Способ диагностики органов желудочно-кишечного тракта по его электромиограммам и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к медицине. Способ обработки электромиограмм органов желудочно-кишечного тракта и устройство для его осуществления относятся к электрофизиологическим исследованиям органов желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и могут быть использованы для анализа динамики электрической активности гладких мышц ЖКТ при внеклеточном отведении сигнала с электродов. Способ заключается в подсчете суммарной интенсивности и длительности генерации потенциалов действия на гребне медленных волн путем оценки амплитуды и площади под каждым периодом преобразованной кривой, что позволяет объективно оценить среднюю интенсивность и длительность генерации потенциалов действия, при этом увеличивается время непрерывного мониторинга исследуемого объекта. Устройство содержит датчик, биоусилитель с фильтром низких частот с полосой пропускания до 100 Гц и фильтром высоких частот от 5 Гц, детектор и второй фильтр низких частот, при этом между выходом детектора и входом второго фильтра низких частот введен нелинейный логарифмический усилитель. С помощью устройства получают кривую, учитывающую не только число выраженных высокоамплитудных пиков, их интенсивность, длительность, но и низкоамплитудную активность. 2 с. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к электрофизиологическим исследованиям органов желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), и может быть использовано для анализа динамики электрической активности гладких мышц ЖКТ при внеклеточном отведении сигнала с электродов.

Известен способ исследования электрической активности участков гладкомышечной ткани органов ЖКТ при внеклеточном отведении сигнала с вживленных электродов, для осуществления которого используется электромиографичес- кий усилитель с полосой частот 0,015-300 Гц. При этом регистрируемая кривая представлена как низкочастотными колебаниями на частотах медленных волн (МВ), так и высокочастотными колебаниями различной амплитуды и формы на гребнях МВ, являющимися отражением потенциалов действия (ПД). ПД анализируется путем подсчета среднего числа выраженных пиков на гребне МВ и их средней амплитуды. Недостатком такого способа исследования взаимосвязи моторной и электрической активности органов ЖКТ является то, что получаемая информация неадекватно отражает среднюю интенсивность генерации ПД, поскольку не учитываются низкоамплитудные колебания потенциала. Проведенные модельные расчеты формирования сигнала на биполярных электродах показывают, что амплитуда сигнала, регистрируемого при внеклеточном отведении, сильно зависит от положения точки инициации волны ПД по отношению к регистрирующим электродам, что приводит к возникновению широкого спектра амплитуд регистрируемой пиковой активности. Поэтому при обработке электрограмм органов ЖКТ необходимо учитывать не только выраженные высокоамплитудные пики, но и низкоамплитудную пиковую активность.

Известно устройство для обработки электромиограмм, которое преобразует высокочастотный сигнал электромиограммы в низкочастотный сигнал, площадь под которым за время исследования пропорциональна суммарной интенсивности всего сигнала электромиограммы, включающее в себя датчик, биоусилитель, детектор, фильтр низких частот, интегратор.

Однако для осуществления предлагаемого способа данное устройство не подходит, так как вследствие незначительности вклада низкоамплитудных колебаний при суммировании информация о средней интенсивности генерации ПД будет искажена.

Предлагаемый способ заключается в подсчете суммарной интенсивности и длительности генерации потенциалов действия на гребне медленных волн путем оценки амплитуды и площади под каждым периодом преобразованной кривой.

Устройство содержит последовательно соединенные датчик, биоусилитель с фильтром низких частот с полосой пропускания до 100 Гц и фильтром высоких частот от 5 Гц, детектор и второй фильтр низких частот с полосой пропускания до 100 Гц, при этом между выходом детектора и входом второго фильтра низких частот введен нелинейный логарифмический усилитель.

Оценка амплитуды и площади под каждым периодом преобразованной кривой позволяет объективно и корректно оценить среднюю интенсивность и длительность генерации ПД, повысить наглядность информации о динамике изменения электрической активности гладких мышц ЖКТ. Увеличивается время непрерывного мониторинга исследуемого объекта за счет возможности регистрации интенсивности генерации ПД на низких частотах оцифровки сигнала при записи в ЭВМ.

С помощью предлагаемого устройства можно получить кривую, учитывающую не только выраженные высокоамплитудные пики, но и низкоамплитудные колебания за счет того, что фильтр низких частот с полосой пропускания до 100 Гц включен в биоусилитель для выделения диапазона частот проходящего сигнала, характерных для органов ЖКТ, а нелинейный усилитель имеет приблизительно логарифмическую характеристику вход-выход.

На фиг. 1 представлена синхронная запись электрической активности кишечника собаки в полосе частот 0,015-300 Гц без дальнейшего преобразования и с преобразованием. Низкочастотные колебания с частотой МВ наблюдаются в преобразованной кривой лишь при наличии высокочастотных колебаний на гребнях МВ в исходной кривой; на фиг. 2 структурная схема устройства.

Способ осуществляют следующим образом. Регистрируется преобразованный сигнал электрической активности кишечника собаки в полосе частот 0,015-300 Гц. Суммарную интенсивность генерации ПД на гребне МВ оценивают по амплитуде и площади под каждым периодом преобразованной кривой.

Для осуществления предлагаемого способа предложено устройство, включающее в себя биоусилитель 1, в блок биоусилителя включен фильтр низких частот с полосой пропускания до 100 Гц и соединенный последовательно с ним фильтр высоких частот от 5 Гц (на фиг. 2 не показан), двухтактный детектор 2, второй фильтр низких частот 3. Между выходом детектора 2 и входом второго фильтра низких частот 3 (полоса пропускания 0,015-0,4 Гц) введен нелинейный логарифмический усилитель 4. Выход второго фильтра низких 3 частот соединен с блоком индикации 5 и АЦП 6 (аналого-цифровой преобразователь) для подключения внешней ЭВМ 7.

Устройство работает следующим образом. Сигнал с имплантированных в гладкие мышцы кишечника электродов 8, например ПЭГ-8 (фиг. 2), поступает на выход биоусилителя 1 с чувствительностью не ниже 1 мВ, содержащего фильтр низких частот с полосой пропускания до 100 Гц для выделения диапазона частот, характерных для органов ЖКТ, и фильтр высоких частот с полосой пропускания 5-250 Гц, подавляющий частоты менее 5 Гц. После этого сигнал поступает в двухтактный детектор 2, который инвертирует отрицательные импульсы, и далее на нелинейный усилитель 4, имеющий приблизительно логарифмическую характеристику вход-выход. Преобразованный сигнал поступает на вход низкочастотного фильтра 3 с полосой пропускания 0,015-0,4 Гц и далее через АЦП 6 на вход внешней ЭВМ 7.

Использование способа и устройства для его осуществления позволяет корректно оценить среднюю интенсивность и длительность генерации потенциалов действия, повысить наглядность информации о динамике изменения электрической активности гладких мышц ЖКТ, увеличить время непрерывного мониторинга исследуемого объекта за счет возможности регистрации интенсивности генерации ПД на низких частотах оцифровки сигнала при записи в ЭВМ.

Формула изобретения

1. Способ диагностики органов желудочно-кишечного тракта по его электромиограммам, заключающийся в снятии биопотенциалов желудочно-кишечного тракта, измерении числа и амплитуды выраженных пиков на гребне медленных волн, отличающийся тем, что измеряют площадь в каждом периоде преобразованной электромиограммы, образованную огибающей медленных волн, при этом состояние желудочно-кишечного тракта оценивают по суммарной интенсивности потенциалов действия, определяемой измеренными амплитудами и площадью.

2. Устройство для диагностики желудочно-кишечного тракта по его электромиограммам, содержащее электроды, соединенные с входами биоусилителя, выходами подключенного к входам двухтактного детектора, а также первый фильтр низких частот, соединенный с блоком индикации непосредственно и с электронной вычислительной машиной через аналого-цифровой преобразователь, отличающееся тем, что в него введен нелинейный логарифмический усилитель, включенный между выходом детектора и входом первого фильтра низких частот, а в биоусилитель введены второй фильтр низких частот с полоской пропускания до 100 Гц и соединенный с ним последовательно фильтр высоких частот от 5 Гц.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2