Модульная электродная система для трехмерной электроимпедансной томографии

Изобретение относится к медицинской технике. Модульная электродная система для трехмерной электроимпедансной томографии состоит из модулей, носителя модулей и соединительного кабеля с разъемами для подключения каждого модуля к электронному блоку сбора данных и управления. В каждом модуле на заданном расстоянии относительно друг друга выполнены углубления, в которые установлены электроды в одной плоскости сечения. Носитель выполнен с расположенными вдоль его средней продольной линии отверстиями и снабжен застежкой. Электродная система сформирована из идентичных между собой модулей, каждый из которых содержит группу электродов, расположенных в сечениях, находящихся в разных плоскостях. Каждый модуль закреплен на общем для всех модулей носителе из эластичного в продольном направлении материала и выполнен в виде пластины из биологически нейтрального материала, не поддающегося растяжению и деформации. Все электроды расположены в углублениях пластины на минимальном эквидистантном расстоянии относительно друг друга, как в одной плоскости сечения, так и в сечениях, расположенных в разных плоскостях. Достигается повышении качества визуализируемых трехмерных изображений исследуемого участка поверхности биологического объекта за счет снижения уровня артефактов на результатах реконструкции поля изменения проводимости биологической ткани для случая трехмерной электроимпедансной томографии посредством обеспечения эквидистантности не только между электродами, расположенными в одной плоскости сечения, но и между электродами, расположенными в нескольких разных плоскостях сечений. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Заявляемое техническое решение относится к области медицинской техники, а именно к устройствам для визуализирующей диагностики, связанным с построением изображения внутренней структуры биологического объекта (человека или животного), и предназначено для использования в электроимпедансной томографии.

Диагностика заболеваний и их лечение опираются на данные, получаемые с помощью методов медицинской визуализации. Электроимпедансная томография (ЭИТ) позволяет получать изображения пространственного распределения электрических свойств биологической ткани и предполагает воздействие на биологический объект переменным электрическим током малой амплитуды. Визуализация внутренних структур биологических объектов возможна благодаря тому, что разные ткани с разными свойствами и физиологическим состоянием имеют различную электропроводность. К настоящему времени получен большой объем экспериментальных данных по электропроводности биологических тканей. При приложении к биологическому объекту переменного тока на его поверхности с помощью медицинских датчиков регистрируются вызванные потенциалы. Зная величины приложенных токов и регистрируемых потенциалов, находят пространственное распределение электрической проводимости внутри биологического объекта и строят в режиме реального времени картину среза этой внутренней среды - томографическое изображение. Для получения томографического изображения переменный ток инжектируется в внутрь исследуемого участка поверхности биологического объекта через электроды, расположенные вокруг него, затем последовательно рассчитываются вызванные потенциалы. Все это делает возможным получение совокупности данных распределения импеданса внутри биологического объекта, которые через электронный блок управления аппарата ЭИТ с помощью восстановительного алгоритма обеспечивают импедансную компьютерную томографическую картину.

Электроимпедансная томография является сравнительно новым методом обследования по сравнению с такими методами визуализирующей диагностики как рентгеновская томография (РТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ). Рентгеновская томография (РТ) является весьма информативной, но оказывает влияние на организм за счет воздействия ионизирующего излучения, которое ограничивает частоту и продолжительность ее применения (обычно проводится при крайней необходимости и не подходит для непрерывного мониторинга) в виду высокой лучевой нагрузки на биологический объект. Магнитно-резонансная томография (МРТ) основана на измерении электромагнитного отклика ядер атомов водорода на возбуждение их определенной комбинацией электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряженности и имеет высокое качество визуализации, но также как и рентгеновская томография (РТ) обладает рядом существенных противопоказаний. Кроме того, в обоих случаях (РТ и МРТ) велика стоимость приобретения и эксплуатации необходимого для проведения указанных процедур оборудования, требующего установки в специально предназначенные для этого отдельные помещения. При этом метод электроимпедансной томографии не заменяет уже хорошо известные методы диагностики, а служит их дополнением.

Преимуществами ЭИТ являются:

- неинвазивность (отсутствие оперативного вмешательства);

- возможность многократного и длительного (при необходимости круглосуточного) мониторинга в виду безопасности технологии;

- компактные размеры и невысокая стоимость оборудования;

- не требует отдельных специализированных помещений;

- широта клинического приложения.

Благодаря этому ЭИТ обладает большим потенциалом для применения в медицинской практике, в основном, для визуализации сердечно-легочных функций в режиме реального времени.

Для построения импедансного изображения посредством ЭИТ в режиме реального времени необходимо иметь большое количество независимых измерений напряжения, возникающего в результате прохождения электрического тока через биологический объект, на который накладывается определенное количество электродов -обычно от 16 до 64 и более. Один электрод присоединяется к общему проводу, относительно которого проводятся измерения. На пару электродов подается зондирующий ток заданной формы, частоты и амплитуды. При прохождении тока через биологический объект создается разность потенциалов между различными точками на поверхности объекта. Дифференциальное напряжение между парой электродов подается на усилитель, после усиления сигнал поступает на демодулятор и дальше - на аналогово-цифровой преобразователь. В результате получается одно измерение. Измерение разности потенциалов между всеми парами электродов при фиксированном положении источника зондирующего тока образует проекцию. Далее источник подсоединяется к другой паре электродов, и измерение повторяется, пока не будут перебраны все возможные комбинации токовых электродов.

Для повышения качества визуализации внутренних проводимостей биологического объекта на томографических срезах (сечениях) необходимо не только использовать большое количество электродов, но и создавать 3D-объемные трехмерные импедансные изображения пространственного распределения электрических свойств биологической ткани (3D-томографические картины).

Основу электродной системы составляет пояс с электродами.

Так как необходимо использовать большое количество электродов, трудно точно и быстро расположить их один за другим вокруг исследуемой области биологического объекта, например, грудной клетки, особенно на равном расстоянии относительно друг друга. Традиционно для решения этой проблемы применяют эластичный пояс (например, ремень) с заранее установленными на нем в один ряд электродами, удаленными относительно друг друга на заданное расстояние, что позволяет быстро расположить электроды вокруг исследуемой области биологического объекта, а эластичный материал одновременно обеспечивает эквидистантность электродов. Однако такая традиционная система позволяет осуществлять лишь двухмерную визуализацию, то есть получить картину среза биологической ткани в одном поперечном сечении (одна плоскость), находящимся непосредственно в плоскости наложения пояса (ремня). При этом отсутствует возможность объемной визуализации всей необходимой для исследования области, например, области повреждения легкого. Кроме того, для обеспечения надлежащей фиксации пояса на биологическом объекте необходимо подобрать пояс необходимого размера, что требует наличия запаса поясов разных размеров, дополнительного времени на подбор нужного пояса и вызывает дополнительные расходы на хранение и обработку таких устройств и материалов.

Применение модульного принципа построения электродной системы позволяет снизить трудоемкость и время на подготовку процедуры ЭИТ и быстро заменить, при необходимости, как сам модуль, так и его элемент, например, при выходе из строя или изменении параметров и условий.

Известна модульная электродная система по заявке на патент US №20060058600 А1, МПК А61В 5/05, опубликованная 16.03.2006 (приоритет от 21.08.2002 по заявке DE №10238310 А), позволяющая строить двухмерное томографическое изображение среза биологической ткани в одной плоскости сечения и состоящая из нескольких электродов (число которых кратно двум), расположенных равномерно на носителе электродов (ленточном электрододержателе, поясе), имеющем форму ремня и окружающем объект измерения, причем носитель электродов состоит из нескольких одинаковых частей (модулей), выполненных из частично пластически деформируемого материала, например, пластика или ткани с пластиковым покрытием, и механически и/или электрически попарно соединенных друг с другом. Здесь расстояние между электродами может изменяться путем растягивания носителя до достижения желаемого расстояния, а подключение модулей (секций) электродной системы к электронному блоку сбора данных и управления, обеспечивающему функцию контроля и.мониторинга процедуры ЭИТ, выполнено с помощью соединительных кабелей, причем каждый соединительный кабель содержит свой разъем (штекер) с цветовой кодировкой для каждого модуля (секции).

Данное техническое решение направлено на повышение удобства подбора и закрепления пояса на биологических объектах разных размеров, однако, может травмировать, особенно поврежденные участки кожи, но, все же, основным его недостатком является отсутствие возможности единовременного формирования трехмерных импедансных томографических изображений, что, либо увеличивает время на проведение процедуры ЭИТ, либо снижает качество визуализации.

Известна электродная система для ЭИТ по патенту US №10092211 В2, МПК А61В 5/04, 5/05, опубликованная 09.10.2018 (заявка №РСТ/СН2011/000165 от 14.07.2011, конвенционный приоритет от 16.07.2010 по заявке СН №1161/10) для выполнения визуализации внутренней проводимости биологической ткани на одном томографическом срезе (в одной плоскости сечения), состоящая из массива контактных элементов, расположенных на электрически изолируемом или плохо электропроводящем носителе, выполненном из ткани или пенопласта в виде удлиненной гибкой плоской полоски (ремня) ленточной конструкции и содержащем множество электропроводящих линий, расположенных поперек продольной линии носителя, причем каждый контактный элемент и соответствующий ему набор электрически проводящих линий, образуют отдельный электрод, электрически изолированный от других таких же электродов, расположенных вдоль продольной линии носителя, и электрически связанных с электронным блоком управления аппарата ЭИТ. Такая конструкция предотвращает травмы, такие, как пролежни, но служит одноразовым материалом, не допускает многоразового использования и также как предыдущий аналог не позволяет единовременно формировать трехмерные изображения пространственного распределения электрических свойств биологической ткани.

Для формирования трехмерных изображений пространственного распределения электрических свойств биологической ткани в целях получения более полной картины визуализации всей необходимой для исследования области приходится, либо останавливать процедуру и несколько раз смещать в другие плоскости одну и ту же традиционную одноплоскостную электродную систему, либо использовать большое количество таких традиционных электродных систем для двухмерной ЭИТ, последовательно располагая их в нескольких разных плоскостях. Поэтому к общим недостаткам приведенных аналогов, характеризующих электродные системы для двухмерных ЭИТ, следует отнести большое время на подготовку и трудоемкость процедуры ЭИТ, увеличение расходов на хранение и обработку используемых материалов, а главное, высокий уровень артефактов, снижающих качество визуализации трехмерного изображения томографического среза ткани при их последовательном использовании, либо отсутствие визуализации всей необходимой для исследования области.

Еще одним примером построения модульной электродной системы для электроимпедансной томографии, в которой модули располагаются в одной и той же, представляющей интерес, плоскости сечения (двухмерная визуализация) или в различных, в целом параллельных плоскостях (трехмерная визуализация), является техническое решение по патенту RU №2428111 С2, МПК А61В 5/053, опубликованное 10.09.2011 (на основе заявки РСТ от 19.12.2006 №BR 2006/000284), содержащее множество различных модулей, различной продольной протяженности, каждый из которых содержит несущий ремень, выполненный из гибкого, но неэластичного в продольном направлении материала и снабженный отверстиями, расположенными вдоль его средней продольной линии, в которые устанавливают в один ряд необходимое количество электродов, расположенных с равными или различными интервалами между каждыми двумя последовательными электродами, электрически соединенными с помощью разъемов электропроводящего кабеля с электронным блоком управления, снабженным монитором и выполняющим роль аппарата контроля и наблюдения. Здесь каждый модуль объединяет группу электродов, расположенных в одной плоскости сечения.

Данное устройство выбрано за наиболее близкий аналог.

К достоинствам наиболее близкого аналога можно отнести:

- возможность его использования для биологических объектов различных форм и размеров, например, для новорожденных, взрослых и животных;

- быструю замену при необходимости одинаковых модулей;

- исключение поверхностных повреждений кожи, поскольку, в основном, это решение предназначено для применения в случаях, когда имеются ограничения на наложение электродного пояса традиционным путем и требуется обойти поврежденные участки кожи, например, в послеоперационный период, при наличии ран, травм, ожогов и других имеющихся локальных повреждениях.

Недостатками наиболее близкого аналога являются

- необходимость индивидуального подбора модулей для каждого пояса (несущего ремня) и каждого случая;

- необходимость выполнения предварительных операций в ходе подготовки к проведению процедуры ЭИТ, в том числе необходимость заведения в электронный блок управления данных о различных заданных значениях расстояний между электродами для каждого применяемого модуля;

- отсутствие возможности замены одного модуля любым другим модулем вследствие наличия у модулей разной длины и разного расстояния между расположенными на них электродами;

- возможность построения картины томографического среза одним поясом (несущим ремнем) только в одной плоскости сечения;

- необходимость использования нескольких таких заранее подобранных поясов (несущих ремней) для осуществления трехмерной электроимпедансной томографии, требующей построения картины томографических срезов биологической ткани в нескольких сечениях, расположенных в параллельных плоскостях;

- высокий уровень артефактов (случайностей, неточностей, искажений и ошибок), влияющих на результаты реконструкции поля изменения проводимости биологической ткани, для случая трехмерной электроимпедансной томографии, в виду отсутствия эквидистантности (несоответствия равенства расстояний) между электродами, относящимися к разным сечениям, расположенным в разных плоскостях;

низкое качество получаемого трехмерного импедансного изображения в виду отсутствия эквидистантности между электродами, расположенными в разных плоскостях сечений.

Таким образом, к настоящему времени известные решения в области ЭИТ обеспечивают эквидистантность только между электродами, расположенными в одной плоскости сечения.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является снижение уровня артефактов на результатах реконструкции поля изменения проводимости биологической ткани, для случая трехмерной электроимпедансной томографии за счет обеспечения эквидистантности не только между электродами, расположенными в одной плоскости сечения, но и между электродами, расположенными в нескольких разных плоскостях сечений.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в повышении качества визуализируемых трехмерных изображений исследуемого участка поверхности биологического объекта за счет снижения уровня артефактов (случайных неточностей, искажений и ошибок) на результатах реконструкции поля изменения проводимости исследуемого участка поверхности биологического объекта путем обеспечения эквидистантности между электродами, как в одной плоскости сечения, так и в нескольких сечениях, расположенных в различных плоскостях.

Кроме того, создана компактная модульная электродная система для получения трехмерных изображений при выполнении процедуры электроимпедансной томографии путем объединения группы электродов из нескольких сечений, расположенных в разных параллельных плоскостях, в один модуль и последующего формирования электродной системы из таких модулей, обеспечивающих постоянные и заранее заданные расстояния между электродами, как в одной плоскости сечения, так и в нескольких сечениях, расположенных в разных параллельных плоскостях.

Задача решается, а технический результат достигается за счет того, что модульная электродная система для трехмерной электроимпедансной томографии состоит из множества модулей, носителя модулей и соединительного кабеля с разъемом для подключения каждого модуля к электронному блоку сбора данных и управления аппарата ЭИТ. В каждом модуле на заданном расстоянии относительно друг друга выполнены углубления, в которые установлены электроды, по крайней мере, в одной плоскости сечения. Носитель выполнен, например, в виде ремня с расположенными вдоль его средней продольной линии отверстиями и снабжен застежкой.

При этом, в отличие от ближайшего аналога, электродная система сформирована из идентичных между собой модулей, объединяющих группу электродов, относящихся к нескольким сечениям, находящимся в разных плоскостях, причем каждый модуль закреплен на общем для всех модулей носителе, изготовленном из эластичного в продольном направлении материала, и выполнен в виде пластины из биологически-нейтрального материала, не поддающегося растяжению и деформации, а все электроды расположены в углублениях пластины на эквидистантном (равном) расстоянии относительно друг друга, как в одной плоскости сечения, так и в нескольких сечениях, расположенных в разных плоскостях. Кроме того, в отличие от ближайшего аналога:

- электроды круглой формы могут располагаться на пластине в два ряда в шахматном порядке с минимальным шагом;

- носитель электродов может быть выполнен, например, в виде резинового ремня или пояса, а соединительный кабель может иметь стандартные разъемы;

пластина может быть выполнена из биологически-нейтрального не поддающегося растяжению и деформации силикона.

Множество идентичных модулей с электродами обеспечивает большое количество независимых измерений, влияющих на повышение качества визуализации внутренних проводимостей тканей биологического объекта на томографических срезах, и быструю взаимозаменяемость модулей и их элементов при необходимости.

Система электродов необходима для пропускания электрического тока через исследуемую область биологического объекта, создания и регистрации градиентов электрических потенциалов на его поверхности.

Идентичные модули, каждый из которых объединяет группу электродов, относящихся к нескольким сечениям, находящимся в разных плоскостях, позволяют единовременно получать трехмерное (3D-объемное) импедансное томографическое изображение.

Выполнение каждого модуля в виде отдельной пластины из биологически-нейтрального материала, не поддающегося растяжению и деформации, с электродами, установленными в углубления пластины на эквидистантном (равном) расстояния относительно друг друга, как в одной плоскости сечения, так и в нескольких сечениях, расположенных в разных плоскостях, исключает наличие артефактов (случайностей, неточностей, искажений и ошибок), влияющих на результаты реконструкции поля изменения проводимости биологической ткани, в виду соблюдения эквидистантности (равенства расстояний) между любой парой электродов, а, следовательно, между несколькими сечениями, расположенными в разных плоскостях, обеспечивая тем самым их параллельность (равенство расстояний между плоскостями), что в свою очередь повышает качество получаемого трехмерного импедансного изображения.

Углубления в модуле, выполненные на заданном расстоянии относительно друг друга, помогают осуществить точную установку электродов на пластине.

Носитель модулей, выполненный в виде эластичного ремня, объединяет модули в систему и позволяет обеспечить надежный контакт электродов с биологическим объектом, а расположенные вдоль его средней продольной линии отверстия, обеспечивают равномерную установку модулей на носителе, что сохраняет эквидистантность (равенство расстояний) между модулями при растяжении ремня в случае, когда требуется его наложение на биологический объект большего размера.

Застежка обеспечивает закрепление и фиксацию носителя модулей (ремня) на биологическом объекте.

Кабельная система и соответствующие разъемы осуществляют электрический контакт между электродами в модулях и подключение их к электронному блоку сбора данных и управления, снабженного монитором и выполняющего роль аппарата контроля и наблюдения за процедурой ЭИТ.

Круглая форма электродов по результатам клинической практики обеспечивает большую точность реконструкции трехмерного изображения по сравнению с квадратной формой.

Расположение электродов в каждом модуле в шахматном порядке позволяет создать компактные модули и минимизировать размеры электродной системы в целом за счет размещения соседних электродов в модуле на минимальном расстоянии относительно друг друга.

Сущность заявленного решения поясняется на иллюстрациях. На фиг. 1 изображена структурная схема одного модуля, где

1 - пластина для установки и крепления электродов

2 - i-й электрод 1-го сечения

3 - i-й электрод 2-го сечения

4 - i-й электрод 3-го сечения

5 - i-й электрод N-го сечения

6 - эластичный носитель модулей (пояс, ремень)

7 - кабельная система

8 - стандартный разъем.

На фиг.2 изображена структурная схема электродной системы, состоящей из К модулей в сборе, где

9 - первый модуль

10 - i-й модуль

11 - К-й модуль

12 - застежка для носителя модулей (ремня).

Каждый модуль выполнен в виде пластины 1 (фиг. 1), на которой закреплено N электродов с обеспечением постоянства расстояний между несколькими сечениями, расположенными в разных плоскостях. Первый электрод 2 принадлежит сечению первой плоскости, второй электрод 3 принадлежит сечению второй плоскости, третий электрод 4 принадлежит сечению третьей плоскости, последний электрод 5 принадлежит сечению N-ой плоскости. Пластина 1 неподвижно закреплена на эластичном носителе 6. Электроды (1-N) каждого модуля электрически соединены кабельной системой 7 со стандартным разъемом 8, что обеспечивает их подключение к электронному блоку сбора данных и управления аппарата ЭИТ (на фигурах не показан).

Вся система (фиг. 2) сформирована из идентичных модулей, выполненных в виде пластин 1, каждая из которых содержит группы электродов из нескольких сечений (1-N), расположенных в разных плоскостях, при этом пластины 1 закреплены на эластичном носителе (поясе, ремне) 6 на равном расстоянии относительно друг друга. Первый модуль 9 (фиг. 2) содержит 1-е электроды каждого из N сечений, расположенных в разных плоскостях. Промежуточный модуль 10 содержит i-е электроды каждого из N сечений, расположенных в разных плоскостях. Последний модуль 11 содержит К-е электроды каждого из N сечений, расположенных в разных плоскостях. В каждом модуле число электродов N равно числу сечений (плоскостей). Общее количество модулей в системе равно К. Общее число электродов в системе составляет К х N. Электродная система в виде набора идентичных модулей из К пластин 1, закрепленных на эластичном носителе 6, оборачивается вокруг исследуемой поверхности биологического объекта, например, грудной клетки и закрепляется застежкой 12.

В отличие от ближайшего аналога заявленная электродная система исключает необходимость индивидуального подбора модулей и выполнения предварительных расчетов в отношении заданных значений расстояний между электродами в модуле. Все модули, выполненные в виде пластин 1, являются идентичными и взаимозаменяемыми. Наложение на биологический объект такой электродной системы, представляющей собой единый пояс, осуществляется всего за одно действие, что сокращает время на подготовку процедуры, не требует дорогостоящего оборудования и специальных помещений. За счет того, что каждая пластина 1 содержит группы электродов из нескольких сечений (1-N), расположенных в разных плоскостях, обеспечивается построение объемного (трехмерного) импедансного томографического изображения картины среза внутреннего состояния биологической ткани в реальном режиме времени. При этом исключены артефакты (случайности, неточности, искажения и ошибки), влияющие на результаты реконструкции поля изменения проводимости биологической ткани, в виду обеспечения эквидистантности между электродами, расположенными, как в одной плоскости сечения, так и в разных плоскостных сечениях, в результате чего достигается высокое качество получаемого трехмерного импедансного изображения.

В ходе экспериментальных исследований был выбран неэластичный, не токопроводящий, не оказывающий вредного химического и токсикологического воздействия на биологический объект материал для пластин 1, а именно, разрешенный к применению в медицине нежесткий пластик, который также может быть заменен на силикон высокой твердости. На каждой пластине 1 в шахматном порядке в 2 ряда расположено 10 углублений круглой формы для установки в них 10-ти круглых электродов, а глубина углублений выполнена таким образом, чтобы после установки в них электродов (1-N) плоскость поверхности каждого электрода, контактирующая с поверхностью биологического объекта, немного выступала над плоской поверхностью пластины 1 в целях обеспечения лучшего контакта. Каждый контактный электрод имеет диаметр 8 мм, толщину 1 мм и выполнен из сплава МНЦ-15-20. Расположение электродов на пластинах 1 в два ряда в шахматном порядке позволяет на минимальной площади разместить большее количество электродов и обеспечить компактность заявляемой электродной системы. Каждая пластина 1 закреплена на эластичном носителе (поясе, ремне) 6 с обеспечением ее фиксации без возможности смещения во время проведения процедуры ЭИТ.

Носитель (пояс, ремень) 6 может быть изготовлен из эластичного, не токопроводящего, не оказывающего вредного химического и токсикологического воздействия на биологический объект материала, разрешенного к применению в медицине, например силикона или резины соответствующих сортов.

Учитывая, что уменьшение количества электродов ведет к уменьшению объема данных, необходимых для построения качественного импедансного изображения, поскольку большинство алгоритмов реконструкции изображения формируют его с помощью сетки, построенной на системе данных о положении измерительных электродов, а увеличение их количества значительно увеличивает время вычислений, необходимых для получения результата импедансного изображения, поэтому в ходе экспериментальных исследований было установлено, что целесообразно размещать на пластине 1 не более 16 электродов в одной плоскости сечения, так как последующее увеличение их количества не влечет за собой существенного улучшения качества реконструкции. Поэтому в целях построения качественного трехмерного изображения для ЭИТ наиболее предпочтительно на один эластичный носитель (пояс, ремень) 6 устанавливать 16 (К=16) электродных модулей (пластин 1), в каждом из которых должно быть расположено по 10 (N=10) электродов в два ряда в шахматном порядке, при этом общее число электродов в системе составит (К х N)=160 шт. Поскольку все электродные модули, устанавливаемые на эластичный носитель 6, являются идентичными они или их элементы, при необходимости, легко заменяются, легко обрабатываются и имеют значительный срок службы, что сокращает затраты при эксплуатации.

Принимая во внимание, что расстояния между центрами размещения электродов на пластине 1 постоянны и исключается возможность смещения электродов, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, в виду отсутствия у материала, из которого выполнена пластина 1, эластичности, то возможно настроить электронный блок управления и контроля аппарата ЭИТ таким образом, что будет визуализировано максимально достоверное и точное импедансное изображение. Такая настройка выполняется однократно не зависимо от типа электродов, задач конкретного исследования, особенностей конкретного пациента или других факторов.

Электроды, изготовленные из сплава МНЦ 15-20 ГОСТ 492-2006, имеют высокую коррозийную стойкость, простоту в обслуживании, долговечность, отсутствие травмирующего воздействия и широко применяются в медицинских приборах.

Если, исходя из задач процедуры ЭИТ, потребуется замена одного вида электродов на другой (смена типа (многоразовые, одноразовые) другой формы, размера, материала и т.п.), то это может осуществляться с помощью адаптера (переходника), представляющего собой специальный узел. Подключение адаптера к электронному блоку сбора информации и управления аппарата ЭИТ для передачи полученных данных осуществляется при помощи стандартных экранированных кабелей 7, разработанных для медицинского применения, через стандартные разъемы 8.

Анализ и визуализация данных, получаемых в ходе процедуры ЭИТ, выполняемой с помощью заявленного технического решения, осуществляются типовыми электронными блоками, которые могут быть реализованы на базе персонального компьютера (ПК), например ноутбука, со специализированным программным обеспечением на основе алгоритмов обработки и построения трехмерных изображений. ПК осуществляет функции обработки, реконструкции, визуализации, архивирования, хранения и передачи экспериментальной информации.

Использование стандартизированных электродов, кабелей и разъемов позволяет снизить стоимость заявленного технического решения, а также значительно повысить его ремонтопригодность.

Заявленное техническое решение обладает универсальностью, помехоустойчивостью, эксплуатационной надежностью и простотой обслуживания, снижает затраты на расходные материалы и эксплуатацию оборудования.

Использование данного технического решения позволяет получить качественный мониторинг при отсутствии вредных ионизирующих излучений, возможность неинвазивной оценки и оперативного получения визуальной 3D-объемной (трехмерной) информации.

Заявленное техническое решение является результатом экспериментальных исследований с использованием метрологического аттестованного оборудования и подтверждено экспериментальной апробацией в клинических условиях.

1. Модульная электродная система для трехмерной электроимпедансной томографии, состоящая из модулей, носителя модулей и соединительного кабеля с разъемами для подключения каждого модуля к электронному блоку сбора данных и управления, причем в каждом модуле на заданном расстоянии друг относительно друга выполнены углубления, в которые установлены электроды, по крайней мере, в одной плоскости сечения, а носитель выполнен с расположенными вдоль его средней продольной линии отверстиями и снабжен застежкой, отличающаяся тем, что электродная система сформирована из идентичных между собой модулей, каждый из которых содержит группу электродов, расположенных в сечениях, находящихся в разных плоскостях, причем каждый модуль закреплен на общем для всех модулей носителе, изготовленном из эластичного в продольном направлении материала, и выполнен в виде пластины из биологически нейтрального материала, не поддающегося растяжению и деформации, а все электроды расположены в углублениях пластины на минимальном эквидистантном расстоянии друг относительно друга, как в одной плоскости сечения, так и в нескольких сечениях, расположенных в разных плоскостях.

2. Модульная электродная система для трехмерной электроимпедансной томографии по п. 1, отличающаяся тем, что электроды расположены на пластине в два ряда в шахматном порядке с минимальным шагом друг относительно друга.

3. Модульная электродная система для трехмерной электроимпедансной томографии по п. 2, отличающаяся тем, что электроды имеют круглую форму.

4. Модульная электродная система для трехмерной электроимпедансной томографии по п. 1, отличающаяся тем, что носитель электродов выполнен в виде резинового ремня или пояса.

5. Модульная электродная система для трехмерной электроимпедансной томографии по п. 1, отличающаяся тем, что пластина каждого модуля выполнена из биологически нейтрального не поддающегося растяжению и деформации силикона.

6. Модульная электродная система для трехмерной электроимпедансной томографии по п. 1, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью использования адаптера для замены одного типа электродов на другой.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к медицине, а именно к способам и комплексам бионического управления протезами, ортезами, экзоскелетами и игровыми приставками. Комплекс состоит из блока датчиков, блока регистрации сигналов и блока реализации управляющих воздействий.
Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии и может быть использовано для коррекции функционального состояния жевательных мышц у стоматологических пациентов.

Изобретение относится к медицинской диагностике, а именно к способам классификации данных, получаемых в результате биоимпедансного исследования. При этом обеспечивают наложение электродов на исследуемый сегмент биообъекта.

Изобретение относится к медицине, а именно к устройствам измерения скорости пульсовой волны в аорте. Устройство содержит: блок обработки данных; верхний и нижний датчики пульсовой волны; средство измерения расстояния между датчиками пульсовой волны; аналого-цифровой преобразователь и источник стабилизированного опорного напряжения.

Изобретение относится к медицине, а именно к комплексам бионического управления техническими устройствами. Комплекс содержит последовательно подключенные друг к другу блок регистрации биосигналов и блок реализации управляющих воздействий, содержащий последовательно включенные блок управления и исполнительный блок.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к кардиологии, и может быть использована для прогнозирования развития острой левожелудочковой недостаточности в виде альвеолярного отека легких у пациентов с острым коронарным синдромом.

Группа изобретений относится к медицинской технике. Система для повышения эффективности сна пользователя содержит устройство обработки сигналов электропроводности кожи и интерфейс для предоставления пользователю рекомендации подготовки ко сну на основании эмоционального состояния пользователя.

Группа изобретений относится к медицинской технике. Система для повышения эффективности сна пользователя содержит устройство обработки сигналов электропроводности кожи и интерфейс для предоставления пользователю рекомендации подготовки ко сну на основании эмоционального состояния пользователя.

Группа изобретений относится к медицине. Эластичный венозный компрессионный ортез, предназначенный для ношения в контакте с кожей пациента, оснащен устройством для измерения времени, в течение которого носится ортез.

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для определения необходимости проведения нормализации тонуса вегетативной нервной системы человека.

Изобретение относится к медицинской технике. Модульная электродная система для трехмерной электроимпедансной томографии состоит из модулей, носителя модулей и соединительного кабеля с разъемами для подключения каждого модуля к электронному блоку сбора данных и управления. В каждом модуле на заданном расстоянии относительно друг друга выполнены углубления, в которые установлены электроды в одной плоскости сечения. Носитель выполнен с расположенными вдоль его средней продольной линии отверстиями и снабжен застежкой. Электродная система сформирована из идентичных между собой модулей, каждый из которых содержит группу электродов, расположенных в сечениях, находящихся в разных плоскостях. Каждый модуль закреплен на общем для всех модулей носителе из эластичного в продольном направлении материала и выполнен в виде пластины из биологически нейтрального материала, не поддающегося растяжению и деформации. Все электроды расположены в углублениях пластины на минимальном эквидистантном расстоянии относительно друг друга, как в одной плоскости сечения, так и в сечениях, расположенных в разных плоскостях. Достигается повышении качества визуализируемых трехмерных изображений исследуемого участка поверхности биологического объекта за счет снижения уровня артефактов на результатах реконструкции поля изменения проводимости биологической ткани для случая трехмерной электроимпедансной томографии посредством обеспечения эквидистантности не только между электродами, расположенными в одной плоскости сечения, но и между электродами, расположенными в нескольких разных плоскостях сечений. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх