УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ТЕПЛОВОГО РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ ОБЪЕКТА

Устройство для регистрации теплового радиоизлучения объекта
Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к диагностическим устройствам, и может быть использована для диагностики заболеваний, в частности - головного мозга, и при динамическом контроле за эффективностью проводимого лечения.
Полезная модель может найти применение при проведении диагностических и функциональных исследований в других областях, где осуществляют мониторинг среды и объекта исследования по радиояркостному температурному градиенту.
Диагностика различных заболеваний, основанная на измерении температуры, существует с древности как один из основных показателей воспалительной реакции.
Все приборы, используемые для оценки температурных параметров объекта, можно условно разделить на два класса:
1-  приборы прямого измерения температуры (термометры, термисторы, термопары и т.д.);
2- измерители интенсивности радиоизлучения (пирометры, термографы, тепловизоры, радиотермометры), действие которых основано на том, что интенсивность радиоизлучения пропорциональна температуре объекта. Интенсивность радиоизлучения биологических объектов определяется состоянием сосудистых, метаболических и гормональных процессов.
По принципу регистрации радиоизлучения (тепловой информации) приборы второго класса также условно делятся на два подкласса: дистанционные (инфракрасные тепловизоры, миллиметровые радиотермометры) и контактные ( радиотермометры).
Поскольку предлагаемая авторами полезная модель относится к подклассу контактных приборов, за прототип полезной модели выбрано известное устройство для регистрации теплового радиоизлучения объекта, содержащее выносной модуль, включающий входную часть радиотермометра и измерительный блок, состоящий из приемника, микропроцессора, блока управления, блока сбора информации, блока индикации и модуля питания (см. Учебно-методическое пособие «Медицинский радиотермометр РТ-17. Н.Новгород 1988г., с. 5-6.).
В выносном модуле размещены контактная антенна и входная часть радиотермометра. Медицинский радиотермометр оснащен встроенным калибратором, который сигнальным выходом соединен с входной частью радиотермометра.
Известное устройство работает следующим образом. Прибор включают в сеть за 30 минут до обследования. Перед обследованием нроводят контроль внутренней калибровки прибора. О готовности прибора к измерению свидетельствует высвечивание на блоке индикации опорной температуры. Освобождают от повязок подлежащие обследованию участки тела, контактную антенну дезинфицируют. Контактную антенну перемещают по объекту исследования. Измерение осуществляют при полном и равномерном контакте лепестков контактной антенны с кожными покровами обследуемой области. Антенна принимает собственное радиоизлучение объекта в этих точках, затем последовательно соединенная с антенной входная часть радиотермометра отфильтровывает сигнал и подает его на высокочувствительный приемник и далее на микропроцессор, с выхода которого сигнал отображается на блоке индикации в цифровом значении радиояркостной температуры. По результатам поточечных измерений строят график распределения температуры в области предполагаемого патологического очага исследуемого объекта, на основании которого делают заключение.
Известное устройство позволяет косвенно подтвердить наличие либо отсутствие патологического очага в области интереса, однако не способствует определению величины патологического очага и координат его месторасположения (например, как в рентгеновской компьютерной томограмме), то есть не решает задачи построения термотопограммы, которая в целом ряде случаев может выступать главным диагностическим критерием.
Кроме этого, РТ-17 не позволяет оценить уровень внешних радиопомех в момент проведения исследования, что вносит погрешности в получаемые результаты измерения.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности и объективности диагностики за счет получения новой диагностической информации - термотопограммы.
Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для регистрации теплового радиоизлучения объекта, содержащем выносной модуль, включающий входную часть радиотермометра и измерительный блок, состоящий из приемника, микропроцессора, блока управления, блока сбора информации, блока индикации и модуля питания, выносной модуль дополнительно содержит последовательно соединенные
преобразователь электромагнитных колебаний в энергию токов высокой частоты, коммутатор радиосигнала, малошумящий широкополосный усилитель высокой частоты и детектор, выносной модуль содержит также управляемый генератор шума и антенну для определения уровня внешних радиопомех, причем управляемый генератор шума сигнальным выходом соединен с входом коммутатора радиосигнала, антенна для определения уровня внешних радиопомех выполнена с возможностью соединения с входом коммутатора радиосигнала, выносной модуль сигнальным выходом последовательно соединен с измерительным блоком, содержаш;им последовательно соединенные усилитель низкой частоты, коммутатор видеосигнала, накопитель, аналого-цифровой преобразователь, запоминаюш;ий блок, микропроцессор, блок отображения информации, причем запоминаюш;ий блок соединен с входом ЭВМ, блок управления соединен управляющими цепями связи с запоминающим блоком, микропроцессором, блоком отображения информации, управляемым генератором шума, коммутатором радиосигнала, измерительный блок содержит также генератор тактовой частоты, соединенный сигнальным выходом с коммутатором радиосигнала и коммутатором видеосигнала.
Выносной блок дополнительно содержит смеситель с гетеродином и усилитель промежуточной частоты, причем выход малошумящего широкополосного усилителя высокой частоты соединен с сигнальным входом смесителя, второй вход смесителя соединен с гетеродином, сигнальный выход смесителя соединен с входом усилителя промежуточной частоты, выход которого соединен с детектором.
На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства для регистрации теплового радиоизлучения объекта (термотопограф).
Устройство содержит выносной модуль 1 (на фиг.1 обведен штрихпунктиром) и измерительный блок 2 (на фиг.1 обведен пунктиром). Выносной модуль 1 содержит последовательно соединенные преобразователь электромагнитных колебаний в энергию токов высокой частоты 3, коммутатор радиосигнала 4, малошумящий широкополосный усилитель высокой частоты 5 (МШУВЧ) и детектор 6. Выносной модуль содержит также управляемый генератор шума 7 (УГШ) и антенну для определения уровня внешних радиопомех 8. Управляемый генератор шума 7 (УГШ) сигнальным выходом 9 соединен с входом коммутатора радиосигнала 4. Антенна для определения уровня внешних радиопомех 8 выполнена с возможностью соединения с входом коммутатора радиосигнала 4. Выносной модуль 1 сигнальным выходом последовательно соединен с измерительным блоком 2. Измерительный блок 2 содержит последовательно соединенные усилитель низкой
частоты 10 (УНЧ), коммутатор видеосигнала И, накопитель 12, аналогоцифровой преобразователь 13, запоминающий блок 14, микропроцессор 15, блок отображения информации 16. Запоминающий блок 14 соединен с входом ЭВМ 17. Блок управления 18 соединен управляющими цепями связи 19 с запоминающим блоком 14, микропроцессором 15, блоком отображения информации 16, управляемым генератором щума 7 и коммутатором радиосигнала 4. Генератор тактовой частоты 20 соединен сигнальным выходом с коммутатором радиосигнала 4 и коммутатором видеосигнала 11.
На фиг. 2 изображена структурная схема предлагаемого устройства для регистрации теплового радиоизлучения объекта (п.2 формулы полезной модели). Выносной модуль 1 (на фиг.2 обведен штрихпунктиром) дополнительно содержит смеситель 21, гетеродин 22 и усилитель промежуточной частоты 23, причем выход малошумящего широкополосного усилителя высокой частоты 5 соединен сигнальным выходом с сигнальным входом смесителя 21, второй вход смесителя соединен с гетеродином 22, сигнальный выход смесителя соединен с входом усилителя промежуточной частоты 23, выход которого соединен с детектором 6.
В качестве преобразователя электромагнитных колебаний в энергию токов высокой частоты 3 может быть использован трансформатор импедансов или широкополосная приемная антенна радиосигнала.
Трансформатор импедансов представляет собой отрезок коаксиального кабеля, центральная жила которого обеспечивает первый контакт с объектом исследования. Второй контакт с объектом исследования обеспечивает контакт, соединенный с оплеткой коаксиального кабеля (оплеточный контакт). Оплеточный контакт выполнен с возможностью механического перемещения вдоль оплетки. Согласование объекта исследования с предлагаемым устройством обеспечивается путем изменения расстояния между первым и вторым контактами.
Остальные блоки : устройства МШУВЧ, смеситель, гетеродин, УПЧ, детектор, УНЧ, коммутатор видеосигнала, накопитель, аналогоцифровой преобразователь, запоминающий блок, микропроцессор, блок управления, блок отображения информации, - выполнены по классическим схемам.
Антенна для определения уровня внешних радиопомех представляет собой широкополосный полуволновой вибратор дециметрового диапазона.
Модуль питания устройства на фиг.1 и фиг.2 не показан. Прибор может питаться от однофазной промышленной сети переменного тока 220в, 50Гц, либо иметь батарейное питание.
Устройство может сопрягаться с любыми существующими типами ЭВМ.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Устройство включают за 10 минут до начала измерений. Перед началом регистрации радиотеплового излучения обьекта производят калибровку устройства и определяют уровень внешних радиопомех в районе расположения исследуемого объекта. Для калибровки прибора на вход коммутатора радиосигнала 4 подается сигнал от управляемого генератора шума 7 и управляющий сигнал с блока управления 18. Управление параметрами генератора шума 7 осуществляется с блока управления 18. Это позволяет поставить в однозначное соответствие значению уровня информационного сигнала значению уровня калиброванного сигнала и тем самым обеспечить градуирование измеряемых параметров обьекта, в частности, в единицах измерения градусами Цельсия. Для оценки уровня внешних радиопомех антенну для определения уровня внешних радиопомех 8 соединяют с сигнальным входом коммутатора радиосигнала 4.
Радиочастотный шумовой сигнал от объекта исследования в дециметровом диапазоне, несущий информацию о состоянии обьекта, подается на сигнальный вход преобразователя электромагнитных колебаний в энергию токов высокой частоты 3, а с его выхода поступает на сигнальный вход коммутатора радиосигнала 4, управление которым осуществляется от генератора тактовой частоты 20. Сигнал с выхода коммутатора радиосигнала 4 поступает на вход малошумящего широкополосного усилителя высокой частоты 5 (МШУВЧ), и с его выхода подается на детектор 6. Видеосигнал с выхода детектора 6 подается на вход усилителя низкой частоты 10 (УНЧ) и с его выхода поступает на сигнальный вход коммутатора видеосигнала И, управление которым осуществляется от генератора тактовой частоты 20. Сигнал с выхода коммутатора видеосигнала 11 поступает на сигнальный вход накопителя 12 , управляюпщй вход которого соединен с блоком управления 18, который и определяет начало и длительность накопления информационного сигнала в накопителе 12. Выходной сигнал с накопителя 12 подается на аналого-цифровой преобразователь 13 и в виде цифровой информации поступает на вход запоминающего блока 14. Запоминающий блок 14 хранит информацию об адресных данных и результатах измерений обследованньж объектов. По команде от блока управления 18 информация об объекте исследования из запоминающего
блока 14 поступает либо на микропроцессор 15, либо па вход ЭВМ 17. В случае, когда ипформация поступает па вход микропроцессора 15, опа обрабатывается в пем по специальной математической программе, и далее подается па блок отображения информации 16, где информация представляется в виде адресных данных объекта и его топограммы либо в полярной, либо в декартовой системах координат. Кроме этого, на блок отображения информации 16 представляются сервисные данные о работе прибора и числовых результатах проведенных измерений. При использовапии ЭВМ 17 обработапная информация представляется на экране дисплея и/или на твердом носителе в виде термотопограммы.
Авторы впервые вводят термин «компьютерная термотопограмма. Топограмма - карта распределения выбранной физической величины на заданном срезе объекта исследования. «Термо (лат.) - термотопограмма - карта распределепия температуры в выбранном срезе объекта.
Так же, как и прототип, предлагаемая полезная модель обеспечивает не только неинвазивный, но и пассивный (не облучающий) метод обследования и наблюдения, что обеспечивает полную безопасность его применения для объекта исследования и обслуживающего персонала. По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет проводить диагностику по картине послойного среза - термотопограмме, что дает возможность не только установить наличие либо отсутствие патологического очага, но и определить его величину и координаты месторасположения очага. Устройство позволяет значительно повысить точность и объективность диагностики.
Диагностическая интерпретация полученных результатов облегчается благодаря тому, что внешние факторы (температура, влажность и т.д.) практически не влияют на температурное распределение внутренних слоев биоткани, и при оценке полученной картины среза ими можно пренебречь.
Предварительное определение уровня внешних радиопомех позволяет внести коррективы в процесс измерения, и, тем самым, повысить точность получаемых результатов.
Примеры конкретного исполнения даны в виде выписок из историй болезней.