Способ исследования состояния шейки матки у женщин и устройство для его осуществления
Владельцы патента RU 2303394:
Федеральное государственное унитарное предприятие Омский научно-исследовательский институт приборостроения (RU)
Изобретение относится к медицине и предназначено для исследования состояния шейки матки у женщин. При исследовании измеряют величину импеданса электромагнитно-резонансным способом на частоте в диапазоне 200-500 кГц. Используют устройство, содержащее генераторный блок, трансформатор, датчик, выполненный в виде параллельного колебательного контура, содержащего конденсатор и катушку индуктивности, и регистратор. Катушка индуктивности датчика снабжена дополнительной обмоткой связи, один из выводов которой соединен электрически с первым металлическим электродом, роль которого играет зеркало Куско. Другой - со вторым металлическим электродом, выполненным в виде металлического круглого стержня. К выводам обмотки связи подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных двухпозиционного переключателя и переменного резистора. Изобретение позволяет повысить точность измерения импеданса при одновременном упрощении процесса измерения. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к медицине, а именно к гинекологии и акушерству.
Оценка состояния тканей шейки матки является актуальной проблемой гинекологии и акушерства.
Так, у беременных женщин изменения гидратации шейки матки порядка 10% определяют развитие родовой деятельности в срок или преждевременно. Одним из параметров живых биологических тканей шейки матки является импеданс. К сожалению в настоящее время объективных методов измерения этого параметра не существует. Измерение импеданса шейки матки в динамике позволило бы прогнозировать наступление преждевременных родов и могло бы применяться для оценки эффективности лекарственных препаратов, действующих на шейку матки.
Известен способ исследования состояния шейки матки при помощи специальных тетраполярных зондов [1]. Как известно, при тетраполярном способе измерения импеданса живых биологических тканей необходима мостовая измерительная схема, к которой подключается высокочастотный генератор и регистратор, например реоплетизмограф [2]. Однако наличие мостовой схемы создает ряд трудностей при проведении исследований.
Для определения состояния биологических тканей шейки матки возможно использовать метод сравнительной импедансометрии здоровых и больных тканей биологического объекта.
Известен способ электромагнитно-резонансной импедансометрии живых тканей биологического объекта, который осуществляется путем воздействия биологического объекта на один из элементов колебательного контура, содержащего катушку индуктивности и конденсатор. При этом определяют величину резонансного сопротивления этого контура без воздействия и при воздействии биологического объекта и определяют отношение параметров контура [3, 4].
Известно устройство для импедансометрии живых тканей биологического объекта, описание которого приведено в патенте РФ №2178985 [5]. Устройство производит измерение объемного и приповерхностного импеданса биологического объекта. При этом используется способ электромагнитно-резонансной импедансометрии. Регистратор устройства производит измерение добротности измерительного колебательного контура. При измерении использован способ ударного возбуждения, основанный на определении декремента затухания свободных колебаний в параллельном колебательном контуре. Приповерхностный импеданс биологического объекта измеряется при помощи двух металлических электродов, которые через конденсаторы связи подключены непосредственно к выводам колебательного контура. Электроды имеют гальванический контакт с тканями биологического объекта. Исследования тканей шейки матки у женщин показали, что импеданс этих тканей на частотах в диапазоне 200-500 кГц имеет величину в пределах 20-100 Ом. При такой величине импеданса колебательный контур будет сильно шунтирован, что значительно снизит чувствительность и точность измерения импеданса. Однако это устройство в основе может быть использовано для измерения импеданса тканей шейки матки у женщин в случае применения измененного датчикового устройства.
Задача изобретения - повышение точности измерения импеданса при одновременном упрощении процесса измерения.
Это достигается тем, что в способе исследования состояния шейки матки у женщин путем импедансометрии, согласно предмета изобретения, при исследовании измеряют величину импеданса электромагнитно-резонансным способом на частоте в диапазоне 200-500 кГц путем определения величины резонансного сопротивления колебательного контура, содержащего конденсатор и катушку индуктивности, соединенные параллельно, при этом катушка индуктивности снабжена обмоткой связи, воздействие шейки матки осуществляют путем гальванического контакта с двумя металлическими электродами, которые соединены электрически с обмоткой связи, роль первого электрода выполняет зеркало Куско, роль второго электрода выполняет металлический круглый стержень, изолированный от первого электрода, при исследовании первый электрод помещают во влагалище и охватывают шейку матки, второй электрод размещают внутри первого и устанавливают в цервикальный канал шейки матки на глубину 15-20 мм, определяют величину импеданса, сравнивают полученные результаты с контрольными, по разности параметров определяют состояние шейки матки.
Это достигается тем, что в устройстве для импедансометрии шейки матки, содержащем генераторный блок, трансформатор, датчик, выполненный в виде параллельного колебательного контура, содержащего конденсатор и катушку индуктивности, и регистратор, согласно предмета изобретения, катушка индуктивности датчика снабжена дополнительной обмоткой связи, у которой один из выводов соединен электрически с первым металлическим электродом, роль которого выполняет зеркало Куско, а другой соединен со вторым металлическим электродом, выполненным в виде металлического круглого стержня, к выводам обмотки связи подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных двухпозиционного переключателя и переменного резистора.
Сущность изобретения состоит в том, что при импедансометрии шейки матки у женщин используют способ электромагнитно-резонансной импедансометрии, при котором в качестве датчика применяют колебательный контур, содержащий катушку индуктивности и конденсатор, соединенные параллельно. При исследовании определяют величину резонансного сопротивления этого контура при воздействии биологического объекта на катушку индуктивности, которая содержит дополнительную обмотку связи, к выводам которой электрически подключены два металлических электрода. Эти электроды имеют гальванический контакт с шейкой матки. Первый электрод выполнен в виде зеркала Куско, второй электрод выполнен в виде металлического круглого стержня.
При исследовании первый электрод помещают во влагалище и охватывают шейку матки. Второй электрод размещают внутри первого и устанавливают в цервикальный канал шейки матки на глубину 15-20 мм и определяют величину импеданса.
На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для импедансометрии шейки матки у женщин; на фиг.2 изображен металлический электрод.
Предлагаемое устройство содержит генераторный блок 1, включающий в себя генератор импульсов 2, формирователь импульсов 3 и усилитель мощности 4. Генераторный блок 1 посредством трансформатора 5 и конденсатора 6 соединен с входом датчика 7. Основным элементом датчика 7 является параллельный колебательный контур 8, состоящий из параллельно соединенных катушки индуктивности 9 и конденсатора 10. Катушка индуктивности 9 содержит дополнительную обмотку связи 11. К выводам обмотки связи 11 подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных двухпозиционного переключателя 12 и переменного резистора 13. Выводы обмотки связи через контакты разъема 14 и 15 соединены с металлическими электродами 16 и 17. Электрод 16 выполнен в виде зеркала Куско. Электрод 17 выполнен в виде круглого стержня из нержавеющей стали.
Выводы колебательного контура соединены с входом буферного усилителя 18. Выход датчика 7 посредством конденсатора 19 соединен с входом регистратора 20, который содержит усилительный тракт 21, состоящий из двух каналов, соединенных параллельно по входу. Первый канал содержит включенные последовательно широкополосный усилитель 22 с коэффициентом усиления "е" и первый компаратор 23, второй канал содержит второй компаратор 24. Выходы компараторов 23 и 24 подключены к входам коммутатора 25 соответственно. Выход коммутатора 25 соединен с первым входом счетчика 26. Управляемый вход коммутатора 25 и второй вход счетчика 26 соединены с выходом генератора 2. Выход счетчика 26 соединен с входом схемы индикации, включающей дешифратор 27 и индикатор 28. Устройство снабжено автономным источником питания 29. Датчик 7 выполнен в виде отдельного конструктивного элемента. Катушка индуктивности 9 выполнена на ферритовом сердечнике Б18 из материала М 700.
Измерительная часть устройства измеряет добротность колебательного контура. В устройстве используется метод ударного возбуждения колебательного контура, что позволяет автоматизировать процесс измерения добротности. Импеданс биологического объекта - шейки матки измеряется при помощи двух металлических электродов, которые имеют гальванический контакт с шейкой матки и электрически соединены с выводами обмотки связи катушки индуктивности колебательного контура.
Величина активной составляющей импеданса колебательного контура на резонансной частоте равна величине резонансного сопротивления и пропорциональна величине добротности и определяется по известным формулам [6]:
Roe1=2πFрез×Q×L,
Roe2=2πFрез×Q×L,
где Roe и Roe - резонансные сопротивления колебательного контура без биологического объекта и с биологическим объектом;
Fрез - резонансная частота колебательного контура;
L - индуктивность катушки колебательного контура;
Q - добротность колебательного контура без биологического объекта.
Метод ударного возбуждения основан на определении декремента затухания свободных колебаний в параллельном колебательном контуре.
Устройство работает следующим образом.
Измерительная часть устройства построена по принципу измерителя добротности измерительного резонансного контура.
Генератор импульсов 2 формирует запускающие импульсы низкой частоты (200 Гц) прямоугольной формы и скважностью - меандр. В формирователе 3 происходит укорочение длительности запускающих импульсов до 10 мкс с последующим усилением по мощности в усилителе 4. Поступающие посредством трансформатора 5 и конденсатора 6 на колебательный контур 8 короткие мощные импульсы возбуждают затухание колебания с частотой, равной резонансной частоте колебательного контура Fрез.
Возбужденные в колебательном контуре электрические колебания усиливаются буферным усилителем 13 и поступают одновременно на входы каналов усилительного тракта 21. В первом канале колебания усиливаются масштабным усилителем 22 с коэффициентом усиления К=еπ=23,17 и затем поступают на вход компаратора 23.
Во втором канале колебания сразу поступают на вход второго компаратора 24. Усиленные по амплитуде импульсы затухающего колебания, поступающие на компараторы 23 и 24, ограничиваются по амплитуде и формируются по форме. Сформированные таким образом последовательности прямоугольных импульсов поступают с выходов компараторов 23 и 24 на входы коммутатора 25, который работает в цикле по запускающим импульсам генератора 2.
Способ измерения добротности при ударном возбуждении колебательного контура состоит в следующем.
Если в последовательности прямоугольных импульсов, полученных после усиления затухающего колебания в "еπ" раз, вычесть последовательность прямоугольных импульсов, полученных после усиления в 1 раз (алгебраически), то полученный результат в численной форме характеризует величину добротности контура.
Операцию сложения и вычитания последовательности прямоугольных импульсов осуществляют счетчики 26, переключаемые в режим сложения и вычитания или вычитания по сигналам с коммутатора 25.
Коммутатор в определенные интервалы времени синхронно с генератором импульсов 2 пропускает последовательности прямоугольных импульсов на вход счетчиков 26. Состояние счетчиков 26 после вычислений преобразуется дешифратором 27 в семисегментный код, который отображается индикатором 28.
Питание устройства осуществляется от автономного источника питания 29.
На фиг.2 изображен металлический электрод, который выполнен в виде круглого стержня 30 из нержавеющей стали. Диаметр стержня 4,5-6,0 мм, длина 150 мм. На стержне размещены диэлектрические диски 31 и 32. Диски выполнены из фторопласта и имеют наружный диаметр 16-18 мм. Расстояние от рабочего конца стержня до диска 31 - 15-20 мм, расстояние между дисками 31 и 32 - 60-80 мм.
Способ исследования шейки матки осуществляют следующим образом.
Пациентка находится на гинекологическом кресле, с помощью зеркала Куско обнажают влагалищную часть шейки матки, обхватывают шейку матки. Стерилизованный стержневой электрод вводят в зеркало Куско до шейки матки, а затем вводят в цервикальный канал до упора в диск 31. Электроды (зеркало Куско и стержень) при помощи зажимов типа "крокодил" подключают к измерительному устройству. Измеряют величину добротности колебательного контура с биологическим объектом. При измерении переключатель 12 находится в положении "разомкнут".
Производят измерение добротности колебательного контура без биологического объекта. Переключатель 12 устанавливают в положение "замкнут", при помощи переменного резистора 13 устанавливают показания добротности, равные показаниям добротности с биологическим объектом. По шкале переменного резистора фиксируют величину активной составляющей импеданса биологического объекта.
При исследованиях предварительно может быть построена номограмма.
Производят измерение добротности колебательного контура без биологического объекта. Переключатель 12 "замкнут". По шкале резистора 13 устанавливают минимальную величину сопротивления. Фиксируют величину добротности. Изменяя величину сопротивления, фиксируют величину сопротивления и величину добротности. Строят номограмму зависимости величины добротности от величины шунтирующего сопротивления - активной составляющей импеданса шейки матки. В дальнейшем при исследовании пользуются номограммой. Переключатель при этом находится в положении "разомкнут".
Вне беременности показатели импеданса влагалищной части шейки матки в пределах 50-54 Ом. Во время беременности при "незрелой" шейки матки величина импеданса находится в пределах 40-45 Ом. При "зрелой" шейки матки величина импеданса находится в пределах 25-27 Ом.
Предлагаемый способ исследования шейки матки у женщин и устройство для его осуществления прошли экспериментальную проверку в медицинских учреждениях г.Омска. Протокол испытаний прилагается.
Предлагаемое устройство отличается быстротой выдачи информации, не отягощая при этом пациента травматичностью и продолжительностью исследования.
Пример 1.
Беременная Б. поступила в отделение патологии беременных 23.02.2004 с диагнозом: беременность 40 недель. В анамнезе криодеструкция шейки матки по поводу эктопии шейки матки в 2000 г. При поступлении больной при влагалищном исследовании шейка матки "созревающая" (укорочена до 2 см, плотновата, зев пропускает кончик пальца). Показатели импеданса составили 15 (26,5 Ом). Произошли срочные роды 25.02.2004 плодом мужского пола массой 3300 г, длиной 52 см, с оценкой по шкале Апгар 8 баллов. Общая продолжительность родов составила 7 ч. 30 мин, первый период родов 7 ч, второй период 20 мин, третий период 10 мин. Общая кровопотеря 100 мл. Травмы родовых путей и плода не было.
Пример 2
Беременная Н. поступила в отделение патологии беременных 28.01.2004 с диагнозом: беременность 40 недель. В анамнезе ДЭК шейки матки по поводу эктопии шейки матки в 1996 г. При поступлении больной при влагалищном исследовании шейка матки "незрелая" (сформирована, плотная, зев закрыт, отклонена кзади). Показатели импеданса составили 21 (39 Ом). Проводилась подготовка к родам путем создания ЭГВК - фона со спазмолитиками, метаболиты в течение 5 дней, показатель импеданса составил 19 (33 Ом). Однократно введено интрацервикально энзапрост, показатель импеданса составил 14 (25 Ом). Произошли срочные роды 04.02.2004 плодом мужского пола массой 3600 г, длиной 54 см, с оценкой по шкале Апгар 8 баллов. Общая продолжительность родов составила 6 ч. 50 мин, первый период родов 6 ч. 20 мин, второй период 20 мин, третий период 10 мин. Общая кровопотеря 100 мл. Травмы родовых путей и плода не было.
Пример 3
Беременная П. поступила в отделение патологии беременных 12.02.2004 с диагнозом: беременность 39 недель. В анамнезе криодеструкция шейки матки по поводу эктопии шейки матки в 1999 г. При поступлении больной при влагалищном исследовании шейка матки "незрелая" (сформирована, плотная, зев закрыт, отклонена кзади). Показатели импеданса составили 25 (43 Ом). Проводилась подготовка к родам путем создания ЭГВК - фона со спазмолитиками, метаболиты, вводился интрацервикально энзапрост, показатель импеданса составил 24 (41 Ом). Произошли срочные роды 24.02.2004 путем операции кесарева сечения по поводу дородового излития околоплодных вод, дистоции шейки матки, масса плода 3400 г, длина 53 см, с оценкой по шкале Апгар 8 баллов. Общая кровопотеря 600 мл.
Источники информации
1. Балтуцкая О.И. 14 Европейский конгресс по акушерству и гинекологии /Мальма, 6-9 июня 2001 г./ - Акушерство и гинекология, №3, 2002, с.61.
2. Гуревич М.И. и др. Импедансная реоплетизмография. - Киев: Наук. думка, 1982.
3. Патент РФ №2161903, кл. 7 А61В 5/0476, опубл. 20.01.2001, Бюл. №2.
4. Патент РФ №2182814, кл. 7 А61В 5/053, опубл. 27.05.2002, Бюл. №15.
5. Патент РФ №2178985, кл. 7 А61В 5/053, опубл. 10.02.2002, Бюл. №4.
6. Рябоконь Д.С. Импедансометрия живых тканей биологических объектов. - Техника радиосвязи, выпуск 2, 1995, с.176-182.
1. Способ исследования состояния шейки матки у женщин путем импедансометрии, отличающийся тем, что при исследовании измеряют величину импеданса электромагнитно-резонансным способом на частоте в диапазоне 200-500 кГц путем определения величины резонансного сопротивления колебательного контура, содержащего соединенные параллельно конденсатор и катушку индуктивности, которая снабжена обмоткой связи, воздействие шейки матки осуществляют путем гальванического контакта с двумя металлическими электродами, которые соединены электрически с обмоткой связи катушки индуктивности колебательного контура, роль первого электрода выполняет зеркало Куско, роль второго электрода выполняет металлический круглый стержень, при исследовании первый электрод помещают во влагалище и охватывают шейку матки, второй электрод размещают внутри первого и устанавливают в цервикальный канал шейки матки на глубину 15-20 мм, определяют величину импеданса, сравнивают полученные результаты с контрольными, по разности параметров определяют состояние шейки матки.
2. Устройство для импедансометрии, содержащее генераторный блок, трансформатор, датчик, выполненный в виде параллельного колебательного контура, содержащего конденсатор и катушку индуктивности, и регистратор, отличающееся тем, что катушка индуктивности датчика снабжена дополнительной обмоткой связи, один из выводов которой соединен электрически с первым металлическим электродом, роль которого играет зеркало Куско, а другой со вторым металлическим электродом, выполненным в виде металлического круглого стержня, к выводам обмотки связи подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных двухпозиционного переключателя и переменного резистора.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что второй электрод снабжен двумя диэлектрическими дисками.
