Прилад для реєстрації капілярного кровотоку

Корисна модель відноситься до оптики, конкретно до стереомікроскопів, які дають освітлення для фазоконтрастного спостереження і мають більш ніж один шлях світлового променю, а саме до пристроїв, які призначені для реєстрації капіляроскопічних картин і може бути використаний для вимірювання швидкості капілярного кровотоку, а також визначення величини, питомої ваги, форми, калібру нігтьових судин при діагностиці, яка заснована на дослідженні капілярів. Прилад може бути використаний в неврології, нейрохірургії, травматології, судинної хір ургії, кардіології, анестезії і реанімації, загальній терапії. Відомий стереомікроскоп з плавним змінним збільшенням, який використовується для дослідження капілярів. Цей стереомікроскоп оснащений освітлювачем з галогенною лампою потужністю до 150Вт і джгутом оптичного волокна для підведення оптичного випромінювання в площину предмету мікроскопа. Для спостереження капілярів застосовувалася встановлена на ньому аналогова телевізійна камера з телевізійним монітором, підключена до комп'ютера [див. Nailfold Capillaroscopic Monitoring as Preventive Medicine in Subjects Exposed to Ionising Radiation R. Pennarola, B. Perdereau, G. Trenta, J.M. Cosset]. Недоліком такого капіляроскопа є використовування універсальних освітлювачів для стереомікроскопів, які, маючи складну конструкцію і високу ціну, не забезпечують якнайкращі умови спостереження капілярів через однонаправлене косе освітлення. Найближчим аналогом вибраний прилад для реєстрації капілярного кровотоку, який складається з корпусу, в якому встановлена оптична система, фіксатора для пальця, освітлювальної системи, що створює сфокусовану світову пляму, блоку обробки сигналу, причому оптична система має цифровий канал для підключення цифрової камери та спостереження і фіксації зображення на комп'ютері. Освітлювальна система виконана у вигляді світлодіодної лампи, яка розташована збоку під певним кутом до осі оптичної системи і створює косе освітлення [див. патент України №67709, МПК G02B21/36, G02B21/00, 2004р.]. До недоліків такої конструкції капіляроскопа слід віднести одностороннє бокове підсвічування, яке приводить до появи тіней, внаслідок чого форма і розміри зображень капілярів залежатиме від їх орієнтації відносно напряму підсвічування. Використовування оптичної схеми косого освітлення є якнайкращим для спостереження капілярів розташованих перпендикулярно площині, в якій лежать оптичні осі оптичної системи і освітлювача. Якщо капіляр розташований в цій площині, то контраст його зображення буде меншим, оскільки він освітлений під кутом. Також можлива поява тіньових ефектів при косому освітленні. В основу корисної моделі покладено завдання створити такий прилад для реєстрації капілярного кровотоку, в якому шляхом зміни конструкції освітлювача і його місця розташування забезпечуються якнайкращі умови рівномірного безтіньового освітлення капілярів. Це забезпечує можливість досягнення найкращого контрасту зображення при будь-яким розташуванні капілярів. Для вирішення завдання запропонований прилад для реєстрації капілярного кровотоку, який складається з корпусу, в якому встановлена оптична система, фіксатора для пальця, освітлювальної системи, що створює сфокусовану сві тову пляму, причому оптична система має канал для підключення цифрової камери та спостереження і фіксації зображення на комп'ютері, у якому, згідно з корисною моделлю, освітлювальна система виконана у вигляді набору світлодіодів, кожний з яких оснащений фокусуючою лінзою, які закріплені по периметру пустотілого захисного кожуха, розміщені концентричне з рівним кутовим шагом навкруги осі оптичної системи і нахилені до неї під кутом 45±10°. При такому виконанні освітлювача точка перетину цих осей і оптичної осі стереомікроскопа співпадає з точкою перетину оптичної осі і плоскості досліджуваного об'єкту. Цим забезпечується освітлення проміжне між освітленням світлого і темного полів. В результаті в об'єктив стереомікроскопа потрапляє переважно проміння, відбите від капілярів, а велика частина проміння, відбитого від поверхні шкіри проходять мимо об'єктиву. При великих кутах зменшується частина потоку оптичного випромінювання, що потрапляє в мікрооб'єктив. А при менших - збільшується частина потоку, відбитого від масла на поверхні шкіри, яка є перешкодою при спостереженні капілярів. Важливою перевагою такого освітлення є те, що замість однонаправленого косого освітлення використовується кругове косе освітлення. Через це контраст зображення капіляра не залежатиме від його орієнтації в плоскості предметів. В залежності від потреб освітлюваності, кількість світлодіодів може складати від 3 до 24 штук. В оптимальному варіанті захисний кожух встановлений у нижній частині корпусу оптичної системи. Для надійного захисту лікаря і пацієнта від випромінювання і нагріву освітлювача, а також для уникнення сторонніх світових відблисків, кожух покрашений в чорний колір. Для можливості регулювання відстані між фіксатором і оптичною системою (для різних об'єктів дослідження, наприклад, нігтів ніг або рук), також для зручності транспортування, корпус з оптичною і освітлювальною системами встановлений на штативі з можливістю переміщення вздовж нього. Для зручності наведення оптичної системи на об'єкт дослідження, прилад додатково оснащений двома окулярами. Для можливості швидкої зміни поля зору для спрощення пошуку і детального спостереження капілярів як оптичну систему використовують стереомікроскоп зі змінним збільшенням. Фіксатор може мати поглинальний світло екран для зменшення відблисків, що попадають в об'єктив від об'єктів за межами поля зору. Використання запропонованого приладу, у якому як освітлювач використовується система світлодіодів, кожен з яких має фокусуючу лінзу, яка фокусує його потік на поверхні шкіри дозволяє одержати якісні зображення капілярів під шкірою. Потужні (надяскраві) світлодіоди, забезпечують підсвічування білим світлом, що дозволяє одержати якісні кольорові зображення капілярів; можливе використовування потужних (надяскравих) світлодіодів в синьому і ультрафіолетовому діапазонах для спостереження флюоресценції капілярів. Розташування діодів забезпечує якнайкращі умови рівномірного освітлення капілярів і виконується умова безтіньового підсвічування. На Фіг.1 зображена принципова схема запропонованого приладу. На Фіг.2 зображений світлодіод з лінзою. Прилад для реєстрації капілярного кровотоку складається з корпусу 1, в якому встановлена оптична система 2, яка виконує збільшення зображення капілярної картини і фокальна площа якої знаходиться на освітленій частині нігтьового ложа, що перед початком процедури змащується камфорною олією, фіксатора 3 для пальця, виконаного у вигляді пластинки із заглибленням за формою пальців, освітлювальної системи 4, що створює сфокусовану світову пляму на нігтьовому ложі пальця руки пацієнта, причому оптична система має канал 5 для підключення цифрової камери 6 та спостереження і фіксації зображення на комп'ютері 7. Освітлювальна система 4 виконана у вигляді набору світлодіодів 8, кожний з яких оснащений фокусуючою лінзою 9, які закріплені по периметру п устотілого захисного кожуха 10 розміщені концентричне з рівним кутовим шагом навкруги осі оптичної системи і нахилені до неї під кутом 45±10°. Корпус 1 з оптичною 2 і освітлювальною 4 системами встановлений на штативі 11 з можливістю переміщення вздовж нього. Прилад оснащений двома окулярами 12. Прилад працює таким чином. Пацієнт сідає біля столу у вільній позі, без напруження. Кисть повинна знаходитися на рівні серця. Передпліччя і долоня руки поміщаються на м'яку, але міцну опору на предметному столику. Пальці кладуться на столик, а вибраний для дослідження палець поміщають на фіксаторі 3 під об'єктив оптичної системи 2 (стереомікроскопу). Рука досліджуваного повинна бути звільнена від кілець, браслетів, тісного одягу. На область дослідження наносять краплю камфорного масла. Температура столика і ложа для пальця повинна бути не нижчою 27°С. На епоніхій фокусується світло від джерела освітлення 4. Капіляри нігтьового ложа підводяться у фокус оптичної системи 2 для отримання чіткого зображення на моніторі. Спочатку необхідно провести оглядове дослідження при збільшенні х400, яке дасть уявлення про кількість капілярів на одиницю поверхні, ступеня їх звивистості і варіабельності. Для вимірювань слід вибирати зони з доброю візуалізацією. Настройка і вибір капілярних петель здійснюється безпосередньо по зображенню, виведеному на екран монітора. При дослідженні оцінюється візуально щільність розподілу капілярів, їх форма (ступінь звивистості), наявність анастомозів, кількість агрегатів формених елементів крові. Обробка первинної інформації з метою отримання даних про капілярний кровоток виробляється за допомогою спеціально розробленого програмного забезпечення. Запропонований прилад дає змогу досліджувати капіляри нігтьового ложа у відбитому світлі, збільшуючи зображення більше ніж у 80 разів. Він оснащений освітлюючою системою, за допомогою якої шкіра нігтьового валика просвічується сфокусованим світлом. Спеціальна оптика передає отримане зображення на ПЗС-матрицю кольорової відеокамери, сигнал з якої надходить на відемонтажний комплекс, а потім - на ПК. Таким чином ми можемо не тільки візуально спостерігати капілярну картину нігтьового ложа в окуляр, але ще й скористатись усіма перевагами програмної обробки комп'ютерної візуалізації. Дана система працює на основі електронно-оптичного методу, що дає змогу створювати сфальцьоване оптичне випромінювання на пальці обстежуваного. Світлова пляма розмішується у фокусі збільшувальної оптичної системи, яка й фіксує капілярний кровотік, а далі на основі програмної обробки та візуального аналізу одержуваного відеозображення отримуємо якісні та кількісні характеристики капілярного кровотоку. Регулярне капіляроскопічне дослідження дає змогу проводити діагностику розладів мікроциркуляції, неінвазивно контролювати ефективність проведення анти агрегатної терапії у пацієнтів з ішемічною хворобою серця, цукровим діабетом і т.д., а також досліджувати динаміку реакцій мікроструктур і матеріалів. Комп'ютерна обробка капіляроскопічних досліджень забезпечує: - можливість прижиттєвої візуалізації мікроциркуляторних змін капілярного кровотоку на екрані монітора комп'ютера; - архівацію в базі даних зображень капілярного кровотоку, а також їх перегляд у довільному порядку; - посилення контрастності зображення; - вимірювання розмірів капілярів, кількості агрегатів формених елементів крові; - проведення спостереження в динаміці капілярного кровотоку при збільшеннях у 100 разів; - прогнозування передінсультних і передінфарктних станів пацієнтів.