Дистанционно-управляемая система ультразвукового обследования пациентов
REMOTE-CONTROLLED ULTRASONIC EXAMINATION SYSTEM FOR PATIENTS

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к ультразвуковым средствам диагностики, позволяет осуществить удаленное обследование пациента в случае невозможности присутствия врача в месте обследования или доставки пациента к врачу и может широко использоваться в медицине.
Известно устройство ультразвуковой диагностики, представленное в п. РФ №2424769 «Устройство для дистанционной ультразвуковой диагностики по кл. А61В 8/00, 3.01.06.2009 г., оп. 27.07.2011 г.
Известное устройство содержит связанные между собой командной линией связи удаленное рабочее место и диагностический центр. Удаленное рабочее место включает последовательно соединенные ультразвуковой датчик, коммутатор каналов, блок формирования пространственных акустических каналов, приемник, аналого-цифровой преобразователь, формирователь пакета данных и передатчик пакета данных, а также блок развертки, генератор, генератор синхроимпульсов и первый приемопередатчик командной линии связи. Диагностический центр включает последовательно соединенные приемник пакета данных, узел разборки пакета данных, преобразователь координат, устройство памяти и монитор, а также второй приемопередатчик командной линии связи, соединенный с первым приемо-передатчиком командной линии связи. Передатчик пакета данных связан с приемником пакета данных, второй вход блока формирования пространственных акустических каналов соединен с первым выходом генератора, первым входом генератора синхроимпульсов и входом блока развертки, чей выход соединен с третьим входом блока формирования пространственных акустических каналов и со вторым входом формирователя пакета данных, ко второму входу АЦП подключен второй выход генератора, ко второму входу преобразователя координат подключен второй выход узла разборки пакета данных. Использование изобретения позволяет проводить ультразвуковые исследования в дистанционном режиме.
Недостатком известного устройства является то, что для проведения дистанционного обследования в удаленном рабочем месте необходимо наличие достаточно опытного специалиста и что врач в диагностическом центре не может на удалении сам перемещать датчик в удаленном месте по телу пациента, что снижает эффективность дистанционной диагностики. Кроме того, устройство имеет весьма сложную, несколько устаревшую конструктивно схему ультразвукового датчика.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является «Дистанционно-управляемая система обследования пациентов», представленная в п. РФ №2680796 по кл. А61В 8/00, з. 13.04.2018 г., оп. 26.02.2019 г. и выбранная в качестве прототипа. Известная система характеризуется следующей формулой:
Дистанционно-управляемая система обследования пациентов, включающая в себя снабженные приемопередатчиками удаленное рабочее место и диагностический центр, связанные между собой двусторонней линией связи, при этом диагностический центр включает в себя преобразователь сигналов, запоминающее устройство, монитор и передатчик сигналов, отличающаяся тем, что диагностический центр и удаленное рабочее место оснащены многофункциональными блоками управления, в удаленном рабочем месте использован манипулятор, снабженный микроконтроллером и представляющий собой соразмерную с кушеткой для пациента и расположенную над ней прямоугольную раму, закрепленную горизонтально на четырех вертикальных опорах, каждая из которых выполнена с возможностью регулирования высоты, боковые стороны рамы, расположенные вдоль кушетки, служат рельсами для продольного перемещения расположенной перпендикулярно продольным сторонам рамы снабженной шаговыми двигателями штанги, на которой размещена каретка с датчиком ультразвукового сканера, прикрепленного к ней с возможностью его движения в трех плоскостях с помощью шагового двигателя, которым снабжена каретка.
Недостатком известной системы является сложность конструкции и некоторое неудобство ее эксплуатации, обусловленные наличием в диагностическом центре многофункционального блока управления, выполнением в удаленном рабочем месте манипулятора в виде прямоугольной рамы, под которую не всегда удобно укладывать пациента и подходить к нему, а также наличием проводной связи удаленного рабочего места и диагностического центра. Кроме того, оборудование диагностического центра является достаточно скудным ((многофункциональный блок управления, с джойстиком и рабочий компьютер), что ухудшает его диагностические возможности.
Задачей является улучшение функциональных и эксплуатационных возможностей системы путем упрощения конструкции оборудования удаленного рабочего места и усовершенствования оборудования.
Поставленная задача решается тем, что в дистанционно-управляемой системе ультразвукового обследования пациентов, включающей в себя снабженные приемопередатчиками удаленное рабочее место и диагностический центр, связанные между собой двусторонней линией связи и снабженные средствами управления, при этом диагностический центр включает в себя преобразователь сигналов, запоминающее устройство, монитор и передатчик сигналов, в удаленном рабочем месте использован манипулятор, снабженный микроконтроллером и представляющий собой расположенную над кушеткой для пациента раму, на которой размещена каретка с датчиком ультразвукового сканера, прикрепленного к ней с возможностью его движения в трех плоскостях с помощью шагового двигателя, которым снабжена каретка, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, удаленное рабочее место оснащено выполняющим функции передачи сигналов, их преобразования и сохранения компьютером и камерой, расположенными на штативе, имеющими средства управления в виде программного обеспечения управления движением манипулятора через микроконтроллер и снабженными приложением, транслирующим ультразвуковое изображение по сети Интернет через сервер между рабочим местом и диагностическим центром, в котором функции передачи сигналов, их преобразования и сохранения выполняет компьютер, в качестве средства управления использованы игровой манипулятор и программа-приложение, реализующая виртуально управляющее устройство в виде нарисованного в интерфейсе джойстика, управляемого с помощью мышки или сенсорного ввода в зависимости от вида компьютера, при этом манипулятор в удаленном рабочем месте выполнен в виде расположенной над кушеткой Г-образной рамы в виде горизонтальной перекладины и прикрепленной к ней с одной стороны вертикальной опоры, которая выполнена с возможностью регулирования высоты и закреплена нижней частью на горизонтально расположенной на полу вдоль одной длинной стороны кушетки штанге, служащей рельсом для продольного перемещения по ней вертикальной опоры и возможностью одновременного перемещения над кушеткой с помощью каретки вдоль, поперек и по высоте установленного на горизонтальной перекладине и закрепленного на ней направляющей датчика ультразвукового сканера, закрепленного в фиксаторе, расположенном на направляющей.
При этом в дистанционно-управляемой системе по п. 1., удаленное рабочее место и диагностический центр могут быть оснащены каждый стационарным или мобильным компьютером либо смартфоном.
Оснащение удаленного рабочего места выполняющим функции передачи сигналов, их преобразования и сохранения компьютером и камерой, расположенными на штативе, имеющими средства управления в виде программного обеспечения управления движением манипулятора через микроконтроллер и снабженными приложением, транслирующим ультразвуковое изображение по сети Интернет через сервер между рабочим местом и диагностическим центром обеспечивает возможность беспроводной связи между ними, что в совокупности с использованием в диагностическом центре для выполнения функции передачи сигналов, их преобразования и сохранения компьютера, а в качестве средства управления - игрового манипулятора и программы-приложения, реализующей виртуально управляющее устройство в виде нарисованного в интерфейсе джойстика, управляемого с помощью мышки или сенсорного ввода в зависимости от вида компьютера в удаленном рабочем месте существенно упрощает управление и улучшает функциональные и эксплуатационные возможности системы; выполнение манипулятора в удаленном рабочем месте в виде расположенной над кушеткой Г-образной рамы в виде горизонтальной перекладины и прикрепленной к ней с одной стороны вертикальной опоры, которая выполнена с возможностью регулирования высоты и закреплена нижней частью на горизонтально расположенной на полу вдоль одной длинной стороны кушетки штанге, служащей рельсом для продольного перемещения по ней вертикальной опоры и возможностью одновременного перемещения над кушеткой с помощью каретки вдоль, поперек и по высоте установленного на горизонтальной перекладине и закрепленного на ней направляющей датчика ультразвукового сканера, закрепленного в фиксаторе, расположенном на направляющей, упрощает конструкцию и облегчает доступ специалиста к пациенту при обследовании, что также улучшает эксплуатационные возможности системы.
Технический результат - улучшение функциональных и эксплуатационных возможностей системы при упрощения конструкции оборудования и средств управления.
Заявляемая дистанционно-управляемая система ультразвукового обследования пациентов обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него наличием таких существенных признаков как оснащение удаленного рабочего места выполняющим функции передачи сигналов, их преобразования и сохранения компьютером и камерой, расположенными на штативе, имеющими средства управления в виде программного обеспечения управления движением манипулятора через микроконтроллер и снабженными приложением, транслирующим ультразвуковое изображение по сети Интернет через сервер между рабочим местом и диагностическим центром, использование в диагностическом центре для выполнения функции передачи сигналов, их преобразования и сохранения компьютера, а в качестве средства управления игрового манипулятора и программы-приложения, реализующей виртуально управляющее устройство в виде нарисованного в интерфейсе джойстика, управляемого с помощью мышки или сенсорного ввода в зависимости от вида компьютера, выполнение манипулятора в удаленном рабочем месте в виде расположенной над кушеткой Г-образной рамы в виде горизонтальной перекладины и прикрепленной к ней с одной стороны вертикальной опоры, которая выполнена с возможностью регулирования высоты и закреплена нижней частью на горизонтально расположенной на полу вдоль одной длинной стороны кушетки штанге, служащей рельсом для продольного перемещения по ней вертикальной опоры и возможностью одновременного перемещения над кушеткой с помощью каретки вдоль, поперек и по высоте установленного на горизонтальной перекладине и закрепленного на ней направляющей датчика ультразвукоыого сканера, закрепленного в фиксаторе, расположенном на направляющей, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.
Заявителям неизвестны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, которые обеспечивали бы в совокупности достижение заданного результата, поэтому они считают, что заявляемая система соответствует критерию «изобретательский уровень»
Дистанционно-управляемая система ультразвукового обследования пациентов может широко использоваться в медицине в качестве ультразвукового средства диагностики для удаленного обследования пациента в случае невозможности присутствия врача в месте обследования или доставки пациента к врачу и потому соответствует критерию «промышленная применимость».
Изобретение иллюстрируется чертежами, где представлены на:
- фиг. 1 - конфигурация удаленного рабочего места, оборудованного стационарным компьютером;
- фиг. 2 - конфигурация удаленного рабочего места, оборудованного мобильным компьютером;
- фиг. 3 - конфигурация удаленного рабочего места, оборудованного смартфоном;
- фиг. 4 - стационарный компьютер диагностического центра с подключенным к нему игровым манипулятором;
- фиг. 5 - смартфон диагностического центра с подключенным к нему игровым манипулятором.
Дистанционно управляемая система ультразвукового обследования пациентов включает в себя снабженные приемопередатчиками удаленное рабочее место I и диагностический центр II, связанные между собой двусторонней беспроводной линией связи через Интернет. Удаленное рабочее место I (фиг. 1, 2, 3) оснащено стационарным компьютером 1 или мобильным компьютером 1', связанным с камерой 2, которые расположены на штативе 3, или смартфоном 1" с камерой 2', размещенными на штативе 3'. Манипулятор 4 в удаленном рабочем месте подключен с помощью беспроводной технологии к стационарному компьютеру 1 или к мобильному компьютеру 1', или к смартфону 1", снабженными приложением, транслирующим УЗ изображение по сети Интернет через сервер между рабочим местом I и диагностическим центром II. Манипулятор 4 в удаленном рабочем месте I выполнен в виде расположенной над кушеткой 5 Г-образной рамы 6 в виде горизонтальной перекладины 7 и прикрепленной к ней с одной стороны вертикальной опоры 8. Опора 8 выполнена с возможностью регулирования высоты и закреплена нижней частью на горизонтально расположенной на полу вдоль одной длинной стороны кушетки 5 штанге 9, служащей рельсом для продольного перемещения по ней вертикальной опоры 8 и возможностью одновременного перемещения над кушеткой 5 с помощью каретки 10 на горизонтальной перекладине 7 для движения поперек закрепленной на ней вертикальной направляющей 11 для установки по высоте датчика 12 УЗ сканера 13, закрепленного в фиксаторе 14. Штанга 9 фиксируется на подставках 15'-15", которые соответственно стоят на регулируемых по высоте опорах 16М6" и 16i'-16i" для установления горизонтального уровня штанги 9.
Диагностический центр II (фиг. 4, 5) снабжен стационарным компьютером 17 или мобильным компьютером 17', или смартфоном 17", в которых заранее установлено программное обеспечение. К компьютеру 17 подключен игровой манипулятор 18. В диагностическом центре II в качестве многофункционального блока управления использованы игровой манипулятор 16 и программа-приложение, реализующая виртуально управляющее устройство в виде нарисованного в интерфейсе джойстика, управляемого с помощью мышки или сенсорного ввода для смартфона и мобильного компьютера, если эти устройства поддерживают сенсорный ввод.
Дистанционно управляемая система обследования пациентов работает следующим образом. Врач в диагностическом центре II, перемещая в удаленном рабочем месте I датчик ультразвукового сканера 12 с помощью манипулятора 4 по телу пациента, наблюдает на мониторе стационарного или мобильного компьютера 17 сигналы, свидетельствующие о состоянии пациента, регистрирует их в запоминающем устройстве компьютера 17 и по ним ставит пациенту диагноз, который сообщает оператору в удаленном рабочем месте I.
Врач в диагностическом центре II,_используя виртуально управляющее устройство в виде нарисованного в интерфейсе джойстика, управляемого с помощью мыши, перемещает в удаленном рабочем месте I датчик ультразвукового сканера 12 с помощью манипулятора 4 по телу пациента, наблюдает на мониторе стационарного компьютера 17 сигналы, свидетельствующие о состоянии пациента, регистрирует их в запоминающем устройстве компьютера 17 и по ним ставит пациенту диагноз, который сообщает оператору в удаленном рабочем месте I.
смартфона 17'
смартфона 17'
Врач в диагностическом центре II, используя виртуально управляющее устройство в виде нарисованного в интерфейсе джойстика, управляемого с помощью сенсорного ввода, перемещает в удаленном рабочем месте I датчик ультразвукового сканера 12 с помощью манипулятора 4 по телу пациента, наблюдает на мониторе  сигналы, свидетельствующие о состоянии пациента, регистрирует их в запоминающем устройстве  и по ним ставит пациенту диагноз, который сообщает оператору в удаленном рабочем месте I.
Система обеспечивает возможность высококвалифицированному врачу из диагностического центра II проводить дистанционное обследование пациента, находящегося в удаленном рабочем месте I, осуществляя прямой ручной контроль движения датчика 12 ультразвукового сканера 13, что дает возможность использования данной системы в самых глухих уголках страны, повышает эффективность диагностики пациента при весьма простой схеме системы. Использование в диагностическом центре II качестве многофункционального блока управления игрового манипулятора 18 и программы-приложения, реализующей виртуально управляющее устройство в виде нарисованного в интерфейсе джойстика, позволяет управлять движением датчика 12 УЗ сканера 13 и не требует выделения места в рабочем пространстве врача, позволяет работать в любой удобной для него позе, а также использование игрового манипулятора 18 учитывает анатомические особенности человеческой руки и снижает нагрузку на врача во время работы.
В сравнении с прототипом заявляемая дистанционно-управляемая система обследования пациентов является более простой и более эффективной с точки зрения эксплуатационных и функциональных возможностей.