СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ ПОРАЖЕНИЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА

Настоящее техническое решение относится к области медицинской техники и может быть использовано для исследований и ранней диагностики онкологических поражений головного мозга, таких как глиальные опухоли головного мозга.
Глиальные опухоли головного мозга (ГОГМ) составляют 60% всех онкологических заболеваний, нередко приводя к инвалидизации или гибели больных, и представляют одну из наиболее важных социально-экономических и медицинских проблем. Заболеваемость злокачественными глиомами составляет 5-8 случаев на 100000 населения. На долю этой патологии приходится колоссальное количество дней временной нетрудоспособности лиц наиболее трудоспособного возраста в 30-40 лет. Несмотря на совершенствование методов диагностики и разнообразие диагностических устройств, в настоящее время большинство больных госпитализируют в нейрохирургические стационары с ГОГМ, имеющими к моменту госпитализации большие размеры. Таким образом, проблема ранней диагностики различных онкологических поражений головного мозга, и, в частности, глиальных опухолей головного мозга, в настоящее время остается одной из актуальных и полностью не решенных проблем в неврологии и нейрохирургии.
Проведенными исследованиями по научно-медицинской и патентной литературе выявлены различные системы, приборы и устройства для диагностики онкологических поражений головного мозга.
Так, патентом РФ №2132635 (МПК А61В 5/00, БИ №19, 1999 г.) защищены "Способ диагностики онкологических заболеваний и устройство для его осуществления". Устройство содержит нефелометр с лазерным источником света, измерительную кювету, измерительный преобразователь рассеянного света в аналоговый сигнал, корреляционно-спектральный анализатор, дополнительные измерительный преобразователь и перемножитель сигналов.
В патенте РФ №2145483 (МПК А61В 5/00, БИПМ №5, 2000 г.) описаны "Способ и устройство для диагностирования клинического состояния пациента", в частности для раннего обнаружения новообразований. Устройство включает в себя блок измерения температуры, блок памяти, блоки оперативной памяти и сравнения, программный блок, блок реализации программ и блок визуализации.
Недостатками перечисленных выше устройств являются их сложность, высокая погрешность, а значит недостаточная достоверность диагностики, длительность исследования, а также необходимость использования специального оборудования, высококвалифицированного и специально обученного медперсонала.
Патентом РФ №2020869 (МПК А61В 5/11, БИ №19, 1994 г.) защищен "Стабилограф", предназначенный для регистрации движения общего центра масс больного, в целях функциональной диагностики, в частности для диагностики ГОГМ и контроля за течением болезни. Стабилограф содержит платформу, которая с помощью четырех упругих стоек с тензодатчиками соединяется с фланцем, связанным с жестким кольцом, внутри которого закреплена упругая крестовина с тензодатчиками, при этом тензодатчики включены в мостовую измерительную схему, выходы которой через блоки вычитания и деления подключены к регистратору.
Недостатком устройства является недостаточная достоверность диагностики ГОГМ, особенно на ранних стадиях заболевания.
В авторском свидетельстве СССР №1050666 (МК А61В 6/00, БИ №40, 1983 г.) описан "Поперечный гамма-томограф", содержащий поворотную раму с подвижно установленными на ней коллимированными датчиками излучения, механизм перемещения рамы со схемой управления и задатчиком углового положения рамы, механизм перемещения датчиков со схемой управления, интерфейс и электронно-вычислительную машину.
Патентом РФ №2151552 (МПК А61В 6/00, БИПМ №18, 2000 г.) защищена "Гамма-камера с прямоугольным полем видения", предназначенная для ранней диагностики злокачественных опухолей человека путем визуализации распределения радиоактивных препаратов, вводимых в организм с диагностической целью. Устройство содержит коллиматор, сцинтилляционный кристалл, оптически связанные световод, фотоприемник, а также суммирующие усилители, аналого-цифровые преобразователи, сумматор, детектор импульсов, блоки обработки сигналов, устройство сбора и обработки информации и устройство визуализации.
В патенте РФ №2164081 (МК А61В 6/03, БИПМ №8, 2001 г.) описано "Устройство для малоугловой рентгеновской томографии", содержащее источник рентгеновского излучения с кольцевым анодом и системой сканирования электронного пучка вдоль анода, детектор прошедшего через объект излучения и компьютер.
Недостатками всех перечисленных выше устройств являются их сложность, невысокая точность диагностики на ранних стадиях заболевания, а также наличие значительной лучевой нагрузки на пациента при проведении исследований.
Патентом РФ №2203622 (МПК А61В 8/14, БИПМ №13, 2003 г.) защищено "Устройство для ультразвукового исследования головного мозга", предназначенное для исследования и ранней диагностики заболеваний головного мозга. Устройство содержит ультразвуковой зонд, блок обработки
эхосигналов, блок сопряжения, вычислительное устройство с дисплеем и клавиатурой, педаль для фиксации изображения и накопитель информации. Устройство позволяет получать двумерные акустические изображения структур головного мозга "по слоям". Недостатком устройства является его сложность, длительность и высокая стоимость проведения исследований, невысокая точность диагностики на ранних стадиях развития ГОГМ, а также необходимость наличия высококвалифицированного и специально обученного медперсонала.
В монографии (Практическая нейрохирургия: Руководство для врачей / Под ред. Б.В.Гайдара. - СПб.: Гиппократ, 2002. - с.24-26) приведен состав предназначенного, в частности, для диагностики онкологических поражений головного мозга современного ангиографического комплекса, представляющего собой симбиоз рентгеновского кабинета и операционной, или, как принято говорить, - рентгеноперационный блок. Рентгеноперационная оборудована комплектом аппаратуры, позволяющей производить все манипуляции на сосудах, как в плане обследования, так и в плане выполнения лечебных манипуляций. В частности, операционный стол должен иметь подвижные деку, рентгеновскую трубку и сериограф, электронно-оптический преобразователь, автоматический инъектор, видеомагнитофон и телевизионные установки, аппаратуру для проявления ангиограмм. Также необходимо наличие помещения для стерилизации материала и инструментов, необходимы анестезиологическая аппаратура и набор необходимых медикаментов, инструментов и контрастирующих веществ. Ангиографическое исследование должно проводиться бригадой специалистов. Таким образом, стоимость подобного диагностического комплекса высока, исследования, проводимые с его помощью, сложны, дорогостоящи и не всегда безопасны для пациента.
В той же монографии (Практическая нейрохирургия: Руководство для врачей / Под ред. Б.В.Гайдара. - СПб.: Гиппократ, 2002. - с.38-40) приведен состав предназначенного, в частности, и для диагностики онкологических
поражений головного мозга спирального компьютерного томографа. Он содержит источники рентгеновского излучения, фильтры и коллиматоры. Специальные приводы обеспечивают непрерывное вращение рентгеновской трубки вокруг объекта и непрерывное поступательное движение стола с пациентом, при этом траектория пучка рентгеновских лучей приобретает форму спирали. Однако, стоимость подобного диагностического комплекса высока, исследования, проводимые с его помощью, сложны, дорогостоящи и предполагают значительную лучевую нагрузку на пациента.
В монографии (Практическая нейрохирургия: Руководство для врачей / Под ред. Б.В.Гайдара. - СПб.: Гиппократ, 2002. - с.41-45) приведено описание современного магнито-резонансного томографа (МРТ), предназначенного, в частности, и для диагностики опухолей головного мозга. Недостатком МРТ является сложность и высокая стоимость, как самого томографа, так и проводимых с его помощью исследований, необходимость наличия высококвалифицированного и специально обученного медперсонала, а также невозможность его применения для отдельных категорий пациентов.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является "Система диагностики онкологических поражений головного мозга" (Черебило В.Ю., Состояние статокинетической функции при онкологических поражениях головного мозга (клинико-инструментальное исследование) // автореф. дисс. на соискан. учен. степ. к.м.н. - СПб, 2007 г. - с.9-11), содержащая стабилограф, подключенный к персональному компьютеру, пакет прикладных программ для обработки показателей стабилограмм и построения графиков.
Недостатками прототипа являются: длительность времени обработки полученных во время исследований данных, недостаточная достоверность диагностики онкологических поражений головного мозга на ранних
стадиях заболевания, неоднозначность в интерпретации полученных результатов.
Целью настоящего технического решения является снижение погрешности системы диагностики онкологических поражений головного мозга, повышение достоверности диагностики ранних стадий заболевания и сокращение времени диагностики с ее помощью.
Цель достигается тем, что в систему диагностики онкологических поражений головного мозга, содержащую стабилограф, подключенный к персональному компьютеру, введены субблок ввода информации пациентом (СВИП), субблок ввода информации врачом (СВИВ), пять элементов ИЛИ, ждущий мультивибратор, субблок формирования сигналов тестирования на стабилографе (СФСТС), элемент ЗАПРЕТ и четыре элемента И. Выходы СВИП через последовательно соединенные первый элемент ИЛИ и ждущий мультивибратор подключены к одному из входов первого элемента И, к другому входу которого подключен выход второго элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами СВИВ. Выход первого элемента И подключен к входу стабилографа, выход которого соединен с входом СФСТС, первый выход которого подключен к одному из входов третьего элемента ИЛИ. Второй выход СФСТС подключен к одному из входов второго элемента И, четвертого элемента ИЛИ и третьего элемента И. Третий выход СФСТС подключен ко вторым входам четвертого элемента ИЛИ и третьего элемента И, а также к одному из входов четвертого элемента И. Четвертый выход СФСТС соединен со вторыми входами второго элемента И и четвертого элемента И, а также с третьим входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к информационному входу элемента ЗАПРЕТ. Выходы второго элемента И, третьего элемента И и четвертого элемента И подключены ко второму, третьему и четвертому входам третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с запрещающим входом элемента ЗАПРЕТ и с одним из входов пятого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу элемента ЗАПРЕТ. Выход пятого
элемента ИЛИ является первым выходом системы, выход третьего элемента ИЛИ - вторым выходом системы, а выход элемента ЗАПРЕТ - третьим выходом системы.
На фигуре представлена структурная схема заявляемой системы диагностики онкологических поражений головного мозга.
Система диагностики онкологических поражений головного мозга содержит субблок ввода информации пациентом (СВИЛ) 1, выходы которого соединены с входами первого элемента ИЛИ 2, выход которого через ждущий мультивибратор 3 подключен к одному из входов первого элемента И 4, субблок ввода информации врачом (СВИВ) 5, выходы которого соединены с входами второго элемента ИЛИ 6, выход которого подключен к другому входу первого элемента И 4. Выход первого элемента И 4 соединен с подключенным к персональному компьютеру 7 стабилографом 8, выход которого подключен к входу субблока формирования сигналов тестирования на стабилографе (СФСТС) 9. Первый (Вых.1T) выход 10 СФСТС 9 подключен к одному из входов третьего элемента ИЛИ 11. Второй (Вых.2Т) выход 12 СФСТС 9 подключен к одному из входов второго элемента И 13, третьего элемента И 14 и четвертого элемента ИЛИ 15. Третий (Вых.3Т) выход 16 СФСТС 9 подключен ко вторым входам третьего элемента И 14 и четвертого элемента ИЛИ 15, а также к одному из входов четвертого элемента И 17. Четвертый (Вых.4Т) выход 18 СФСТС 9 соединен со вторыми входами второго элемента И 13 и четвертого элемента И 17, а также с третьим входом четвертого элемента ИЛИ 15, выход которого подключен к информационному входу 19 элемента ЗАПРЕТ 20. Выходы второго элемента И 13, третьего элемента И 14 и четвертого элемента И 17 подключены к второму, третьему и четвертому входам третьего элемента ИЛИ 11, выход которого соединен с запрещающим входом 21 элемента ЗАПРЕТ 20 и с одним из входов пятого элемента ИЛИ 22, второй вход которого соединен с выходом элемента ЗАПРЕТ 20. Выход пятого элемента ИЛИ 22 является первым выходом (Вых.1) системы диагностики
онкологических поражений головного мозга, выход третьего элемента ИЛИ 11 - вторым выходом (Вых.2) системы, а выход элемента ЗАПРЕТ 20 - третьим выходом (Вых.3) системы.
Работа заявляемой системы диагностики онкологических поражений головного мозга (в дальнейшем - системы) осуществляется следующим образом.
В исходном состоянии на выходах всех структурных элементов, функциональных узлов и субблоков системы сигналы отсутствуют, т.е. имеют место логические нули. Пациенту предлагают ответить на ряд вопросов о наличии или отсутствии у него симптомов заболевания. На приеме у невролога - врача первичного приема, в систему с помощью СВИП 1 вводят информацию о результатах опроса пациента, т.е. о наличии у пациента симптомов заболевания, например, таких как:
1) головная боль, длительно не купируемая, на протяжении более двух дней;
2) приступы потери сознания с прикусыванием языка;
3) замирание или выключение сознания на несколько секунд (со слов родственников или окружающих);
4) чувство "онемения" или "ползания мурашек" в руке, ноге или обеих конечностях на одной стороне;
5) потеря сознания с поворотом головы и глаз в сторону;
6) нарушения речи с затруднением речевой продукции и написания слов;
7) нарушения речи типа "словесная окрошка";
8) слабость в руке, ноге или обеих конечностях на одной стороне;
9) шаткость при ходьбе;
10) нарушение памяти, внимания, критики, ориентации в окружающем мире.
При наличии у пациента одного или нескольких симптомов, на соответствующих выходах СВИП 1 формируются сигналы, поступающие на
соответствующие входы первого элемента ИЛИ 2, с выхода которого сигнал поступает на вход ждущего мультивибратора 3, на выходе которого формируется сигнал, который выдает команду на проведение дальнейшего обследования пациента и поступает на один из входов первого элемента И 4, причем длительность этого сигнала больше времени, необходимого для ввода в систему информации с помощью СВИВ 5.
После этого, невролог - врач первичного приема, проводит первичное неврологическое обследование пациента и, с помощью СВИВ 5, вводит в систему информацию о наличии у пациента одного или нескольких синдромов, например, таких как:
1) эписиндром;
2) синдром очаговой симптоматики;
3) синдром общемозговой симптоматики;
4) синдром двигательных нарушений;
5) синдром нарушений высшей нервной деятельности (ВНД).
При наличии у пациента одного или нескольких синдромов, на соответствующих выходах СВИВ 5 формируются сигналы, поступающие на соответствующие входы второго элемента ИЛИ 6, с выхода которого сигнал поступает на второй вход первого элемента И 4, с выхода которого управляющий сигнал поступает на вход подключенного к персональному компьютеру 7 стабилографа 8 и выдает команду на проведение статокинетического обследования пациента. Программа обследования предусматривает:
1) выполнение теста Ромберга;
2) выполнение стабилографического теста;
3) выполнение теста на устойчивость;
4) исследование изометрического сокращения мышц ног.
Входящие в состав системы подключенный к персональному компьютеру 7 стабилограф 8, применяемые для статокинетического обследования, т.е. для тестирования пациента, являются элементами выпускаемого
ОКБ "Ритм" (г.Таганрог) компьютерного стабилоанализатора с биолологической обратной связью "Стабилан - 01-2". Тестирование пациента выполняют согласно программе персонального компьютера 7.
При положительном результате какого-либо из тестов, одного или нескольких, на выходе стабилографа 8 появляется сигнал, соответственно, один или несколько, так называемый последовательный код, который поступает на вход СФСТС 9, который преобразует последовательный код в параллельный. Таким образом, при положительном результате какого-либо из указанных выше тестов, на соответствующих выходах Вых.1T, Вых.2Т, Вых.3Т или Вых.4Т СФСТС 9 будут иметь место сигналы (логические единицы).
Так, при положительном результате выполнения первого теста - теста Ромберга, на первом (Вых.1T) выходе 10 СФСТС 9 будет иметь место сигнал, при положительном результате выполнения второго теста - стабилографического теста, на втором (Вых.2Т) выходе 12 СФСТС 9 будет иметь место сигнал, при положительном результате выполнения третьего теста - теста на устойчивость, на третьем (Вых.3Т) выходе 16 СФСТС 9 будет иметь место сигнал и при положительном результате выполнения четвертого теста - исследования изометрического сокращения мышц ног, на четвертом (Вых.4Т) выходе 18 СФСТС 9 будет иметь место сигнал.
В результате выполнения тестирования могут иметь место следующие случаи:
1) положителен результат только первого теста. В этом случае сигнал будет иметь место только на первом выходе 10 СФСТС 9;
2) положителен результат только второго теста. В этом случае сигнал будет иметь место только на втором выходе 12 СФСТС 9;
3) положителен результат только третьего теста. В этом случае сигнал будет иметь место только на третьем выходе 16 СФСТС 9;
4) положителен результат только четвертого теста. В этом случае сигнал будет иметь место только на четвертом выходе 18 СФСТС 9;
5) положителен результат только второго и третьего тестов. В этом случае сигнал, соответственно, будет иметь место на втором выходе 12 и на третьем выходе 16 СФСТС 9;
6) положителен результат только второго и четвертого тестов. В этом случае сигнал, соответственно, будет иметь место на втором выходе 12 и на четвертом выходе 18 СФСТС 9;
7) положителен результат только третьего и четвертого тестов. В этом случае сигнал, соответственно, будет иметь место на третьем выходе 16 и четвертом выходе 18 СФСТС 9.
В первом случае сигнал с выхода 10 СФСТС 9 поступает на один из входов третьего элемента ИЛИ 11, с выхода которого логическая единица поступает на запрещающий вход 21 элемента ЗАПРЕТ 20 и на один из входов пятого элемента ИЛИ 22. Поскольку в данном случае сигналы на выходах 12, 16 и 18 СФСТС 9 отсутствуют, на выходах второго 13, третьего 14 и четвертого 17 элементов И, а также на выходе четвертого элемента ИЛИ 15, а значит и на информационном входе 19 элемента ЗАПРЕТ 20 и, соответственно, на его выходе, будут иметь место логические нули. Таким образом, в первом случае на выходе пятого элемента ИЛИ 22, а значит и на первом выходе системы Вых.1, на выходе третьего элемента ИЛИ 11, а значит и на втором выходе системы Вых.2 будет иметь место сигнал, а на третьем выходе системы Вых.3 сигнал будет отсутствовать. Наличие сигнала на первом выходе системы Вых.1 является основанием для установления первичного диагноза: наличие онкологического поражения головного мозга. Наличие сигнала на втором выходе системы Вых.2 является основанием для направления пациента на дальнейшее обследование для применения методов нейровизуализации, а именно на выполнение магниторезонансной томографии (МРТ).
Во втором случае сигнал с выхода 12 СФСТС 9 поступает на один из входов второго элемента И 13, третьего элемента И 14 и четвертого элемента ИЛИ 15. На остальных входах этих элементов, а также на входах
четвертого элемента И 17 будут иметь место логические нули. Таким образом, во втором случае на выходах второго 13, третьего 14 и четвертого 17 элементов И, на всех входах элемента ИЛИ 11, на его выходе, а значит на одном из входов пятого элемента ИЛИ 22 и на втором выходе системы Вых.2 сигналы будут отсутствовать. Поскольку с выхода четвертого элемента ИЛИ 15 на информационный вход 19 элемента ЗАПРЕТ 20 будет поступать сигнал, а на запрещающем входе 21 элемента ЗАПРЕТ 20 имеет место логический ноль, на выходе элемента ЗАПРЕТ 20, а следовательно, на третьем выходе системы Вых.3, на втором входе пятого элемента ИЛИ 22, а значит и на его выходе, который является первым выходом системы Вых.1, будут иметь место сигналы. Наличие сигнала на первом выходе системы Вых.1 является основанием для установления первичного диагноза: наличие онкологического поражения головного мозга. Наличие сигнала на третьем выходе системы Вых.3 является основанием для направления пациента на дальнейшее обследование для применения методов нейровизуализации, а именно на выполнение спиральной компьютерной томографии (СКТ).
В третьем и четвертом случаях работа системы аналогична работе системы во втором случае.
В пятом случае сигналы со второго 12 и третьего 16 выходов СФСТС 9 поступают на входы третьего элемента И 14. С выхода третьего элемента И 14 сигнал поступает на один из входов третьего элемента ИЛИ 11 и далее на второй выход системы Вых.2, на запрещающий вход 21 элемента ЗАПРЕТ 20, на один из входов пятого элемента ИЛИ 22 и с его выхода - на первый выход системы Вых.1. Таким образом, в этом случае на первом Вых.1 и втором Вых.2 выходах системы будут иметь место сигналы. На третьем выходе системы Вых.3 сигнал будет отсутствовать. Наличие сигнала на первом выходе системы Вых.1 является основанием для установления первичного диагноза: наличие онкологического поражения головного мозга. Наличие сигнала на втором выходе системы Вых.2 является основанием
для направления пациента на дальнейшее обследование для применения методов нейровизуализации, а именно на выполнение магниторезонансной томографии (МРТ).
В шестом и седьмом случаях работа системы аналогична работе системы в пятом случае.
Все результаты обследования пациента, диагноз и рекомендации о направлении на дальнейшее обследование для применения методов нейровизуализации заносятся в память компьютера 7 системы.
Опытный образец заявляемой системы диагностики онкологических поражений головного мозга был изготовлен, испытан и показал высокую эффективность ее использования в практике невролога - врача первичного приема, для диагностики онкологических поражений головного мозга.
Заявляемая система диагностики онкологических поражений головного мозга имеет простую конструкцию и позволяет за короткий промежуток времени поставить достоверный диагноз наличия ранней стадии онкологического поражения головного мозга.