Спосіб дистанційної діагностики стану людини

1. Спосіб дистанційної діагностики стану людини шляхом вимірювання електромагнітного випромінювання органів і тканин людини за допомогою високочутливого приймача з подальшою обробкою результатів вимірювання, причому при обробці результатів вимірювання здійснюють детектування високочастотного шумового сигналу й виділення низькочастотної складової, що модулює, який відрізняється тим, що вимірювання проводять у зонах іннервації, причому при кожному одиночному вимірюванні спочатку вимірюють одночасно вертикальні і горизонтальні поляриза 2 (19) 1 3 Винахід відноситься до області медичної діагностики і може бути використаний для ранньої діагностики захворювань людини в тому числі онкологічних захворювань. Дослідження електромагнітного випромінювання біологічних об'єктів в радіодіапазоні дає можливість отримувати обширну інформацію про ці об'єкти. Добре відомі і показали свою ефективність багато методів медичної діагностики, заснованих на використанні радіодіапазону. Це в першу чергу методи ядерного і парамагнітного резонансу, методи теплобачення в інфрачервоному діапазоні, метод глибинної радіометрії в дециметровому діапазоні і інформаційно-хвилеві методи в міліметровому діапазоні довжин хвиль. Останні використовують як методи пасивної локації, так і методи активної локації, що реалізовуються, наприклад при спектрометрії абсорбції. В методах пасивної локації прийнято розділяти дві компоненти електромагнітного випромінювання біооб'єкту - теплову, яка характеризується рівнем потужності сигналів з температурою радіояскравості від 0,1 °С до 45°С і нетеплову або інформаційну, яка характеризується рівнем потужності сигналів з температурою радіояскравості від 0,000001°С до 0,1°С. Як відомо, теплові процеси в організмі грають величезну роль при метаболізмі, і їх реєстрація дозволяє ефективно виявляти патологічні процеси на ранніх стадіях їх прояву, що у багатьох випадках на декілька років випереджає результати діагностичних досліджень, заснованих на контролі морфологічних змін тканин. Особливу роль при цьому грають динамічні параметри теплових процесів в організмі. Достатньо новим напрямом в методах дослідження біооб'єктів є реєстрація електромагнітних полів нетеплового або інформаційного рівня. Отримання цих даних дозволяє набагато глибше поглянути на процеси, що протікають не тільки в органі в цілому, але і на клітинному рівні, а в перспективі аж до процесів, що протікають в ядрі клітини. Проте реєстрація сигналів, як нижньої межі теплового рівня, так і нетеплового натрапляє на ряд складнощів, які вирішені авторами винаходу. Відомий спосіб функціональної діагностики організму описаний в патенті Російської Федерації №2192781, опублікованому 20.11.2002р., індекс МПК А61В6/02, який полягає в тому, що здійснюють вплив на досліджуваний об'єкт, поміщений усередині захисної капсули, низькоінтенсивним електромагнітним випромінюванням міліметрового діапазону довжин хвиль із перебудовою по частоті, що включає резонансні біологічно активні частоти в діапазоні 48-54 ГГЦ, при потужності випроміню2 вання не перевищуючої 50 мкВт/см , реєстрацію змін електромагнітного поля відгуку за допомогою прийомного пристрою, що включає принаймні один датчик - аплікатор, з'єднаний з радіометром, у сантиметровому або дециметровому діапазоні у вигляді спектрограми, що уявляє собою амплітудно-частотну характеристику, зіставлення отрима 92381 4 ної спектрограми з еталонною й проведення оцінки стану організму по взаємному розташуванню й крутості переднього фронту піків амплітуди поблизу резонансних частот. Як еталонну спектрограму використовують спектрограму дистильованої води або фізіологічного розчину. Глибина зондування міняється від 1,5см до 17см. Реєстрацію амплітудно-частотної характеристики досліджуваної ділянки тіла здійснюють за допомогою прийомного пристрою, що включає безліч датчиків-аплікаторов, скомплектованих у матрицю й з'єднаних з радіометром, що не перебудовується по частоті, шляхом виборчого підключення датчиків до радіометра, причому порядок підключення датчиків, а також розпізнавання області формування радіовідгуку визначаються відповідною комп'ютерною програмою. Амплітудно-частотні характеристики досліджуваної ділянки тіла на різній глибині здійснюють за допомогою прийомного пристрою, що включає принаймні один датчик-аплікатор, постачений буферним діелектричним прошарком з радіопрозорого матеріалу, погодженого по хвильовому опіру з антеною-аплікатором і шкірою пацієнта, і з'єднаний з радіометром, що не перебудовується по частоті, шляхом послідовної зміни товщини буферного прошарку. Реєстрацію амплітудно-частотної характеристики відгуку з різної глибини досліджуваної ділянки тіла здійснюють за допомогою прийомного пристрою, що включає принаймні один датчик, з'єднаний з радіометром, що перебудовується по частоті, шляхом послідовного виміру прийнятих частот. Зіставлення отриманої спектрограми з еталонною здійснюють у програмно-обчислювальному модулі. Загальними ознаками є те, що виконується опромінення об'єкту та вимірювання електромагнітного випромінювання відгуку з подальшою обробкою результатів вимірів. Недоліками відомого способу є те що: - відсутність вимірювання вертикальних і горизонтальних поляризаційних складових випромінювання, не дозволяє отримати адекватну оцінку випромінювань; - відсутність розділення сигналу, що приймається, на тепловий і нетепловий або інформаційний рівні, не дає можливості організувати оптимальне оцифровування і практично в два рази підвищити інформативність вимірювань; - відсутні заміри, безпосередньо, випромінювань конкретних органів людини, та виконання замірів одночасно великою кількістю прийомних датчиків, які приймають сигнали одночасно з багатьох зон привносить плутанину, та створює складнощі при переробці одержаної інформації, робить неоднозначними результати вимірювань. Найбільш близьким до способу вимірювання електромагнітних випромінювань тіла людини для діагностики є спосіб неінвазивної дистанційної діагностики стану людини описаний в патенті Російської Федерації №2144781 С1, опублікованому 27.01.2000р., індекс МПК А61В5/00, який викону 5 92381 6 ють шляхом виміру електромагнітного випромінювимірювань, раціональніше, з позиції біофізики, вання органів і тканин людини за допомогою висопроводити вимірювання в зонах іннервації, з якими кочутливого приймача з наступною обробкою й досліджуваний орган має цілком з'ясовний електаналізом результатів вимірів. Вимір електромагніричний зв'язок; тного випромінювання органів і тканин людини - те що, вимірювання у вертикальній і горизонпроводять в міліметровому й/або дециметровому тальній поляризаціях проводять з рознесенням в діапазонах, обробку результатів вимірів здійснючасі і зміну заміру поляризації проводять повороють шляхом детектування високочастотного шутом антени приблизно на 90°. Враховуючи значущі мового сигналу й виділення низькочастотної складинамічні зміни параметрів, рознесених в часі, це дової, що модулює, далі здійснюють її не дозволяє отримати адекватну оцінку поляризаспектральний аналіз із використанням різних спекційних властивостей випромінювань, крім того, тральних вікон, що згладжують, визначають сисмеханічна зміна поляризації приводить до значних тематичні компоненти в оцінках спектрів з допомопомилок орієнтації приймального модуля, що тагою методу нелінійного оцінювання з виділенням кож негативно позначається на достовірності оцінзалишкових кривих в оцінках спектра за винятком ки поляризаційних параметрів. систематичної компоненти, формують діагностичні Метою винаходу є підвищення інформативноознаки у вигляді параметрів систематичних компості та однозначності вимірювань для можливості нент і характеристик залишкових кривих, після підвищення точності та достовірності оцінювання цього проводять додаткові виміри з наступною функціонального стану органів людини. їхньою обробкою, аналізом і формуванням додатСуть нашого винаходу полягає в тому що викових діагностичних ознак, із сукупності однорідконується вимірювання електромагнітного випроних діагностичних ознак будують безліч динамічмінювання органів і тканин людини за допомогою них рядів, на підставі динамічних рядів з високочутливого приймача з подальшою обробкою використанням статичного й/або нейросітьового результатів вимірювання, причому при обробці класифікатора визначають наявність онкологічного результатів вимірювання здійснюють детектування захворювання, при цьому антену приймача розтависокочастотного шумового сигналу й виділення шовують так, що її поздовжня вісь перпендикулярнизькочастотної складової, що модулює. Вимірюна поверхні тіла, потім міняють орієнтацію антени вання проводять у зонах іннервації, причому при приймача на 90° щодо його поздовжньої осі й покожному одиночному вимірюванні спочатку вимівторюють вимірювання з наступною їхньою обробрюють одночасно вертикальні і горизонтальні покою, аналізом і формуваннямдіагностичних ознак, ляризаційні складові, власного випромінювання для кожного з яких будують другу безліч динамічоргана або тканини людини, потім опромінюють них рядів, шляхом зіставлення динамічних рядів, орган або тканину широкосмужним зондувальним отриманих до й після зміни орієнтації антени сигналом і вимірюють одночасно вертикальні й приймача, з використанням додаткового статистигоризонтальні поляризаційні складові вторинного чного й/або нейросітьового класифікатора дифевипромінювання, структуровано в цифровому виренціюють онкологічне захворювання. гляді записують детектовану інформацію з кожного Загальними суттєвими ознаками є те, що дисодиночного вимірювання, обробляють результати танційну діагностику стану людини виконують вимірювань. шляхом вимірювання електромагнітного випроміПри обробці результатів вимірювання кожного нювання органів і тканин людини за допомогою одиничного вимірювання зареєстрованих детектовисокочутливого приймача з подальшою обробкою ваних сигналів, виділяють теплову й нетеплову результатів вимірювання, причому при обробці енергетичні компоненти, формують амплітуднорезультатів вимірювання здійснюють детектування частотні або амплітудно-часові ряди, аналізують високочастотного шумового сигналу й виділення числові показники діагностичних параметрів і станизькочастотної складової, що модулює. влять діагноз. Недоліками відомого способу є: Вимірювання виконують в інфрачервоному ді- відсутність розділення сигналу, що приймаапазоні довжин електромагнітних хвиль, або виміється, на тепловий і нетепловий або інформаційрювання виконують у субміліметровому діапазоні ний рівні, що не дає можливості організувати опдовжин електромагнітних хвиль, або вимірювання тимальне оцифровування і практично в два рази виконують у міліметровому діапазоні довжин елекпідвищити інформативність вимірювань; тромагнітних хвиль, або у дециметровому діапа- відсутність зондуючого широкосмугового сигзоні довжин електромагнітних хвиль. налу, використаного як тестовий пілот-сигнал для Діагностичним параметром є коефіцієнт полязбудження електромагнітної структури досліджуризації зареєстрованих сигналів електромагнітного ваних тканин, органів або залоз, який по їх відповипромінювання, або діагностичним параметром є відної реакції дозволяє значно точніше і достовіркоефіцієнт кореляції зареєстрованих сигналів елено оцінити функціональний стан об'єкту ктромагнітного випромінювання відносно вибраної досліджень і провести оптимальне калібрування опорної функції, або діагностичним параметром є приймального тракту, як по тепловій, так і по нетепорівняння середнього значення параметрів зарепловій або інформаційній компонентам; єстрованих сигналів електромагнітного випромі- те що, вимірювання проводять в крапці на нювання з еталонним. поверхні тіла, найближчій до досліджуваного оргаШирокосмужний зондувальний сигнал вибину, що в безлічі випадків нездійсненно оскільки рають у діапазоні амплітуд від 1 мкВ до 50 В. Довбільшість органів прикриті іншими органами або жина зондувального імпульсу від 10 наносекунд до залозами, що робить неоднозначними результати 0,01 наносекунди. 7 92381 8 Відмітними суттєвими ознаками дійсними у На Фіг.4 зображена амплітудно-часова діагравсіх випадках є те, що вимірювання проводять у ма теплової енергетичної компоненти. зонах іннервації, причому при кожному одиночноНа Фіг.5 зображена амплітудно-часова діаграму вимірюванні спочатку вимірюють одночасно ма нетеплової енергетичної компоненти. вертикальні і горизонтальні поляризаційні складоНа Фіг.6 зображенні результати вимірювання ві, власного випромінювання органа або тканини без поляризації. людини, потім опромінюють орган або тканину На Фіг.7 зображені результати вимірювання широкосмужним зондувальним сигналом і виміполяризаційних складових. рюють одночасно вертикальні й горизонтальні На Фіг.8 зображені амплітудно-часові поляриполяризаційні складові вторинного випромінюванзаційні складові здорової людини. ня, структуровано в цифровому вигляді записують На Фіг.9 зображені амплітудно-часові поляридетектовану інформацію з кожного одиночного заційні складові ВІЧ інфікованої людини. вимірювання, обробляють результати вимірювань, На Фіг.10 зображені амплітудно-часові поляз кожного одиничного вимірювання зареєстроваризаційні складові людини хворої на рак легенів. них детектованих сигналів електромагнітного виСпосіб здійснюють таким чином: пацієнт розпромінювання, виділяють теплову й нетеплову ташовується в кріслі, в безеховому екранованому енергетичні компоненти, формують амплітудноприміщенні. Приймальна антена, здібна приймати частотні або амплітудно-часові ряди, аналізують одночасно вертикальні й горизонтальні поляризачислові показники діагностичних параметрів і стаційні складові, приймача прямого посилення вибвлять діагноз. раного діапазону довжин хвиль, розташовується Відмітними суттєвими ознаками дійсними в на відстані від 5см до 300см від поверхні тіла паціокремих випадках є те, що діагностичним парамеєнта, залежно від типу антени та обраному діапатром є коефіцієнт поляризації зареєстрованих сигзону електромагнітних хвиль - дзеркальна або налів електромагнітного випромінювання, або діарупорна. Подовжня вісь антени орієнтована пергностичним параметром є коефіцієнт кореляції пендикулярно поверхні тіла над зоною іннервації зареєстрованих сигналів електромагнітного вивибраного органу або залози. Енергія випромінюпромінювання відносно вибраної опорної функції, вання досліджуваної зони іннервації, по потужності або діагностичним параметром є порівняння серепропорційна в кожен момент часу його термодиднього значення параметрів зареєстрованих сигнамічній температурі, поступає на приймальну налів електромагнітного випромінювання з етаантену 1 (Фіг.1). Частина енергії власного випромілонним. нювання відбивається від антени і затухає в наШирокосмужний зондувальний сигнал вибивколишньому просторі, а частина поступає в рають у діапазоні амплітуд від 1 мкВ до 50 В з доприймач 3, де детектується і через пристрій анавжиною зондувального імпульсу від 10 наносекунд лого-цифрового і цифро-аналогового перетворендо 0,01 наносекунди. Вимірювання виконують в ня 6 поступає в пам'ять мікропроцесора 7, де заінфрачервоному діапазоні довжин електромагнітпам'ятовується. Для запису сигналу вторинного них хвиль, або у субміліметровому діапазоні доввипромінювання по команді з мікропроцесора 7, жин електромагнітних хвиль, або у міліметровому через пристрій аналого-цифрового і цифродіапазоні довжин електромагнітних хвиль, або у аналогового перетворювача 6 сигнал подається на дециметровому діапазоні довжин електромагнітсинхронізатор 4, який запускає генератор широконих хвиль. смугового зондуючого сигналу 5, що опромінює Технічним результатом заявленого способу зону іннервації через антену 2, що є відкритим вимірювання електромагнітних випромінювань кінцем круглого хвилеводу, одночасно, на час витіла людини для діагностики є підвищення достопромінювання блокується робота приймача 3. Пісвірності і відтворюваності результатів вимірювань, ля припинення випромінювання, синхронізатор 4 і, зрештою, підвищення ефективності діагностики відключає генератор широкосмугового зондуючого організму біооб'єкту шляхом вимірювання власносигналу 5 і включає приймач 3 на запис вторинного і вторинного, після дії широкосмугового зондуюго випромінювання. Амплітудно-часові діаграми, чого сигналу, в ортогональних поляризаціях вищо ілюструють функціональні процеси при реаліпромінювань в інфрачервоному, або зації способу, що заявляється, представлені на субміліметровому, або міліметровому, або дециФіг.2. метровому діапазоні довжин хвиль. Такі вимірюt-1 - початок реєстрації власних випромінювання дозволяють оцифрувати зареєстровані сигвань, початок циклу одиничного запису; нали та виконати математичну обробку і за t-2 - закінчення реєстрації власних випромінюдопомогою знайдених діагностичних параметрів вань; поставити правильний діагноз. t-3 - t-4 - інтервал часу генерації широкосмугоНа Фіг.1 зображена структурна схема зв'язків вого зондуючого імпульсу тривалістю t=1…10 напри вимірюванні. носекунд і амплітудою - А; На Фіг.2 зображена амплітудно-часова діаграt-5 - початок реєстрації вторинних випромінюма, яка відображає вигляд різних типів сигналів: вань; власне електромагнітне випромінювання, широкоt-6 - закінчення реєстрації вторинних випромісмуговий сигнал, вторинне електромагнітне винювань, завершення циклу одиничного запису. промінювання. Після завершення заданого числа циклів запиНа Фіг.3 зображена амплітудно-часова діаграсу, відповідної кількості тих, що підлягають обстема початкового детектованого зареєстрованого женню органів і залоз, інформація з мікропроцесосигналу. ра 7 передається в блок обробки і відображення 9 92381 10 інформації 8, виконаний на базі персонального ло для теплової компоненти 1,01, нетеплової комкомп'ютера. Тут запускається програма що викопоненти 1,03, а вторинного випромінювання для нує наступні дії: теплової компоненти 2,2, нетеплової компоненти Сортування записаної інформації по парамет3,4. При порівнянні з результатами еталонних вирах номер одиничного запису (орган або залоза), мірів, які виконувались при відомому діагнозі власне або вторинне випромінювання, вертикальзробили висновок що пацієнт ВІЛ-інфікований, що на або горизонтальна поляризація. Тим самим на в подальшому було підтверджене традиційними кожен одиничний запис доводиться чотири посліметодами діагностики. довності низькочастотної компоненти сигналу. 2. Пацієнту Ф, діагностичне вимірювання викоВиділяють з початкових амплітудно-частотних нували на частоті міліметрового діапазону 100 часових послідовностей теплову і нетеплову комГГц, у зоні іннервації тімусу - вілочкової залози. поненти сигналу (Фіг.4 та Фіг.5). Після цього для Спочатку виміряли одночасно вертикальні і горикожного одиничного запису формується вісім посзонтальні поляризаційні складові власного випролідовностей. мінювання та зареєстрували вимірювання, потім Розраховуються і записуються числові паравиконали опромінення широкосмужним зондуваметри послідовностей, наприклад - середнє знальним сигналом протягом 2 наносекунд з амплітучення амплітуд сигналу, або коефіцієнт поляризадою 150 мкВ, після закінчення опромінювання виції і на базі одержаних результатів виконується міряли одночасно вертикальні і горизонтальні діагностика. поляризаційні складові вторинного випромінюванПри впровадженні способу автори провели ня. Після виділення теплової і нетеплової комповимірювання електромагнітного випромінювання нент результатів вимірювання, записали 8 ампліорганів та залоз хворих з встановленим діагнозом, тудно-часових рядів (одну пару з діаграм див. та здорових людей і створили карти числових поФіг.10). По осі Х - час у мілісекундах , а по осі Y казників діагностичних параметрів в залежності від амплітуда сигналу в умовних одиницях. Коефіцієнхвороби. ти поляризації власного випромінювання дорівнюДля перевірки ефективності вимірювання провало для теплової компоненти 4,1, нетеплової водили порівняльні дослідження, наприклад, викокомпоненти 2,3, а вторинного випромінювання для нували вимірювання одночасно в вертикальній і теплової компоненти мінус 4,3, нетеплової компогоризонтальній поляризаційних складових згідно ненти мінус 3,2, при порівнянні з результатами заявленого нами способу, і вимірювання однопоеталонних вимірів, які виконувались при відомому ляризаційні (див Фіг.6 та Фіг.7). В результаті встадіагнозі - зробили висновок що у пацієнта рак леновлено, що при вимірюванні на однаковому оргагенів, що в подальшому було підтверджене традині на тілі пацієнта А, та пацієнта В в ційними методами діагностики. однополяризаційному режимі амплітудно-часові 3. Пацієнту К, діагностичне вимірювання викопоказники, практично однакові, а при вимірюванні нували на частоті інфрачервоного діапазону 200 одночасно у вертикальній і горизонтальній поляТГц, у зоні іннервації тімусу - вілочкової залози. ризаційних складових згідно винаходу показники Спочатку виміряли одночасно вертикальні і горирізні і стабільно залежать від стану людини. На зонтальні поляризаційні складові власного випроФіг.8 показана амплітудно-часова діаграма в горимінювання та зареєстрували вимірювання, потім зонтальній і вертикальній поляризаційних складовиконали опромінення широкосмужним зондувавих здорової людини. При виборі діапазону частот льним сигналом протягом 0,1 наносекунди з ампвимірювання ми враховували, що міліметровий і літудою 50 мкВ, після закінчення опромінювання субміліметровий діапазони характерні для молевиміряли одночасно вертикальні і горизонтальні кулярних і клітинних процесів. Дециметровий діаполяризаційні складові вторинного випромінюванпазон найбільш якісно відбиває процеси в органах ня. Після виділення теплової і нетеплової компоі залозах у цілому. Сантиметровий діапазон перенент результатів вимірювання, записали 8 амплібуває поза резонансними процесами відзначених тудно-часових рядів. Середнє значення власного структур. випромінення дорівнювало для теплової компонеПриклади конкретних вимірювань: нти 190 та 180, нетеплової компоненти 1,8 та 1,6, 1. Пацієнту Т, діагностичне вимірювання викоa вторинного випромінювання для теплової комнували на частоті субміліметрового діапазону 400 поненти 220 та 105; нетеплової компоненти 15,4 ГТц, у зоні іннервації тімусу - вілочкової залози. та 10,1, при порівнянні з результатами еталонних Спочатку виміряли одночасно вертикальні і горивимірів, які виконувались при відомому діагнозі зонтальні поляризаційні складові власного випрозробили висновок що пацієнт ВІЛ-інфікований, що мінювання та зареєстрували вимірювання, потім в подальшому було підтверджене традиційними виконали опромінення широкосмужним зондуваметодами діагностики. льним сигналом протягом 5 наносекунд з ампліту4. Пацієнту Л, діагностичне вимірювання викодою 100 мкВ, після закінчення опромінювання винували на частоті інфрачервоного діапазону 200 міряли одночасно вертикальні і горизонтальні ГГц, у зоні іннервації тімусу - вілочкової залози. поляризаційні складові вторинного випромінюванСпочатку виміряли одночасно вертикальні і гориня. Після виділення теплової і нетеплової композонтальні поляризаційні складові власного випронент результатів вимірювання, записали 8 амплімінювання та зареєстрували вимірювання, потім тудно-часових рядів (одну пару з діаграм див. Фіг. виконали опромінення широкосмужним зондува9). По осі Х - час у мілісекундах , а по осі Y - амплільним сигналом протягом 0,1 наносекунди з амптуда сигналу в умовних одиницях. Коефіцієнти літудою 500 мкВ, після закінчення опромінювання поляризації власного випромінювання дорівнювавиміряли одночасно вертикальні і горизонтальні 11 92381 12 поляризаційні складові вторинного випромінюванкомпоненти 220 та 105, нетеплової компоненти ня. Після виділення теплової і нетеплової компо15,4 та 10,1, при порівнянні з результатами етанент результатів вимірювання, записали 8 амплілонних вимірів, які виконувались при відомому тудно-часових рядів Середнє значення власного діагнозі - зробили висновок, що у пацієнта рак левипромінювання дорівнювало для теплової компогенів, що в подальшому було підтверджене традиненти 190 та 180, нетеплової компоненти 1,8 та ційними методами діагностики. 1,6, а вторинного випромінювання для теплової 13 92381 14 15 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 92381 Підписне 16 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601