Система диагностики биотканей
Изобретение относится к медицинской технике. Система содержит: блок управления, формирующий управляющие сигналы, задающие значения средней мощности, несущей частоты, величину изменения частоты амплитудной модуляции выходного сигнала генератора высокой частоты, и управляющий сигнал, задающий состояния переключателей, переключающих систему из режима диагностики в режим терапии; генератор высокой частоты, формирующий выходной сигнал с несущей частотой 14 МГц-42 МГц, с частотой амплитудной модуляции, изменяемой на заданную величину в пределах 0,5 кГц-2000 кГц, и мощностью 5 Вт-100 Вт; два датчика тока, датчик напряжения; блок вычисления, вычисляющий импеданс биоткани и разность фаз между напряжением и током; вычитатель импедансов и фаз; регистровую память; вычислитель параметров импеданса; блок сравнения; постоянное запоминающее устройство; ЭВМ; две пары электродов, устанавливаемых без контакта с биотканью, электродов первой пары - на расстоянии не более трех сантиметров от поверхности биоткани, а электродов второй пары - на расстоянии более трех сантиметров от поверхности биоткани и на расстоянии друг от друга, равном сумме расстояний от каждого электрода первой пары до поверхности биоткани, с возможностью исключения взаимодействия электродов первой пары друг с другом и с электродами второй пары. Для подключения к хирургическим или терапевтическим системам система диагностики биотканей содержит цифровой канал, подключенный к выходу ЭВМ. Система позволяет определять электрический импеданс биоткани как на ее поверхности, так и на заданной глубине, без наличия контакта измерительных устройств с биотканью. Применение системы позволяет повысить точность диагностирования биотканей различных типов и физиологических состояний. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Система диагностики биотканей относится к медицинской диагностической технике с возможностью проведения терапевтического воздействия. Система диагностики биотканей позволяет диагностировать изменения гистологической структуры (например, воспалительные, некротические, онкологические процессы, в том числе процессы гемодинамики и лимфодинамики определенных областей организма), цитологических параметров биотканей, а также производить инфузию ионов лекарственного вещества в биоткани.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является импедансный электрохирургический аппарат (RU 2204351, 7 А61В 18/12 от 20.05.2003 г.), позволяющий во время хирургического вмешательства оценивать структуру биоткани. Этот аппарат содержит блок управления, блок управляемого источника питания, генераторы высокой и низкой частоты, подключенные через первый и второй датчики тока, первый и второй датчики напряжения и блоки вычисления импеданса на высоких и низких частотах к активному и пассивному электродам. Блоки вычисления импеданса соединены с блоком вычисления коэффициента поляризации по Тарусову, подключенным через блок сравнения к монитору. Второй вход блока сравнения связан с постоянно запоминающим устройством. Электрохирургический аппарат определяет величины импеданса биоткани на частотах 2 кГц и 440 кГц, вычисляет коэффициент поляризации Кп биоткани, который равен отношению величин импедансов. Путем сравнения вычисленного значения коэффициента поляризации Кп с заданными, определенными экспериментально и соответствующими здоровому или патологическому состоянию биоткани, значениями Кп производится идентификация физиологического состояния диагностируемой биоткани, после чего электрохирургический аппарат вырабатывает мощность электрохирургического воздействия, соответствующую полученным характеристикам.
Недостатком импедансного электрохирургического аппарата (RU 2204351) является невысокая степень точности диагностирования различных структур и физиологических состояний биотканей. Это связано с тем, что диапазон измерений электрических характеристик, производимых данным аппаратом, недостаточно широкий (тестирование биотканей проводится на двух частотах). А также с тем, что использование для тестирования биотканей только двух частот повышает вероятность получения искаженных (ошибочных) величин импедансов биоткани и, соответственно, коэффициента поляризации Кп в случае, когда имеет место влияние внешних факторов (электромагнитные помехи, топология биоткани и ее различные клинические состояния, др.). Это еще более снижает достоверность идентифицирования и диагностирования биотканей. Другой недостаток импедансного электрохирургического аппарата заключается в том, что проведение исследования некоторых видов пораженных биотканей (ожоги, травмы), особенно когда оно довольно длительно во времени, становится проблематичным в связи с причинением обследуемому пациенту значительной боли и раздражения, возникающих в результате контактного перемещения по биоткани активного электрода. Следовательно, область применения импедансного электрохирургического аппарата ограничена.
Задачей заявляемого изобретения является повышение точности диагностирования биотканей различных типов и физиологических состояний, расширение области применения системы диагностики биотканей.
Поставленная задача решается тем, что система диагностики биотканей, содержащая блок управления, подключенный к входу генератора высокой частоты, соединенному с датчиком напряжения, который подключен к первой паре электродов, первый и второй датчики тока, подключенные к входам блока вычисления, вычислитель параметров импеданса, выход которого подключен к входу блока сравнения, подключенного к входу ЭВМ, к входу блока управления и к выходу постоянного запоминающего устройства, при этом блок вычисления выполнен с возможностью вычисления импеданса биоткани, а вычислитель параметров импеданса выполнен с возможностью вычисления коэффициента поляризации по Тарусову, согласно изобретению дополнительно содержит вторую пару электродов, соединенную с выходом датчика напряжения; подключенные к выходу блока управления первый и второй переключатели, соединенные, соответственно, с выходами первой и второй пар электродов и с входами первого и второго датчиков тока; подключенный к выходу блока управления третий переключатель, соединенный с выходом датчика напряжения и с входом блока вычисления; вычитатель импедансов и фаз, подключенный к выходам блока вычисления, регистровую память, подключенную к выходам вычитателя импедансов и фаз, к входу генератора высокой частоты и к входам блока вычисления параметров импеданса, а также отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью установки электродов без контакта с биотканью, электродов первой пары - на расстоянии не более трех сантиметров от поверхности биоткани, а электродов второй пары - на расстоянии более трех сантиметров от поверхности биоткани и на расстоянии друг от друга, равном сумме расстояний от каждого электрода первой пары до поверхности биоткани, а также с возможностью исключения взаимодействия электродов первой пары друг с другом и с электродами второй пары, при этом блок вычисления выполнен с дополнительной возможностью вычисления значений разности фаз между напряжением и током; вычислитель параметров импеданса подключен к выходу блока управления и выполнен с дополнительной возможностью вычисления интегрального параметра импеданса; блок управления выполнен с возможностью формирования управляющих сигналов, задающих, соответственно, значение несущей частоты и величину изменения частоты амплитудной модуляции выходного сигнала, формируемого генератором высокой частоты, а также с возможностью формирования управляющего сигнала, задающего значение средней мощности выходного сигнала генератора высокой частоты, и управляющего сигнала, задающего состояния первого, второго и третьего переключателей; генератор высокой частоты выполнен с возможностью формирования выходного сигнала с несущей частотой от 14 МГц до 42 МГц, с частотой амплитудной модуляции, изменяемой на заданную величину в пределах от 0,5 кГц до 2000 кГц, и мощностью от 5 Вт до 100 Вт.
Дополнительно система диагностики биотканей может содержать цифровой канал, подключенный к выходу ЭВМ.
Благодаря тому, что в заявляемую систему дополнительно введена вторая пара электродов, и заявляемая система выполнена с возможностью установки электродов без контакта с биотканью, электродов первой пары - на расстоянии не более трех сантиметров от поверхности биоткани, а электродов второй пары - на расстоянии более трех сантиметров от поверхности биоткани и на расстоянии друг от друга, равном сумме расстояний от каждого электрода первой пары до поверхности биоткани, а также с возможностью исключения взаимодействия электродов первой пары друг с другом и с электродами второй пары, то становится возможным одновременно, на заданной текущей несущей частоте и частоте модуляции (f) выходного сигнала измерять электрофизические параметры среды, состоящей из слоя воздуха и слоя биоткани в области, расположенной под электродами первой пары электродов, и электрофизические параметры среды, состоящей из слоя воздуха, в области, расположенной между электродами второй пары. Следовательно, становится возможным определять, посредством блока вычисления, который выполнен с возможностью вычисления импеданса биоткани и значений разности фаз между напряжением и током, соответствующие заданной частоте модуляции (f) значения электрического импеданса Zбв(f) и разности фаз φбв(f) среды, состоящей из слоя воздуха и слоя биоткани в области, расположенной под электродами первой пары электродов, и значения электрического импеданса Zв(f) и разности фаз φв(f) среды, состоящей из слоя воздуха в области, расположенной между электродами второй пары.
Благодаря тому, что в заявляемую систему введен вычитатель импедансов и фаз, подключенный к выходам блока вычисления и к входам регистровой памяти, то становится возможным определение импеданса слоя биоткани, расположенного под электродами первой пары электродов, как величины Zб(f), равной разности электрических импедансов Zбв(f) и Zв(f), и соответствующей величины разности фаз φб(f), равной разности фаз между напряжением и током φбв(f) и φв(f): Zб(f)=Zбв(f) - Zв(f) и φб(f)=φбв(f) - φв(f), соответственно. Кроме того, описанный подход позволяет устранить помехи, возникающие в тракте измерения, и учитывать диэлектрические параметры воздуха в области измерения.
Благодаря тому, что блок управления выполнен с возможностью формирования управляющего сигнала, задающего значение несущей частоты выходного сигнала, формируемого генератором высокой частоты, то обеспечивается возможность регулирования толщины слоя биоткани, расположенного под электродами первой пары, в которой происходит поляризация ионов в соответствии с параметрами измерительного электрического поля, что позволяет задавать глубину локализации исследуемого образования либо процесса.
Благодаря тому, что блок управления выполнен с возможностью формирования управляющего сигнала, задающего значение средней мощности выходного сигнала генератора высокой частоты, то становится возможным регулировать степень воздействия генерируемого электрического тока на биоткань организма, на которую этот ток подается посредством электродов.
Таким образом, за счет совокупности вышеназванных признаков становится возможным определять электрический импеданс исследуемого участка биоткани без наличия контакта с нею измерительных устройств (электродов). Кроме того, обеспечивается возможность определения электрического импеданса биоткани как на ее поверхности, так и на заданной глубине. Этим обусловлена возможность, не причиняя обследуемому пациенту боли и раздражения, диагностировать, например, такие поражения биоткани, как ожоги, травмы, язвы и физиологическое состояние окружающих (подлежащих) биотканей, не имеющих макроскопически определяемых поражений, а также возможно осуществление неинвазивного исследования функционального и структурного состояния патологической либо условно патологической области органа (в том числе при диагностике новообразований и при определении картины ишемии участков головного мозга и сосудистой гемодинамики). Также, наряду с названными диагностическими возможностями, обеспечивается применение заявляемой системы для терапевтических целей, поскольку в процессе работы системы существует возможность, регулируя мощность генерируемого электрического тока, формировать выходной сигнал с параметрами, обеспечивающими получение лечебного воздействия на биоткань. А наличие в заявляемой системе управляемых с блока управления переключателей, разрывающих или восстанавливающих электрическую связь между первой парой электродов и первым датчиком тока, между второй парой электродов и вторым датчиком тока, между датчиком напряжения и блоком вычисления, обеспечивает защиту заявляемой системы, а также подключаемых к ней других систем от токов большой мощности при проведении терапевтических и хирургических процедур. Таким образом, обеспечивается более широкая область применения заявляемой системы.
Благодаря тому, что генератор высокой частоты выполнен с возможностью формирования выходного сигнала с несущей частотой от 14 МГц до 42 МГц и частотой амплитудной модуляции, изменяемой на заданную величину в пределах от 0,5 кГц до 2000 кГц, а блок управления выполнен с возможностью формирования управляющих сигналов, задающих значение несущей частоты и величину изменения частоты амплитудной модуляции выходного сигнала, формируемого генератором высокой частоты, то становится возможным определение значений электрических импедансов Zбв, Zв и сдвигов фаз φбв, φв на различных частотах (f) выходного сигнала, принадлежащих диапазону от 0,5 кГц до 2000 кГц. А за счет наличия в заявляемой системе регистровой памяти, подключенной к выходам вычитателя импедансов и фаз, осуществляется формирование функциональных зависимостей Zбв(f) и Zв(f), на основе которых становится возможным определение значений импедансов исследуемого слоя биоткани Zб и сдвигов фаз φб, соответствующих различным значениям (f), и, соответственно, формирование функциональных зависимостей Zб(f) и φб(f), областью задания которых является множество значений частот (f), принадлежащих интервалу от 0,5 кГц до 2000 кГц. Следовательно, в заявляемой системе функция Zб(f) может характеризоваться не одним значением коэффициента поляризации по Тарусову (Кп), как в случае двухчастотного определения импеданса, производимого электрохирургическим аппаратом - аналогом, а целым набором значений Кп, каждый из которых более точно характеризует определенный тип диагностируемой биоткани в ее определенном физиологическом состоянии. Более высокая точность диагностирования типов и физиологических состояний биоткани по сравнению с аппаратом-аналогом достигается также определением функциональной зависимости φб(f), поскольку значения сдвига фаз между измерительным напряжением и измеренным током позволяют судить о параметрах биологических клеток, составляющих исследуемую ткань.
Благодаря тому, что вычислитель параметров импеданса выполнен с дополнительной возможностью вычисления интегрального параметра импеданса, то обеспечивается возможность вычисления на базе значений Zб(f) интегральной величины импеданса Zбs. Вычисление интегральной величины импеданса Zбs позволяет, в случае возникновения помех в электрической системе, нивелировать частные недостоверные значения импеданса Zб на определенных частотах (f), а также отслеживать изменение значений Zб(f) в зависимости от физиологического состояния биоткани в исследуемой области.
Наряду с этим, в случае возникновения в области исследования различных клинических состояний (кровотечения, некроз и т.п.), когда имеет смысл говорить об изменении электрофизических свойств биотканей, обеспечивается, за счет связи блока вычисления параметров импеданса с выходом блока управления, возможность того, что врач может с блока управления осуществлять корректирование вычисляемых вычислителем параметров импеданса значений Кп, Zбs и φб. Тем самым еще больше снижается вероятность получения неверных, ошибочных значений Кп, Zбs и φб, а значит еще больше повышается точность и достоверность диагностики типа и физиологического состояния биоткани.
Таким образом обуславливается формирование более широкого набора более точных и достоверных значений характеристик исследуемой биоткани, что позволяет осуществить более точную ее диагностику путем последующего сравнения полученных значений частных Кп, Zбs и φб с введенными в постоянное запоминающее устройство известными, установленными экспериментальным путем, значениями, которые определяют соответствие полученных электрических параметров определенным типам и физиологическим состояниям биоткани и параметрам терапевтического и хирургического воздействия на них.
Дополнительно, для подключения к хирургическим или терапевтическим системам, заявляемая система диагностики может содержать цифровой канал, подключенный к выходу ЭВМ.
Сущность заявляемого изобретения поясняется графическими изображениями, где на фиг.1 представлена функциональная схема системы диагностики биотканей в варианте выполнения, когда она дополнительно содержит цифровой канал, на фиг.2 представлена функциональная схема варианта выполнения блока вычисления, на фиг.3 представлены кривые, характеризующие частотное распределение электроимпеданса мышечной биоткани при двухчастотной (а) и многочастотной (б) импедансометрии, на фиг.4 представлены кривые, характеризующие многочастотную электроимпедансометрию здоровой биоткани стенки тонкой кишки в 2-х экспериментах.
Система диагностики биотканей в варианте выполнения, когда она дополнительно содержит цифровой канал, подключенный к выходу ЭВМ (фиг.1), содержит блок управления 12, подключенный к генератору высокой частоты 1, к выходу которого подсоединен датчик напряжения 2. Один выход датчика напряжения 2 подключен через третий переключатель 18 к входу блока вычисления 7. Второй выход датчика напряжения 2 подключен к первой паре электродов 3, к выходу которой, через переключатель 16, подключен первый датчик тока 5. Третий выход датчика напряжения 2 подключен ко второй паре электродов 4, к выходу которой, через переключатель 17, подключен второй датчик тока 6. Входы переключателей 16, 17, 18 подключены к выходу блока управления 12. Выходы первого датчика тока 5 и второго датчика тока 6 подключены к входам блока вычисления 7. К выходам блока вычисления 7 последовательно подключены: вычитатель импедансов и фаз 8; регистровая память 9, соединенная с входом генератора высокой частоты 1; вычислитель параметров импеданса 10, подключенный к выходу блока управления 12; блок сравнения 11, выходы которого подключены к блоку управления 12 и к ЭВМ 14, к выходу которой подключен цифровой канал 15; к входу блока сравнения 11 подключено постоянное запоминающее устройство 13.
Система диагностики биотканей выполнена с возможностью установки каждого из электродов без контакта с биотканью, электродов первой пары 3 - на расстоянии не более трех сантиметров от поверхности биоткани, а электродов второй пары 4 - на расстоянии более трех сантиметров от поверхности биоткани и на расстоянии друг от друга, равном сумме расстояний от каждого электрода первой пары 3 до поверхности биоткани (не показано). Расстояние от электродов первой пары 3 до поверхности биоткани, составляющее не более трех сантиметров, определено экспериментально и обусловлено тем, что при таком условии поглощение биотканью энергии электрического поля, создаваемого электродами, максимально.
Система диагностики биотканей выполнена также с возможностью исключения взаимодействия электродов первой пары 3 друг с другом и с электродами второй пары 4 (не показано). Исключение взаимодействия электродов первой пары 3 друг с другом может быть обеспечено, например, установкой этих электродов на расстоянии друг от друга, превышающем их наибольший линейный размер. Исключение взаимодействия электродов первой пары 3 с электродами второй пары 4 может быть обеспечено, например, расположением электродов второй пары 4 над электродами первой пары 3 на расстоянии от них более трех сантиметров при одновременном наличии заземленной сетки - экрана между этими двумя парами электродов.
Вычислитель параметров импеданса 10 выполнен с возможностью вычисления коэффициента поляризации по Тарусову и интегрального параметра импеданса. Вычислитель параметров импеданса 10 может быть реализован на базе программно-логической интегральной схемы (ПЛИС).
Блок управления 12 выполнен с возможностью формирования управляющих сигналов, задающих, соответственно, значение несущей частоты и величину изменения частоты амплитудной модуляции выходного сигнала, формируемого генератором высокой частоты 1, а также с возможностью формирования управляющего сигнала, задающего значение средней мощности выходного сигнала генератора высокой частоты 1, и управляющего сигнала, задающего состояния первого переключателя 16, второго переключателя 17 и третьего переключателя 18.
Генератор высокой частоты 1 является источником электрического тока с несущей частотой от 14 МГц до 42 МГц, с частотой амплитудной модуляции, изменяемой на заданную величину в пределах от 0,5 кГц до 2000 кГц, и мощностью от 5 Вт до 100 Вт.
Блок вычисления 7 выполнен с возможностью вычисления импеданса биоткани и значений разности фаз между напряжением и током. Блок вычисления 7 может быть выполнен по принципу вычисления соотношения амплитудных значений тока и напряжения, определяющего импеданс биоткани, а также подсчета временных интервалов между положительными фронтами сигналов напряжения и тока, что определяет сдвиг фаз между измерительным напряжением и измеренным током. Блок вычисления 7 в одном из вариантов выполнения (фиг.2) содержит соединенные между собой два тактовых генератора, два счетчика импульсов, три амплитудных детектора, два делителя амплитудных значений напряжения на амплитудные значения токов, измеренных электродами заявляемой системы диагностики биотканей.
Система диагностики биотканей работает следующим образом. Первую пару электродов 3 устанавливают над исследуемым участком биоткани таким образом, чтобы электроды были расположены без контакта с диагностируемой биотканью, на расстоянии не более трех сантиметров от ее поверхности: один электрод устанавливают над патологичным участком биоткани, другой - над здоровым. Для исключения взаимодействия электродов первой пары 3 друг с другом их устанавливают на расстоянии друг от друга, превышающем наибольший линейный размер этих электродов, но, при этом предпочтительно, чтобы электрод, расположенный над здоровым участком биоткани, находился как можно ближе к границе исследуемого патологичного участка биоткани. Вторую пару электродов 4 устанавливают на расстоянии более трех сантиметров от поверхности биоткани и на расстоянии друг от друга, равном сумме расстояний от каждого электрода первой пары 3 до поверхности биоткани. Исключить взаимодействие электродов второй пары 4 с электродами первой пары 3 возможно, например, установкой между этими двумя парами электродов заземленной сетки - экрана.
Для работы системы в режиме диагностики с блока управления 12 задают рабочие параметры генератора высокой частоты 1: несущую частоту выходного сигнала, чем регулируют глубину исследуемого слоя биоткани; значения средней мощности выходного сигнала, составляющие от 5 Вт до 10 Вт для режима диагностики; величину изменения частоты амплитудной модуляции в пределах интервала от 0,5 кГц до 2000 кГц.
С блока управления 12 устанавливают переключатели 16, 17, и 18 в состояние электрической связи между датчиками токов 5, 6 и парами электродов 3,4, соответственно, а также между датчиком напряжения 2 и блоком вычисления 7.
Генератор высокой частоты 1 формирует выходной сигнал с заданными средней мощностью, несущей частотой и с частотой амплитудной модуляции, равной 0,5кГц+S*(n-1), где S - заданная с блока управления 12 величина изменения частоты амплитудной модуляции, n - порядковый номер текущей записи в регистровой памяти 9. Сформированный генератором высокой частоты 1 сигнал через датчик напряжения 2 и пары электродов 3 и 4 поступает в исследуемые биоткани. Одновременно происходит измерение электрофизических параметров среды, состоящей из слоя воздуха и слоя биоткани заданной глубины в области, расположенной под электродами первой пары электродов 3, и электрофизических параметров среды, состоящей из слоя воздуха в области, расположенной между электродами второй пары 4.
Сигналы с датчика напряжения 2, первого датчика тока 5 и второго датчика тока 6 в цепи измерения обрабатываются блоком вычисления 7, в результате чего в вычитатель импедансов и фаз 8 поступают сформированные системой на текущей частоте (f) сигналы, соответствующие значению электрического импеданса среды, состоящей из слоя воздуха и слоя биоткани заданной глубины в области, расположенной под электродами первой пары электродов 3 (Zбв(f)), сигналы, соответствующие значению электрического импеданса среды, состоящей из слоя воздуха в области, расположенной между электродами второй пары 4 (Zб(f)), сигналы, соответствующие значению разности фаз между напряжением и током φбв(f) для импеданса Zбв(f), и сигналы, соответствующие значению разности фаз между напряжением и током φв(f) для импеданса Zв(f).
Вычитатель импедансов и фаз 8 производит операцию поэлементного вычитания векторов Zбв(f) и Zв(f) и векторов φбв(f) и φв(f). Сигналы на выходах вычитателя импедансов и фаз 8, поступающие на входы регистровой памяти 9, определяются как Zб(f)=Zбв(f) - Zв(f) и φб(f)=φбв(f) - φв(f).
После записи в ячейку регистровой памяти 9 значений Zб и φб, соответствующих нижнему значению частоты амплитудной модуляции из интервала от 0,5 до 2000 кГц, регистровой памятью 9 формируется сигнал, задающий порядковый номер текущей записи значений Zб и φб векторов Zб(f) и φб(f) в ее области данных и, тем самым, в генераторе высокой частоты 1 устанавливается следующее значение частоты амплитудной модуляции, превышающее предыдущее значение частоты амплитудной модуляции на заданную с блока управления 12 величину. Далее работа системы происходит в описанной выше последовательности, начиная с формирования генератором высокой частоты 1 модулированного сигнала.
После того как в регистровой памяти 9 будет сформирована запись, содержащая значения Zб и φб, соответствующие наибольшему возможному значению частоты амплитудной модуляции из интервала от 0,5 до 2000 кГц, на выходе регистровой памяти 9 формируются две функциональные последовательности Zб(f) и φб(f), определяемые множеством значений частот (f), принадлежащих интервалу от 0,5 кГц до 2000 кГц.
Вычислитель параметров импеданса 10 на базе значений Zб(f) вычисляет электрические параметры, определяемые формулами:
коэффициенты поляризации по Тарусову
и интегральный параметр импеданса
где n - количество частот измерений (f),
или
Представленные на фиг.3 (а, б) кривые, характеризующие частотное распределение электроимпеданса мышц при двухчастотной (а) и многочастотной (б) импедансометрии, иллюстрируют, что при многочастотной электроимпедансометрии, реализуемой заявляемой системой диагностики биотканей, функция Zб(f) характеризуется не одним значением Кп, вычисленным на базе двух значений электроимпеданса Z(fmin) и Z(fmax), как в случае двухчастотного измерения импеданса (фиг.3а), реализуемого импедансным электрохирургическим аппаратом - аналогом, а целым набором значений Кп, каждый из которых вычислен на базе двух значений из ряда (Zб(f1), Zб(f2),…Zб(fn)), что позволяет оценить дисперсию поляризации ионов в зависимости от частоты измерительного электрического поля и более точно характеризует определенный тип биоткани в ее определенном физиологическом состоянии.
В результате возникновения помех в системе диагностики биотканей отдельные значения импеданса биоткани, соответствующие определенным частотам, могут быть искажены (фиг.4) и, следовательно, точность диагностирования с использованием частных коэффициентов поляризации Кп может быть снижена. В этом случае вычисленная интегральная величина Zбs позволяет нивелировать частные недостоверные значения импеданса Zб на определенных частотах. Так, используя для измерений импеданса, по меньшей мере, 5-6 опорных частот, при искажении значений импеданса на двух из них степень точности диагностирования интегральным методом будет достаточно высока даже при использовании в качестве расчетных данных значения импедансов, соответствующие всем частотам.
В случае возникновения в исследуемой области биоткани определенных клинических состояний (кровотечения, некроз и т.п.), когда вероятно изменение электрофизических свойств биотканей, существует возможность производить корректирование определяемых вычислителем параметров импеданса 10 значений Кп, Zбs и φб. Для этого врач, проводящий исследование, во время работы системы с помощью элементов управления (не показано), размещенных на блоке управления 12, вводит поправочные коэффициенты Кр, Kz и Кφ, соответствующие возникшим клиническим состояниям, с учетом которых вычислитель параметров импеданса 10 корректирует, соответственно, значения Кп, Zбs и φб:
При помощи элементов управления блока управления 12 врач также устанавливает глубину локализации исследуемой области, значение которой является прямо пропорциональным задаваемому с блока управления 12 значению несущей частоты выходного сигнала, формируемого генератором высокой частоты 1. В блоке сравнения 11 происходит сравнение вычисленных значений Кп, Zбs и φбк с записанными в постоянном запоминающем устройстве 13, установленными экспериментальным путем, значениями, которые определяют соответствие полученных электрических параметров определенным типам и физиологическим состояниям биоткани, а также параметрам терапевтического и хирургического воздействия на них. Результатом такого сравнения является диагностирование типов и физиологических состояний исследуемых биотканей, а также определение параметров (мощность, скважность) выходных сигналов, обеспечивающих осуществление эффективного лечебного воздействия ими на биоткань с учетом характера ее патологичности. Информация с результатами сравнения поступает в ЭВМ 14, где она отображается и регистрируется, а также через цифровой канал 15 (в случае, когда система содержит цифровой канал) к хирургическим и терапевтическим системам и в блок управления 12.
Для того чтобы использовать заявляемую систему для проведения терапии врач с блока управления 12 задает рабочие параметры генератора высокой частоты 1: несущую частоту выходного сигнала, чем регулирует глубину воздействия на биоткань; значения средней мощности выходного сигнала, в пределах от 11 Вт до 100 Вт для режима проведения терапии. При этом переключатели 16, 17 и 18 устанавливают в режим разрыва электрической связи между первой парой электродов 3 и первым датчиком тока 5, между второй парой электродов 4 и вторым датчиком тока 6, между датчиком напряжения 2 и вычислителем импедансов и фаз 7, соответственно. При формировании генератором высокой частоты 1 выходного сигнала с заданными параметрами происходит терапевтическое воздействие в слое биоткани, толщина которого определяется величиной несущей частоты выходного сигнала генератора высокой частоты 1. Терапевтическое воздействие возможно осуществлять по методам гальванизации или электрофореза. В последнем случае на первую пару электродов 3 наносят лекарственное вещество.
1. Система диагностики биотканей, содержащая блок управления, подключенный к входу генератора высокой частоты, соединенному с датчиком напряжения, который подключен к первой паре электродов, первый и второй датчики тока, подключенные к входам блока вычисления, вычислитель параметров импеданса, выход которого подключен к входу блока сравнения, подключенного к входу ЭВМ, к входу блока управления и к выходу постоянного запоминающего устройства, при этом блок вычисления выполнен с возможностью вычисления импеданса биоткани, а вычислитель параметров импеданса выполнен с возможностью вычисления коэффициента поляризации по Тарусову, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит вторую пару электродов, соединенную с выходом датчика напряжения; подключенные к выходу блока управления первый и второй переключатели, соединенные соответственно с выходами первой и второй пар электродов и с входами первого и второго датчиков тока; подключенный к выходу блока управления третий переключатель, соединенный с выходом датчика напряжения и с входом блока вычисления; вычитатель импедансов и фаз, подключенный к выходам блока вычисления, регистровую память, подключенную к выходам вычитателя импедансов и фаз, к входу генератора высокой частоты и к входам блока вычисления параметров импеданса, при этом она выполнена с возможностью установки электродов без контакта с биотканью, электродов первой пары - на расстоянии не более трех сантиметров от поверхности биоткани, а электродов второй пары - на расстоянии более трех сантиметров от поверхности биоткани и на расстоянии друг от друга, равном сумме расстояний от каждого электрода первой пары до поверхности биоткани, а также с возможностью исключения взаимодействия электродов первой пары друг с другом и с электродами второй пары, при этом блок вычисления выполнен с дополнительной возможностью вычисления значений разности фаз между напряжением и током; вычислитель параметров импеданса подключен к выходу блока управления и выполнен с дополнительной возможностью вычисления интегрального параметра импеданса; блок управления выполнен с возможностью формирования управляющих сигналов, задающих соответственно значение несущей частоты и величину изменения частоты амплитудной модуляции выходного сигнала, формируемого генератором высокой частоты, а также с возможностью формирования управляющего сигнала, задающего значение средней мощности выходного сигнала генератора высокой частоты, и управляющего сигнала, задающего состояния первого, второго и третьего переключателей; генератор высокой частоты выполнен с возможностью формирования выходного сигнала с несущей частотой от 14 до 42 МГц, с частотой амплитудной модуляции, изменяемой на заданную величину в пределах от 0,5 до 2000 кГц, и мощностью от 5 до 100 Вт.
2. Система диагностики биотканей по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит цифровой канал, подключенный к выходу ЭВМ.
