Устройство измерения площади поражений кожных покровов с каналом спектроскопии
Устройство относится к диагностической электронной медицинской технике, в частности к проведению диагностики кожных покровов в дерматологии, и может быть использовано для измерения площади поражения кожной поверхности, дефектов различной конфигурации, происхождения, а также контроля их изменений с использованием дополнительной информации, получаемой по спектрам рассеяния кожи. Устройство измерения площади поражений кожных покровов с каналом спектроскопии, содержащее светодиод, подключенный к устройству управления светодиодом, которое подключено к микроконтроллеру, к микроконтроллеру также подключены кнопки, интегрированный оптический сенсор, блок беспроводного интерфейса с подключенной к нему антенной, компьютер, подключенный к устройству по беспроводному интерфейсу, последовательно соединенные интегрированный спектрометр, усилитель спектрометра, аналого-цифровой преобразователь, подключенный к микроконтроллеру, причем светодиод выполнен с широким спектром излучения, а микроконтроллер выполнен с встроенным блоком цифровой обработки сигналов. Это позволило расширить функциональные возможности и повысить точность и оперативность бесконтактной диагностики кожных поражений в клинических условиях с использованием метода спектроскопии. 1 илл.
Устройство относится к диагностической электронной медицинской технике, в частности к проведению диагностики кожных покровов в дерматологии, и может быть использовано для измерения площади поражения кожной поверхности, дефектов различной конфигурации, происхождения, а также контроля их изменений с использованием дополнительной информации, получаемой по спектрам рассеяния кожи.
Известна система прямого сканирования - SIAScope (http://www.cambridge-design.co.ukycase-studies/healthcare/siascop-medical-imaging-system/), представляющая собой усовершенствованный метод дерматоскопии (производится фирмой Astron Clinica Ltd., Великобритания). SIAScope на основании спектрального анализа отраженного от поверхности кожи света получает информацию о ее состоянии. Для этого SIAScope освещает кожу безопасным для организма видимым или ближним красным светом, а затем регистрирует отраженный свет, последовательно получая 8 изображений при длинах волн от 450 до 950 нм (от синего к ближнему красному). Полученное совмещенное изображение представляет собой круг диаметром 11 мм с разрешением более 900 точек/мм2.
Далее изображение анализируется в соответствии с оптической моделью кожи, согласно которой цвет кожи зависит от основных хромофоров - пигментов меланина и гемоглобина; свой вклад в тон кожи вносит и межклеточное вещество дермального слоя, состоящее преимущественно из коллагеновых волокон. Исходное дермоскопическое изображение раскладывается по спектральным характеристикам на несколько так называемых SiАграфов (SIAgraphs), анализ которых позволяет делать выводы об уровне пигментации кожи, о кровоснабжении и о состоянии дермального матрикса.
Недостатком системы можно считать значительную сложность определения площади поражения кожи, особенно в случае трехмерных поверхностей поражения, имеющих сложную геометрическую структуру и превышающих по размерам размер апертуры устройства (круг диаметром 11 мм), а также избыточность спектральной информации, приводящей к высокой сложности и стоимости устройства в целом.
Наиболее близким аналогом устройства выбрана оптическая мышь-световое перо Genius Pen Mouse, описание которого дано на сайте http://www.geniusnet.com/wSite/ct?xItem=47513&ctNode=105.
Данное устройство содержит источник излучения в виде светодиода, устройство управления светодиодом, микроконтроллер, кнопки, блок беспроводного интерфейса, антенну, интегрированный оптический сенсор. Причем, светодиод подключен к устройству управления светодиодом, соединенным с микроконтроллером, к которому подключены интегрированный оптический сенсор, кнопки, а также блок беспроводного интерфейса, соединенный с антенной. Обработка данных производится на компьютере, подключенном к устройству по беспроводному интерфейсу.
Genius Pen Mouse с использованием соответствующего программного обеспечения, которое не входит в комплект поставки, может позволить бесконтактно вводить в компьютер контур пораженного участка кожи сложной формы, (включая складки кожи) а также последующее измерение площади поражения специализированным программным обеспечением и сохранение его в памяти компьютера.
Недостатками устройства-аналога являются узкие функциональные возможности устройства, вследствие которых невозможно получение спектральной информации о поражении кожного покрова, что затрудняет его диагностику.
В основу полезной модели поставлена задача расширить функциональные возможности и повысить точность и оперативность бесконтактной диагностики кожных поражений в клинических условиях с использованием метода спектроскопии.
Задача решается за счет того, что в устройстве измерения площади поражений кожных покровов с каналом спектроскопии, содержащем светодиод, подключенный к устройству управления светодиодом, которое подключено к микроконтроллеру, к микроконтроллеру также подключены кнопки, интегрированный оптический сенсор, блок беспроводного интерфейса с подключенной к нему антенной, компьютер, подключенный к устройству по беспроводному интерфейсу, согласно полезной модели, дополнительно введены последовательно соединенные интегрированный спектрометр, усилитель спектрометра, аналого-цифровой преобразователь, подключенный к микроконтроллеру, причем светодиод выполнен с широким спектром излучения, а микроконтроллер выполнен с встроенным блоком цифровой обработки сигналов.
Благодаря описанным выше изменениям и дополнениям становится возможным использовать метод спектроскопии на основе использования интегрального миниспектрометра в микросхеме типа С11708МА (http://www.hamamatsu./4016/С11708MA/index.html), в устройстве сравнительно небольших габаритов и выполнить его также в форме ручки для удобства использования.
Полезная модель поясняется функциональной схемой.
Устройство содержит светодиод с широким спектром излучения 1, он подключен к устройству управления светодиодом 2. Устройство управления светодиодом 2 соединено с микроконтроллером с встроенным блоком цифровой обработки сигналов 3. К микроконтроллеру 3 подключены интегрированный оптический сенсор 4, кнопки 5, а также блок беспроводного интерфейса 6. Блок беспроводного интерфейса 6 соединен с антенной 7. Для получения спектральной информации служит интегральный спектрометр 8, выход которого подключен ко входу усилителя спектрометра 9. Усилитель спектрометра 9 соединен с аналого-цифровым преобразователем 10, подключенным к микроконтроллеру 3. Для формирования напряжений питания всех элементов схемы служит блок питания. Обработка данных производится на компьютере 11, подключенном к устройству по беспроводному интерфейсу.
Устройство работает следующим образом.
Микроконтроллер 3 с помощью устройства управления светодиодом 2 задает определенную освещенность поверхности кожи. По нажатию кнопки 5 микроконтроллер 3 запускает интегрированный оптический сенсор 4. Интегрированный оптический сенсор 4 получает изображение поверхности и путем его анализа определяет направление движения устройства вдоль поверхности и передает данные в микроконтроллер 3. Микроконтроллер 3 формирует пакет для передачи по беспроводному интерфейсу с помощью блока 6 и излучения полученного сигнала антенной 7. После формирования замкнутого контура участка кожи также нажимается кнопка 5. На основании переданных данных в компьютере происходит формирование контура пораженного участка кожи и затем вычисление его площади.
По нажатию другой кнопки 5 происходит запуск интегрального спектрометра 8. При этом устройство помещается над исследуемым участком кожи для снятия его спектральных характеристик. Выходной видеосигнал спектрометра 8 поступает на согласующий усилитель спектрометра 9, а затем на аналого-цифровой преобразователь 10. Переведенный в цифровую форму сигнал обрабатывается встроенным в микроконтроллер 3 блоком цифровой обработки информации и далее передается по беспроводному интерфейсу посредством блока 6 и антенны 7 на компьютер 11 для дальнейшей обработки.
Обработка на компьютере 11 заключается в построении так называемой карты поражения кожи, которая содержит общий контур области поражения и контуры областей внутри поражения с различными спектральными характеристиками, соответствующими типу и степени поражения. Также на компьютере 11 вычисляется и индицируется площадь пораженного участка.
Периодически процедуру исследования пораженного участка повторяют и по отношению разницы предыдущего и текущего значения площади к прошедшему интервалу времени контролируют изменение площади дефекта кожи.
Устройство позволяет проводить планиметрические обследования больных с дефектами кожных покровов, пригодно для массовых измерений с высокой точностью, позволяет точно отслеживать динамику патологического процесса, корректировать проводимую терапию и добиваться индивидуализации лечения. Повышение технических результатов лечения обеспечивается за счет оперативной инструментальной и математической обработки данных, бесконтактных с раной приемов снятия данных в динамике, надежного и простого доступа к базе данных с целью контроля хода лечения.
Устройство измерения площади поражений кожных покровов с каналом спектроскопии, содержащее светодиод, подключенный к устройству управления светодиодом, которое подключено к микроконтроллеру, к микроконтроллеру также подключены кнопки, интегрированный оптический сенсор, блок беспроводного интерфейса с подключенной к нему антенной, компьютер, подключенный к устройству по беспроводному интерфейсу, отличающееся тем, что дополнительно введены последовательно соединенные интегрированный спектрометр, усилитель спектрометра, аналого-цифровой преобразователь, подключенный к микроконтроллеру, причем светодиод выполнен с широким спектром излучения, а микроконтроллер выполнен с встроенным блоком цифровой обработки сигналов.
