измерение площади объекта, например в медицине - площади ожоговых участков, ран, язв кожи или слизистых оболочек, атеросклеротических бляшек и др.; в ботанике и биологии - площади листьев, лепестков или других плоских частей растений,
2 - измерения длины и ширины объекта, например в биологии и медицине - длины и ширины внутренних органов мелких лабораторных животных; стеблей, листьев, лепестков или других плоских частей растений.
Для проведения измерений конкретного объекта из набора выбирается палетка подходящего размера. Она прикладывается непосредственно сверху на измеряемую поверхность, что позволяет просто и удобно визуализировать находящийся под ней объект.
Нанесение контуров измеряемого объекта осуществляется непосредственно на палетку при помощи водостойкого маркера с тонким стержнем отличного от черного цвета. Размеры или площадь объектов вычисляются любым известным способом, например путем простого подсчета количества квадратов.
Так как контуры измеряемого объекта наносятся сразу на палетку, снижаются затраты времени на перенос изображения объекта и исключается неточность измерения. Возможно отложить процесс подсчета размеров или площади объекта до удобного момента времени.
Возможна оцифровка контуров измеряемых объектов нанесенных на палетку при помощи сканера или цифрового фотоаппарата, следовательно в дальнейшем возможно хранение, перепроверка и редактирование исходной фактической информации.
Одну палетку возможно использовать много раз, так как нанесенные маркером контуры можно стирать при помощи ватного шарика, смоченного раствором спирта этилового 70%. Не следует использовать для обработки ацетон и другие органические растворители, так как сетка может стираться. Контуры объекта следует наносить на изнаночную по отношению к нанесенной сетке масштабно-координатной сторону, это увеличивает срок службы каждой палетки, так как отсутствует возможность повреждения самой сетки путем царапания маркером или стирания растворителем.
При необходимости многократного использования одной палетки можно осуществлять ее отмывание водой с моющими средствами и стерилизацию при помощи ватного шарика смоченного спиртом или другим антисептиком. При указанном способе обработки нанесенная сетка масштабно-координатная не стирается при многократном использовании длительный срок.
Набор палеток может производиться промышленным путем (с использованием производимой промышленным пленки для лазерных принтеров).
Преимущества способа планиметрических исследований с использованием палеток с масштабно-координатной сеткой - простота, удобство, высокая точность, возможность многократного использования одной палетки, относительная дешевизна, возможность производства промышленным путем.
Пример 1.
Измерение площади экспериментальных ожоговых участков.
Исследования проведены на 50 белых беспородных крысах-самцах со средней массой тела 250±10 г. Моделирование ожоговой раны проводили с использованием электрического устройства для контактного термического ожога. Устройство обеспечивает стабильную температуру 100°С, время аппликации 10 секунд. Каждому животному наносили 2 симметричных ожога на предварительно депилированные участки кожи заднебоковой поверхности тела по обе стороны от позвоночника. Степень ожога - Ша, общая площадь - около 15,0% от площади поверхности тела. Заживление ожогов происходило самостоятельно. Измерения площади ожоговых участков проводили на 1-й и 28-й дни после нанесения ожога по предложенному способу с использованием палетки с масштабно-координатной сеткой размером 5×5 см. Для этого палетку прикладывали непосредственно к поверхности ожогового участка и при помощи водостойкого маркера наносили контуры ожогового участка. Затем проводили,, подсчет площади каждого ожогового участка, результаты подвергали статистической обработке с вычислением среднего значения и ошибки среднего. Результаты измерений представлены в таблице 1 (фиг.2).
Пример 2.
Измерение площади экспериментальных язв слизистой оболочки желудка.
Исследования проведены на 50 белых беспородных крысах самцах со средней массой тела 265,3±6,0 г. Экспериментальные язвы слизистой оболочки желудка моделировали путем однократного перорального введения официнального 2,5% раствора диклофенака натрия (25 мг/мл) в «ульцерогенной дозе» составляющей 50,0 мг/кг в объеме 0,5 мл/250 г массы тела животного. Через 3 часа после введения диклофенака натрия животных контрольной, интактной и опытных групп умерщвляли под хлороформным наркозом и производили извлечение желудков для осмотра состояния слизистой оболочки и проведения измерений площади язв. Измерения площади язв проводили по предложенному способу с использованием палетки с масштабно-координатной сеткой размером 3×3 см. Для этого каждый из желудков рассекали по малой кривизне, промывали, растягивали на плоской подушке из плотного пенопласта, обтянутого полиэтиленовой пленкой, фиксировали края при помощи булавок. Непосредственно на поверхность слизистой оболочки желудка прикладывали палетку и маркером наносили контуры каждой из имеющихся язв, не изменяя положения палетки. Определяли количество язв в штуках на одно животное и их суммарную площадь для каждого животного. Результаты подвергали статистической обработке с вычислением среднего значения и ошибки среднего. Результаты измерений представлены в таблице 2 (фиг.3).
Пример 3.
Измерение площади, длины и ширины листьев растения.
Объектом измерений являлись листья растения Апельсин сладкий (Citrus sinensis). Для измерений площади, длины и ширины использовали листья, полученные от одного растения, в количестве 10 штук. Каждый лист помещали на белую бумагу, укладывали на плоскую поверхность лабораторного стола. Измерения площади, длины и ширины листьев проводили по предложенному способу с использованием палетки с масштабно-координатной сеткой размером 10×10 см. Непосредственно на лист прикладывали палетку, внешние контуры листа очерчивали маркером и проводили подсчет площади, длины и ширины. Результаты подвергали статистической обработке с вычислением среднего значения и ошибки среднего. Результаты измерений представлены в таблице 3 (фиг.4).