Устройство для диагностики заболеваний бронхолегочной системы

Изобретение относится к медицинской технике. Устройство для диагностики заболеваний бронхолегочной системы содержит управляемый генератор высокой частоты (3), аналого-цифровой преобразователь (9), блок управления (4), блок регистрации и отображения результатов измерений (2), блок генерации и измерения (1), основной (6), опорный (7) и приемный (8) каналы. В блоке генерации и измерения (1) в качестве генератора высокой частоты (3) использован синтезатор частот СВЧ диапазона, первый выход которого соединен с входом делителя мощности (5) для разделения мощности СВЧ сигнала между основным (6) и опорным (7) каналами. Основной канал (6) образован усилителем мощности (12) и передающей антенной-аппликатором (13), опорный канал (7) - аттенюатором (15) и измерителем коэффициента усиления (16), приемный канал (8) - приемной матрицей антенн-аппликаторов (19), блоком мультиплексирования (18) и усилителем мощности (17). Датчики нажима (14, 20) передающей антенны-аппликатора (13) и приемной матрицы антенн-аппликаторов (19) и оптический датчик положения (11) передающей антенны-аппликатора (13) соединены с блоком управления (4), который связан с электронно-вычислительной машиной (21) с помощью шины данных через устройство сопряжения (10). Достигается определение наличия изменений в бронхолегочной системе и их локализации у пациентов всех возрастных групп, в том числе детей раннего возраста, повышение достоверности, точности и информативности получаемых результатов обследования. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Настоящее изобретение относится к медицинской технике, и найдет применение в пульмонологии, педиатрии, аллергологии и иммунологии и терапии.

Болезни органов дыхания до настоящего времени представляют собой важную социально-медицинскую проблему во всем мире, поскольку по удельному весу в общей смертности населения занимают одно из ведущих мест, а экономический ущерб, наносимый обществу вследствие высокой заболеваемости и инвалидизации больных, огромен. В течение последних 25 лет общая заболеваемость болезнями органов дыхания неуклонно возрастает. На долю органов дыхания по данным официальной статистики приходится около 40% всех случаев заболеваемости, которая превосходит уровни заболеваемости другими классами болезней. В структуре причин обращаемости за медицинской помощью их удельный вес на различных территориях составляет от 29,2 до 43,5% среди взрослых и от 65,4 до 83,8% - среди детей. Наиболее распространенными и тяжелыми формами болезней органов дыхания, сопровождающимися развитием осложнений, являются пневмония и бронхиальная астма (Профилактика заболеваний / Алексеенко С.Н., Дробот Е.В. // Издательство "Академия Естествознания", 2015 г.).

Следует отметить, что БА является причиной значительного снижения качества жизни людей, ограничивает их социальную и физическую активность, а при тяжелом течении приводит к инвалидизации (Глобальная стратегия лечения и профилактики бронхиальной астмы (GINA). Пер. с англ. под ред. А.Г. Чучалина. Пересмотр 2013 года. - М.: Атмосфера, 2013). Поэтому столь важно диагностировать данные бронхолегочные заболевания на самых ранних этапах и прогнозировать их течение в будущем.

В настоящее время разработано значительное количество современных методик диагностики патологии, как бронхов, так и интерстициальной ткани, и приборов для их осуществелия (спирографы, бодиплетизмографы, рентгенографы, бронхоскопы, аппараты компьютерной и магнитно-резонансной томографии). Однако, большинство из них не позволяют неинвазивно диагностировать заболевание, а зачастую их применение невозможно у пациентов раннего детского возраста.

В связи с этим, проблема разработки неинвазивного устройства, позволяющего диагностировать заболевания бронхолегочной системы у детей начиная с раннего возраста, является особенно актуальной в современной медицине.

Согласно «Клиническим рекомендациям по диагностике, лечению и профилактике тяжелой внебольничной пневмонии у взрослых» (под ред. Чучалина А.Г., 2014 г.) и «Федеральным клиническим рекомендациям по диагностике и лечению внебольничной пневмонии у детей» наиболее широко применяемым методом диагностики пневмонии, как у взрослых, так и у детей является проведение обзорной рентгенографии органов грудной клетки в передней прямой и боковой проекциях для выявления инфильтративных изменений в паренхиме легочной ткани.

Недостатком данного метода является то, что для получения рентгенограммы грудной клетки используется один из видов ионизирующего излучения - рентгеновское излучение, способное оказать вредное воздействие на пациента. Средняя индивидуальная доза облучения пациента при пленочной рентгенографии грудной клетки составляет 0,3 миллизиверта (мЗв). Кроме того, данный метод исследования не позволяет полноценно оценить состояние бронхолегочной системы, так как в результате обследования пациента мы получаем статичное изображение, не зависящее от фаз дыхания. Следует также учитывать, что в некоторых случаях рентгенография грудной клетки может быть не информативна (то есть, демонстрировать ложно-отрицательный результат). Такие ситуации могут быть обусловлены проекционным наслоением тени патологического очага на тень нормальной анатомической структуры (например, диафрагмы, средостения), малой интенсивностью очага (например, начальными воспалительными проявлениями), неадекватной проекцией исследования.

Кроме того, частое применение данного метода обследования в процессе лечения для выявления динамики течения болезни недопустимо, так как суммарное доза облучения и оказанное им вредное воздействие превысит полезный эффект, достигнутый при лечении основного бронхолегочного заболевания.

Наиболее информативным прибором для диагностики бронхолегочной патологии согласно Клиническим рекомендациям является компьютерная и магнитно-резонансная томография органов грудной клетки. Компьютерная томография (КТ) органов грудной клетки - это детальное послойное рентгеновское изображение органов, а также структур грудной клетки. Исследование дает возможность успешно диагностировать заболевания легких.

Недостатком данного метода является то, что принцип действия томографа также основан на использовании рентгеновского излучения и все-таки существует небольшая вероятность развития осложнений из-за чрезмерно высокой дозы облучения, полученной пациентом. Так как детский постоянно растущий организм более чувствителен к действию радиации, КТ исследования могут проводиться детям только в случае крайней необходимости для постановки диагноза и не должны повторяться без строгих показаний.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) - метод получения диагностических изображений, основанный на использовании явления ядерно-магнитного резонанса. МРТ позволяет получить детальное изображение органов и мягких тканей.

Однако недостатком данного метода является то, что проведение данного обследования невозможно у пациентов с имплантами и имплантированными устройствами, так как имплантированные медицинские устройства, которые содержат металл, могут работать неправильно или испортиться во время исследования. Детям раннего возраста проведение данного исследования возможно только после применения седации (что оказывает негативное влияние на развивающуюся центральную нервную систему ребенка), так как пациент во время исследования должен лежать неподвижно. А также применение данного метода обследования невозможно при острых ситуациях, когда необходима быстрая диагностика и оказание своевременной помощи, так как МРТ занимает достаточно много времени.

Кроме того, применение КТ и МРТ предусматривает использование достаточно дорогостоящего оборудования, которое есть в наличии далеко не во всех медицинских учреждениях.

Согласно «Глобальной стратегии лечения и профилактики бронхиальной астмы» (GINA. Пер. с англ. под ред. А.Г. Чучалина. Пересмотр 2013 года. - М.: Атмосфера, 2013) одним из главных методов диагностики бронхиальной астмы является метод спирографии, основанный на измерении объемных во времени и расчете скоростных показателей функции легких и дыхательных путей (Смирнов И.В. Функциональная диагностика. ЭКГ, реография, спирография / И.В. Смирнов, A.M. Старшов. - М.: Эксмо, 2008. - С. 83-130). Спирография выполняется путем регистрации скоростных показателей вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и оценки времени фазы дыхания. Метод основан на применении в качестве регистрирующего устройства турбины, вращение которой регистрируется электромагнитным методом, а также воздуховода, в котором расположена турбина, и персонального компьютера, оснащенного соответствующим программным обеспечением.

Недостатком способа является низкая информативность: данный метод диагностики предназначен для исследования скоростных и объемных показателей функции внешнего дыхания, что требует выполнения трех дыхательных маневров: максимального вдоха и выдоха для регистрации жизненной емкости легких (ЖЕЛ), теста форсированного выдоха после максимального вдоха - для регистрации кривой поток-объем и определения форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ), а также теста минутной вентиляции легких. Выполнение названных тестов предъявляет повышенные требования к резервным возможностям дыхательной системы больного человека, что затруднительно или порой невозможно у тяжелых больных, стариков и детей, что ограничивает область применения метода.

Также в научно-медицинской литературе описан способ диагностики функции внешнего дыхания с помощью импедансной спирографии и программно-аппаратный комплекс "биа-лаб спиро" (Мишланов В.Ю. Исследование функции внешнего дыхания путем измерения электрического импеданса легких и дыхательных путей на различных частотах зондирующего переменного тока / В.Ю. Мишланов // Вестник современной клинической медицины. - 2011, Том 4, вып.4 - С. 24-28; Патент РФ №2487662 от 20.07.2013). Для его осуществления используют биполярный метод поличастотной импедансометрии. Определяют модульное значение импеданса (Z) и фазового угла (ϕ) на частотах 20, 98, 1000, 5000, 10000, и 20000 Гц переменного электрического тока малой мощности во время ингаляции 0,9% раствором хлорида натрия. При проведении измерения первый электрод устанавливают в мундштук ультразвукового небулайзера, второй располагается на коже грудной клетки либо в зоне исследования, либо объединяя электроды, установленные на симметричных участках грудной клетки. При отклонении значений Z и/или ϕ менее 5 или более 95 персентилей от нормальных значений диагностируют нарушение функции внешнего дыхания. Программно-аппаратный комплекс включает измерительный блок, мундштук, нейбулазерный ингалятор, электроды.

Недостатком способа является отсутствие возможности определения локализации изменений в паренхиме легких, что необходимо, например, при пневмонии у пациентов, то есть способность измерить только интегральные показатели, характеризующие общее состояние бронхолегочной системы.

В патенте РФ №2122344 (27.11.1998 г.) описан «Способ дистанционного исследования функции дыхания и устройство для его осуществления». Способ заключается в помещении обследуемого в пространство электромагнитного поля и измерении параметров этого поля с помощью матрицы датчиков. При задержке дыхания или в режиме спокойного дыхания производят процедуру калибровки с использованием особого средства калибровки, представляющего собой пакет с возможностью нагнетания в него шприцем заменителя крови. При этом время прихода в рабочее состояние составляет от 5 до 15 минут. Получают таблицы зависимости параметров поля от перемещения матрицы датчиков для каждого датчика, выполняют объем датчика, суммарный объем группы датчиков и всей совокупности датчиков. В режиме измерения матрицу датчиков устанавливают в калибровочном пространстве и регистрируют изменение объема человека во время проведения процедуры обследования в режимах жизненной емкости легких, форсированной жизненной емкости легких, минутного объема дыхания, максимальной вентиляции легких.

Недостатком данного способа является то, что выполнение данного обследования невозможно у детей раннего возраста, так как они не могут выполнить полноценный дыхательный маневр при проведении калибровки, а, следовательно, результаты измерений будут недостоверны. Кроме того, разрешающая способность прибора определяется количеством датчиков, которое невозможно увеличить выше определенного значения вследствие конечного минимального размера датчиков, определяемого рабочим диапазоном частот устройства.

В полезной модели «Устройство для комплексной оценки устьев долевых и сегментарных бронхов» описанной в патенте РФ №79026 (20.12.2008), прибор содержит последовательно соединенные устройство, получающее видеоинформацию (бронхоскоп), видеозаписывающий блок, адаптер преобразования видеозаписи, фиксирующий блок, блок регистрации данных, блок анализирующих данных и устройство вывода данных. Данное устройство относится к устройствам для преобразования кодов и предназначено для определения данных (площадь поперечного сечения устьев бронхов) полученных результатов и сравнения этих показателей со средним, с последующим выведением заключений на основании полученных результатов. Необходимость определения и сравнения этих данных для устьев долевых и сегментарных бронхов возникает из-за увеличения патологии легких.

Недостатком данного устройства является то, что методика его использования является инвазивной, так как предусматривает проведение предварительной премедикации, что затрудняет его применение у детей, особенно раннего возраста.

В полезной модели к патенту РФ №150778 (27.02.2015) описано «Автоматизированное устройство для диагностики бронхо-легочных заболеваний, инфицированных бактериями, содержащими ген ndm-1». Автоматизированное устройство содержит модуль фиксации исследуемых образцов двух типов с возможностью их поочередной смены, причем первый тип образцов выполнен в виде стандартных стеклянных пластинок с мазками крови, достоверно не инфицированной бактериями, содержащими ген NDM-1, второй тип образцов выполнен в виде стандартных стеклянных пластинок с мазками крови обследуемого больного бронхолегочными заболеваниями; две группы оптических волокон, группу управляемых источников оптических воздействий, спектрометр, персональную ЭВМ. Автоматизированное устройство позволяет обнаруживать инфицированность бактериями содержащими ген ndm-1, в реальном режиме времени.

Недостатком данного устройства является узконаправленность и специфичность применения исключительно к диагностике заболеваний бронхолегочной системы, вызванным бактериями, содержащими ген NDM-1, при этом затруднительна верификация диагноза у каждого конкретного пациента (невозможно провести дифференциальную диагностику между различными видами пневмонии или бронхита, локализовать изменения в бронхолегочной системе, а также установить диагноз неинфекционного заболевания, например, такого, как бронхиальная астма).

Наиболее близким к заявленному техническому решению является «Прибор для исследования регионального кровенаполнения и вентиляции легких», описанный в патенте РФ №2185093 (20.07.2002 г.)

Прибор содержит управляемый генератор высокой частоты, излучатель, матрицу датчиков, которая устанавливается напротив задней поверхности грудной клетки, детектор, аналого-цифровой преобразователь, блок регистрации измеренных данных, два мультиплексора и два канала обратной связи. Каждый канал состоит из регистра, цифроаналогового преобразователя и усилителя. Выходы усилителей подключены к входам управления частотой и амплитудой сигнала генератора. Блок регистрации измеренных данных выполнен на элементах, которые представляют данные в виде кривых дыхания во времени и осуществляют оценку кровенаполнения и вентиляции по каждому из шести регионов легких.

Недостатком данного прибора является невозможность оценки изменений непосредственно в бронхолегочной системы, а, следовательно, диагностики заболеваний. А также его недостаточная информативность, обусловленная небольшим количеством датчиков.

Указанные недостатки устраняются в заявленном изобретении.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является разработка устройства, позволяющего неинвазивно диагностировать заболевания бронхолегочной системы у пациентов различных возрастных групп, в том числе - у детей раннего возраста.

Поставленная задача решается за счет того, что заявленное устройство содержит генератор высокой частоты, излучатель, аналого-цифровой преобразователь, блок управления, блок регистрации и отображения результатов измерений, усилитель, при этом генератор высокой частоты выполнен управляемым, введены блок генерации и измерения, основной, опорный и приемный каналы, в блоке генерации и измерения в качестве генератора высокой частоты применен синтезатор частот СВЧ диапазона, формирующий гармонический сигнал сверхвысокочастотного диапазона, первый выход которого соединен с входом делителя мощности, разделяющего мощность сверхвысокочастотного сигнала между основным и опорным каналами, основной канал образован усилителем мощности, вход которого соединен с первым выходом делителя мощности, и передающей антенной-аппликатором, вход которой соединен с выходом усилителя мощности, передающая антенна-аппликатор, осуществляющая передачу энергии сверхвысокочастотного сигнала из основного канала в открытое пространство, опорный канал образован аттенюатором, вход которого соединен со вторым выходом делителя мощности, и измерителем коэффициента усиления, первый вход которого соединен с выходом аттенюатора, приемный канал содержит приемную матрицу антенн-аппликаторов, выход которой соединен с первым входом блока мультиплексирования, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, выход блока мультиплексирования соединен с входом усилителя мощности, выход которого соединен со вторым входом измерителя коэффициента усиления, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен со вторым входом блока управления, второй выход синтезатора частот СВЧ диапазона соединен с первым входом блока управления, датчики нажима передающей антенны-аппликатора и приемной матрицы антенн-аппликаторов, соединены с четвертым и пятым входами блока управления, соответственно, вход оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора соединен со вторым выходом блока управления, третий вход которого соединен с входом оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора, шестой выход блока управления связан с третьим входом электронно-вычислительной машины с помощью шины данных через устройство сопряжения.

Кроме того, блок регистрации и отображения результатов измерений выполнен на основе персонального компьютера.

Кроме того, перемещение передающей антенны-аппликатора по поверхности грудной клетки обследуемого пациента может осуществляться как автоматизированной системой перемещения и позиционирования, так и вручную врачом-оператором.

Кроме того, приемная антенна-аппликатор может быть выполнена как в виде одиночной антенны-аппликатора, так и в виде матрицы антенн-аппликаторов.

Кроме того, блок регистрации и отображения результатов измерений может быть выполнен на оперативном и постоянном запоминающим устройствах, входы и выходы каждого из которых связаны через шину данных с входами-выходами процессора и интерфейса ввода-вывода, вход и выход которого подключены соответственно к клавиатуре и к устройству отображения результатов измерений, а дополнительные входы-выходы, являются шиной связи с внешним накопителем.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является определение наличия изменений в бронхолегочной системе и их локализации у пациентов всех возрастных групп, в том числе детей раннего возраста, повышение достоверности, точности и информативности получаемых результатов обследования.

Возможность реализации устройства в виде портативного прибора позволяет использование его врачами скорой помощи для более точной постановки предварительного диагноза, а также в домашних условиях для оценки состояния больного хроническими заболеваниями бронхолегочной системы. При этом, использование более высокочастотного зондирующего излучения позволяет уменьшить габаритные размеры передающей антенны-аппликатора и элементов приемной матрицы антенн-аппликаторов.

Меньшие габариты передающей антенны-аппликатора и элементов приемной матрицы антенн-аппликаторов позволяют существенно увеличить разрешающую способность устройства.

Перемещение передающей антенны-аппликатора по поверхности грудной клетки осуществляемое как автоматизированной системой перемещения и позиционирования, так и вручную врачом-оператором, позволяет также существенно увеличить разрешающую способность устройства по сравнению с прототипом.

Измерение коэффициента прохождения СВЧ сигнала через грудную клетку пациента на двух частотах позволяет существенно увеличить точность результатов обследования.

В качестве опорного калибровочного значения используются результаты измерения коэффициента прохождения СВЧ сигнала через грудную клетку самого пациента, таким образом, устраняется необходимость применения специального калибровочного комплекта. Выбор результатов измерений с координатами, соответствующими центральным частям легких обследуемого пациента, которые выступают в роли опорного калибровочного значения, соответствующего здоровому состоянию, так как центральные части легкого, вследствие того, что здесь расположены главным образом бронхи крупного калибра, менее всего подвержены изменению вследствие действия того или иного заболевания дыхательных путей. Данный факт позволяет проводить исследования изменений в бронхолегочной системе без применения дополнительных средств калибровки при сохранении высокой точности и информативности исследования.

Отсутствие необходимости применения специального калибровочного комплекта существенно сокращает время обследования, что может быть важно в случае острого приступа болезни.

Отсутствие необходимости применения специального калибровочного комплекта упрощает использование устройства, таким образом, устройство может быть использовано медицинским персоналом, в том числе младшим медицинским персоналом, после краткого ознакомления с руководством пользователя.

Простота использования устройства позволяет использовать прибор для диагностики заболеваний бронхолегочной системы в отдаленной местности в условиях недостатка квалифицированного персонала.

Отсутствие вредного ионизирующего воздействия допускает частое применение устройства для наблюдения состояния пациента и анализа динамики болезни.

Возможность частого использования устройства для анализа динамики течения болезни позволяет осуществлять более гибкий и верный подбор стратегии лечения и лекарственных средств.

Возможность сохранения результатов обследования и накопления данных обследования пациента в ходе течения болезни позволяет осуществлять анализ динамики заболевания и своевременно реагировать на изменение состояния.

Возможность работы в автономном режиме и выполнения корреляционного анализа результатов обследования за определенный период времени позволяет лечащему врачу полностью контролировать течение болезни и принимать своевременные меры в случае возникновения кризиса либо отсутствия положительной динамики.

Возможность вывода результатов текущего обследования и ранее сохраненных данных на печать и сохранения на внешний носитель позволяет лечащему врачу просматривать и анализировать результаты обследования и динамику заболевания в любое время и наиболее удобным способом.

Правильность выполнения процедуры обследования полностью контролируется программным обеспечением, что сводит к минимуму ошибку, возникающую вследствие наличия человеческого фактора.

Ход процедуры обследования полностью контролируется программным обеспечением, ключевые моменты процедуры сопровождаются текстовыми и графическими подсказками, облегчающими работу с устройством.

Наблюдение за положением антенны-аппликатора на экране устройства отображения позволяет врачу-оператору устройства контролировать правильность выполнения процедуры.

Высокая тактовая частота блока управления и высокая скорость работы комплектующих устройства позволяет осуществлять большое число измерений в единицу времени, что позволяет существенно повысить точность результатов обследования и разрешающую способность устройства при сохранении того же количества времени, требуемого для выполнения процедуры обследования.

Возможность ведения карты пациента, в которой сохранены паспортные и антропометрические сведения о пациенте, результаты всех обследований, результаты прочих анализов и тестов, комментарии лечащего врача по ходу течения заболевания и прочая информация облегчают контроль динамики заболевания и хода лечения.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 - на которой изображена структурная схема устройства для диагностики заболеваний бронхолегочной системы.

Подробное описание устройства.

Устройство содержит блок генерации и измерения 1, блок регистрации и отображения результатов измерений 2.

Блок генерации и измерения 1 состоит из синтезатора частот СВЧ диапазона 3, блока управления 4, делителя мощности 5, основного канала 6, опорного канала 7, приемного канала 8, аналого-цифрового преобразователя 9, устройства сопряжения 10, оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора 11.

Основной канал 6 состоит из усилителя мощности 12, передающей антенны-аппликатора 13, датчика нажима передающей антенны-аппликатора 14.

Опорный канал 7 состоит из аттенюатора 15, измерителя коэффициента усиления 16.

Приемный канал 8 состоит из усилителя мощности 17, блока мультиплексирования 18, приемной матрицы антенн-аппликаторов 19, датчика нажима приемной матрицы антенн-аппликаторов 20.

Блок регистрации и отображения результатов измерений 2 включает в себя электронно-вычислительную машину 21, устройство отображения 22, клавиатуру 23. Дополнительные входы-выходы 2 блока регистрации и отображения результатов измерений 2 являются шиной связи с внешним накопителем.

Вход синтезатора частот СВЧ диапазона 3 соединен с выходом 1 блока управления 4, выход 2 синтезатора частот СВЧ диапазона 3 соединен с входом 1 блока управления 4. Выход 1 синтезатора частот СВЧ диапазона 3 соединен с входом делителя мощности 5. Выход 1 делителя мощности 5 соединен с входом основного канала 6, который является входом усилителя мощности 12. Выход 2 делителя мощности 5 соединен с входом 1 опорного канала 7. Выход усилителя мощности 12 соединен с входом передающей антенны-аппликатора 13. Выход передающей антенны-аппликатора 13 является выходом 1 основного канала 6. Выход датчика нажима передающей антенны-аппликатора 14 является выходом 2 основного канала 6, который соединен с входом 4 блока управления 4. Вход 1 приемного канала 8 является входом приемной матрицы антенн-аппликаторов 19. Выход приемной матрицы антенн-аппликаторов 19 соединен с входом 1 блока мультиплексирования 18. Вход 2 блока мультиплексирования 18, который является входом 2 приемного канала 8, соединен с выходом 3 блока управления 4. Выход блока мультиплексирования 18 соединен с входом усилителя мощности 17. Выход усилителя мощности 17 является выходом 1 приемного канала 8, который соединен с входом 2 опорного канала 7. Выход датчика нажима приемной матрицы антенн-аппликаторов 20 является выходом 2 приемного канала 8, который соединен с входом 5 блока управления 4. Вход 1 опорного канала 7 является входом аттенюатора 15. Выход аттенюатора 15 соединен с входом 1 измерителя коэффициента усиления 16. Вход 2 измерителя коэффициента усиления 16 является входом 2 опорного канала 7. Выход измерителя коэффициента усиления 16 является выходом опорного канала 7, который соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 9. Выход аналого-цифрового преобразователя 9 соединен с входом 2 блока управления 4. Выход 2 блока управления 4 соединен с входом оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора 11. Выход оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора 11 соединен с входом 3 блока управления 4. Вход-выход 6 блока управления 4 соединен шиной данных с входом-выходом 1 устройства сопряжения 10. Вход-выход 2 устройства сопряжения 10 является входом-выходом 1 блока генерации и измерения 1, который соединен шиной данных с входом-выходом 1 блока регистрации и отображения результатов измерений 2. Вход-выход 1 блока регистрации и отображения результатов измерений 2 является входом-выходом 1 электронно-вычислительной машины 21. Выход 1 электронно-вычислительной машины 21 соединен с входом устройства отображения 22. Вход 2 электронно-вычислительной машины 21 соединен с выходом клавиатуры 23. Дополнительный вход-выход 3 электронно-вычислительной машины 21 является входом-выходом 2 блока регистрации и отображения результатов измерений 2 и является шиной связи с внешним накопителем.

Устройство для диагностики заболеваний бронхолегочной системы работает следующим образом.

При подключении устройства к USB порту компьютера блок управления 4 производит инициализацию оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора 11, синтезатора частот СВЧ диапазона 3 и переводит устройство в режим ожидания запуска, характеризующийся отсутствием СВЧ сигнала на выходе синтезатора частот СВЧ диапазона 3. После запуска ЭВМ 21 и управляющего программного обеспечения происходит опрос устройства о готовности к работе путем отправки специальной команды-запроса. После получения положительного ответа от устройства и установки врачом-оператором начала обследования ЭВМ 21 отправляет команду запуска. После этого блок управления 4 переводит устройство в режим ожидания начала режима измерений. После прикладывания передающей антенны-аппликатора 13 и приемной матрицы антенн-аппликаторов 19 к груди и спине обследуемого пациента, соответственно, датчик нажима передающей антенны-аппликатора 14 и датчик нажима приемной матрицы антенн-аппликаторов 20 информируют блок управления 4 о возможности запуска режима измерения. После этого с выхода 1 блока управления 4 на вход синтезатора частот СВЧ диапазона 3 поступает команда запуска, содержащая информацию о требуемых значениях частоты и мощности СВЧ сигнала. С выхода 2 блока управления 4 на вход оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора 11 также поступает команда запуска, которая обнуляет значения относительных координат, содержащиеся в регистрах памяти оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора 11.

В случае успешного установления требуемых частоты и мощности генерируемого СВЧ сигнала на выходе 1 синтезатора частот СВЧ диапазона 3 с выхода 2 синтезатора частот СВЧ диапазона 3 на вход 1 блока управления 4 поступает сообщение об успешном запуске. При отсутствии сообщения об успешном запуске осуществляется повторная отправка команды запуска синтезатора частот СВЧ диапазона 3. В случае отсутствия сообщения об успешном запуске после третьей отправки команды запуска синтезатора частот СВЧ диапазона 3 блок управления 4 отправляет на ЭВМ 21 через устройство сопряжения 10 сообщение о неисправности устройства, которое выводится на устройство отображения 22.

Далее СВЧ сигнал с выхода 1 синтезатора частот СВЧ диапазона 3 поступает на вход делителя мощности 5, который осуществляет равномерное деление мощности СВЧ сигнала между основным каналом 6 и опорным каналом 7. С выхода 1 делителя мощности 5 СВЧ сигнал поступает на вход основного канала 6, который является входом усилителя мощности 12, осуществляющего усиление мощности СВЧ сигнала до требуемого уровня. С выхода усилителя мощности СВЧ сигнал поступает на вход передающей антенны-аппликатора 13, которая осуществляет излучение СВЧ сигнала в открытое пространство.

С выхода 2 делителя мощности 5 СВЧ сигнал поступает на вход 1 опорного канала 7, который является входом аттенюатора 15, осуществляющего ослабление мощности СВЧ сигнала до необходимого уровня мощности опорного сигнала. С выхода аттенюатора 15 СВЧ сигнал поступает на вход 1 измерителя коэффициента усиления 16.

Прошедший через легкие обследуемого пациента СВЧ сигнал принимается приемной матрицей антенн-аппликаторов 19. С выхода приемной матрицы антенн-аппликаторов 19 СВЧ сигнал поступает на вход 1 блока мультиплексирования 18, осуществляющего выбор одного элемента из приемной матрицы антенн-аппликаторов 19. С выхода блока мультиплексирования 18 СВЧ сигнал поступает на вход усилителя мощности 17, осуществляющего усиление мощности СВЧ сигнала до уровня, попадающего в динамический диапазон измерителя коэффициента усиления 16. С выхода усилителя мощности 17, который является выходом 1 приемного канала 8, СВЧ сигнала поступает на вход 2 опорного канала 7, который является входом 2 измерителя коэффициента усиления 16. Измеритель коэффициента усиления 16 осуществляет сравнение мощностей СВЧ сигналов, поступающих на входы 1 и 2, то есть сравнение уровней мощности принятого и опорного СВЧ сигналов. На выходе измерителя коэффициента усиления 16 формируется напряжение постоянного тока, уровень которого определяется соотношением мощностей СВЧ сигналов на входах 1 и 2. С выхода измерителя коэффициента усиления 16 напряжение постоянного тока поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 9, преобразующего напряжение постоянного тока, несущего информацию о коэффициенте прохождения СВЧ сигнала через грудную клетку пациента, в цифровой код. С выхода аналого-цифрового преобразователя 9 полученная цифровая комбинация поступает на вход 2 блока управления 4 и сохраняется в регистре памяти.

Для повышения точности результатов обследования необходимо измерения проводить не на единственной частоте, а как минимум на двух частотах. Поэтому после получения цифровой комбинации блок управления 4 отправляет синтезатору частот СВЧ диапазона 3 команду установки второй частоты.

В случае успешного установления требуемого значения частоты и мощности генерируемого СВЧ сигнала на выходе 1 синтезатора частот СВЧ диапазона 3 с выхода 2 синтезатора частот СВЧ диапазона 3 на вход 1 блока управления 4 поступает сообщение об успешной установке второй частоты. При отсутствии сообщения об успешной перестройке осуществляется повторная отправка команды установки второй частоты на вход синтезатора частот СВЧ диапазона 3. В случае отсутствия сообщения об успешной установки второй частоты после третьей отправки команды перестройки синтезатора частот СВЧ диапазона 3 блок управления 4 отправляет на ЭВМ 21 через устройство сопряжения 10 сообщение о неисправности устройства, которое выводится на устройство отображения 22.

Измеритель коэффициента усиления 16 осуществляет оценку коэффициента прохождения СВЧ сигнала через грудную клетку пациента на второй частоте. Напряжение постоянного тока, пропорциональное отношению мощностей СВЧ сигнала, преобразуется в цифровой код с помощью аналого-цифрового преобразователя 9, поступает на вход блока управления 4 и сохраняется в его регистре памяти.

Полученные цифровые комбинации, содержащие результаты измерения коэффициента прохождения СВЧ сигнала через грудную клетку на двух частотах, через устройство сопряжения 10 отправляются в ЭВМ 21 по шине данных и сохраняется в ПЗУ ЭВМ 21.

Для определения положения передающей антенны-аппликатора 13 и управления блоком мультиплексирования 18 используется оптический датчик положения передающей антенны-аппликатора 11, который определяет смещение текущего положения передающей антенны-аппликатора относительно момента предыдущего опроса оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора 11. Блок управления 4 инициирует отправку запроса положения оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора 11 относительно положения в момент предыдущего опроса, после этого значения смещений оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора 11 в регистрах памяти обнуляются. Положение передающей антенны-аппликатора 13 в момент начала обследования выбирается за точку с нулевыми координатами.

После получения цифровых комбинаций, содержащих результаты измерения коэффициента прохождения СВЧ сигнала через грудную клетку, ЭВМ 21 отправляет посредством устройства сопряжения 10 на вход блока управления 4 сообщение об успешном получении результатов измерений. После этого блок управления 4 отправляет синтезатору частот СВЧ диапазона 3 команду установки первой частоты.

В случае успешного установления требуемого значения первой частоты генерируемого СВЧ сигнала на выходе 1 синтезатора частот СВЧ диапазона 3 с выхода 2 синтезатора частот СВЧ диапазона 3 на вход 1 блока управления 4 поступает сообщение об успешной установке первой частоты. При отсутствии сообщения об успешной перестройке осуществляется повторная отправка команды установки первой частоты на вход синтезатора частот СВЧ диапазона 3. В случае отсутствия сообщения об успешной установке первой частоты после третьей отправки команды перестройки синтезатора частот СВЧ диапазона 3 блок управления 4 отправляет на ЭВМ 21 через устройство сопряжения 10 сообщение о неисправности устройства, которое выводится на устройство отображения 22.

После получения сообщения об успешной перестройке синтезатора частот СВЧ диапазона 3 блок управления 4 отправляет на вход оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора 11 команду-запрос наличия сдвига передающей антенны-аппликатора 13 относительно положения в момент предыдущего опроса. Оптический датчик положения передающей антенны-аппликатора 11 отправляет на вход 3 блока управления 4 сообщение, содержащее информацию о наличии или отсутствии сдвига передающей антенны-аппликатора 13 относительно положения в момент предыдущего опроса оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора 11. При отсутствии сдвига передающей антенны-аппликатора 13 устройство переходит в режим ожидания продолжения обследования, характеризующийся тем, что в данном режиме работы устройство не осуществляет аналого-цифровое преобразование результатов измерений и блок управления 4 проводит периодический опрос оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора 11.

После получения сообщения о наличии сдвига передающей антенны-аппликатора 13 от оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора 11 блок управления 4 запрашивает относительные координаты оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора 11 и сохраняет их в регистрах памяти. Далее осуществляется процедура измерения коэффициента прохождения СВЧ сигнала через грудную клетку пациента на двух частотах, описанная выше.

Полученные цифровые комбинации, содержащие информацию о относительных координатах оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора 11 и результатах измерения коэффициента прохождения СВЧ сигнала через грудную клетку пациента, блок управления 4 отправляет посредством устройства сопряжения 10 на вход ЭВМ 21, которые сохраняются в ПЗУ ЭВМ 21.

После получения данных ЭВМ 21 отправляет в блок управления 4 команду о успешном приеме и устройство переходит в режим ожидания продолжения обследования (ожидания сдвига передающей антенны-аппликатора 13). После получения сообщения от оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора 11 процедура измерения коэффициента прохождения СВЧ сигнала через грудную клетку пациента на двух частотах повторяется. Измеренные данные и новые координаты передающей антенны-аппликатора блок управления 4 передает посредством устройства сопряжения 10 в ЭВМ 21, которые сохраняются в ПЗУ ЭВМ 21.

Для получения результатов обследования перемещение передающей антенны-аппликатора 13 осуществляется по всей поверхности грудной клетки пациента. При этом для удобства контроля процедуры обследования на устройство отображения 22 в графическом виде выводится информация о всей совокупности положений передающей антенны-аппликатора 13 в моменты осуществления измерения коэффициента прохождения СВЧ сигнала обновляемая в реальном времени. При этом принятые СВЧ сигналы принимаются каждым элементом приемной матрицы антенн-аппликаторов 19 и поступают на вход 1 блока мультиплексирования 18, который осуществляет подключение выхода определенного элемента приемной матрицы антенн-аппликаторов 19 ко входу усилителя мощности 17. Выбор элемента приемной матрицы антенн-аппликаторов 19 осуществляется блоком управления 4 в соответствии с текущим положением передающей антенны-аппликатора 13.

Таким образом, в процессе обследования в ПЗУ ЭВМ 21 накапливаются результаты измерений в виде таблицы «Относительные координаты датчика - Коэффициент прохождения СВЧ сигнала» для двух частот, на которых производились измерения. Процедура обработки полученных данных и вывода результатов обследования происходит после окончания процедуры обследования, для чего врач-оператор убирает передающую антенну-аппликатор 13 от грудной клетки пациента и вводит соответствующую команду в управляющем ПО ЭВМ 21. После окончания процедуры обследования ЭВМ 21 осуществляет преобразование относительных координат оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора 11 в абсолютные значения и формирует данные в виде таблицы «Положение датчика - Коэффициент прохождения СВЧ сигнала» для двух частот, на которых производились измерения.

ЭВМ 21 осуществляет выбор результатов измерений с координатами, соответствующими центральным частям легких обследуемого пациента, которые выступают в роли опорного калибровочного значения, соответствующего здоровому состоянию, так как центральные части легкого, вследствие того, что здесь расположены главным образом бронхи крупного калибра, менее всего подвержены изменению вследствие действия того или иного заболевания дыхательных путей. Данный факт позволяет проводить исследования изменений в бронхолегочной системе без применения дополнительных средств калибровки при сохранении высокой точности и информативности исследования. После определения опорного значения коэффициента прохождения СВЧ сигнала, соответствующего здоровому состоянию, производится оценка всей совокупности измеренных данных «Положение датчика - Коэффициент прохождения СВЧ сигнала» для каждой из частот, на которой производилось измерение. В результате обработки данных каждому значению таблицы «Положение датчика - Коэффициент прохождения СВЧ сигнала» присваивается определенное цветовое значение, определяемое в соответствии со степенью расхождения текущего коэффициента прохождения СВЧ сигнала для точки с данными координатами с опорным значением коэффициента прохождения СВЧ сигнала, соответствующего здоровому состоянию.

На основе полученных данных управляющее ПО на ЭВМ 21 осуществляет анализ полученных результатов: определяет наличие изменений в бронхолегочной системе, степень локализации изменений в бронхолегочной системе при их наличии, степень отклонения значения коэффициента прохождения СВЧ сигнала через пораженный участок относительно здорового состояния и исходя из результатов измерения и данных анализа осуществляет определение предполагаемого диагноза: бронхиальная астма, пневмония, наличие инородного тела в бронхолегочной системе и др. Предварительный диагноз, результаты анализа и результаты измерения выводятся на экран в графическом виде с помощью устройства отображения 22. На основе результатов измерений, предварительного анализа и предварительного диагноза, которые выведены на экран устройства отображения 22, врач-оператор определяет окончательный диагноз.

При необходимости сохранить результаты обследования, с помощью клавиатуры 23, вводятся паспортные и антропометрические данные обследуемого пациента: возраст, пол, рост и вес, указывается дата проведения обследования. Указанные данные вместе с результатами исследования сохраняются в постоянном запоминающем устройстве ЭВМ 21 и при необходимости могут быть сохранены на внешнем накопителе, подключаемом к входу-выходу 2 блока регистрации и отображения результатов измерений 2.

МЕТОДИКА ОБСЛЕДОВАНИЯ

Процесс проведения обследования осуществляется следующим образом:

1. Врач-оператор подготавливает пациента к обследованию: пациент раздевается сверху до пояса, принимает положение сидя, в данном случае пациент плотно прижимается спиной к приемной матрице антенн-аппликаторов 19, размещенной в кресле, или лежа на спине, в данном случае пациент ложится спиной на приемную матрицу антенн-аппликаторов 19, которая размещается на кушетке;

2. Врач-оператор включает ЭВМ 21 и подключает устройство к USB порту, осуществляется первичная инициализация устройства, действий оператора на данном этапе не требуется;

3. С помощью клавиатуры 23 в постоянное запоминающее устройство ЭВМ 21 вводятся данные о пациенте (паспортные и антропометрические данные, прочие сведения), при необходимости ведения карты пациента для отслеживания динамики течения болезни. При проведении разового обследования данный этап можно пропустить.

4. Доступны два режима работы: автономный, при котором врач-оператор проводит анализ данных прошлых обследований, и режим обследования. При этом для удобства наблюдения за течением болезни в автономном режиме работы предусмотрена возможность осуществления корреляционного анализа результатов обследований.

5. В случае выбора врачом-оператором режима обследования на экране устройства отображения 22 выводится сообщение, информирующее о том, что устройство готово к работе.

6. Возможно проведение обследования всей грудной клетки за одну процедуру, либо правого и левого легкого по отдельности. Выбор осуществляется врачом-оператором исходя из особенностей строения грудной клетки пациента.

7. На экране устройства отображения 22 высвечивается сообщение: «Разместите аппликаторы спереди и сзади грудной клетки пациента». Также на схематическом изображении грудной клетки пациента графически показана точка, с которой необходимо начать обследование - начальное положения передающей антенны-аппликатора 13 (верхняя левая точка для обследования левого легкого, верхняя правая - для обследования правого легкого), а также правильное расположение приемной матрицы антенн-аппликаторов 19.

8. После того, как передающая антенна-аппликатор 13 и приемная матрица антенн-аппликаторов 19 прижаты к телу, на экран выводится сообщение о том, что процедура обследования начата;

9. Врач-оператор проводит передающей антенной-аппликатором 13 по передней поверхности грудной клетки пациента в одном направлении (слева-направо) до конца. Далее опускает передающую антенну-аппликатор 13 ниже на 1-2 см и процедура повторяется (врач-оператор проводит передающую антенну-аппликатор в обратном направлении). Необходимо отметить, что отрывать передающую антенну-аппликатор 13 или приемную матрицу антенн-аппликаторов 19 от тела пациента и переносить их в другую точку поверхности грудной клетки недопустимо.

10. В процессе обследования на экране устройства отображения 22 на схематическом изображении грудной клетки пациента графически отображается движение передающей антенны-аппликатора 13 в реальном времени.

11. В случае если передающая антенна-аппликатор 13 или приемная матрица антенн-аппликаторов 19 отодвигается от тела, на экран устройства отображения 22 выводится сообщение, которое сопровождается звуковой командой о том, что необходимо плотно прижать передающую антенну-аппликатор 13 и приемную матрицу антенн-аппликаторов 19 к телу пациента в том же месте, где они были расположены ранее. После выполнения команды выводится сообщение о том, что можно продолжить обследование.

12. После завершения обследования, либо его этапа, врач-оператор отстраняет передающую антенну-аппликатор 13 от поверхности грудной клетки пациента и посредством интерфейса пользователя на ЭВМ 21 вводит команду завершения обследования, либо его этапа.

13. В случае выполнения обследования правого и левого легкого отдельно на экран устройства отображения 22 выводится графическое сообщение указывающее, где необходимо разместить передающую антенну-аппликатор 13 для проведения обследования второго легкого. Далее процедура повторяется аналогично предыдущему случаю.

14. По окончании обследования врач-оператор отстраняет передающую антенну-аппликатор 13 от поверхности грудной клетки пациента и посредством интерфейса пользователя на ЭВМ 21 вводит команду завершения обследования.

15. После этого ЭВМ 21 осуществляет обработку измеренных данных.

16. Обработанные результаты обследования выводятся в графическом виде на экран устройства отображения 22 с цветовой индикацией проблемных участков в бронхолегочной системе обследуемого пациента.

17. На основании анализа результатов обследования ЭВМ 21 формулирует предварительный диагноз и вывод его на экран устройства отображения 22.

18. На основании анализа полученных результатов и предварительного диагноза врач-оператор осуществляет постановку окончательного диагноза, которые в совокупности с необходимыми для дальнейшего наблюдения пациента комментариями вводятся с помощью интерфейса пользователя в постоянное запоминающее устройство ЭВМ 21.

19. При необходимости врач-оператор осуществляет вывод результатов обследования на печать (либо только в текстовой форме, либо также в виде графического изображения результатов обследования);

20. Далее осуществляется сохранение результатов проведенного обследования, данных о пациенте, результатов анализа и заключения врача-оператора в постоянное запоминающее устройство ЭВМ 21. При необходимости осуществляется сохранение результатов проведенного обследования на внешний накопитель;

21. В случае повторного обследования пациента с целью выявить динамику течения заболевания врач-оператор осуществляет вывод результатов предыдущих обследований на экран устройства отображения 22 для выявления корреляции между результатами обследований и анализа протекания болезни;

22. Отключение устройства от USB порта и выключение питания ЭВМ.

Устройство может быть выполнено следующим образом: синтезатор частот СВЧ-диапазона 3 выполнен на микросхеме (МС) ADF4350, блок управления 4 выполнен на МС ATMega32, делитель мощности 5 выполнен на МС RPS-2-30+, аналого-цифровой преобразователь 9 входит в состав МС ATMega32, устройство сопряжения 10 выполнено на МС FT232RL, оптический датчик положения передающей антенны-аппликатора 11 выполнен на МС ADNS-9500, усилители мощности 12 и 17 выполнены на МС ADL5545, передающая антенна-аппликатор 13 и элементы приемной матрицы антенн-аппликаторов 19 выполнены в виде когшанарных аппликаторов волноводного типа, датчики нажима передающей антенны-аппликатора 14 и приемной матрицы антенн-аппликаторов 20 выполнены на миниатюрной кнопке без фиксации PSM1-2-0, аттенюатор 15 выполнен в виде резистивного Т-образного делителя, измеритель коэффициента усиления 16 выполнен на МС AD8302, блок мультиплексирования 18 выполнен на МС HMC252QS24, ЭВМ 21 выполнена на основе персонального компьютера отечественного или зарубежного производства.

Работоспособность заявляемого способа подтверждается следующими клиническими примерами:

Пример 1:

Больной мальчик И-в., 3 лет, поступил для обследования и лечения в детскую городскую больницу №2 г. Ростова-на-Дону с жалобами на кашель, затрудненное дыхание, хрипы в легких. Их анамнеза установлено, что впервые острый бронхит у ребенка развился в возрасте 6 месяцев на фоне острого респираторного заболевания. В последующем еще трижды переносил обструктивные бронхиты, не сопровождавшиеся повышением температуры тела. При объективном обследовании ребенка состояние было расценено как средней степени тяжести. Дыхание учащенное (36 дыхательных движений в минуту) с нерезко выраженным участием вспомогательной мускулатуры, свистящее дыхание отмечается в конце выдоха, физическая активность и разговорная речь сохранены. Над легкими перкуторно определяется звук с коробочным оттенком, аускультативно - на фоне жесткого дыхания рассеянные сухие свистящие хрипы на выдохе. Тоны сердца отчетливые, ритм учащен.

С целью верификации диагноза было использовано устройство для диагностики заболеваний бронхолегочной системы.

Врач-оператор подготовил пациента к обследованию: помог пациенту раздеться сверху до пояса и принять положение сидя, плотно прижавшись спиной к приемной матрице антенн-аппликаторов 19, размещенных в кресле. Врач-оператор включил ЭВМ 21 и подключил устройство к USB порту. После чего проведена первичная инициализация устройства. С помощью клавиатуры 23 в постоянное запоминающее устройство ЭВМ 21 были введены данные о пациенте (фамилия, имя, отчество, возраст, рост, масса тела). На ЭВМ 21 выбран режим «обследование». На экране устройства отображения 22 появилось сообщение, информирующее о том, что устройство готово к работе. Врачом было принято решение об обследовании всей грудной клетки пациента за одну процедуру. На экране появилось сообщение: «Разместите аппликаторы спереди и сзади грудной клетки пациента». Также на схематическом изображении грудной клетки пациента на ЭВМ графически показана точка, с которой необходимо начать обследование (верхняя левая точка для обследования левого легкого, верхняя правая - для обследования правого легкого), а также правильное расположение приемной матрицы антенн-аппликаторов 19. После того, как передающая антенна-аппликатор 13 и приемная матрица антенн-аппликаторов 19 были прижаты к телу, на экране вывелось сообщение о том, что процедура обследования начата. Врач-оператор провел передающей антенной-аппликатором по передней поверхности грудной клетки пациента в одном направлении (слева-направо) до конца. Далее опустил передающую антенну-аппликатор ниже на 1-2 см и процедура повторялась до завершения обследования всей поверхности грудной клетки ребенка. В процессе обследования на экране устройства отображения 22 на схематическом изображении грудной клетки пациента графически отображалось движение передающей антенны-аппликатора 13 в реальном времени.

После завершения обследования, врач-оператор отстранил передающую антенну-аппликатор 13 от поверхности грудной клетки пациента и посредством интерфейса пользователя на ЭВМ 21 ввел команду завершения обследования. После этого ЭВМ 21 осуществило обработку измеренных данных. На экране появились обработанные результаты обследования пациента, отображающие повышенную воздушность легочной паренхимы с обеих сторон, свидетельствующую о приступе бронхиальной астмы. На основании анализа результатов обследования ЭВМ 21 сформулировало предварительный диагноз «Бронхиальная астма» и вывело его на экран устройства отображения 22. Полученные результаты обследования были введены врачом-оператором с помощью интерфейса пользователя в постоянное запоминающее устройство ЭВМ 21 и сохранены, а также выведены на печать в текстовой и графической формах. Далее проведено отключение устройства от USB порта и выключение питания ЭВМ.

Пример 2:

Больной А-ев, 12 лет, поступил для обследования и лечения в детскую городскую больницу №2 г. Ростова-на-Дону с жалобами на кашель, одышку, боли в грудной клетке. Из анамнеза установлено, что заболел ребенок неделю назад, когда отмечалось повышение температуры до фебрильных цифр, получал противовирусные, отхаркивающие и жаропонижающие препараты, однако на фоне проводимой терапии состояние ребенка не улучшилось. При объективном обследовании ребенка: состояние тяжелое. Кожные покровы бледные. Отмечается одышка, частота дыхания 28 дыхательных движений в минуту. Ребенок испуган, речь затруднена. Над легкими перкуторно отмечается притупление легочного звука справа ниже угла лопатки, аускультативно - на фоне ослабленного дыхания мелкопузырчатые влажные хрипы в области притупления. Тоны сердца громкие, ритм учащен.

С целью верификации диагноза было использовано устройство для диагностики заболеваний бронхолегочной системы.

Врач-оператор подготовил пациента к обследованию: помог пациенту раздеться сверху до пояса и принять положение лежа на спине, в данном случае пациент плотно прижался спиной к приемной матрице антенн-аппликаторов 19, которая была размещена на кушетке. Врач-оператор включил ЭВМ 21 и подключил устройство к USB порту. После чего проведена первичная инициализация устройства. С помощью клавиатуры 23 в постоянное запоминающее устройство ЭВМ 21 были введены данные о пациенте (фамилия, имя, отчество, возраст, рост, масса тела). На ЭВМ 21 выбран режим «обследование». На экране устройства отображения 22 появилось сообщение, информирующее о том, что устройство готово к работе. Врачом было принято решение об обследовании всей грудной клетки пациента за одну процедуру. На экране появилось сообщение: «Разместите аппликаторы спереди и сзади грудной клетки пациента». Также на схематическом изображении грудной клетки пациента на ЭВМ графически показана точка, с которой необходимо начать обследование (верхняя левая точка для обследования левого легкого, верхняя правая - для обследования правого легкого), а также правильное расположение приемной матрицы антенн-аппликаторов 19. После того, как передающая антенна-аппликатор 13 и приемная матрица антенн-аппликаторов 19 были прижаты к телу, на экране вывелось сообщение о том, что процедура обследования начата. Врач-оператор провел передающей антенной-аппликатором по передней поверхности грудной клетки пациента в одном направлении (слева-направо) до конца. Далее опустил передающую антенну-аппликатор ниже на 1-2 см и процедура повторялась до завершения обследования всей поверхности грудной клетки ребенка. В процессе обследования на экране устройства отображения 22 на схематическом изображении грудной клетки пациента графически отображалось движение передающей антенны-аппликатора 13 в реальном времени.

После завершения обследования, врач-оператор отстранил передающую антенну-аппликатор от поверхности грудной клетки пациента и посредством интерфейса пользователя на ЭВМ 21 ввел команду завершения обследования. После этого ЭВМ 21 осуществило обработку измеренных данных. На экране появились обработанные результаты обследования пациента, отображающие инфильтрацию в 8 сегменте (S8) правого легкого, свидетельствующую о сегментарной пневмонии. На основании анализа результатов обследования ЭВМ 21 сформулировало предварительный диагноз «Правосторонняя сегментарная S8 пневмония» и вывело его на экран устройства отображения 22. Полученные результаты обследования были введены врачом-оператором с помощью интерфейса пользователя в постоянное запоминающее устройство ЭВМ 21 и сохранены, а также выведены на печать в текстовой и графической формах. Далее проведено отключение устройства от USB порта и выключение питания ЭВМ.

Статистика

С помощью заявленного устройства было обследовано 27 больных с бронхолегочной патологией в возрасте от 1 года до 30 лет, контрольную группу составили 10 здоровых пациентов соответствующего пола и возраста, сопоставимых по морфометрическим характеристикам строения грудной клетки. Всем пациентам предварительно было проведено комплексное клинико-лабораторное обследование, на основании которого диагностированы заболевания бронхолегочной системы.

Далее проводилось обследование с помощью устройства для диагностики заболеваний бронхолегочной системы с использованием диапазона частот от 500 МГц до 2000 МГц. Уровень выходной СВЧ мощности не превышал 100 мкВт, что на несколько порядков ниже максимально допустимого уровня мощности установленного Государственной системой санитарно-эпидемиологического нормирования Российской Федерации. Время обследования не превышало 10 мин. Проводились измерения коэффициента прохождения СВЧ сигнала через грудную клетку обследуемых с последующим анализом полученных результатов. Проводилось обследование только пациентов, давших письменное согласие на его проведение. Проверялось также соблюдение требований локально-этического комитета ГБОУ ВПО РостГМУ Минздрава России. Статистическая обработка проводилась с использованием набора прикладных программ «STATISTICA 6.0». Достоверность различий между группами по среднеарифметическим величинам при нормальном законе распределения определяли по критерию Стьюдента - t, при отличии распределения показателей от нормального использовали непараметрический критерий Манна-Уитни (M-U). Достоверным считался результат при t>2, при котором р<0,05.

По результатам обследования установленные диагнозы были подтверждены у 100% обследованных пациентов.

Преимущества устройства для диагностики заболеваний бронхолегочной системы:

1. Разработанное устройство имеет малые габариты и удобно в применении.

2. Устройство позволяет повысить точность диагностики бронхолегочных заболеваний без дополнительных анализов.

3. Устройство может быть реализовано как в виде стационарного прибора, при этом роль блока регистрации измеренных данных может выполнять персональный компьютер (ноутбук) отечественного или иностранного производства, либо в виде портативного устройства, снабженного внутренним вычислителем и устройством отображения.

4. Устройство позволяет непосредственно в процессе обследования получать информацию о наличии заболевания бронхолегочной системы пациента, его тяжести и локализации.

5. Устройство может быть использовано для длительного мониторинга состояния пациента в процессе лечения для наблюдения динамики заболевания, что позволит своевременно реагировать на изменение течения болезни.

6. Устройство позволяет получить всю необходимую для постановки точного диагноза информацию о состоянии бронхолегочной системы пациента не подвергая его вредному воздействию, как в случае рентгенографического исследования, а также без применения дорогостоящего оборудования и дополнительных анализов, либо с их минимальным участием.

7. Устройство не требует от пациента выполнения каких-либо действий, либо дыхательных маневров, длительного неподвижного положения, что позволяет использовать прибор для диагностики бронхолегочных заболеваний у пациентов различных возрастных групп, в том числе детей раннего возраста.

8. Устройство способно повысить наглядность учебных и методических занятий в медицинских учебных заведениях.

9. Устройство может широко использоваться для обучения медицинского персонала, показательной медицины, научно-исследовательской работы, в клинической практике врачами общей практики, скорой помощи, а также в отдаленных населенных пунктах в условиях дефицита медицинского персонала и/или дорогостоящего диагностического оборудования.

1. Устройство для диагностики заболеваний бронхолегочной системы, содержащее генератор высокой частоты, аналого-цифровой преобразователь, блок управления, блок регистрации и отображения результатов измерений, при этом генератор высокой частоты выполнен управляемым, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит блок генерации и измерения, основной, опорный и приемный каналы, в блоке генерации и измерения в качестве генератора высокой частоты использован синтезатор частот СВЧ диапазона, первый выход которого соединен с входом делителя мощности, разделяющего мощность сверхвысокочастотного сигнала между основным и опорным каналами, основной канал образован усилителем мощности, вход которого соединен с первым выходом делителя мощности, и передающей антенной-аппликатором, вход которой соединен с выходом усилителя мощности, опорный канал образован аттенюатором, вход которого соединен со вторым выходом делителя мощности, и измерителем коэффициента усиления, первый вход которого соединен с выходом аттенюатора, приемный канал содержит приемную матрицу антенн-аппликаторов, выход которой соединен с первым входом блока мультиплексирования, выход которого соединен с входом усилителя мощности, выход которого соединен со вторым входом измерителя коэффициента усиления, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен со вторым входом блока управления, второй выход синтезатора частот СВЧ диапазона соединен с первым входом блока управления, датчики нажима передающей антенны-аппликатора и приемной матрицы антенн-аппликаторов соединены с четвертым и пятым входами блока управления соответственно, вход оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора соединен со вторым выходом блока управления, третий вход которого соединен с выходом оптического датчика положения передающей антенны-аппликатора, третий выход блока управления соединен с вторым входом блока мультиплексирования, шестой выход блока управления связан с первым входом электронно-вычислительной машины с помощью шины данных через устройство сопряжения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что перемещение передающей антенны-аппликатора по поверхности грудной клетки обследуемого пациента осуществляется как вручную врачом-оператором, так и автоматизированной системой перемещения и позиционирования.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок регистрации и отображения результатов измерений выполнен на оперативном и постоянном запоминающих устройствах, входы и выходы каждого из которых связаны через шину данных с входами-выходами процессора и интерфейса ввода-вывода, вход и выход которого подключены соответственно к клавиатуре и к устройству отображения результатов измерений, а дополнительные входы-выходы являются шиной связи с внешним накопителем.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок регистрации и отображения результатов измерений выполнен на персональном компьютере.