RU73184U1 - DEVICE FOR MEASURING OBJECT SIZES DURING VIDEO ASSESSED OPTICAL AND ENDOSCOPIC EXAMINATION - Google Patents

Abstract

Устройство относится к медицинской технике и может быть использовано в любой области медицины при оптико-эндоскопической диагностике для более точной постановки диагноза, в частности в оториноларингологии для определения размеров анатомических объектов: патологических образований, перфорации барабанной перепонки и инородных тел. С целью улучшения эксплуатационных характеристик, позволяющих расширить область применения и повысить точность измерения в устройстве для определения размеров анатомического объекта при видеоассистированном оптико-эндоскопическом обследовании, содержащем ригидный эндоскоп с тубусом, на тубусе дополнительно установлена насадка, состоящая из корпуса и двух оснований, причем, боковая поверхность корпуса расположена коаксиально относительно тубуса ригидного эндоскопа, проходящего через отверстия выполненные в ее основаниях, также, внутри насадки ,на одном из оснований, обращенном к окуляру ригидного микроскопа размещены полупроводниковый источник лазерного излучения, собирающая линза и видеоблок, а другое основание, выполнено из светопоглощающего материала и снабжено не менее, чем двумя прорезями, либо отверстиями одинаковой конфигурации и размера. 3 Фиг.The device relates to medical equipment and can be used in any field of medicine for optical and endoscopic diagnostics for a more accurate diagnosis, in particular in otorhinolaryngology for determining the size of anatomical objects: pathological formations, perforation of the tympanic membrane and foreign bodies. In order to improve operational characteristics, allowing to expand the scope and increase the measurement accuracy in the device for determining the size of the anatomical object during a video-assisted optical-endoscopic examination containing a rigid endoscope with a tube, an additional nozzle is installed on the tube, consisting of a body and two bases, and, side the surface of the body is located coaxially relative to the tube of the rigid endoscope passing through the holes made in its bases, also in inside the nozzle, on one of the bases, facing the eyepiece of the rigid microscope, there is a semiconductor laser source that collects the lens and video block, and the other base is made of light-absorbing material and is equipped with at least two slots or holes of the same configuration and size. 3 FIG.

Description

Устройство относится к медицинской технике и может быть использовано в любой области медицины при оптико-эндоскопической диагностике для более точной постановки диагноза, в частности в оториноларингологии для определения размеров анатомических объектов: патологических образований, перфорации барабанной перепонки и инородных тел.The device relates to medical equipment and can be used in any field of medicine for optical and endoscopic diagnostics for a more accurate diagnosis, in particular in otorhinolaryngology for determining the size of anatomical objects: pathological formations, perforation of the tympanic membrane and foreign bodies.

Известно устройство для изучения микрообъектов у живых организмов с помощью трехмерной реконструкции результатов компьютерной томографии высокого разрешения. Устройство представляет собой компьютерный томограф высокого разрешения (способный получать сканы с толщиной 0,5 мм и менее) с возможностью их совмещения. После получения и совмещения КТ-сканов в трехмерный объект с реальными размерами, последний переносится в морфометрическую программу с последующим его измерением [1].A device is known for studying microobjects in living organisms using three-dimensional reconstruction of the results of high-resolution computed tomography. The device is a high-resolution computer tomograph (capable of receiving scans with a thickness of 0.5 mm or less) with the possibility of combining them. After receiving and combining CT scans into a three-dimensional object with real dimensions, the latter is transferred to the morphometric program with its subsequent measurement [1].

Недостатком устройства является ограниченная область применения - для изучения микрообъектов у живых организмов и лучевая нагрузка на живой объект.The disadvantage of this device is its limited scope - for the study of micro-objects in living organisms and radiation exposure to a living object.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения перфораций барабанной перепонки, состоящее из полой плотной непрозрачной воронки или трубки, которые также могут состоять из двух и более частей и иметь дополнительные оптические элементы (двояковыпуклую линзу). Данные устройства помещают в наружный слуховой проход и через них производят изучение барабанной перепонки невооруженным глазом с помощью дополнительных оптических устройств, таких как отомикроскоп, двояковыпуклая линза или ригидный эндоскоп, снабженный видеокамерой для фиксации изображения объекта. При этом, сравнивают размер перфорации с размером барабанной перепонки. Размеры перфорации оценивают относительно размера перепонки [2].Closest to the proposed is a device for measuring perforations of the eardrum, consisting of a hollow dense opaque funnel or tube, which can also consist of two or more parts and have additional optical elements (biconvex lens). These devices are placed in the external auditory canal and through them the eardrum is studied with the naked eye using additional optical devices such as an otomicroscope, a biconvex lens or a rigid endoscope equipped with a video camera for capturing an image of the object. In this case, the size of the perforation is compared with the size of the eardrum. The size of the perforation is estimated relative to the size of the membrane [2].

Недостатками известного устройства являются: недостаточная точность при измерении дефекта перепонки, а также при оценке динамики процесса.The disadvantages of the known device are: lack of accuracy when measuring the defect of the membrane, as well as in assessing the dynamics of the process.

Новая техническая задача: улучшение эксплуатационных характеристик позволяющих производить точные измерения объектов при оптическом осмотре.New technical challenge: improving operational characteristics allowing accurate measurements of objects during optical inspection.

Для решения поставленной задачи в устройстве для определения размеров анатомического объекта при видеоассистированном оптико-эндоскопическом обследовании, содержащем ригидный эндоскоп с тубусом, на тубусе дополнительно To solve the problem in the device for determining the size of the anatomical object during a video-assisted optical-endoscopic examination containing a rigid endoscope with a tube, on the tube additionally

установлена насадка состоящая из корпуса и двух оснований, причем, боковая поверхность корпуса расположена коаксиально относительно тубуса ригидного эндоскопа, проходящего через отверстия выполненные в ее основаниях, также, внутри насадки, на одном из оснований, обращенном к окуляру ригидного микроскопа размещены полупроводниковый источник лазерного излучения, собирающая линза и видеоблок, а другое основание выполнено из светопоглощающего материала и снабжено не менее, чем двумя прорезями одинаковой конфигурации и размера.a nozzle is installed consisting of a housing and two bases, moreover, the side surface of the housing is located coaxially relative to the tube of the rigid endoscope passing through the holes made in its bases, also, inside the nozzle, on one of the bases facing the eyepiece of the rigid microscope there is a semiconductor laser source, a collecting lens and a video block, and the other base is made of light-absorbing material and is equipped with at least two slots of the same configuration and size.

Размещение насадки на тубусе ригидного эндоскопа обусловлено необходимостью создания условий для проведения точного морфометрического анализа изображения полученного с помощью увеличивающей оптики без эталонной шкалы. Таким образом, применение лазерного луча позволяет нанести на исследуемый объект необходимую эталонную шкалу, состоящую, по меньшей мере, из двух точек.The placement of the nozzle on the tube of the rigid endoscope is due to the need to create conditions for accurate morphometric analysis of the image obtained using magnifying optics without a reference scale. Thus, the use of a laser beam makes it possible to apply to the object under study the necessary reference scale consisting of at least two points.

Схема устройства приведена на фиг.1. Насадка (2), состоит из пластикового корпуса и двух оснований (3), причем, боковая поверхность корпуса коаксиально расположена относительно тубуса (1) ригидного эндоскопа, проходящего через отверстия выполненные в ее основаниях (3). Внутри насадки на основании, обращенном к окуляру (7) ригидного микроскопа размещены полупроводниковый источник лазерного излучения (4) мощностью не более 3 мВт, собирающая линза (5), преобразующая рассеянный лазерный луч в параллельный пучок и видеоблок (8), а другом основании из светопоглощающего материала и выполнено не менее, чем две прорези, либо отверстия (6),одинаковой конфигурации и размера.The device diagram is shown in figure 1. The nozzle (2) consists of a plastic case and two bases (3), moreover, the side surface of the case is coaxially located relative to the tube (1) of the rigid endoscope passing through the holes made in its bases (3). A semiconductor laser source (4) with a power of not more than 3 mW, a collecting lens (5) that converts a scattered laser beam into a parallel beam and a video block (8), and another base from light-absorbing material and made not less than two slots, or holes (6), of the same configuration and size.

Исследование проводят следующим образом: параллельный лазерный пучок, формирующийся из рассеянного луча от полупроводникового лазерного источника (4) с помощью собирающей линзы (5), делится на два или более параллельных луча с помощью прорезей основания (3). Лавинообразный импульсный поток фотонов с большой энергией, которым представлен лазерный луч, обуславливает его минимальное рассеивание в однородной среде (воздухе), что позволяет лучу без изменения достигнуть исследуемого объекта (9) и сформировать на его поверхности освещенные участки, соответствующие прорезям на трафаретной заслонке. Таким образом, благодаря параллельности хода лучей, расстояние между прорезями в основании (3) l₂, равно расстоянию между освещенными участками на исследуемом объекте l₁, что позволяет использовать расстояние между освещенными участками на исследуемом объекте как эталонную шкалу при последующем морфометрическом анализе.The study is carried out as follows: a parallel laser beam formed from a scattered beam from a semiconductor laser source (4) using a collecting lens (5) is divided into two or more parallel beams using the slots of the base (3). An avalanche-like pulsed flux of high-energy photons, which is represented by a laser beam, causes its minimum scattering in a homogeneous medium (air), which allows the beam to reach the object under study without change (9) and form illuminated areas on its surface that correspond to slots on the screen damper. Thus, due to the parallel path of the rays, the distance between the slots in the base (3) l ₂ is equal to the distance between the illuminated areas on the studied object l ₁ , which allows you to use the distance between the illuminated areas on the studied object as a reference scale for subsequent morphometric analysis.

В результате при проведении видеоассистированного оптико-эндоскопического осмотра с помощью цифровой видеокамеры (8) получают полноцветное изображение исследуемого объекта во время проекции на него лазерной метки, которое позже As a result, when conducting video-assisted optical endoscopic examination using a digital video camera (8), a full-color image of the object under study is obtained during the projection of a laser mark on it, which later

анализируют на ЭВМ с помощью морфометрического программного обеспечения. Для решения задач морфометрии может использоваться любая программа созданная на основе программного движка ImageJ, которая позволяет производить прецизионные измерения на имеющемся изображении, полученном с использованием предлагаемого устройства насадки. Принцип расчета основан на получении эталонного расстояния, которое дают лазерные точки. Поскольку расстояние между этими точками известно, можно задать шкалу, в которой определенному количеству пикселей изображения будет соответствовать известная дистанция (в мм, см и др.). После этого все измерения (измеряемая площадь, периметр, максимальный и минимальный размеры относительно заданной точки, циркулярность и др.) проводятся в реальных единицах измерения.analyzed on a computer using morphometric software. To solve the problems of morphometry, any program created on the basis of the ImageJ software engine can be used, which allows precision measurements on an existing image obtained using the proposed nozzle device. The principle of calculation is based on obtaining the reference distance that the laser points give. Since the distance between these points is known, you can specify a scale in which a certain number of image pixels will correspond to a known distance (in mm, cm, etc.). After that, all measurements (measured area, perimeter, maximum and minimum dimensions relative to a given point, circularity, etc.) are carried out in real units.

Устройство апробировано в ЛОР-отделении МКЛПМУ «Городская больница №3» г.Томска. Следующие клинические примеры демонстрируют эффективность предлагаемого устройства.The device was tested in the ENT department of MKLPMU "City Hospital No. 3" in Tomsk. The following clinical examples demonstrate the effectiveness of the proposed device.

Пример 1. Больной Н. 28 лет, обратился с жалобами на снижение слуха на правое ухо, боль в ухе. Из анамнеза: данные жалобы появились после травмы полученной за день до обращения в спортивном зале на тренировке.Example 1. Patient N., 28 years old, complained of hearing loss in the right ear, ear pain. From the anamnesis: these complaints appeared after an injury received the day before treatment in the gym in training.

При оптико-эндоскопическом осмотре с использованием ригидного эндоскопа и оригинального устройства - насадки с метрическим лазерным указателем - слуховой проход свободен, кожа бледная, барабанная перепонка слегка гиперемирована, патологического отделяемого нет, визуализируется перфорация барабанной перепонки, общей площадью 4,34 мм² (фиг.2).During an optical endoscopic examination using a rigid endoscope and an original device - a nozzle with a metric laser pointer - the ear canal is free, the skin is pale, the eardrum is slightly hyperemic, there is no pathological discharge, perforation of the eardrum with a total area of 4.34 mm ^{2 is} visualized (Fig. 2).

Диагноз: посттравматическая перфорация барабанной перепонки справа.Diagnosis: post-traumatic perforation of the tympanic membrane on the right.

Проведено экранирование барабанной перепонки силиконовым диском. Назначено лечение: антибактериальная, гипосенсибилизирующая терапия, сосудосуживающие капли в нос, капли в ухо с антибиотиком. Контрольный осмотр назначен через 2 недели.The eardrum was shielded with a silicone disk. The treatment was prescribed: antibacterial, hyposensitizing therapy, vasoconstrictor drops in the nose, drops in the ear with an antibiotic. A follow-up examination is scheduled after 2 weeks.

Повторный прием: жалоб активно не предъявляет, слух улучшился, боли в ухе нет.Repeated reception: no active complaints, hearing improved, no pain in the ear.

При оптико-эндоскопическом осмотре с использованием предлагаемого устройства - насадки с метрическим лазерным указателем: перфорация барабанной перепонки значительно уменьшилась, площадь ее составила 1,22 мм².When optical-endoscopic examination using the proposed device - nozzles with a metric laser pointer: perforation of the tympanic membrane has decreased significantly, its area was 1.22 mm ² .

Таким образом, можно объективно зарегистрировать эффективность проводимого лечения и улучшение у данного больного.Thus, it is possible to objectively register the effectiveness of the treatment and improvement in this patient.

Пример 2. Больной А., 49 лет, обратился с жалобами на снижение слуха на левое ухо.Example 2. Patient A., 49 years old, complained of hearing loss in his left ear.

Из анамнеза: считает себя больным в течение длительного времени, после неоднократно перенесенных острых гнойных средних отитов.From the anamnesis: considers himself ill for a long time, after repeatedly suffering from acute purulent otitis media.

При оптико-эндоскопическом осмотре с использованием предлагаемого устройства - слуховой проход свободен, кожа бледная, визуализируется центральная перфорация барабанной перепонки больших размеров, отделяемого нет, площадь перфорации 6,87 мм² (фиг.3).When opto-endoscopic examination using the proposed device - the ear canal is free, the skin is pale, the central perforation of the tympanic membrane of large sizes is visualized, there is no detachable, the perforation area is 6.87 mm ² (figure 3).

Диагноз: левосторонний хронический мезотимпанит.Diagnosis: left-side chronic mesotympanitis.

Планируется хирургическое лечение - операция тимпанопластики.Surgical treatment is planned - an operation of tympanoplasty.

Выполнена операция тимпанопластики надхрящницей козелка. При повторном осмотре через 15 дней после проведенной операции, после извлечения тампонов из слухового прохода, была обнаружена точечная перфорация барабанной перепонки, площадью 0,69 мм².The tympanoplasty operation was performed by the tragus perichondrium. When re-examined 15 days after the operation, after removing the tampons from the ear canal, spotted perforation of the tympanic membrane with an area of 0.69 mm ² was detected.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет оценить результаты операции и объективно контролировать динамику процесса в последующем.Thus, the proposed device allows you to evaluate the results of the operation and objectively control the dynamics of the process in the future.

Таким образом, предлагаемое устройство просто в применении, безопасно, не требует специальной длительной антисептической обработки. Устройство позволяет точно определять размер (площадь) перфорации барабанной перепонки в мм², а также дает возможность объективно контролировать динамику процесса. Применение устройства может быть рекомендовано как в амбулаторной практике, так и в стационарных условиях.Thus, the proposed device is easy to use, safe, does not require special long-term antiseptic treatment. The device allows you to accurately determine the size (area) of the perforation of the tympanic membrane in mm ² , and also makes it possible to objectively control the dynamics of the process. The use of the device can be recommended both in outpatient practice and in stationary conditions.

Источники информации, использованные при составлении описанияSources of information used in compiling the description

1. Chia-Fone Lee, Peir-Rong Chen, Wen-Jeng Lee, Jyh-Homg Chen, Tien-Chen Liu. Computer aided three-dimensionalreconstruction and modeling of middle ear biomechanics by high-resolution computed tomography and finite element analysis // Biomed. Eng. Appl. Basis. Comm., 2006 (October); 18:214-221.1. Chia-Fone Lee, Peir-Rong Chen, Wen-Jeng Lee, Jyh-Homg Chen, Tien-Chen Liu. Computer aided three-dimensionalreconstruction and modeling of middle ear biomechanics by high-resolution computed tomography and finite element analysis // Biomed. Eng. Appl. Basis. Comm., 2006 (October); 18: 214-221.

2. Пальчун В.Т., Крюков А.И. Оториноларингология. М. "Литера", 1997.2. Palchun V.T., Kryukov A.I. Otorhinolaryngology. M. Litera, 1997.

Claims (1)

Устройство для определения размеров анатомического объекта при видеоассистированном оптико-эндоскопическом обследовании, содержащее ригидный эндоскоп с тубусом, отличающееся тем, что на тубусе дополнительно установлена насадка, состоящая из корпуса и двух оснований, причем боковая поверхность корпуса расположена коаксиально относительно тубуса ригидного эндоскопа, проходящего через отверстия, выполненные в ее основаниях, также внутри насадки, на одном из оснований, обращенном к окуляру ригидного микроскопа, размещены полупроводниковый источник лазерного излучения, собирающая линза и видеоблок, а другое основание выполнено из светопоглощающего материала и снабжено не менее чем двумя прорезями одинаковой конфигурации и размера.

A device for determining the size of the anatomical object during a video-assisted optical endoscopic examination, comprising a rigid endoscope with a tube, characterized in that the nozzle is additionally mounted on the tube, consisting of a body and two bases, and the side surface of the body is coaxial relative to the tube of the rigid endoscope passing through the holes made in its bases, also inside the nozzle, on one of the bases facing the eyepiece of a rigid microscope, semiconductors are placed Marketing source of laser radiation, the converging lens and the video block, and the other base is made of light-absorbing material and is provided with at least two slots having the same configuration and size.