УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ ДИАГНОСТИКИ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ

Полезная модель относится к медицинской технике и может быть использована для флуоресцентной диагностики новообразований кожи, а также внутрикожных рецидивов других опухолей.
Известно устройство для флуоресцентной диагностики новообразований кожи, включающее цифровую камеру и источник возбуждающего излучения, отличающееся тем, что цифровая камера характеризуется наличием монохромной CCD-матрицы и снабжена обоймой дихроичных фильтров, в качестве источника возбуждающего излучения используют две люминесцентные лампы с максимумами излучения 390, 415 и 433 нм; дополнительно снабжено экраном с высокопоглощающими свойствами, двумя кронштейнами для крепления люминесцентных ламп и персональным компьютером, RU 64783 U1, опубл. 10.07.2007.
Недостатком данного устройства является невозможность точного согласования спектра люминесцентной лампы со спектром поглощения фотосенсибилизатора, что обусловливает низкую чувствительность диагностической аппаратуры и негативно влияет на точность диагностики. Кроме того, устройство предполагает сопоставление трех изображений, снятых в разное время в разных спектральных диапазонах, что усложняет диагностику.
Известно устройство для флуоресцентной диагностики новообразований, включающее корпус, в котором размещен светодиодный излучатель, содержащий, по крайней мере, одну матрицу светодиодов и видеокамеру со спектрально-селективной оптической системой, RU 2176475, опубл. 10.12.2001.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.
Точность определения границ патогенного участка с помощью этого устройства недостаточна; это объясняется тем, что облучение происходит при непрерывном излучении светодиодов. При этом видеокамера воспринимает как флуоресценцию от пораженного участка, так и внешнее фоновое излучение, отраженное от непораженных участков, смежных с пораженным. В результате значительно снижается контрастность получаемого изображения и, соответственно, точность определения границ злокачественного новообразования, что не позволяет точно определить дозу облучения, необходимую для последующего лечения.
Задачей полезной модели является повышение точности определения границ злокачественного новообразования.
Согласно полезной модели устройство для флуоресцентной диагностики злокачественных новообразований, включающее корпус, в котором укреплены светодиодный излучатель и видеокамера со спектрально-селективной оптической системой, дополнительно содержит переключатель режима работы светодиодного излучателя и USB-концентратор, при этом первый вход переключателя режима работы светодиодного излучателя соединен с разъемом для подачи питающего напряжения, который вмонтирован в корпус, второй его вход соединен с выходом USB-концентратора, первый вход-выход которого соединен со входом-выходом видеокамеры, а второй его выход соединен с USB-портом, который вмонтирован в корпус, при этом выход переключателя режима работы светодиодного излучателя соединен со входом светодиодного излучателя.
Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели условию патентоспособности «Новизна».
Благодаря реализации отличительных признаков полезной модели достигается технический результат, состоящий в том, что устройство для флуоресцентной диагностики злокачественных новообразований позволяет отстроиться от фонового излучения, вследствие чего изображение новообразования на мониторе имеет весьма четкие границы, что позволяет точно определить необходимую для последующего лечения дозу облучения.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:
на фиг. 1 - схема, иллюстрирующая расположение элементов устройства в корпусе;
на фиг. 2 - график интенсивности I излучения от облучаемой зоны при импульсном режиме работы светодиодного излучателя.
Устройство для флуоресцентной диагностики злокачественных новообразований включает корпус 1, в котором укреплен светодиодный излучатель 2 типа High Luminous Efficacy Deep Red LED Emitter LZ4-00R210, США. Длина излучаемой волны - 660 нм, излучаемая мощность - 2,5 Вт. В корпусе 1 также укреплена видеокамера 3, в конкретном примере использована черно-белая телевизионная камера высокого разрешения с цифровым и аналоговым выходами с интерфейсом USB 2.0 в корпусе внутреннего исполнения, модель VSC-756-USB, Россия.
В корпусе 1 установлены переключатель 4 режима работы излучателя, содержащий микросхему FT 232 H и транзисторный ключ (два последовательно соединенных транзистора 2N7000), и USB-концентратор 5 марки Orient UH-135 (Китай). В корпус 1 вмонтированы разъем 6 для подачи питающего напряжения и USB-порт 7 для подключения персонального компьютера.
Видеокамера снабжена спектральной селективной оптической системой 8, представляющей собой совокупность трех полосовых светофильтров SL755/90, Россия. Полоса пропускания 90±10 нм на центральной длине волны 677±5 нм.
Работа устройства основана на способности фотосенсибилизатора селективно накапливаться в объеме злокачественного новообразования, с одной стороны, и на способности препарата к флюоресценции под действием оптического излучения определенной длины волны, с другой стороны.
Работа устройства в непрерывном режиме происходит следующим образом. Светодиодный излучатель 2 по поступающей через USB-порт 7 команде оператора с помощью переключателя 4 режима работы излучателя 2 устанавливается в режим непрерывного освещения облучаемой зоны 9, содержащей, предположительно, злокачественное новообразование 10. Видеокамера 3, направленная на облучаемую зону, наводится на резкость. Селективная оптическая система 8 не пропускает излучение светодиодного излучателя 2, отраженное от зоны 9, на видеокамеру 3, куда попадает только излучение флюоресценции фотосенсибилизатора, накопившегося в злокачественном новообразовании 10, а также фоновое излучение в спектральном диапазоне пропускания спектрально-селективной системы 8. Видеокамера 3 через USB-концентратор 5, передает в подключаемый через USB-порт 7 компьютер по интерфейсу передачи данных последовательно экспонируемые кадры, содержащие изображения пространственного распределения флюоресценции вместе с частью фонового излучения, прошедшего через спектрально-селективную оптическую систему. Это пространственное распределение флюоресценции определяет поверхностную топологию злокачественного новообразования 10. Изображения подвергаются количественному анализу и визуализируются на мониторе компьютера вместе с результатами количественного анализа (ориентировочные значения площади новообразования и приблизительные контуры границ новообразования) в реальном времени. Совокупность полученной информации позволяет констатировать с большой вероятностью наличие злокачественного образования 10 на облучаемой зоне 9. В случае необходимости уточнения диагноза с помощью переключателя 4 переключают излучатель 2 на работу в импульсном режиме для получения более точных значений площади новообразования и определения его контуров по более контрастному изображению.
Работа устройства в импульсном режиме происходит следующим образом. Имеются две фазы процесса - в первой фазе интенсивность излучения равна нулю, во второй - интенсивность излучения равна заданной величине. В течение первой фазы видеокамера 3 передает через USB-концентратор 5 и USB-порт 7 экспонированный кадр, содержащий только фоновое излучение, прошедшее через спектрально-селективную систему 8. В течение второй фазы видеокамера 3 передает экспонированный кадр, содержащий фоновое излучение, прошедшее через спектрально-селективную систему 8, вместе с изображением флюоресценции злокачественного новообразования 10. Затем происходит попиксельное вычитание кадра, полученного в течение первой фазы, из кадра, полученного в течение второй фазы; результатом вычитания является поверхностное распределение флюоресценции в чистом виде. Разностные кадры подвергаются количественному анализу и визуализируются на мониторе компьютера вместе с результатами количественного анализа (площадь новообразования, контуры границ новообразования) в реальном времени. Пользователь имеет возможность настроить визуализацию и задать параметры количественного анализа, а также следить за изменением результатов количественного анализа со временем.
Благодаря тому, что устройство позволяет отстроиться от фонового излучения, четко определяются границы новообразования, что позволяет точно определить его площадь и, соответственно, необходимую для последующего лечения дозу облучения.
Устройство изготовлено ЗАО «Полупроводниковые приборы» и испытано в ФГБУ «НИИ онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава России, Санкт-Петербург.