Устройство для обнаружения новообразований в молочной железе

Предлагаемая полезная модель относится к медицинской технике, к электроимпедансным маммографам, и может быть использована для диагностики новообразований в молочных железах у женщин.
Электроимпедансные маммографы представляют собой сравнительно новый вид медицинских приборов, предназначенных для диагностики, прежде всего, онкологических заболеваний молочных желез у женщин. В отличие от широко распространенных рентгеновских маммографов электроимпедансные маммографы, уступая рентгеновским маммографам в разрешающей способности обнаружения новообразований, значительно превосходят последние по многим другим показателям. Прежде всего, это абсолютная радиологическая безопасность для пациентки, что позволяет применять электроимпедансные маммографы для обследования женщин всех возрастных групп. Радиологическая безопасность электроимпедансных маммографов позволяет применять их не только в качестве инструмента ежегодного скринингового обследования, но и в качестве средства динамического наблюдения в процессе развития заболевания и его лечения. Маммологическое обследование женщины с использованием электроимпедансного маммографа безболезненно и абсолютно безопасно в части возможности поражения электрическим током, поскольку проводится с использованием низких напряжений и малых значений измерительных токов.
Принцип действия электроимпедансного маммографа основан на регистрации таких областей в ткани молочной железы, которые отличаются от других участков ткани железы повышенными значениями электропроводности. Известно, что электропроводность ткани, пораженной онкологическим заболеванием, выше, чем электропроводность здоровой ткани. Это обстоятельство и позволяет эффективно обнаруживать онкологические новообразования на фоне здоровой ткани железы.
Известен электрический маммограф и его модификация в форме электроимпедансного компьютерного маммографа. Известный маммограф содержит плоскую матрицу из 256 электродов, два индифферентных электрода, связанных с компьютером, электронный блок и установленное в компьютере программное обеспечение. При обследовании пациентки электродную матрицу плотно прижимают к молочной железе, расплющивая железу на грудной клетке пациентки. После этого поочередно через каждый из 256 электродов матрицы и пару индифферентных электродов, установленных на ладонях или запястьях пациентки, пропускают измерительный ток. При каждом пропускании тока через один из электродов матрицы выполняют измерение падений напряжений между выбираемыми парами других электродов матрицы и с использованием программно-реализованной математической операции обратного восстановления проекций вдоль эквипотенциальных линий строят картину распределения электрической проводимости в выбираемом слое ткани молочной железы (см. патент RU №2153285, МПК А61В 5/05, опубл. 27.07.2000 г., Бюл. №21, патент RU №66932, МПК А61В, опубл. 10.10.2007 г., Бюл. №28).
Недостатками известного электрического маммографа являются его высокая стоимость и относительно высокие требования к квалификации обслуживающего медицинского персонала. Прежде всего, это связано с большой методологической и вычислительной сложностью реализованного в маммографе способа обнаружения новообразований и мест их локализации в молочной железе. Указанные недостатки исключают возможность использования известного маммографа в качестве медицинского прибора домашнего применения.
Для своевременного обнаружения новообразований в молочной железе ее скрининговое обследование должно производиться не реже 1 раза в месяц. При этом указанное обследование наиболее целесообразно производить в определенной фазе естественного физиологического цикла женщины. Указанные обстоятельства определяют высокую актуальность применения их в домашних условиях для самостоятельного скрининга молочной железы в удобное время.
Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является электроимпедансный маммограф, который содержит электродный блок, выполненный в виде диэлектрической полусферы, на внутренней поверхности которой на равном расстоянии друг от друга вдоль окружности установлены по меньшей мере четыре плоских металлических электрода, каждый из которых снабжен отдельным электрическим выводом, разделенных на две группы, каждая из которых образована двумя диаметрально противоположными электродами и связана с управляемым мультиплексором-демультиплексором электронного блока, размещенного в полости ручки-держателя, которая связана через измеритель напряжения и аналого-цифровой преобразователь с микропроцессором, подключенным к индикаторному блоку, и с управляемым генератором измерительного тока. Данный маммограф представляет собой малогабаритный электронный прибор с автономным питанием, который может быть использован женщиной для самостоятельного обследования своих молочных желез. Заложенная в управляющем микропроцессоре программа работы прибора в совокупности с перечисленными выше его электронными узлами обеспечивает реализацию алгоритма измерений и вычислительной обработки их результатов в соответствии с процедурами, предусмотренными предложенным способом обнаружения и локализации новообразования в молочной железе. Выполнение электродного блока сменным позволяет комплектовать маммограф набором отличающихся по размерам электронных блоков. Результат каждого измерения разности потенциалов запоминают как относящийся к двум квадрантам проекции молочной железы на плоскость грудной клетки, смежным с заземленным токовым электродом. Полученные результаты двух измерений разности потенциалов сравнивают между собой по абсолютной величине. При разности их абсолютных значений, превышающей установленный порог, фиксируют наличие новообразования в ткани молочной железы. Устройство позволяет обнаружить наличие асимметрии картины распределения падений напряжения на поверхности молочной железы, а, следовательно, и наличие новообразования в ее ткани (см. патент RU №2578180, МПК А61В 5/053, опубл. 20.03.2016 г., Бюл. №8).
Недостатками известного электроимпедансного маммографа являются: погрешности снятия полного сопротивления (импеданса) живой ткани из-за неплотного прилегания электродов к женской груди и из-за неравномерного давления на различные области женской груди, высокая вероятность ассиметричности распределения падений напряжений на поверхности молочной железы из-за случайного взаимного смещения электродов, что приводит к ложному обнаружению новообразований, а также ограниченные функциональные возможности, связанные с необходимостью изготавливать диэлектрические полусферы разного диаметра, поскольку молочные железы женщин отличаются большим разнообразием размеров.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является разработка устройства обнаружения новообразований и мест их локализации в молочной железе.
Технический результат - снижение погрешности измерений, четкое определение месторасположения новообразований в женской груди и исключение изготовления диэлектрических полусфер разного диаметра.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для обнаружения новообразований в молочной железе выполнено в виде диэлектрической полусферы, длина большой окружности которой не превышает длину окружности молочной железы у ее основания, отличающееся тем, что на внутренней поверхности диэлектрической полусферы на равном расстоянии друг от друга вдоль окружности установлены восемь одноразовых хлорсеребряных электродов, размещенных в диаметральных прорезях на одинаковом расстоянии от центра диэлектрической полусферы, причем четыре одноразовых хлорсеребряных электрода расположены по вертикальной и горизонтальной оси диэлектрической полусферы, четыре одноразовых хлорсеребряных электрода расположены диаметрально под углом 45° между вертикально и горизонтально расположенными одноразовыми хлорсеребряными электродами с возможностью более точного определения места расположения новообразования в груди, у каждого одноразового хлорсеребряного электрода имеется штекер, снимающий и устанавливающий электроды, к которому жестко присоединены пружины одинаковой длины, закрепленные на диэлектрической полусфере с возможностью перемещения восьми одноразовых хлорсеребряных электродов с помощью винта-ручки.
Отличительными признаками заявляемого устройства являются:
- устройство содержит восемь одноразовых хлорсеребряных электродов, размещенных на одинаковом расстоянии от центра диэлектрической полусферы с возможностью более точного определения места расположения новообразования в груди, закрепленных с помощью штекера, к которому жестко присоединены пружины одинаковой длины, что позволяет одноразовым хлорсеребряным электродам с одинаковым усилием прижиматься к женской груди со всех сторон и тем самым уменьшать погрешность измерения импеданса;
- на диэлектрической полусфере выполнены диаметральные прорези для крепления восьми одноразовых хлорсеребряных электродов, которые позволяют перемещаться одноразовым хлорсеребряным электродам от центра диэлектрической полусферы к основанию, такое крепление одноразовых хлорсеребряных электродов позволяет снимать электроимпеданс на женских грудях различного размера и на разных расстояниях от центра полусферы, поэтому исключается изготовление диэлектрических полусфер разного диаметра;
- выполнение на диэлектрической полусфере диаметральных прорезей для крепления восьми одноразовых хлорсеребряных электродов, которые позволяют перемещаться одноразовым хлорсеребряным электродам от центра диэлектрической полусферы к основанию и снимать электроимпеданс на женских грудях различного размера и на разных расстояниях от центра полусферы.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен вид сбоку фиг. 2, на фиг. 2 изображено устройство для обнаружения новообразований в молочной железе, на фиг. 3 изображен общий вид устройства.
Устройство для обнаружения новообразований в молочной железе выполнено в виде диэлектрической полусферы 1, на внутренней поверхности которой на равном расстоянии друг от друга вдоль окружности установлены восемь одноразовых хлорсеребряных электродов 2, каждый из которых снабжен отдельным проводом 3. На диэлектрической полусфере 1 выполнены диаметральные прорези 4 для крепления и перемещения восьми одноразовых хлорсеребряных электродов 2. В зависимости от размера женской груди одноразовые хлорсеребряные электроды 2 могут перемещаться от центра диэлектрической полусферы 1 к основанию и закрепляться с помощью гаек (на фиг. 1 и 2 не показаны) на равные расстояния от центра диэлектрической полусферы 1 в диаметральных прорезях 4. У каждого одноразового хлорсеребряного электрода 2 имеется штекер 5, который позволяет быстро снимать и устанавливать одноразовые хлорсеребряные электроды 2 и к которому жестко присоединены пружины 6 одинаковой длины, закрепленные на диэлектрической полусфере 1 и позволяющие с одинаковым усилием прижиматься одноразовым хлорсеребряным электродам 2 к женской груди со всех сторон и уменьшить погрешность импеданса. На конце пружины 6 имеется шайба (на фиг. 1 и 2 не показана), к которой закреплен винт-ручка 7.
Для снятия электроимпеданса к каждому одноразовому хлорсеребряному электроду 2 прикреплен провод 3, который соединяется с коммутатором 8. С помощью переключателя 9 коммутатор 8 позволяет переключать на разные диаметрально расположенные одноразовые хлорсеребряные электроды 2 и снимать электроимпеданс с двух диаметрально противоположных одноразовых хлорсеребряных электродов 2. Одноразовые хлорсеребряные электроды 2 связаны с мультиплексором-демультиплексором электронного блока (на фиг. 1 и 2 не показан), который соединен через измеритель напряжения (на фиг. 1 и 2 не показан) и аналого-цифровой преобразователь (на фиг. 1 и 2 не показан) с микропроцессором (на фиг. 1 и 2 не показан), подключенным к индикаторному блоку (на фиг. 1 и 2 не показан).
Таким образом, одноразовые хлорсеребряные электроды 2, расположенные в диаметральные прорезях 4 на одной дилектрической полусфере 1 позволяют снимать электроимпеданс на молочных железах женских грудей различного размера. Устройство полезной модели зафиксировано в чашечку крепления подобно бюстгальтеру, что позволяет удерживать его на женской груди, равномерно распределять давление одноразовых хлорсеребряных электродов 2 во всех областях женской груди и снимать электроимпеданс со всех одноразовых хлорсеребряных электродов 2 без погрешностей.
Диэлектрическая полусфера 1 изготовлена из пластика, который позволяет обеспечить необходимую жесткость конструкции, надежную фиксацию одноразовых хлорсеребряных электродов.
Подобная форма выполнения устройства позволяет обеспечить высокие эргономические свойства, при этом одновременно обеспечивается необходимая жесткость конструкции, которая позволяет осуществить надежную пространственную фиксацию одноразовых хлорсеребряных электродов и снизить возможные ошибки результатов измерений из-за взаимного пространственного смещения одноразовых хлорсеребряных электродов 2 при установке устройства на молочную железу, а также производить оценку асимметрии картины распределения падений напряжения на поверхности молочной железы не только при установке одноразовых хлорсеребряных электродов 2 на уровне основания железы, но и на уровнях нескольких ее сечений, параллельных поверхности грудной клетки женщины, что способствует повышению обнаружения месторасположения новообразований в молочных железах.
Устройство для обнаружения новообразований в молочной железе работает следующим образом.
Вначале устройство фиксируют в чашечку крепления для удерживания на женской груди (см. фиг. 1, 2, 3). Затем устройство с восемью одноразовыми хлорсеребряными электродами 2 прикладывают к молочной железе так, чтобы центр диэлектрической полусферы 1 совпадал с соском молочной железы, при этом одна пара диаметрально расположенных одноразовых хлорсеребряных электродов 2 была расположена по вертикальной оси, а вторая по горизонтальной. Затем проводят цикл измерений, пропуская измерительный ток по проводам 3 через пару диаметрально расположенных одноразовых хлорсеребряных электродов 2 при поочередном заземлении каждого из этих одноразовых хлорсеребряных электродов 2 и с одновременным измерением разности потенциалов между этими электродами 2. Результат каждого измерения разности потенциалов запоминают как относящийся к двум квадрантам проекции молочной железы. Коммутатор 8 переключает измерительный ток на разные диаметрально расположенные одноразовые хлорсеребряные электроды 2 и снимает с них электроимпеданс. С помощью переключателей 9, которые находятся внутри коммутатора 8, существует возможность ручного снятия импеданса с разных диаметрально расположенных одноразовых хлорсеребряных электродов 2. Полученные результаты измерений разности потенциалов сравнивают между собой по абсолютной величине. Если наблюдается неоднородность электрического сопротивления, снятого с двух диаметрально расположенных одноразовых хлорсеребряных электродов 2, то это является следствием наличия в ткани молочной железы новообразования с электрическим сопротивлением, отличным от сопротивления остального объема ткани молочной железы. Повышенное значение электропроводности, снятое с двух одноразовых хлорсеребряных электродов в месте нахождения новообразования, объясняется тем, что наблюдается более высокая функциональная активность новообразования по сравнению с нормальной тканью. По мере роста и развития новообразования в него активно врастают кровеносные сосуды, увеличивается количество крови, тем самым повышается электропроводность. Кроме того, в результате гибели биологических тканей происходит разрушение клеточных мембран и выход свободных ионов в межклеточное пространство. Следовательно, электропроводность ткани повышается, а ее электрическое сопротивление снижается. В устройстве полезной модели используются одноразовые хлорсеребряные электроды 2, которые заменяются после каждого больного. Их легко можно заменить с помощью штекера 5. С другой стороны штекера 5 жестко присоединена пружина 6, которая позволяет одноразовым хлорсеребряным электродам 2 с одинаковым усилием прижиматься к женской груди со всех сторон и тем самым уменьшить погрешность измерения импеданса. Все одноразовые хлорсеребряные электроды 2 связаны с мультиплексором-де-мультиплексором (на фиг. 1 и 2 не показан) электронного блока, который соединен через измеритель напряжения (на фиг. 1 и 2 не показан) и аналого-цифровой преобразователь (на фиг. 1 и 2 не показан) с микропроцессором (на фиг. 1 и 2 не показан), подключенным к индикаторному блоку (на фиг. 1 и 2 не показан). Используется переменный электрический ток силой около 1 мА частотой 5-50 кГц.
Преимущества предлагаемого устройства для обнаружения новообразований в молочной железе по сравнению с прототипом (см. патент RU №2578180, МПК А61В 5/053, опубл. 20.03.2016 г., Бюл. №8):
- полезная модель содержит восемь одноразовых хлорсеребряных электродов, размещенных на одинаковом расстоянии от центра жесткой полусферы, изготовленной из пластика, которая позволяет обеспечить необходимую жесткость конструкции, надежную фиксацию одноразовых хлорсеребряных электродов, при этом снижаются ошибки результатов измерений электроимпеданса из-за взаимного смещения одноразовых хлорсеребряных электродов при установке на молочную железу;
- установка дополнительных четырех одноразовых хлорсеребряных электродов под углом 45° между вертикальными и горизонтальными электродами позволяет четко определить месторасположение новообразований в женской груди;
- закрепление одноразовых хлорсеребряных электродов с помощью штекера, к которому жестко присоединены пружины, что позволяет одноразовым хлорсеребряным электродам с одинаковым усилием прижиматься к женской груди со всех сторон и тем самым уменьшать погрешность измерения импеданса;
- выполнение на диэлектрической полусфере диаметральных прорезей для крепления восьми одноразовых хлорсеребряных электродов позволяет перемещаться одноразовым хлорсеребряным электродам от центра полусферы к основанию, а такое крепление одноразовых хлорсеребряных электродов позволяет снимать электроимпеданс на женских грудях различного размера и на разных расстояниях от центра полусферы.