Устройство для фотометрического исследования кишечника

Устройство для фотометрического кишечника относится к области медицины, в частности к медицинской технике, и предназначено для определения жизнеспособности стенки кишечника.
Известен способ и устройство для неинвазивного определения процентного содержания оксигемоглобина крови (методы неинвазивной оксиметрии), протекающей по сосудам тканей и органов человека (US 4714341 1987, WO 94/03102 и др.). Недостатками устройства являются слабая защищенность от окружающей засветки, а также недостаточность данных, ввиду использования только канала отслеживания оксигенации тканей.
Известно устройство для спектрофотометрической оценки уровня кровенаполнения поверхностных слоев тканей и органов человека in vivo (Патент РФ №2637102 С1 «Устройство для спектрофотометрической оценки уровня кровенаполнения поверхностных слоев тканей и органов человека in vivo»). Устройство содержит оптическую головку, включающую в себя источник излучения, излучающий свет в диапазоне спектра 520-590 нм, и фотоприемник. Достигается объективное определение уровня кровенаполнения равномерно в освещаемом объеме, исключая влияние на показания прибора других хромофоров, кроме крови. Недостатками устройства являются слабая защищенность от окружающей засветки, а также недостаточность данных, ввиду использования только канала отслеживания кровенаполнения.
Известно устройство для диагностики состояния полых органов, содержащее прозрачный корпус, размещенные в нем источник и приемник оптического излучения, светонепроницаемую перегородку между ними RU 2.263.466 С, 10.11.2005, в котором светонепроницаемая перегородка выполнена в виде конуса с отражающей боковой поверхностью, вершина которого направлена к фотоприемнику с осевой диаграммой направленности, а основание - к источнику оптического излучения с круговой диаграммой направленности, для первого варианта выполнения, либо - в виде двух конусов, имеющих отражающие боковые поверхности и общее основание, а вершины которых направлены к фотоприемнику и источнику оптического излучения с осевыми диаграммами направленности. Недостатками устройства являются высокая зависимость уровня сигнала от структуры исследуемой биоткани и низкая точность.
Ближайшим техническим решением является способ определения состояния биологической ткани и диагностическая система для его реализации, основанный на методах получения информации путем облучения исследуемого участка ткани источниками лазерного или узкополосного светодиодного излучения с различной длиной волны, мощностью, поляризацией и другими физическими параметрами луча, освещающего ткань, и последующим частотно-спектральным и/или амплитудно-спектральным анализом параметров вышедшего из ткани вторичного излучения RU №2.234.242 С1, 20.08.2004 (прототип).
Недостатками указанного устройства и процедуры измерения являются сложность измерения, не позволяющая использовать его интраоперационно (лапароскопически). Также использование излучателей и приемников оптического диапазона электромагнитного спектра подвержено влиянию помех от окружающего освещения.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, - повышение точности и помехозащищенности устройства за счет введения дополнительных инфракрасных каналов освещения, менее подверженных влиянию внешней засветки и ориентированных на спектры поглощения метана и ацетона, и подвижного цилиндрического экрана-тубуса, позволяющего минимизировать влияние внешней засветки, стабилизировать расстояние от дистального конца инструмента до поверхности биоткани, а также образовывать измерительную камеру для анализа ее газовыделений.
Целью полезной модели является повышение точности и достоверности определения жизнеспособности стенки кишечника.
Технический результат достигается тем, что в устройство для фотометрического исследования кишечника, включающее блоки источников излучения и фотоприемника, преобразователи фототока с усилителем и вычислитель в блоке источников излучения, установлены четыре источника излучения с фиксированными длинами волн 650 нМ, 950 нМ, 3050 нМ и 5700 нМ, соединенные с фотоприемником посредством световодов лапароскопа, при этом лапароскоп установлен во внешний экран-тубус, имеющий возможность перемещения по оси и регулировки его осевого положения и образующий замкнутую измерительную камеру.
Полезная модель поясняется чертежами фиг. 1 и 2, на которых изображено устройство для фотометрического исследования кишечника, где
1 - Корпус лапароскопа,
2 - Световоды зондирующего излучения,
3 - Световод отраженного излучения,
4 - Источники зондирующего излучения,
5 - Фотоприемник,
6 - Источники питания светодиодов,
7 - Преобразователь фототока,
8 - Управляющий вычислитель,
9 - Устройство ввода/вывода,
10 - Экран-тубус,
11 - Измерительная камера.
Устройство содержит блоки источников зондирующего излучения 4 и фотоприемника 5, соединенных с лапароскопом 1, содержащим световоды зондирующего излучения 2 и световод отраженного излучения 3, лапароскоп 1 находится в тубусе 10, установленном с возможностью перемещения по оси и позволяющем регулировать его осевое положение для изменения расстояния от дистального торца лапароскопа до исследуемого органа и формировать измерительную камеру 11. Источники зондирующего излучения 4 управляются вычислителем 8, запускающим источники питания светодиодов 6, а также осуществляющим получение и обработку сигнала с фотоприемника 5, прошедшего через преобразователь фототока 7. Управление и получение информации о состоянии биоткани осуществляется через устройство ввода/вывода 9.
При этом внешний экран-тубус 10 образует замкнутую измерительную камеру 11, уменьшающую влияние внешней засветки и позволяющую накапливать концентрацию исследуемого газа, что повышает чувствительность устройства к проявлениям активности биоткани.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Калибровка устройства проводится на заведомо жизнеспособной ткани. Управляющий вычислитель последовательно включает источники излучения, излучение регистрируется фотоприемником и путем автоматической подстройки уровней излучения источников и изменения значений масштабирующих коэффициентов измерительного тракта производится выравнивание информативных сигналов для всех диапазонов излучения. Смещение дистального конца лапароскопа по направлению к пораженной поверхности вызывает изменение (уменьшение) интенсивности отраженных сигналов, при этом канал «красного» (650 нМ) реагирует на изменение цветового окраса исследуемого участка, канал ближнего инфакрасного излучения (950 нМ) реагирует на изменение структуры биоткани (отражающей способности слизистой оболочки), а каналы среднего инфакрасного излучения (3050 нМ, 5700 нМ) реагируют на наличие метана или ацетона в зоне исследований, что свидетельствует о наличии и выраженности некротических изменений исследуемой области. При этом внешний цилиндрический экран образует замкнутую измерительную камеру, уменьшающую влияние внешней засветки и позволяющую накапливать концентрацию исследуемого газа, что повышает чувствительность устройства к этим проявлениям активности биоткани.
По разнице уровней отраженного от здорового и диагностируемого участков излучения делается вывод о жизнеспособности ткани, при этом медленные снижения интенсивностей отраженного сигнала в диапазонах (3050 нМ, 5700 нМ) свидетельствуют о наличии и выраженности некротических изменений, проявляющихся в виде выделений метана или ацетона.
Устройство позволяет повысить точность анализа состояния биотканей за счет того, что наряду с использованием отраженного от ткани излучения, связанного с характеристиками слизистой оболочки, дополнительно используется информация об отклонении газового состава прилегающего к поверхности стенки кишечника воздуха, что позволяет оценивать наличие и степень выраженности некротических изменений исследуемой области.