АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ ПАЦИЕНТОВ

Полезная модель относится к аппаратно-программным средствам специального назначения, в частности, к системам и комплексам медицинской диагностики и может быть использована в автоматизированных системах неинвазивной медицинской спектрофотометрии для исследования микрогемодинамики пациентов в движении, например, при выполнении им различных физических упражнений и нагрузочных тестов (бег, ходьба, приседания и т.д.).
Известно устройство для определения параметров кровотока слизистой оболочки полости носа, содержащее лазерный компьютеризированный анализатор микроциркуляции крови с датчиком, представляющим собой двунаправленный световод с полированным торцом и насадку, выполненную из пористого материала, пропитанную физиологическим раствором [RU 62006, U1, A61B 5/026, 27.03.2007].
Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, поскольку оно может быть использовано только при нахождении пациента в статическом состоянии.
Известно также устройство, содержащее блок для измерения количества кислорода в крови, блок для измерения температуры крови, а также блок памяти и вычислительный блок, причем, вычислительный блок соединен радиально с остальными тремя блоками и определяет относительную величину мозгового кровотока по соответствующей формуле [RU 77765, U1, A61B 5/00, 10.11.2008].
Недостатком устройства также является относительно узкие функциональные возможности, поскольку оно может быть использовано только при нахождении пациента в статическом состоянии.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для неинвазивного определения параметров крови, содержащее измерительную часть в виде оптической систему наблюдения с устройствами освещения и приемниками изображения, соединенный с ней электронный блок обработки сигналов и прикрепленный к корпусу ложемент для размещения объекта исследования таким образом, чтобы внешняя его сторона с ногтем была обращена к визуальному окну оптической системы наблюдения, а также менее двух приемников изображения, при этом, устройство освещения дополнительно содержит не менее одного лазерного источника излучения, а оптическая система содержит не менее одного дихроичного зеркала с возможностью обеспечения спектрального разложения изображения объекта исследования [RU 2373846, С1, A61B 5/026, 27.11.2009].
Наиболее близкое техническое решение также обладает относительно узкими функциональными возможностями, поскольку оно может быть использовано только при нахождении пациента в статическом состоянии.
Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей путем обеспечения возможности исследования микрогемодинамики пациентов в движении, например, при выполнении им различных физических упражнений и нагрузочных тестов.
Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройстве, содержащем измерительную часть и соединенный с ней электронный блок обработки сигналов, электронный блок обработки сигналов выполнен в виде персонального компьютера, оснащенного беспроводным интерфейсом персонального компьютера, а измерительная часть выполнена в виде группы приборов в составе правого и левого спектрофотометрических анализаторов, правого и левого пульсовых оксиметров, правого и левого измерителей накожной температуры и измерителя частоты дыхания, а также контроллера сбора данных, оснащенного беспроводным интерфейсом контроллера сбора данных, причем входы-выходы группы приборов соединены с соответствующей группой входов-выходов контроллера сбора данных, который через беспроводной интерфейс контроллера сбора данных соединен с беспроводным интерфейсом персонального компьютера.
На чертеже представлены:
на фиг.1 - функциональная схема аппаратно-программного комплекса для функциональной диагностики пациентов;
на фиг.2 - основные фотометрические процессы в биоткани при ее освещении потоком излучения.
Аппаратно-программный комплекс для функциональной диагностики пациентов содержит измерительную часть 1 и соединенный с ней электронный блок 2 обработки сигналов.
В аппаратно-программном комплексе для функциональной диагностики пациентов электронный блок 2 обработки сигналов выполнен в виде персонального компьютера 3, оснащенного беспроводным интерфейсом 4 персонального компьютера.
Измерительная часть 1 аппаратно-программного комплекса для функциональной диагностики пациентов выполнена в виде группы приборов в составе правого 5 и левого 6 спектрофотометрических анализаторов, правого 7 и левого 8 пульсовых оксиметров, правого 9 и левого 10 измерителей накожной температуры и измерителя 11 частоты дыхания, а также контроллера 12 сбора данных, оснащенного беспроводным интерфейсом 13 контроллера сбора данных.
Кроме того, входы-выходы группы приборов соединены с соответствующей группой входов-выходов контроллера 12 сбора данных, который через беспроводной интерфейс 13 контроллера сбора данных соединен с беспроводным интерфейсом 4 персонального компьютера.
Группа приборов выполнена в виде малогабаритных стандартных приборов в цифровым выходом. Стандартными являются также персональный компьютер 3 и беспроводные интерфейсы. Среди беспроводных интерфейсов следует выделить наиболее распространенные стандартные интерфейсы Bluetooth (стандарт IEEE 802.15.1) и Wi-Fi (стандарт IEEE 802.11). В первом случае создается соединение «точка-точка», а во втором случае при необходимости возможно многоточечное соединение.
Кроме того, устройство содержит элементы, охарактеризованные на функциональном уровне, в частности контроллер 12 сбора данных и персональный компьютер 3, описываемая форма реализации которых предполагает использование программируемых (настраиваемых) многофункциональных средств, например, малогабаритного и стандартного персональных компьютеров, соответственно. Поэтому при описании работы устройства представляются сведения, подтверждающие возможность выполнения такими средствами конкретных предписываемых им в составе данного устройства функций.
Работает аппаратно-программный комплекс для функциональной диагностики пациентов следующим образом.
В электронном блоке 2 обработки сигналов с помощью персонального компьютера 3 в контроллер 12 сбора данных направляется запрос, в соответствии с которым контроллер 12 запускается для сбора данных с группы приборов и их предварительную обработку, например, структуризацию, усреднение во времени, фильтрацию и т.п. С использованием интерфейсов эти данные направляются в персональный компьютер 3, находящийся, например, у врача, где осуществляется их обработка более высокого уровня.
Число измерительных приборов может быть как уменьшено, так и увеличено.
2
0
0
н
д
д
В качестве примера использования предложенного устройства рассмотрим работу устройства при использовании в качестве прибора оптического тканевого оксиметра ИК СФА для определения диагностического параметра StO. Узким пучком монохроматического оптического излучения мощностью F от лазерного источника света (фиг.2) освещается участок кожи пациента (биологического объекта - БО). Поток F, проникая в биоткань, претерпевает внутри нее за счет неоднородности ее анатомической и клеточной структуры многократные рассеяния и переотражения, вследствие чего кроме прошедшего БО насквозь направленного (прошедшего) потока Fτ образуются диффузно рассеянный прошедший БО насквозь поток излучения Fτ и рассеянный в обратном направлении (обратно рассеянный) диффузный поток Fρ, выходящий наружу БО с его фронтальной поверхности.
a
Внутри БО часть потока излучения F поглощается хромофорами (гемоглобином) биоткани, так что можно для данного процесса записать основное фотометрическое уравнение баланса энергии:
0
Разделив левую и правую части (1) на F, вводя соответствующие обозначения для фотометрических коэффициентов, получим для них основное энергетическое уравнение связи:
д
ρд
0
a
0
н
τн
0
τд
0
a
где ρ=F/F, =F/F, r=F/F и τд=F/F называются в фотометрии соответственно коэффициентом обратного рассеяния света, коэффициентом поглощения излучения, коэффициентом направленного пропускания и коэффициентом диффузного пропускания (прямого рассеяния) излучения. В сумме коэффициенты обратного рассеяния и прямого рассеяния (диффузного пропускания) образуют интегральный коэффициент рассеяния s для данного БО:
Аналогично в сумме коэффициенты диффузного и направленного пропускания образуют суммарный (или интегральный) коэффициент пропускания τ:
д
д
н
2
2
а
a
Основная задача измерений заключается в том, чтобы по результатам измерений ρ, τ и τ на разных длинах волн (определить (вычислить) коэффициент  как функцию этих длин волн. Далее через (λ) определяется вклад в поглощение разных фракций гемоглобина (оксигемоглобина (HbO) и дезоксигемоглобина (Hb)), а отношение содержаний фракции оксигемоглобина к сумме фракций окси- и дезоксигемоглобина в периферической смешанной крови в процентах дает параметр функциональной тканевой сатурации оксигемоглобина в крови (StO)
где C - концентрация соответствующих фракций гемоглобина в крови.
д
н
д
Поскольку для большинства участков тела человека проходящее насквозь излучение весьма мало, менее 1%, часто в формулах (2)-(4) величинами τ и τ можно пренебречь. Это позволяет проводить измерения только с фронтальной поверхности биоткани, определяя лишь коэффициент обратно рассеянного диффузного излучения ρ.
Аналогично могут быть получены и настроены для соответствующих вычислений персональный компьютер 3 для других видов измерений.
Таким образом, благодаря усовершенствованию известного устройства достигается требуемый технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей путем обеспечения возможности исследования микрогемодинамики пациентов в движении, например, при выполнении им различных физических упражнений и нагрузочных тестов.