ПРИБОР ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ КАПИЛЛЯРНОГО КРОВОТОКА
CAPILLARY BLOOD FLOWRECORDER

Изобретение относится к оптике, конкретно к стереомикроскопам, создающим освещение для фазоконтрастного наблюдения и имеющим более чем один путь светового луча, а именно к устройствам, которые предназначены для регистрации капилляроскопических картин, и может быть использовано для измерения скорости капиллярного кровотока, а также определения величины, удельного веса, формы, калибра ногтевых сосудов при диагностике, которая основана на исследовании капилляров. Прибор может быть использован в неврологии, нейрохирургии, травматологии, сосудистой хирургии, кардиологии, анестезии и реанимации, общей терапии.
Известен стереомикроскоп с плавным переменным увеличением, который используется для исследования капилляров. Этот стереомикроскоп оснащен осветителем с галогенной лампой мощностью до 150 Вт и жгутом оптического волокна для подведения оптического излучения в плоскость предмета микроскопа. Для наблюдения капилляров применяется установленная на нем аналоговая телевизионная камера с телевизионным монитором, подключенная к компьютеру (см. Nailfold Capillaroscopic Monitoring as Preventive Medicine in Subjects Exposed to Ionising Radiation. R. Pennarola, B. Perdereau, G. Trenta, J.M. Cosset).
Недостатком такого капилляроскопа является использование универсальных осветителей для стереомикроскопов, которые, имея сложную конструкцию и высокую цену, не обеспечивают наилучшие условия наблюдения капилляров из-за однонаправленного косого освещения.
Ближайшим аналогом выбран прибор для регистрации капиллярного кровотока, состоящий из корпуса, в котором установлена оптическая система, фиксатора для пальца, осветительной системы, создающей сфокусированное световое пятно, блока обработки сигнала, причем оптическая система имеет цифровой канал для подключения цифровой камеры и наблюдения и фиксации изображения на компьютере. Осветительная система выполнена в виде светодиодной лампы, которая расположена сбоку под определенным углом к оси оптической системы и создает косое освещение (см. патент Украины №67709, МПК G02B 21/36, G02B 21/00, 2004 г.).
К недостаткам такой конструкции капилляроскопа следует отнести одностороннюю боковую подсветку, которая приводит к появлению теней, в результате чего форма и размеры изображений капилляров будут зависеть от их ориентации относительно направления подсветки. Использование оптической схемы косого освещения является наилучшим для наблюдения капилляров, расположенных перпендикулярно плоскости, в которой лежат оси оптической системы и осветителя. Если капилляр расположен в этой плоскости, то контраст его изображения будет меньше, поскольку он освещен под углом. Также возможно появление теневых эффектов при косом освещении.
В основу изобретения положена задача создать такой прибор для регистрации капиллярного кровотока, в котором путем изменения конструкции осветителя и его места расположения обеспечиваются наилучшие условия равномерного бестеневого освещения капилляров. Это обеспечивает возможность достижения наилучшего контраста изображения при любом расположении капилляров.
Для решения задачи предложен прибор для регистрации капиллярного кровотока, состоящий из корпуса, в котором установлена оптическая система, фиксатора для пальца, осветительной системы, создающей сфокусированное световое пятно, причем оптическая система имеет канал для подключения цифровой камеры и наблюдения и фиксации изображения на компьютере, в котором согласно изобретению осветительная система выполнена в виде набора светодиодов, каждый из которых оснащен фокусирующей линзой, которые закреплены по периметру пустотелого защитного кожуха, и размещены концентрично с равным угловым шагом вокруг оси оптической системы, и наклонены к ней под углом 45°±10°.
При таком выполнении осветителя точка пересечения этих осей и оптической оси стереомикроскопа совпадает с точкой пересечения оптической оси и плоскости исследуемого объекта. Этим обеспечивается освещение, промежуточное между освещением светлого и темного полей. В результате в объектив стереомикроскопа попадает преимущественно луч, отраженный от капилляров, а большая часть луча, отраженного от поверхности кожи, проходит мимо объектива. При больших углах уменьшается часть потока оптического излучения, попадающего в микрообъектив. А при более малых - увеличивается часть потока, отраженного от масла на поверхности кожи, которая является препятствием при наблюдении капилляров. Важным преимуществом такого освещения является то, что вместо однонаправленного косого освещения используется круговое косое освещение. Из-за этого контраст изображения капилляра не будет зависеть от его ориентации в плоскости предметов.
В зависимости от потребности освещенности количество светодиодов может составлять от 3 до 24 штук.
В оптимальном варианте защитный кожух установлен в нижней части корпуса оптической системы. Для надежной защиты врача и пациента от излучения и нагрева осветителя, а также во избежание посторонних световых отблесков кожух покрашен в черный цвет.
Для возможности регуляции расстояния между фиксатором и оптической системой (для разных объектов исследования, например ногтей ног или рук), также для удобства транспортировки корпус с оптической и осветительной системами установлен на штативе с возможностью перемещения вдоль него.
Для удобства наведения оптической системы на объект исследования прибор дополнительно оснащен двумя окулярами.
Для возможности быстрого изменения поля зрения для упрощения поиска и детального наблюдения капилляров в качестве оптической системы используют стереомикроскоп с переменным увеличением.
Фиксатор может иметь поглощающий свет экран для уменьшения отблесков, которые попадают в объектив от объектов за пределами поля зрения.
Использование предложенного прибора, в котором в качестве осветителя используется система светодиодов, каждый из которых имеет фокусирующую линзу, которая фокусирует его поток на поверхности кожи, позволяет получить качественные изображения капилляров под кожей. Мощные (сверхъяркие) светодиоды обеспечивают подсветку белым светом, что позволяет получить качественные цветные изображения капилляров; возможное использование мощных (сверхъярких) светодиодов в синем и ультрафиолетовом диапазонах для наблюдения флюоресценции капилляров. Расположение диодов обеспечивает наилучшие условия равномерного освещения капилляров и бестеневой подсветки.
На фиг.1 изображена принципиальная схема предложенного прибора.
На фиг.2 изображен светодиод с линзой.
Прибор для регистрации капиллярного кровотока состоит из корпуса 1, в котором установлена оптическая система 2, обеспечивающая увеличение изображения капиллярной картины и фокальная площадь которой находится на освещенной части ногтевого ложа, которое перед началом процедуры смазывает камфорным маслом, фиксатора 3 для пальца, выполненного в виде пластинки с углублением по форме пальцев, осветительной системы 4, создающей сфокусированное световое пятно на ногтевом ложе пальца руки пациента. Оптическая система имеет канал 5 для подключения цифровой камеры 6 и наблюдения и фиксации изображения на компьютере 7. Осветительная система 4 выполнена в виде набора светодиодов 8, каждый из которых оснащен фокусирующей линзой 9, которые закреплены по периметру пустотелого защитного кожуха 10, размещены концентрично с равным угловым шагом вокруг оси оптической системы и наклонены к ней под углом 45°±10°. Корпус 1 с оптической 2 и осветительной 4 системами установлен на штативе 11 с возможностью перемещения вдоль него. Прибор оснащен двумя окулярами 12.
Прибор работает следующим образом.
Пациент садится возле стола в свободной позе, без напряжения. Кисть должна находиться на уровне сердца. Предплечье и ладонь руки помещаются на мягкую, но крепкую опору на предметном столике. Пальцы кладутся на столик, а выбранный для исследования палец помещают на фиксаторе 3 под объектив оптической системы 2 (стереомикроскопа). Рука исследуемого должна быть освобождена от колец, браслетов, тесной одежды. На область исследования наносят каплю камфорного масла. Температура столика и ложа для пальца должна быть не ниже 27°С.
На епонихий фокусируется свет от источника освещения 4. Капилляры ногтевого ложа располагают в фокусе оптической системы 2 для получения четкого изображения на мониторе. Сначала необходимо провести обзорное исследование при увеличении х 400, которое даст представление о количестве капилляров на единицу поверхности, степени их извилистости и вариабельности. Для измерений следует выбирать зоны с хорошей визуализацией. Настройка и выбор капиллярных петель осуществляются непосредственно по изображению, выведенному на экран монитора.
При исследовании оценивается визуально плотность распределения капилляров, их форма (степень извилистости), наличие анастомозов, количество агрегатов форменных элементов крови.
Обработка первичной информации с целью получения данных о капиллярном кровотоке производится с помощью специально разработанного программного обеспечения.
Предложенный прибор дает возможность исследовать капилляры ногтевого ложа в отраженном свете, увеличивая изображение больше чем в 80 раз. Он оснащен осветительной системой, с помощью которой кожа ногтевого валика просвечивается сфокусированным светом. Специальная оптика передает полученное изображение на ПЗС-матрицу цветной видеокамеры, сигнал из которой поступает на видеомонтажный комплекс, а затем - на ПК. Таким образом, мы можем не только визуально наблюдать капиллярную картину ногтевого ложа в окуляр, но еще и воспользоваться всеми преимуществами программной обработки компьютерной визуализации.
Данная система работает на основе электронно-оптического метода, что дает возможность создавать сфальцованное оптическое излучение на пальце обследуемого. Световое пятно размещается в фокусе увеличительной оптической системы, которая и фиксирует капиллярный кровоток, а дальше на основе программной обработки и визуального анализа получаемого видеоизображения получаем качественные и количественные характеристики капиллярного кровотока.
Регулярное капилляроскопическое исследование дает возможность проводить диагностику нарушений микроциркуляции, неинвазивно контролировать эффективность проведения антиагрегатной терапии у пациентов с ишемической болезнью сердца, сахарным диабетом и т.д., а также исследовать динамику реакций микроструктур и материалов.
Компьютерная обработка капилляроскопических исследований обеспечивает:
- возможность визуализации микроциркуляторных изменений капиллярного кровотока на экране монитора компьютера;
- архивацию в базе данных изображений капиллярного кровотока, а также их пересмотр в произвольном порядке;
- усиление контрастности изображения;
- измерение размеров капилляров, количества агрегатов форменных элементов крови;
- проведение наблюдения в динамике капиллярного кровотока при увеличениях в 100 раз;
- прогнозирование предынсультных и предынфарктных состояний пациентов.