Система диагностической визуализации, содержащая устройство для проведения обследования молочных желез
Группа изобретений относится к медицинской технике. Система и способ диагностической визуализации содержат устройство для проведения обследований молочной железы, содержащее: по меньшей мере одну полусферическую часть, имеющую выпуклую внешнюю поверхность и вогнутую внутреннюю поверхность, определяющую удерживающую камеру для молочной железы; средство надевания указанной полусферической части, выполненное с возможностью размещения по меньшей мере вокруг туловища пользователя для удержания указанной полусферической части на молочной железе; и соединительную трубку, связанную с указанной полусферической частью для приведения удерживающей камеры в сообщение по текучей среде с источником понижения давления, причем указанная полусферическая часть выполнена из эластичного материала с обеспечением возможности ее перехода между состоянием сжатия молочной железы и свободным состоянием молочным железы. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к системе диагностической визуализации, содержащей устройство для проведения обследования молочных желез.
В частности, оно относится к устройству для сжатия молочной железы пациентки в ходе проведения исследований в целях ранней диагностики опухолей молочной железы, проводимой оптическими методами. Такая диагностическая система также позволяет объединять указанную диагностику с другими диагностическими методиками, например, ультразвуковым исследованием.
Опухоль молочной железы по частоте распространенности у женщин занимает второе место после опухоли кожи, но первое место по количеству смертельных исходов.
Особенно тревожным явлением является постоянное уменьшение среднего возраста возникновения опухоли, в совокупности с неточностью диагностики современных рентгенофотографических инструментов в случае плотных молочных желез, что характерно для женщин предклимактерического возраста и, в целом, для женщин, находящихся в хорошей физической форме. Действительно, маммография не обеспечивает достаточной надежности при исследовании плотных молочных желез. Применение только ультразвукового исследования, вероятно, является неэффективным, если оно изначально не направлено на исследование зон, которым стоит уделить особое внимание. Современные системы, обеспечивающие возможность предоставлять функциональную информацию или проводить диагностику плотных молочных желез, такие как магнитно-резонансная томография (МРТ), компьютерная томография (КТ), позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), являются очень дорогостоящими, что делает их не пригодными для проведения скрининга или массовой диагностики, и инвазивными, что не позволяет проводить повторные исследования через короткие промежутки времени.
В целом, современные подходы к диагностике всегда подразумевают последующее ультразвуковое исследование в каждом случае, когда диагноз не является очевидно отрицательным. Это обусловлено тем, что в настоящее время не существует метода первичной диагностики, который обладал бы достаточной чувствительностью для диагностики ранних стадий развития злокачественной опухоли или доброкачественного поражения и был бы достаточно эффективным для того, чтобы определить их точное местоположение.
Оптическая методика, применяемая в настоящее время, состоит в анализе изменений в концентрации деоксигемоглобина в ткани молочной железы.
В частности, известен способ облучения молочной железы красным светом с длиной волны 640 нм и определение значений ослабления света с помощью видеокамеры, установленной напротив источника света, для анализа концентрации деоксигемоглобина в капиллярах. Это позволяет обнаруживать зоны «неоангионезиса», то есть зоны патологической васкуляризации, появляющиеся для питания клеток опухоли, независимо от плотности исследуемой ткани. Эта методика позволяет устранить важные недостатки, присущие современным методам, ее преимущество, на самом деле, состоит в способности обнаруживать наличие зон «неоангионезиса», т.е. зон патологической васкуляризации, образующихся для питания клеток опухоли, независимо от плотности исследуемой ткани.
В качестве примера такой методики можно привести документ US 6,587,578, описывающий систему оптической маммоскопии (динамической функциональной оптической маммографии (ДФОМ) (DFOM)), в которой используется устройство для поддержки молочной железы, расположенное между фиксированной опорой и гибкой мембраной, являющейся частью компрессионной системы. В частности, мембрана опирается на молочную железу, а внешняя система подачи воздуха приводит мембрану в непосредственный контакт с молочной железой, оказывая легкое давление.
Однако, такая система маммоскопии имеет существенные недостатки, связанные в основном с общими размерами устройства.
Кроме того, такое устройство имеет сложную конструкцию и им сложно управлять.
Другой существенный недостаток известных решений связан с неудобством использования пациенткой, которой необходимо войти в заданную зону, в которой она осуществляет соединение молочной железы с поддерживающим устройством. Такое поддерживающее устройство расположено в зоне машины, не адаптированной к морфологии пациентки, которая, таким образом, должна сама осуществлять такую адаптацию, что влечет за собой недостатки, связанные с неудобством, которое испытывает пациентка в ходе правильного размещения молочной железы на устройстве.
Кроме того, такое устройство оказывается особенно неудобным для оператора, который не может получить доступ к зонам молочной железы, которая остается зафиксированной на устройстве, например, для того, чтобы выполнить последующий мониторинг ультразвуковыми датчиками.
Таким образом, техническая проблема, решаемая изобретением, состоит в том, чтобы создать систему диагностической визуализации, содержащую устройство для проведения обследования молочной железы, позволяющее устранить вышеописанные недостатки уровня техники.
В частности, техническая проблема, решаемая изобретением, состоит в том, чтобы предложить устройство для обследования молочной железы, имеющее простую конструкцию, являющееся простым в использовании и выполненное с возможностью его надевания как обычный бюстгальтер.
Кроме того, техническая проблема, настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить устройство, являющееся адаптируемым для молочной железы и, в целом для морфологии пациентки, а также не препятствующее доступу оператора к какой-либо области молочной железы.
Дополнительной технической проблемой, решаемой изобретением, является предложение устройства, выполненного с возможностью оказывать легкое равномерное давление по всей поверхности молочной железы.
Другая техническая проблема состоит в том, чтобы предложить одноразовое устройство.
Еще одна техническая проблема состоит в том, чтобы предложить систему и способ диагностики с ее помощью, предусматривающий возможность простого и немедленного применения.
В соответствии с настоящим изобретением, эти и другие технические проблемы решены путем предложения устройства для проведения обследования молочной железы и системы и способа проведения диагностической визуализации с ее помощью, характеризующихся признаками, приведенным в одном или более пунктов приложенной формулы изобретения.
Указанное решение имеет несколько преимуществ по сравнению с решениями, известными из уровня техники.
Размещение выполняют путем приложения отрицательного давления, т.е. высасывания воздуха вокруг молочной железы и стягивания на ней простой мембраны, подобно второму слою кожи, предпочтительно силиконовой «одноразовой» мембраны, обеспечивающей максимальную гигиеничность.
Такое размещение обеспечивает комфортную полную иммобилизацию указанного органа и позволяет выполнить исследование надежным образом.
Кроме того, легкое давление, оказываемое на мембрану, и, соответственно, на молочную железу, атмосферным давлением, обеспечиваем мгновенную блокировку микроциркуляции в капиллярах, время восстановления которой различается (на несколько секунд) и зависит от большей эластичности нормальных капилляров по сравнению с капиллярами, сформированными в результате неоангиогенеза, предоставляя дополнительную информацию о возможном наличии сети сосудов для питания новообразования.
Таким образом, появляется возможность обнаружить опухоль, путем поиска питающей ее сети сосудов, неоангиогенеза, которая является намного большей и проще идентифицируемой, чем сама опухоль.
Устройство такого типа также может быть интегрировано в способы исследования с применением одного устройства, которые в настоящее время выполняются только по-отдельности, обеспечивая, тем самым, облегчение диагностики, значительное снижение времени исследования, значительно упрощая логистику, благодаря применению единого неионизирующего устройства, расположенного в помещении без необходимости предусматривать изоляцию от облучения (вместо двух устройств, одно из которых работает с ионизирующим излучением).
Признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидны из нижеследующего подробного описания варианта его осуществления, проиллюстрированного посредством неограничивающего примера со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
на фиг. 1 схематически показана система диагностической визуализации, содержащая устройство для проведения обследования молочной железы согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 схематически показана форма устройства для проведения обследования молочной железы, согласно настоящему изобретению;
на фиг. 3 схематически показана дополнительная форма устройства для проведения обследования молочной железы, согласно настоящему изобретению.
Как показано на приложенных фигурах, система диагностической визуализации согласно настоящему изобретению, включает в себя облучающую систему 10, испускающую свет видимой области спектра, например, с длиной волны 640 нм, или свет ближней инфракрасной области спектра с длиной волны от 750 до 1400 нм.
Напротив излучающей системы 10 известным образом расположена видеокамера 11 (расстояние, фильтры, и т.д.), предназначенная для записи изображений обследуемой биологической ткани, облучаемой облучающей системой 10 размещенной ниже.
Предусмотрен центр 12 управления, электрически соединенный с излучающей системой 10 посредством кабеля 13 и с видеокамерой посредством кабеля 14, и предназначенный для управления данными и их передачей.
Подлежащую обследованию молочную железу вставляют в устройство 15, пневматически соединенное посредством трубки 16 с источником 17 понижения давления.
Устройство 15 по существу представляет собой мембрану из эластичного материала, например типа силикона.
В частности, указанный материал также является гибким и упругим. Кроме того, он должен быть прозрачным для света, применяемого в облучающей системе 10.
Согласно первому варианту осуществления, он состоит из контейнера, имеющего по существу полусферическую форму (чаша), только для одной молочной железы, выполненного из силиконовой мембраны, имеющей толщину, например, от 0,5 до 5 десятых миллиметра. Он содержит кольцевую кромку 18, предназначенную для того, чтобы входить в контакт с туловищем пользователя имеющую повышенную толщину (несколько миллиметров) так, что она имеет большую прочность для того, чтобы удерживать устройство 15, избегая его разрыва, с обеспечением воздухонепроницаемости устройства.
Несмотря на то, что устройство 15 является гибким и адаптируемым к разным размерам молочных желез, оно может иметь различные размеры и формы так, что его могут применять пользователи с различными размерами молочных желез.
Говоря подробнее, устройство 1 содержит: по меньшей мере одну полусферическую часть, имеющую выпуклую внешнюю поверхность и вогнутую внутреннюю поверхность, определяющую камеру для удерживания молочной железы.
Также предусмотрено средство 23 для надевания полусферической части, которое может быть размещено по меньшей мере вокруг туловища пользователя для того, чтобы поддерживать полусферическую часть на указанной молочной железе. В рассматриваемом случае, с полусферической частью соединена соединительная трубка 16 для приведение в сообщение по текучей среде удерживающей камеры с источником понижения давления. Таким образом, полусферическая часть, которая, как описано выше, изготовлена из эластичного материала, может менять свое состояние между состоянием сжатия молочной железы, в котором внутренняя поверхность прилипает к молочной железе и в камере устанавливается соответствующее отрицательное давление относительно давления на внешнюю поверхность, и свободным состоянием молочной железы, в котором внутренняя поверхность не прилипает к молочной железе и давление в камере равно давлению на внешнюю поверхность.
Предпочтительно, полусферическая часть изготовлена из материала, прозрачного для электромагнитного излучения видимой области спектра и/или для электромагнитного излучения инфракрасной области спектра.
Предпочтительно, полусферическая часть изготовлена из материла, прозрачного для волн ультразвукового диапазона.
Таким образом, полусферическая часть обеспечивает возможность прохождения видимого и инфракрасного света для оптического анализа, производимого видеокамерой 11, и прохождения ультразвука для анализа, производимого ультразвуковым сканнером.
Для этой цели полусферическая часть содержит отметки.
Как показано на фиг. 3, имеются две полусферические части, размещенные рядом друг с другом, каждая из которых предназначена для соответствующей молочной железы.
Средство 23 для надевания полусферической части (не показано и не описано подробно, поскольку является средствами известного типа) включает в себя по меньшей мере одну ленту, соответствующие концы которой соединены с противоположными сторонами полусферической части. Указанная лента охватывает торс и/или плечо пользователя для поддержания полусферической части, надетой на молочную железу.
В частности, средство 23 для надевания полусферической части предпочтительно содержит множество лент, каждая из которых выполнена из эластичного материала и является приспосабливаемой к размерам пользователя. Таким образом, после того, как полусферическая часть надета, пользователь может свободно двигаться, не нарушая правильного положения устройства 15 относительно молочной железы.
Как упомянуто выше, трубка 16 соединяет устройство 15 с источником 17 понижения давления. Трубка 16 соединена с устройством 15 в любой своей точке, но предпочтительно в той точке, в которой она вызывает наименьшее неудобство и помещена в наиболее удаленной точке устройства 15 по отношению к телу пользователя.
Трубка 16 соединена с источником 17 понижения давления посредством соединителя 20.
Понижение давления, созданное источником 17 понижения давления, очень мало и составляет от 5 до 10 мм рт.ст. и предпочтительно составляет от 0 до 80 мм рт.ст.
Трубка 16 также содержит фильтр 21 для предотвращения попадания пыли и жидкости, выходящих из устройства 15, в устройство 17 понижения давления.
Трубка 16 может также содержать невозвратный клапан 22 и, таким образом, также в случае отсоединения трубки 16 от источника 17 понижения давления, в устройстве 15 сохранится пониженное давление.
По соображения гигиены, устройство 15, трубка 16, включающая соединитель 20, фильтр 21 и клапан 22, предпочтительно, представляют собой одноразовые устройства.
Также возможно применять два устройства 15, соединенных друг с другом лентами 24, чтобы надевать их как обычный бюстгальтер.
Центр 12 управления, включающий в себя, помимо прочего, компьютер, полностью управляет системой диагностической визуализации способом, который сам по себе известен.
Вместо упомянутых ранее методов диагностической визуализации или в комбинации с ними, могут применяться иные методы.
Работа устройства согласно изобретению понятна специалистам из выше приведенного описания и состоит в следующем.
Полусферическую часть устройства 15 помещают на молочную железу пользователя, удостоверившись, что кромка 18 должным образом прилипает к туловищу пользователя. В этом случае удерживающая камера надета на молочную железу.
Для правильного размещения устройства 15, его размер должен быть немного больше размера молочной железы, подлежащей исследованию.
Таким образом, пользователь надевает устройство 15 посредством вышеупомянутых эластичных лент.
После этого активируют облучающую систему 10 и молочную железу помещают в соответствии с зоной диагностики, находящейся между облучающей системой 10 и видеокамерой 11.
Такая зона диагностики обеспечивает поддерживающую поверхность, под которой находится облучающая система 10 и которая, таким образом, обеспечивает облучение молочной железы.
Положением молочной железы, таким образом, управляют посредством изображения, получаемого видеокамерой, для того, чтобы осуществить первую операцию калибровки облучающей системы 10 относительно молочной железы.
На этом этапе между внутренней камерой и внешней поверхностью полусферической части получают по меньшей мере разность давлений, создавая в камере отрицательное давление.
Эта разность давлений переводит полусферическую часть в состояние сжатия молочной железы, в котором внутренняя поверхность указанной части прилипает к молочной железе.
Таким образом, источник 17 понижения давления по команде центра 12 управления создает небольшое понижение давления внутри устройства 15, вызывая прилипание мембраны к молочной железе пользователя с оказанием на нее легкого давления.
Центр 12 управления активирует видеокамеру 11 и получает изображения. Эти изображения затем обрабатываются, отображаются на первом экране, сохраняются, печатаются и т.п.
Предпочтительно, в результате этапа отображения изображения на первом экране, возможно произвести дальнейший этап получения серии изображений путем ультразвукового сканирования и отображения таких изображений на втором экране.
В частности, на устройство 15 или на облучающую систему 10 нанесено подходящее количество отметок, выполненных, например, с применением оптической, магнитной, радиочастотной и другой подобной технологии.
Такой дополнительный этап получения изображения посредством ультразвукового сканера выполняют при наличии подозрительных зон, обнаруженных при получении изображений с применением видеокамеры. Фактически, ультразвук немедленно направляется в такие подозрительные зоны, благодаря его способности напрямую проникать в молочную железу с помощью ультразвукового датчика в любой точке молочной железы. Такое преимущество обеспечивается за счет отсутствия препятствий и, таким образом, за счет возможности оператора перемещаться по боковым и фронтальным сторонам относительно молочной железы.
Что касается этапа приведения в действие облучающей системы 10, молочную железу преимущественно облучают электромагнитным излучением с частотой видимой области спектра путем испускания электромагнитного излучения с длиной волны предпочтительно равной 640 нм. Альтернативно, облучающая система 10 может излучать электромагнитное излучения инфракрасного спектра, предпочтительно с длиной волны от 750 до 1400 нм.
Предпочтительно, способ согласно настоящему изобретению осуществляют путем выполнения множества этапов получения разности давлений, при этом каждый из этапов продолжается в течение соответствующего заданного периода времени. С этой целью давление оказывается переменным во времени, определяя чередующиеся последовательности шагов, при этом заданное понижение давления осуществляют на протяжении заданного периода.
В частности, выполняют первый этап приложения разности давлений внутри камеры со значением ниже 8 мм рт.ст., предпочтительно, 5 мм рт.ст.
Далее выполняют второй этап приложения разности давлений с величиной более 9 мм рт.ст., предпочтительно 10 мм рт.ст.
Наконец, разность давлений внутри камеры возвращают к значению ниже 8 мм рт.ст.
Этап получения изображения выполняют посредством под-этапов: получения первой серии эталонных изображений между первым и вторым этапом приложения разности давлений посредством видеокамеры; после этого получение второй серии изображений, полученных путем приведения в действие облучающей системы с различных точек относительно молочной железы, между вторым и третьим этапом приложения разности давления. Таким образом, вторая группа изображений обрабатывается центром 12 управления для обнаружения подозрительных зон.
Кроме того, могут быть предусмотрены средства для фиксации устройства 15 к облучающей системе 10 для предотвращения перемещений самого устройства 15. Фиксирующие средства могут быть выполнены, например, посредством кнопок, зажимов, застежки «велкро», специальных соединителей и т.п.
Предложенная система допускает множество модификаций и вариантов, подпадающих под объем охраны изобретения. Кроме того, все детали могут быть заменены эквивалентными в техническом отношении элементами.
Действительно, описана система диагностической визуализации, содержащая устройство для проведения обследования молочных желез, при этом такая методика может быть применима также и к другим биологическим объектам.
1. Система диагностической визуализации, содержащая:
облучающую систему (10);
видеокамеру (11);
центр (12) управления для управления указанной облучающей системой (10) и указанной видеокамерой (11);
по меньшей мере одно устройство (15), содержащее по меньшей мере одну полусферическую часть, имеющую выпуклую внешнюю поверхность и вогнутую внутреннюю поверхность, определяющую удерживающую камеру для молочной железы;
средство (23) надевания указанной полусферической части, выполненное с возможностью размещения по меньшей мере вокруг туловища пользователя для удержания указанной полусферической части на молочной железе; и
соединительную трубку (16), связанную с указанной полусферической частью для приведения указанной удерживающей камеры в сообщение по текучей среде с источником (17) понижения давления, причем указанный источник (17) понижения давления соединен с указанной соединительной трубкой указанного устройства для перехода полусферической части между состоянием сжатия и свободным состоянием,
отличающаяся тем, что указанная полусферическая часть устройства (15) выполнена из силикона с обеспечением возможности ее перехода между состоянием сжатия молочной железы, в котором указанная внутренняя поверхность прилипает к груди и удерживающая камера имеет соответствующее отрицательное давление относительно давления на внешней поверхности, и свободным состоянием молочной железы, в котором указанная внутренняя поверхность не прилипает к молочной железе и удерживающая камера имеет давление, равное давлению на внешней поверхности, при этом указанный силикон является прозрачным для электромагнитного излучения видимой области спектра и/или инфракрасной области спектра и/или для волн ультразвуковой частоты.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что указанная видеокамера (11) размещена напротив системы (10) излучения.
3. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит ультразвуковой сканер, имеющий датчик, идентифицируемый посредством отметок.
4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что содержит по меньшей мере первый экран отображения изображений, получаемых видеокамерой (11), и по меньшей мере
второй экран отображения изображений, получаемых ультразвуковым сканером; причем
указанные экраны находятся на расстоянии друг от друга так, что они видимы с соответствующих противоположных сторон.
5. Система по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что указанная полусферическая часть содержит отметки.
6. Система по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что содержит пару полусферических частей, размещенных рядом друг с другом, причем каждая из них относится к соответствующей молочной железе.
7. Система по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что указанное средство (23) надевания полусферической части содержит по меньшей мере одну ленту (24), соответствующие концы которой соединены с противоположными зонами указанной полусферической части, причем указанная лента охватывает торс и/или плечо пользователя.
8. Система по п. 7, отличающаяся тем, что указанное средство (23) надевания полусферической части содержит множество лент (24), каждая из которых выполнена из эластичного материала и является адаптируемой к размерам пользователя.
9. Способ диагностической визуализации для проведения исследований молочной железы, содержащий этапы, на которых:
надевают устройство путем размещения удерживающей камеры, определяемой полусферической частью указанного устройства, на соответствующую молочную железу;
приводят в действие облучающую систему (10);
размещают молочную железу в соответствии с зоной диагностики, находящейся между облучающей системой и видеокамерой;
прикладывают по меньшей мере одну разность давлений между внутренней камерой и внешней поверхностью полусферической части, создавая в указанной камере отрицательное давление;
причем указанная разность давлений переводит полусферическую часть в состояние сжатия молочной железы, в котором внутренняя поверхность указанной части прилипает к молочной железе;
приводят в действие видеокамеру (11);
получают серию изображений с указанной видеокамеры (11) посредством центра (12) управления; и
отображают указанные изображения на первом экране, причем указанный способ отличается тем, что включает в себя множество этапов приложения разности давлений, при этом каждый этап выполняют в течение соответствующего заданного периода времени.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что после этапа отображения изображений на экране, осуществляют этап получения серии изображений посредством ультразвукового сканера совместно с отображением таких изображений на втором экране.
11. Способ по п. 9 или 10, отличающийся тем, что этап надевания устройства выполняют путем завязывания эластичных лент вокруг тела для размещения полусферического участка вокруг молочной железы.
12. Способ по любому из пп. 9-11, отличающийся тем, что указанный этап приведения в действие облучающей системы (10) выполняют путем облучения молочной железы электромагнитным излучением с частотой видимой области спектра и/или инфракрасной области спектра.
13. Способ по п. 9, отличающийся тем, что указанный этап получения серии изображений содержит подэтапы, на которых:
получают первую серию эталонных изображений между первым и вторым этапами приложения разности давлений; затем получают вторую серию эталонных изображений между вторым и третьим этапом приложения разности давлений путем приведения в действие облучающей системы с разных точек относительно молочной железы;
при этом указанную вторую серию изображений обрабатывают посредством центра (12) управления для обнаружения подозрительных зон.
14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что указанный этап получения серии изображений дополнительно содержит подэтап получения третьей серии изображений с применением ультразвукового сканера, после третьего этапа приложения разности давлений.
