Способ бесконтактного измерения внутриглазного давления и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к медицине, медицинской технике и предназначено для измерения внутриглазного давления без непосредственного контакта с глазом. Сущность: регистрируют пульсограмму на сонной артерии и в области проекции цилиарного тела вычисляют артериальное давление и внутриглазное давление по предложенным математическим формулам. Реализация устройства осуществляется с помощью широко применяемых в электронной технике элементов, таких, как, например, оптоэлектронной пары инфракрасного излучения и фотоприемника, элементов цифровой техники и полупроводниковых индикаторов. Устройство содержит: измерительный преобразователь, пороговый элемент, генератор тактовых импульсов, аналого-цифровой преобразователь, счетчик, оперативно-запоминающее устройство, блок управления, вычислитель длительности систолы, вычислитель суммы амплитуд систолы, вычислитель максимальной амплитуды систолы, вычислитель систолического давления в сонной артерии, вычислитель систолического давления в сосудах глаза, переключатель режимов, индикатор. Способ позволяет измерять внутриглазное давление без непосредственного контакта с глазом. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для измерения внутриглазного давления (ВГД) без непосредственного контакта с глазом и основано на оценке степени деформации сосудов глазного яблока и сонной артерии за счет кровенаполнения в период систолы.

Способ бесконтактного измерения внутриглазного давления включает в себя операции: регистрируют пульсограмму, причем датчик, преобразующий пульсограмму в электрический импульс, устанавливают на расстоянии нескольких миллиметров от роговицы глаза перед лимбом области проекции цилиарного тела (1) или в области сонной артерии (2), определяют длительность цикла пульсограммы T_с, вычисляют длительность систолы T_s по формуле вычисляют число дискрет N_s за время систолы T_s по формуле N_s = T_s/t_д, где t_д - число дискрет времени, не менее 100; вычисляют величину артериального давления в сосудах глаза (АД гл) по формуле где U_max - максимальное напряжение дискреты за период систолы для сосудов глаза или сонной артерии; U_n - напряжение импульса в отдельных дискретах систолы для сосудов глаза или сонной артерии; Z - коэффициент, равный 60 в случае расположения датчика 1 и равный 90 в случае расположения датчика 2;
вычисляют ВГД, умножая АД гл на 0,1 в случае расположения датчика в положении 1 или 0,2 в случае расположения датчика в положении 2.

Предлагаемый способ измерения ВГД позволяет диагностировать возможное появление глаукомы на ранней стадии ее развития за счет получения сведений о тенденциях повышения ВГД. Он позволяет проводить индивидуальную проверку и массовую диспансеризацию глазного давления у людей всех возрастов, начиная от новорожденных. Способ относительно прост в реализации, безболезнен для пациента и может использоваться многократно на любой стадии лечебного процесса, во время, до и в послеоперационный периоды, при контроле за эффективностью медикоментозного или физиотерапевтического лечения глаз.

Устройство реализует бесконтактный с глазом способ измерения ВГД, который основан на измерении деформации сосудов глазного яблока и сонной артерии за счет кровенаполнения в период систолы.

Предлагаемое устройство позволяет проводить диагностику возможного появления глаукомы еще на ранней стадии ее развития за счет полученных сведений о тенденциях повышения ВГД, проводить индивидуальную проверку и массовую диспансеризацию глазного давления у людей всех возрастов, начиная от новорожденных, относительно просто, безболезненно и на любой стадии лечебного процесса, например во время, до и в послеоперационный периоды, при контроле за эффективностью медикоментозного или физиотерапевтического лечения глаз.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства. Она содержит измерительный преобразователь 1, пороговый элемент 2, генератор тактовых импульсов 3, аналого-цифровой преобразователь 4, счетчик 5, оперативно-запоминающее устройство 6, блок управления 7, вычислитель длительности систолы 8, вычислитель суммы амплитуд систолы 9, вычислитель максимальной амплитуды систолы 10, вычислитель систолического давления в сонной артерии 1, вычислитель систолического давления в сосудах глаза 12, переключатель режимов 13, вычислитель толерантного и интолерантного давления 14, индикатор 15.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Измерительный преобразователь 1 устанавливается на расстоянии нескольких миллиметров от роговицы глаза перед лимбом области проекции цилиарного тела либо непосредственно контактно с местом расположения сонной артерии и преобразует кровенаполнение в сосудах в электрический сигнал (импульс).

Импульс с измерительного преобразователя 1 поступает на вход порогового элемента 2 и на информационный вход аналого-цифрового преобразователя 4, информационный выход которого соединен с информационным входом оперативно-запоминающего устройства 6, вход записи которого соединен с первым выходом блока управления 7, первый вход которого соединен с выходом порогового элемента 2 и входом генератора тактовых импульсов 3, который запускается на время существования данного импульса (на длительность пульса). Этот импульс подается также на первый вход блока 7, сигнализируя о начале обработки данного удара пульса.

Импульсы с выхода генератора тактовых импульсов 3 поступают на счетный вход счетчика 5 и на второй вход (запуска) аналого-цифрового преобразователя 4, в котором входной аналоговый сигнал измерительного преобразователя 1 преобразуется в цифровой код. По окончании каждого преобразования на первом выходе блока 4 формируются импульсы "конец преобразования", которые поступают на девятый вход блока управления 7, а на втором цифровом выходе блока 4 присутствуют цифровые коды амплитуд входного сигнала. По сигналу "конец преобразования" блок 7 на его первом выходе формирует нарастающий цифровой адрес, начиная с адреса АДР = 1 и заканчивая адресом АДР = N_c, поступающий на второй адресный вход оперативно-запоминающего устройства 6, каждый из которых сопровождается сигналом "запись", поступающим с восьмого выхода блока 7 на третий вход сигнала записи блока 6.

Таким образом, присутствующие на первом входе блока 6 цифровые коды записываются последовательно в блоке 6 начиная с адреса АДР = 1 и заканчивается адресом АДР = N_с.

Задний фронт импульса с выхода блока 2 запрещает работу генератора тактовых импульсов 3 и служит командным сигналом к началу дальнейших вычислений, одновременно останавливая работу счетчика 5, на выходе которого присутствует цифровой код N_s.

Следовательно, в результате проведенных действий в блоке 6 находится проквантованный импульс удара пульса в цифровом коде.

Длительность пульса T_с с погрешностью шага квантования равна
T_с = N_с T_ген,
где N_с - число подсчитанных счетчиком 5 импульсов генератора тактовых импульсов 3;
T_ген - период выходного сигнала генератора тактовых импульсов 3.

На шестом выходе блока 7 формируется сигнал запуска вычислителя длительности систолы 8, поступающий на второй вход этого вычислителя, на первый вход которого и восьмой вход блока 7 поступает цифровой код N_c с выхода счетчика 5. Вычислитель 8 производит вычисления длительности систолы в соответствии с формулой

Окончание вычислений длительности систолы сопровождается выдачей на первом выходе вычислителя 8 сигнала "конец вычислений", поступающего на первый вход вычислителя 9 и на шестой вход блока 7, а со второго выхода вычислителя 8 выдается результат вычислений. Затем блок 7 считывает цифровой код N_s, поступающий на его седьмой вход со второго выхода блока 8 и затем формирует на первом выходе нарастающий адрес, начинающийся с адреса АДР = 1 и заканчивающийся АДР = N_s, который поступает на второй адресный вход оперативно-запоминающего устройства 6, при этом каждый адрес сопровождается сигналом "чтение", поступающим с девятого выхода блока 7 на четвертый вход блока 6, получение которого сопровождается выдачей информации A1.....AN_s, находящейся по данным адресам, на выход блока 6.

Одновременно с подачей каждого сигнала "чтение" блок 7 формирует на своем четвертом выходе сигнал "прием", который поступает на третий вход вычислителя суммы амплитуд систолы 9 и второй вход вычислителя максимальной амплитуды систолы 10. По каждому сигналу "прием" вычислители 9 и 10 принимают цифровые коды с выхода блока 6, которые поступают на вторые входы блока 9 и блока 10 и размещают их в своей внутренней памяти. После подачи N_s команд "прием" блок 7 на своем пятом выходе формирует сигнал запуска вычислителей 9 и 10, которые поступают соответственно на второй вход вычислителя 9 и третий вход вычислителя 10.

Вычислитель 9 производит вычисления в соответствии с формулой

где A - сумма амплитуд систолы;
A_i - цифровые коды амплитуд импульса, относящиеся к систоле.

Значения N_s поступают на первый вход вычислителя 9 с первого выхода вычислителя 8. Вычислитель 10 производит вычисления в соответствии с формулой
U_max.s = MAX (A1; A2; ...; AN_s).

По окончании вычислений на вторых выходах вычислителей 9 и 10 формируются сигналы "конец вычислений", поступающие соответственно на пятый и четвертый входы блока управления 7. На первых выходах вычислителей 9 и 10 формируются цифровые коды результатов вычислений.

Далее блок управления 7 на своем втором и третьем выходе формирует сигналы запуска вычислителей систолического давления соответственно сонной артерии в блоке 11 и сосудов глаза в блоке 12, поступающие на их третие входы.

На первые входы вычислителей 11 и 12 поступает цифровой код "А" с первого выхода вычислителя 9, а на вторые входы вычислителей 11 и 12 поступает цифровой код "U_max.s" с первого выхода вычислителя 10. Вычислитель 10 производит вычисления в соответствии с формулой
P (S) = 90 U_max.s/A.

По окончании вычислений на вторых выходах вычислителей 11 и 12 формируется сигнал "конец преобразований", поступающий соответственно на второй и третий вход блока 7, а на первых выходах блоков 11 и 12 формируется код P (S), который поступает на первый вход вычислителя толерантного и интолерантного давлений 14.

Толерантное давление (P_t) и интолерантное давление (Pi_t) определяются с учетом измеренного значения систолического давления соответственно в сонной артерии P(S_са) и сосудах глаза P(S_гл) по формулам
Pt = P (S_са) Kt (мм рт. ст.)
Pit = P (S_гл) Kit (мм рт. ст.)
где Kt, Kit - коэффициенты пропорциональности и размерности, значения которых экспериментально установлены:
Kt = 0,2±0,015
Kit = 0,1±0,015
В процессе измерений в работе участвует один из вычислителей систолического давления: при измерении давления в сонной артерии участвует в работе вычислитель 11, а при измерении систолического давления в сосудах глаза участвует в работе вычислитель 12. Управление работой вычислителей 11 и 12 осуществляет оператор путем переключения их режимов работы при помощи переключателя 13, первый выход которого соединен со вторым входом вычислителя 14, выход которого соединен с входом индикатора 15, а второй и третий выходы блока 13 соединены для переключения режимов работы с четвертыми входами вычислителей 11 и 12.

Блок 7 формирует на своем седьмом выходе импульс сброса, поступающий на второй вход счетчика 5.

Далее процесс повторяется.

Учитывая многофункциональный характер алгоритма работы блока управления 7, структурно он может быть выполнен программно с использованием элементов вычислительной техники.

Счетчик 5 также реализуется программно путем подсчета числа сигналов готовности аналого-цифрового преобразователя.

Пороговое устройство реализуется программно путем сравнения цифрового кода, получаемого с АЦП-блока 4, с некоторым заранее заданным порогом.

Формула изобретения

1. Способ бесконтактного измерения внутриглазного давления, отличающийся тем, что регистрируют пульсограмму, причем датчик, преобразующий пульсограмму в электрический импульс, устанавливают на расстоянии нескольких миллиметров от роговицы глаза перед лимбом области проекции цилиарного тела (положение 1) или в области сонной артерии (положение 2), определяют длительность цикла пульсограммы T_c, вычисляют длительность систолы T_s по формуле

вычисляют число дискрет N_s за время систолы T_s по формуле
N_s T_s/t_д,
где t_д число дискрет времени, не менее 100,
вычисляют величину артериального давления в сосудах глаза АД_гл по формуле

где U_max максимальное напряжение дискреты за период систолы для сосудов глаза или сонной артерии;
U_n напряжение импульса в отдельных дискретах систолы для сосудов глаза или сонной артерии;
Z коэффициент, равный 60 в случае расположения датчика в положении 1 и равный 90 в случае расположения датчика в положении 2;
вычисляют ВГД, умножая АД_гл на 0,1 в случае расположения датчика в положении 1 или 0,2 в случае расположения датчика в положении 2.

2. Устройство бесконтактного измерения внутриглазного давления, содержащее измерительный преобразователь, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого соединен с информационным входом оперативно-запоминающего устройства, вход записи которого соединен с первым выходом блока управления, первый вход которого соединен с выходом порогового элемента, вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя, счетчик и индикатор, отличающееся тем, что в него введены генератор тактовых импульсов, переключатель режимов и шесть вычислителей соответственно длительности систолы, суммы амплитуд систолы, максимальной амплитуды систолы, систолического давления в сонной артерии, систолического давления в сосудах глаза, выход последнего из которых соединен с входом индикатора, управляющий вход с первым выходом переключателя режимов, а информационный вход с первыми выходами вычислителей систолического давления соответственно в сонной артерии и в сосудах глаза, входы управления которых соединены соответственно с вторым и третьим выходами переключателя режимов, вторые выходы соединены соответственно с вторым и третьим входами блока управления, входы запуска подключены соответственно к второму и третьему выходам блока управления, первые информационные входы объединены и подключены к первому выходу вычислителя суммы амплитуд систолы, а вторые информационные входы объединены и подключены к первому выходу вычислителя максимальной амплитуды систолы, второй вход которого соединен с четвертым входом блока управления, а выходы управления и запуска объединены с одноименными входами вычислителя сумм амплитуд систолы и подключены соответственно к четвертому и пятому выходам блока управления, пятый вход которого соединен с вторым выходом вычислителя суммы амплитуд систолы, первый информационный вход которого объединен с шестым входом блока управления и подключен к первому выходу вычислителя длительности систолы, второй выход которого соединен с седьмым входом блока управления, вход запуска соединен с шестым выходом блока управления, а информационный вход объединен с восьмым входом блока управления и подключен к выходу счетчика, вход сброса которого соединен с седьмым выходом блока управления, восьмой и девятый выходы которого соединены соответственно с входами чтения и адреса оперативного запоминающего устройства, выход которого подключен к вторым информационным входам вычислителей суммы амплитуд систолы и максимальной амплитуды систолы, при этом выход порогового элемента подключен к управляющему входу генератора тактовых импульсов, выход которого соединен со счетным входом счетчика и входом запуска аналого-цифрового преобразователя, выход "Конец преобразования" которого соединен с девятым входом блока управления, а вход переключателя режимов является входной шиной управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1