Устройство радионуклидной диагностики
Изобретение относится к области диагностической медицинской техники, в частности к гамма-зондам для проведения мгновенной радионуклидной диагностики в динамике клинических наблюдений и непосредственно в интраоперационном режиме. Устройство радионуклидной диагностики содержит герметичный корпус, в котором установлены коллиматор, сцинтиллятор, фотоэлектронный умножитель, делитель напряжения, источник высокого напряжения, блок аккумуляторов, усилитель сигнала фотоэлектронного умножителя, процессор, цифровой индикатор, при этом коллиматор сконструирован цилиндрическим с возможностью препятствовать посторонним источникам излучения, помимо этого в корпусе установлен интегрированный модуль зарядки аккумуляторов, звуковой индикатор, герметичный блок кнопок, а также герметичный Micro-USB разъем. Использование изобретения позволяет повысить точность работы устройства за счет предотвращения воздействия излучения других, не подлежащих исследованию, источников внутри тела пациента на работу устройства. 12 з.п. ф-лы, 1 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области диагностической медицинской техники, в частности к специальным гамма-зондам для проведения мгновенной радионуклидной диагностики в динамике клинических наблюдений и непосредственно в интраоперационном режиме.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом (прототипом) заявленного изобретения является полезная модель под названием «Устройство для проведения радионуклидной диагностики» по патенту РФ № 173164 (МПК A61B 6/00). Данное устройство радионуклидной диагностики содержит корпус, состоящий из коллиматора, сцинтиллятора, фотоэлектронного умножителя, делителя напряжения, а также источника высокого напряжения, блока аккумуляторов, усилителя сигнала фотоэлектронного умножителя, процессора с индикаторами, зарядного устройства. Указанная в патенте полезная модель относится к сцинтилляционным детектирующим устройствам для регистрации ионизирующих излучений. Недостатками приведенной полезной модели являются: влияние, создающее погрешности при измерении, излучения от посторонних источников на работу прибора и невозможность выбора уровней чувствительности прибора.
Задачей предлагаемого нами изобретения является создание такого устройства для проведения радионуклидной диагностики, которое было бы удобно в применении при увеличении скорости его работы и повышении точности диагностических сведений.
Техническим результатом изобретения является обеспечение точности работы устройства за счет предотвращения воздействия излучения от посторонних, не подлежащих исследованию, источников внутри тела пациента на работу устройства, обеспечение возможности задания порога срабатывания – уровней чувствительности устройства, а также возможности обновления программного обеспечения и настройки устройства, при сокращении габаритных размеров. Точность работы устройства обеспечена тем, что коллиматор за счет своей формы создает препятствие для постороннего излучения, чем гарантирует отсутствие ложных срабатываний устройства. Задание уровней чувствительности устройства возможно благодаря наличию блока кнопок, с помощью которого осуществляют выбор нужного уровня. Возможность обновления программного обеспечения устройства обеспечена наличием Micro-USB разъема, посредством которого соединяют устройство с компьютером.
Изобретение поясняется графически, где: на фигуре 1 – изображена схема предлагаемого устройства, содержащая: герметизированный корпус 1, коллиматор 2, сцинтиллятор 3, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) 4, делитель напряжения 5, источник высокого напряжения 6, блок аккумуляторов 7, усилитель сигнала ФЭУ 8, процессор 9, индикатор цифровой 10, индикатор звуковой 11, интегрированный модуль зарядки аккумуляторов 12, герметичный Micro-USB разъем 13, герметичный блок кнопок 14.
Устройство радионуклидной диагностики включает: герметичный корпус 1; коллиматор 2; сцинтиллятор 3; фотоэлектронный умножитель (далее по тексту ФЭУ) 4; делитель напряжения 5; источник высокого напряжения 6; блок аккумуляторов 7; усилитель сигнала ФЭУ 8; процессор 9; индикатор цифровой 10; индикатор звуковой 11; интегрированный модуль зарядки аккумуляторов 12; герметичный Micro-USB разъем 13; герметичный блок кнопок 14. Герметичный корпус 1 предназначен для установки в него всех составных частей предлагаемого устройства. В конкретном примере исполнения герметичный корпус 1 выполнен в форме вытянутого цилиндра с одним закругленным основанием из пластмассы ABS и обеспечивает степень защиты на уровне IP64 в рейтинге защиты корпусов электронного оборудования по стандарту IEC-952. Данный уровень означает, что герметичный корпус 1 обеспечивает полное предотвращение проникновения пыли и защищает от струи воды. Коллиматор 2 предназначен для выделения потока радиоизлучения с заданного направления, поступающих под определенным углом. Коллиматор 2 за счет своей формы создает препятствие для "паразитного" излучения, исходящего от посторонних источников, за счет чего обеспечивает более высокую точность и отсутствие ложных срабатываний устройства. Коллиматор 2 представляет собой фокусирующее устройство цилиндрической формы, закрепленное в корпусе устройства. В конкретном примере исполнения коллиматор 2 имеет следующие размеры: диаметр 22 мм, длина 47 мм, изготовлен из свинца методом литья, толщина стенок 3 мм. Коллиматор 2 предназначен для того, чтобы в сцинтиллятор 3 поступал выделенный поток частиц. Сцинтиллятор 3 представляет собой элемент цилиндрической формы, расположенный внутри коллиматора и соединенный с фотоэлектронным умножителем 4. Сцинтиллятор 3 предназначен для преобразования частиц радиоизлучения, поступающих через коллиматор 2, в световые импульсы. Сцинтиллятор 3 в конкретном примере исполнения имеет габаритные размеры: диаметр 10 мм, длина 10 мм. Сцинтиллятор 3 в конкретном примере исполнения выполнен из натрий-йода (NaI) плотностью 3,67 г/см3, показателем максимума спектральной эмиссии 410 нм, временем высвечивания 250 нс (наносекунд). Фотоэлектронный умножитель 4 представляет собой электровакуумный прибор, состоящий из катода, анода и 10 динодов, заключенных в герметическую стеклянную колбу. Фотоэлектронный умножитель 4 расположен внутри коллиматора 2, соединен со сцинтиллятором 3 и с делителем напряжения 5. В конкретном примере исполнения фотоэлектронный умножитель 4 выполнен в следующих размерах: диаметр 15 мм, длина 70 мм. Фотоэлектронный умножитель 4 предназначен для преобразования световых импульсов в электрические. Делитель напряжения 5 представляет собой набор из 10 резисторов с сопротивлением не более 0,3 Мом (мегаом), соединенных последовательно, расположенных на печатной плате диаметром 18 мм. Делитель напряжения 5 соединен с ФЭУ 4 и с источником высокого напряжения 6. Делитель напряжения 5 предназначен для создания заданных напряжений на динодах ФЭУ 4. Источник высокого напряжения 6 предназначен для обеспечения высокого напряжения, необходимого для питания ФЭУ 4. Источник высокого напряжения 6 представляет собой элемент преобразования исходного напряжения аккумуляторов в напряжение 1100 В. Источник высокого напряжения 6 расположен на печатной плате размером 27×115 мм. Источник высокого напряжения 6 в конкретном примере исполнения собран по двухтактной схеме на микросхеме SG3525ADW. Источник высокого напряжения 6 соединен с повышающим преобразователем, расположенным на той же самой плате, что и источник высокого напряжения 6. Повышающий преобразователь предназначен для питания данной микросхемы и схема заряда блока аккумуляторов 7. Блок аккумуляторов 7 представляет собой три литий полимерных аккумулятора типа «422772» емкостью 900 мА/ч, соединенных параллельно. Блок аккумуляторов 7 предназначен для обеспечения питания всех узлов устройства. Усилитель сигнала ФЭУ 8 состоит из трех функциональных узлов: расширителя длительности импульсов, усилителя амплитуды импульсов и дискриминатора полезного сигнала. Усилитель сигнала ФЭУ 8 предназначен для усиления сигналов ФЭУ 4 и отделения их от возможных помех. Усилитель сигнала ФЭУ 8 расположен на печатной плате размером 27×115 мм. Процессор 9 представляет собой микроконтроллер, типа ATxMega32A4U-AU с электронной обвязкой. Процессор 9 предназначен для осуществления и реализации алгоритмов работы устройства для проведения радионуклидной диагностики. Процессор 9 расположен на печатной плате вместе с усилителем сигнала ФЭУ 8. Цифровой индикатор 10 состоит из 4-х семисегментных индикаторов, расположенных на печатной плате размером 36×28 мм. Цифровой индикатор 10 предназначен для вывода на индикацию числа, отображающего относительное количество зарегистрированных частиц радиоизлучения. Звуковой индикатор 11 представляет собой пьезоизлучатель, типа HCM0903X. Звуковой индикатор 11 предназначен для оповещения оператора о наличии регистрируемого излучения без необходимости ознакомления с цифровым индикатором 10. Звуковой индикатор 11 расположен на одной печатной плате вместе с процессором 9 и усилителем сигнала ФЭУ 8. Интегрированный модуль зарядки аккумуляторов 12 представляет собой микросхему типа LTC4054-4.2. Интегрированный модуль зарядки аккумуляторов 12 расположен на одной печатной плате вместе с процессором 9, звуковым индикатором 11 и усилителем сигнала ФЭУ 8. Интегрированный модуль зарядки аккумуляторов 12 предназначен для осуществления заряда аккумуляторов. Герметичный Micro-USB разъем 13, расположен на поверхности корпуса устройства. Герметичность достигается за счет наличия силиконовой заглушки (на фиг. не показана). Герметичный Micro-USB разъем 13 представляет собой разъем, предназначенный для зарядки аккумуляторов и подключения устройства к компьютеру для осуществления настройки пользовательских параметров и обновления программного обеспечения. Герметичный блок кнопок 14 предназначен для включения/выключения и управления устройством в ходе пользования, расположен на печатной плате вместе с цифровым индикатором 10. Герметичность блока кнопок 14 достигается за счет использования вклеенной в корпус фальшпанели. Герметичный блок кнопок 14 содержит три кнопки. При коротком нажатии на первую кнопка происходит включение/выключение бипера – устройства для подачи звукового сигнала, при нажатии длительностью более 3 сек отображается уровень заряда аккумуляторов. При нажатии на вторую кнопку происходит включение или выключение устройства. При нажатии на третью кнопку появляется возможность настройки диапазонов измерения устройства.
Работа предлагаемого устройства заключается в следующем. Предварительно пациенту вводят радиофармпрепарат (далее по тексту РФП). РФП предназначен для диагностических целей и не наносит вреда больному, одновременно образуя ионизирующее излучение. Одним из свойств подобных препаратов является то, что они по-разному накапливаются в разных узлах лимфатической системы человека. Данное обстоятельство позволяет оценить наличие злокачественной опухолевой массы в том или ином лимфоузле, опираясь на интенсивность излучения, которая измеряется представленным устройством. Излучение, испускаемое РФП, улавливается устройством и, интерпретируя его показания, можно утверждать о поражении или отсутствии такового в том или ином лимфоузле. Заявленное устройство перед использованием проверяют на достаточность уровня заряда батареи. Для этого осуществляют следующие действия: включают устройство при помощи второй кнопки, зажимают на 3 секунды первую кнопку, проверяют показания цифрового индикатора 10. Исходя из предполагаемого дальнейшего сценария использования устройства, оценивают достаточность уровня заряда аккумуляторов. Исходить следует из того, что полностью заряженного аккумулятора хватает на 6 часов работы устройства. При необходимости устройство подключают при помощи герметичного Micro-USB разъема 13 к источнику питания. В случае успешной проверки на уровень заряда аккумуляторов на устройство надевают стерильный чехол при необходимости. Допускается применение любых стерильных чехлов, используемых в медицине. Устройство для работы не требует предварительной настройки. В ходе использования на усмотрение оператора, можно воспользоваться третьей кнопкой для переключения уровней чувствительности устройства. Когда устройство готово к работе, приступают непосредственно к осуществлению измерений. Устройство подносят в ходе операции к диагностируемому лимфоузлу. Ионизирующее излучение РФП, предварительно введенного в организм пациента, проходя через отверстие в коллиматоре 2, попадает на кристалл сцинтиллятора 3 и вызывает в нем световые импульсы, количество которых пропорционально интенсивности падающего излучения. Световые импульсы преобразовываются в электрические сигналы при помощи ФЭУ 4 и усилителя сигнала ФЭУ 8, затем поступают на вход процессора 9. Далее, после алгоритмических преобразований, выполняемых встроенным программным обеспечением, позволяющих определить интенсивность излучения, показания выводятся на цифровой индикатор 10. Также, пропорционально интенсивности излучения, устройство осуществляет звуковое оповещение оператора при помощи звукового индикатора 11. Непосредственное применение подразумевает, что устройство подносится в ходе операции к диагностируемому лимфоузлу и, согласно показаний на семисегментных индикаторах или же по интенсивности звучания звукового оповещения, можно определить степень накопления радиофармпрепарата в том или ином лимфоузле, что позволит определить пораженные участки. Следует отметить, что пораженные лимфоузлы как раз практически не накапливают радиофармпрепараты.
Заявленное изобретение помогает выявлять пораженные «сторожевые» и здоровые лимфоузлы, что позволяет хирургу определять объем лимфатической диссекции и влиять на объем хирургического вмешательства. Использование предлагаемого прибора позволяет превратить обычную полостную операцию в высокотехнологичную, проводить такие операции с высокой скоростью и с минимальной степенью инвазии, без применения стандартных методов биопсии, с высокой специфичностью относительно поражённых тканей. В итоге, хирург может не тратить время на ожидание результатов биопсии по каждому лимфоузлу, время проведения операции сокращается в 3-4 раза, при той же точности определения пораженных лимфоузлов.
1. Устройство радионуклидной диагностики, содержащее герметичный корпус, в котором установлены коллиматор, сцинтиллятор, фотоэлектронный умножитель, делитель напряжения, источник высокого напряжения, блок аккумуляторов, усилитель сигнала фотоэлектронного умножителя, процессор, цифровой индикатор, отличающееся тем, что коллиматор сконструирован цилиндрическим с возможностью препятствовать посторонним источникам излучения, помимо этого в корпусе установлен интегрированный модуль зарядки аккумуляторов, звуковой индикатор, герметичный блок кнопок, а также герметичный Micro-USB разъем.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус выполнен из пластмассы ABS с уровнем защиты IP64.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что коллиматор выполнен в следующих размерах: диаметр 22 мм, длина 47 мм, толщина стенок 3 мм.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сцинтиллятор изготовлен из натрий-йода плотностью 3,67 г/см3, показателем максимума спектральной эмиссии 410 нм, временем высвечивания 250 нс.
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сцинтиллятор выполнен диаметром 10 мм, длиной 10 мм.
6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник высокого напряжения расположен на печатной плате размером 27×115 мм и собран по двухтактной схеме на микросхеме SG3525ADW.
7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок аккумуляторов представляет собой три литий полимерных аккумулятора типа "422772" емкостью 900 мА/ч, соединенных параллельно.
8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что все узлы усилителя сигнала фотоэлектронного умножителя расположены на печатной плате размером 27×115 мм.
9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что процессор состоит из микроконтроллера ATxMega32A4U-AU с электронной обвязкой.
10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что цифровой индикатор состоит из 4-х семисегментных индикаторов, расположенных на печатной плате размером 36×28 мм.
11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что звуковой индикатор представляет собой пьезоизлучатель HCM0903X.
12. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что интегрированный модуль зарядки аккумуляторов собран на микросхеме LTC4054-4.2.
13. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что герметичный блок кнопок расположен на печатной плате вместе с цифровым индикатором.
