RU87337U1 - AUTOMATED DEVICE FOR DIAGNOSTIC OF ONCOPOLOGY OF THE URINARY CHANNEL AND PROSTATE - Google Patents

Abstract

1. Автоматизированное устройство для диагностики онкопатологий мочеиспускательного канала и предстательной железы, содержащее конструктивно объединенные канал освещения с окуляром и объективом и инструментальный канал эндоскопа, две группы оптических волокон, группу управляемых источников оптических воздействий, персональную ЭВМ, информационный выход которой является информационным выходом устройства, один управляющий выход персональной ЭВМ подключен к входу запуска группы управляемых источников оптических воздействий, выходы которой оптически связаны с входами первой группы оптических волокон, выходы которых являются оптическими выходами устройства, входы второй группы оптических волокон являются оптическими входами устройства, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит цветную видеокамеру, спектрометр, имитатор патологии и имитатор нормы, которые выполнены с возможностью показаний имитации соответственно различного вторичного люминесцентного свечения от патологической и здоровой тканей при подаче на них зондирующего излучения от источника излучения, а также с возможностью их поочередного оптического подключения к выходам оптических волокон первой группы и входам оптических волокон второй группы, выходы оптических волокон второй группы подключены к оптическому входу спектрометра, информационные выходы которого через USB-порт подключены к информационным входам персональной ЭВМ, второй и третий управляющие выходы которой подключены соответственно к входу запуска спектрометра и к входу запуска цветной видеокамеры, причем на внешней боковой поверхности волокон второй группы на1. An automated device for the diagnosis of cancer pathologies of the urethra and prostate gland, containing the structurally combined illumination channel with the eyepiece and lens and the instrument channel of the endoscope, two groups of optical fibers, a group of controlled sources of optical effects, a personal computer, the information output of which is the information output of the device, one the control output of a personal computer is connected to the start input of a group of controlled sources of optical effects, outputs to which are optically connected to the inputs of the first group of optical fibers, the outputs of which are the optical outputs of the device, the inputs of the second group of optical fibers are the optical inputs of the device, characterized in that it further comprises a color video camera, spectrometer, pathology simulator and a simulator of norm, which are capable of indications imitations of correspondingly different secondary luminescence from pathological and healthy tissues when probing radiation is supplied to them from a radiation source As well as with the possibility of their alternate optical connection to the outputs of the optical fibers of the first group and the inputs of the optical fibers of the second group, the outputs of the optical fibers of the second group are connected to the optical input of the spectrometer, the information outputs of which are connected via USB to the information inputs of a personal computer, the second and the third control outputs of which are connected respectively to the start input of the spectrometer and to the start input of the color video camera, and on the outer side surface of the fibers of the second group on

Description

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в эндоскопической люминесцентной диагностике ранних стадий онкологических заболеваний мочеиспускательного канала и предстательной железы.The invention relates to medical equipment and can be used in endoscopic luminescent diagnosis of the early stages of cancer of the urethra and prostate gland.

Известно устройство, позволяющее обнаружить изъязвленные участки обследуемой полости внутренних органов при визуальном наблюдении внутренних органов и их освещении в области видимого излучения (заявка Японии №6323776, кл. А61В 5/00).A device is known that allows you to detect ulcerated areas of the examined cavity of the internal organs during visual observation of internal organs and their illumination in the field of visible radiation (Japanese application No. 6323776, class A61B 5/00).

Близким к предлагаемому изобретению является эндоскоп (авт. св. СССР №929050, кл. А61В 1/00, 1982, Б.И. №19), содержащий в своем составе канал освещения, к которому через оптический переключатель поочередно подключается источник ультрафиолетового (УФ) освещения и источник видимого света, последовательно подсоединенные к выходу канала освещения окуляр, монохроматический фильтр и спектрометрический детектор, а вход канала освещения через объектив связан с обследуемой поверхностью внутреннего органа пациента.Close to the proposed invention is an endoscope (ed. St. USSR No. 929050, class A61B 1/00, 1982, B.I. No. 19) containing a lighting channel to which an ultraviolet (UV) source is connected alternately through an optical switch ) illumination and a visible light source connected in series to the output of the illumination channel, an eyepiece, a monochromatic filter and a spectrometric detector, and the entrance of the illumination channel through the lens is connected to the examined surface of the patient’s internal organ.

Достоинством известного устройства является то, что в нем диагноз о наличии той или иной патологии производится на основе последовательного анализа спектра флюоресцентного свечения, возбуждаемого зондирующим УФ-излучением, не травмируя участки обследуемой слизистой.The advantage of the known device is that in it the diagnosis of the presence of one or another pathology is made on the basis of a sequential analysis of the spectrum of fluorescence, excited by probing UV radiation, without injuring the sections of the examined mucosa.

Однако известное устройство обладает рядом недостатков:However, the known device has several disadvantages:

во-первых, недостаточной точностью диагностики и недостаточной точностью локализации патологического очага;firstly, insufficient diagnostic accuracy and insufficient accuracy of localization of the pathological focus;

во-вторых, неудобством при эксплуатации;secondly, inconvenience during operation;

в-третьих, субъективностью квалификации вида патологии обследуемого участка и невозможностью выявления онкопатологии на ранних стадиях.thirdly, the subjectivity of the qualification of the type of pathology of the examined area and the inability to identify oncopathology in the early stages.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является автоматизированное устройство для диагностики в онкологии (Пат. РФ №2088156, кл. А61В 10/00), включающее конструктивно объединенные канал освещения с окуляром и объективом и инструментальный канал эндоскопа, вход канала освещения через переключатель оптически связан с выходами источников светового и зондирующего воздействий, содержит группу селективных спектрометрических датчиков, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, группу управляемых источников световых воздействий и персональную ЭВМ, две группы оптических волокон, входы оптических волокон первой группы являются оптическими входами устройства, а их выходы соответственно соединены с входами группы селективных спектрометрических датчиков, выходы которых через многоканальный аналого-цифровой преобразователь подключены к информационным входам персональной ЭВМ, информационный выход которой является информационным выходом устройства, а управляющие выходы персональной ЭВМ подключены соответственно к входам управляемых источников световых воздействий группы, выходы которых оптически связаны с входами соответствующих оптических волокон второй группы, выходы которых являются оптическими выходами устройства.Closest to the proposed invention is an automated device for diagnostics in oncology (US Pat. RF No. 2088156, class А61В 10/00), which includes a structurally combined illumination channel with an eyepiece and a lens and an endoscope instrument channel, the input of the lighting channel through a switch is optically connected to the outputs sources of light and sounding effects, contains a group of selective spectrometric sensors, a multi-channel analog-to-digital converter, a group of controlled sources of light effects and a mainframe computer, two groups of optical fibers, the inputs of the optical fibers of the first group are the optical inputs of the device, and their outputs are respectively connected to the inputs of the group of selective spectrometric sensors, the outputs of which are connected through the multi-channel analog-to-digital converter to the information inputs of a personal computer, the information output of which is information the output of the device, and the control outputs of the personal computer are connected respectively to the inputs of the controlled light sources the first group, the outputs of which are optically coupled to the inputs of respective optical fibers of the second group, the outputs of which are optical devices outputs.

В указанном устройстве, выбранном в качестве прототипа, по оптическим волокнам второй группы на исследуемую поверхность подается зондирующее оптическое излучение. Под воздействием зондирующего оптического излучения на исследуемой поверхности возникает вторичное люминесцентное излучение, воспринимаемое оптическими волокнами первой группы. Данное устройство выгодно отличается от предыдущего отсутствием отмеченных недостатков и высокой степенью автоматизации.In the specified device, selected as a prototype, probing optical radiation is supplied through the optical fibers of the second group to the test surface. Under the influence of probe optical radiation, secondary luminescent radiation arises on the surface under study, which is perceived by the optical fibers of the first group. This device compares favorably with the previous one in the absence of the noted shortcomings and a high degree of automation.

Однако, при эндоскопических люминесцентных исследованиях мочеиспускательного канала и предстательной железы, интенсивности зондирующего излучения (и тем более) уровни вторичного люминесцентного свечения очень малы и необходимо периодически (в начале рабочего дня и через несколько сеансов) оперативно проверять работоспособность устройства. При эксплуатации устройств-прототипов отмечалась недостаточная помехозащищенность от изменений освещенности в медицинском кабинете. Кроме того, устройство-прототип имеет недостаточную разрешающую способность спектрального анализа вторичного люминесцентного свечения, ограничиваемую конечным числом группы селективных спектрометрических датчиков. Отсюда в заявляемом изобретении пришлось решать проблему учета взаимно противоречивых требований (сокращение числа и толщины волокон, эффективный прием слабых сигналов вторичного люминесцентного свечения, обеспечение помехозащищенности).However, during endoscopic luminescent examinations of the urethra and prostate gland, probe radiation intensities (and even more so), the levels of secondary luminescence are very small and it is necessary to periodically (at the beginning of the working day and after several sessions) promptly check the device’s performance. During the operation of the prototype devices, insufficient noise immunity from changes in illumination in the medical office was noted. In addition, the prototype device has insufficient resolution of the spectral analysis of the secondary fluorescence, limited to a finite number of selective spectrometric sensors. Hence, in the claimed invention, it was necessary to solve the problem of taking into account mutually conflicting requirements (reducing the number and thickness of fibers, efficient reception of weak signals of the secondary luminescent glow, ensuring noise immunity).

Цель изобретения - улучшение технических и эксплуатационных характеристик устройства для диагностики онкопатологий мочеиспускательного канала и предстательной железы в части увеличения разрешающей способности спектрального анализа вторичного люминесцентного излучения, оперативного контроля работоспособности устройства и увеличения помехозащищенности.The purpose of the invention is to improve the technical and operational characteristics of the device for the diagnosis of oncological pathologies of the urethra and prostate gland in terms of increasing the resolution of the spectral analysis of secondary luminescent radiation, operational monitoring of the device’s operability and increasing noise immunity.

Цель достигается тем, что автоматизированное устройство для диагностики онкопатологий мочеиспускательного канала и предстательной железы, содержащее конструктивно объединенные канал освещения с окуляром и объективом и инструментальный канал эндоскопа, две группы оптических волокон, группу управляемых источников оптических воздействий, персональную ЭВМ, информационный выход которой является информационным выходом устройства, один управляющий выход персональной ЭВМ подключен к входу запуска группы управляемых источников оптических воздействий, выходы которой оптически связаны с входами первой группы оптических волокон, выходы которых являются оптическими выходами устройства, входы второй группы оптических волокон являются оптическими входами устройства, дополнительно содержит цветную видеокамеру, спектрометр, имитатор патологии и имитатор нормы, которые выполнены с возможностью показаний имитации соответственно различного вторичного люминесцентного свечения от патологической и здоровой тканей при подаче на них зондирующего излучения от источника излучения, а также с возможностью поочередного оптического подключения их к выходам оптических волокон первой группы и входам оптических волокон второй группы, выходы оптических волокон второй группы подключены к оптическому входу спектрометра, информационные выходы которого через USB-порт подключены к информационным входам персональной ЭВМ, второй и третий управляющие выходы которой подключены соответственно к входу запуска спектрометра и к входу запуска цветной видеокамеры, причем на внешней боковой поверхности волокон второй группы нанесены металлизированные нанопокрытия.The goal is achieved in that an automated device for the diagnosis of oncopathologies of the urethra and prostate gland, containing a structurally combined illumination channel with an eyepiece and an objective and an endoscope instrument channel, two groups of optical fibers, a group of controlled sources of optical effects, a personal computer, the information output of which is an information output devices, one control output of a personal computer is connected to the start input of a group of controlled optical sources their effects, the outputs of which are optically connected to the inputs of the first group of optical fibers, the outputs of which are the optical outputs of the device, the inputs of the second group of optical fibers are the optical inputs of the device, further comprises a color video camera, spectrometer, pathology simulator and a simulator of norm, which are capable of simulating indications correspondingly different secondary luminescence from pathological and healthy tissues when probing radiation is supplied to them from a radiation source as well as with the possibility of alternating their optical connection to the outputs of the optical fibers of the first group and the inputs of the optical fibers of the second group, the outputs of the optical fibers of the second group are connected to the optical input of the spectrometer, the information outputs of which are connected via USB to the information inputs of a personal computer, the second and the third control outputs of which are connected respectively to the start input of the spectrometer and to the start input of the color video camera, and on the outer side surface of the fibers of the second group of nan Seine metalized nanocoating.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом (на фиг.1 дана схема предлагаемого устройства).The essence of the invention is illustrated in the drawing (figure 1 is a diagram of the proposed device).

Автоматизированное устройство для диагностики онкопатологий мочеиспускательного канала и предстательной железы содержит конструктивно объединенные канал освещения 1 с окуляром 2 и объективом 3 и инструментальный канал 4 эндоскопа, группу 5 управляемых источников оптических воздействий, спектрометр 6, персональную ЭВМ 7, две группы оптических волокон 8 и 9, имитатор патологии 10, имитатор нормы 11. Входы оптических волокон второй группы 9 являются оптическими входами 13 устройства. Выходы оптических волокон второй группы 9 связаны с входами спектрометра 6, выходы которого подключены к информационным входам персональной ЭВМ 7. Управляющие выходы персональной ЭВМ 7 соединены с входами группы 5 управляемых источников оптических воздействий. Выходы группы 5 управляемых источников оптических воздействий оптически связаны с входами первой группы оптических волокон 8, выходы которой являются оптическими выходами устройства 14. На фиг.1 под позицией 15 обозначена обследуемая поверхность.An automated device for diagnosing cancer pathologies of the urethra and prostate gland contains structurally combined illumination channel 1 with an eyepiece 2 and a lens 3 and an endoscopic instrument channel 4, a group of 5 controlled optical sources, a spectrometer 6, a personal computer 7, two groups of optical fibers 8 and 9, pathology simulator 10, norm simulator 11. The inputs of the optical fibers of the second group 9 are the optical inputs 13 of the device. The outputs of the optical fibers of the second group 9 are connected to the inputs of the spectrometer 6, the outputs of which are connected to the information inputs of the personal computer 7. The control outputs of the personal computer 7 are connected to the inputs of the group 5 of controlled sources of optical effects. The outputs of group 5 of controlled sources of optical effects are optically connected to the inputs of the first group of optical fibers 8, the outputs of which are the optical outputs of device 14. In Fig. 1, under reference numeral 15, is the surface under examination.

В качестве эндоскопа в данном устройстве может быть использован любой уретроскоп. В качестве персональной ЭВМ 7 может быть использована любая IBM совместимая персональная ЭВМ отечественного или зарубежного производства.As an endoscope in this device, any urethroscope can be used. As personal computer 7, any IBM compatible personal computer of domestic or foreign production can be used.

Управляемые источники 5 оптических воздействий предназначены для формирования излучения в ультрафиолетовом, видимом, инфракрасном диапазоне длин волн, или их сочетаний, а параметры излучения (например, интенсивность излучения, спектр, доза облучения, продолжительность сеанса), задаются от персональной ЭВМ 7.Managed sources of 5 optical effects are designed to generate radiation in the ultraviolet, visible, infrared range of wavelengths, or their combinations, and radiation parameters (for example, radiation intensity, spectrum, radiation dose, session duration) are set from a personal computer 7.

В качестве управляемых источников 5 оптических воздействий могут быть использованы, например, ультрафиолетовый лазерный излучатель, лазерные инфракрасные полупроводниковые диоды, светодиоды и другие управляемые серийные источники излучения. Управление интенсивностью источников производится путем изменения управляющих воздействий (для лазерных диодов, светодиодов - изменение значения тока питания, для импульсных источников с нерегулируемой амплитудой - путем изменения частоты и скважности излучаемых импульсов).As the controlled sources of 5 optical effects, for example, an ultraviolet laser emitter, laser infrared semiconductor diodes, LEDs and other controlled serial radiation sources can be used. The intensity of the sources is controlled by changing the control actions (for laser diodes, LEDs - changing the value of the supply current, for pulsed sources with unregulated amplitude - by changing the frequency and duty cycle of the emitted pulses).

Имитаторы патологии 10 и нормы 11 могут быть выполнены в виде цилиндрических стаканов, на дне которых помещены разные оптические среды, дающие различное вторичное люминесцентное свечение при подаче на них зондирующего излучения. Имитатор патологии является моделью вторичного люминесцентного излучения от патологической ткани (обычно в середине видимого диапазона длин волн). Имитатор нормы является моделью вторичного люминесцентного излучения от здоровой ткани (обычно в коротковолновой части видимого диапазона длин волн с интенсивностью сигналов отклика от зондирующего сигнала на порядок меньше по сравнению с имитатором патологии).Simulators of pathology 10 and norm 11 can be made in the form of cylindrical glasses, on the bottom of which various optical media are placed, giving different secondary luminescent glow when probing radiation is applied to them. A pathology simulator is a model of secondary luminescent radiation from pathological tissue (usually in the middle of the visible wavelength range). The norm simulator is a model of secondary luminescent radiation from healthy tissue (usually in the short-wavelength part of the visible wavelength range with the intensity of the response signals from the probing signal is an order of magnitude lower compared to the pathology simulator).

Устройство может работать в нескольких режимах: 1) визуального наблюдения; 2) диагностики; 3) калибровки; 4) терапевтического светового воздействия.The device can operate in several modes: 1) visual observation; 2) diagnostics; 3) calibration; 4) therapeutic light exposure.

В режиме визуального наблюдения видимый свет от источника 5, через канал освещения 1 и объектив 3 освещает участок обследуемой поверхности 15. Изображение освещенного участка через объектив 3, канал освещения 1 и окуляр 2 визуально наблюдают до обнаружения подозреваемого (изъявленного) участка, требующего более точной диагностики.In visual observation mode, visible light from source 5, through illumination channel 1 and lens 3, illuminates a portion of the surface being examined 15. An image of the illuminated portion through lens 3, illumination channel 1 and eyepiece 2 is visually observed until a suspected (identified) area is detected that requires more accurate diagnosis .

В режиме диагностики объектив 3 остается ориентированным на подозреваемый участок обследуемой поверхности. В инструментальный канал 4 эндоскопа (уретроскопа) вводится оптоволоконный жгут (в котором уложены волокна первой и второй групп). К волокнам первой группы 6 подключен выход группы источников 5 зондирующего излучения, а к волокнам второй группы 9 - волоконный вход спектрометра 8. Дистальный торец оптоволоконного жгута (с излучающими торцами первой группы волокон 6 и приемными торцами второй группы волокон 9) устанавливается в непосредственной близости от обследуемой поверхности. Зондирующее излучение поступает на исследуемый участок поверхности, где возникает вторичное люминесцентное (флуоресцентное) свечение.In diagnostic mode, the lens 3 remains focused on the suspected area of the examined surface. An optical fiber bundle (in which the fibers of the first and second groups are laid) is inserted into the instrumental channel 4 of the endoscope (urethroscope). The fibers of the first group 6 are connected to the output of the group of probing radiation sources 5, and the fibers of the second group 9 are the fiber input of the spectrometer 8. The distal end of the fiber optic bundle (with the radiating ends of the first group of fibers 6 and the receiving ends of the second group of fibers 9) is installed in the immediate vicinity the examined surface. The probe radiation enters the studied surface area, where a secondary luminescent (fluorescent) glow occurs.

Для проведения точечной диагностики выбранного подозреваемого участка обследуемой поверхности через инструментальный канал 4 уретроскопа к точкам этого участка обследуемой поверхности поочередно подводят вход 14 оптических волокон 6. В процессе точечной диагностики последовательно обходят входом 14 все точки подозреваемого участка обследуемой поверхности. Флуоресцентные сигналы, возбуждаемые на обследуемой поверхности под воздействием зондирующего излучения из волокон 6, через волокна второй группы 9 поступают на входы спектрометра 8. Распределения интенсивностей (уровней) спектральных составляющих флуоресцентных сигналов от здоровой и патологической тканей различаются. Коды уровней спектральных составляющих в привязке к кодам длин волн с информационных выходов спектрометра 8 поступают на информационные входы персональной ЭВМ 7.To conduct point diagnostics of the selected suspected portion of the examined surface through the instrument channel 4 of the urethroscope, the input of 14 optical fibers 6 is alternately brought to the points of this portion of the examined surface. During the point diagnostics, all points of the suspected portion of the examined surface are bypassed by input 14. The fluorescent signals excited on the surface under the influence of probing radiation from fibers 6, through the fibers of the second group 9 are fed to the inputs of the spectrometer 8. The distributions of the intensities (levels) of the spectral components of the fluorescent signals from healthy and pathological tissues are different. Codes of levels of spectral components in relation to the wavelength codes from the information outputs of the spectrometer 8 are fed to the information inputs of a personal computer 7.

Принцип формирования диагностических сигналов и алгоритм работы ЭВМ в этом режиме состоит в следующем.The principle of formation of diagnostic signals and the algorithm of the computer in this mode is as follows.

Весь диапазон длин волн флуоресцентного свечения разбивается на дискретные участки, определяемые разрешающей способностью спектрометра 8.The entire range of wavelengths of fluorescence is divided into discrete sections, determined by the resolution of the spectrometer 8.

Для повышения достоверности и исключения погрешности из-за изменений расстояния между исследуемой поверхностью и дистальным торцом волоконно-оптического жгута (в котором уложены волокна первой и второй групп), помещаемого в инструментальный канал 4 уретроскопа, спектральные образы Ротн(λi) формируются из нормализированных амплитуд как отношение частных значений уровней спектральных составляющих к максимальному значению в данном цикле измеренияTo increase the reliability and eliminate errors due to changes in the distance between the test surface and the distal end of the fiber optic bundle (in which the fibers of the first and second groups are placed) placed in the instrument channel 4 of the urethroscope, the Roth spectral images (λi) are formed from normalized amplitudes as the ratio of the partial values of the levels of spectral components to the maximum value in a given measurement cycle

Ранее в результате многократных облучений калибровочных образцов патологических и нормальных тканей получают устойчивые сочетания относительных значений уровней сигналов флуоресцентного свечения для характерного (ярко выраженного) вида патологии и для нормы - диагностические критерии Р₀отнj(λi), где J - вид состояния, которому соответствует диагностический критерий (1 - нормальная ткань, 2 - злокачественная опухоль). Онкопатология этого множества образцов тканей предварительно подтверждается цитологическими исследованиями.Previously, as a result of repeated irradiation of calibration samples of pathological and normal tissues, stable combinations of relative values of fluorescence signal levels for a characteristic (pronounced) type of pathology and for a norm are used, diagnostic criteria Р ₀ relj (λi), where J is the type of state to which the diagnostic criterion (1 - normal tissue, 2 - malignant tumor). The oncopathology of this multitude of tissue samples is previously confirmed by cytological studies.

В результате сравнения полученных спектральных образов Ротн (λi) с спектральными образами диагностических критериев Р₀отнj(λi) по методу наименьших квадратов формируется оценка наиболее вероятностного состояния исследуемой поверхности по соотношениюAs a result of comparing the obtained spectral images of Rotn (λi) with the spectral images of the diagnostic criteria P ₀ relj (λi) using the least square method, an estimate of the most probable state of the surface under study is formed by the relation

где n - число дискретных участков длин волн (определяемое разрешающей способностью спектрометра), которая выдается на экран.where n is the number of discrete sections of wavelengths (determined by the resolution of the spectrometer), which is displayed on the screen.

По минимальному значению Rj принимается автоматически решение о состоянии исследуемой поверхности.By the minimum value of Rj, a decision is automatically made on the state of the surface under study.

Соотношения (1) и (2) являются алгоритмом работы персональной ЭВМ 7.Relations (1) and (2) are the algorithm of a personal computer 7.

При помощи персональной ЭВМ 7 также осуществляется управление запуском определенного излучателя источника 5, запуском спектрометра 8 на измерение и запуском цветной видеокамеры 10.Using a personal computer 7 also controls the launch of a particular emitter of the source 5, the launch of the spectrometer 8 for measurement and the launch of the color video camera 10.

Для обеспечения измерения в информативный период времени после подачи зондирующего сигнала производится запуск цикла измерений по управляющим воздействиям от персональной ЭВМ 7.To ensure measurement in an informative period of time after the sounding signal is supplied, a measurement cycle is started according to the control actions from a personal computer 7.

Сигналы на первом, втором и третьем управляющих выходах персональной ЭВМ 7 представляют одну и ту же последовательность импульсов, задержанных относительно другой последовательности на величину срабатывания элементов, на которые подаются сигналы предыдущей последовательности.The signals at the first, second and third control outputs of the personal computer 7 represent the same sequence of pulses delayed relative to another sequence by the amount of response of the elements to which the signals of the previous sequence are supplied.

Первым сигналом на третьем управляющем выходе ЭВМ 7 является сигнал запуска цветной видеокамеры 10. После этого на первом управляющем выходе персональной ЭВМ 7 с заданной задержкой появляется подобная импульсная последовательность на запуск выбранного источника 5. С заданной задержкой (определяемой задержкой появления вторичной люминесценции) по отношению моменту запуска источника 5 эта же последовательность поступает на спектрометр 8 (с второго управляющего выхода персональной ЭВМ 7). Благодаря съемке патологически измененного участка исследуемой ткани, на который воздействует зондирующее излучение от источника 5, осуществляемой цветной видеокамерой 10, производится фиксация места обследования в данном кадре видеосъемки. При обнаружении онкопатологии или по команде врача кадр с изображением участка исследуемой ткани заносится в память персональной ЭВМ 7. Накопление в памяти персональной ЭВМ 7 кадров за несколько последовательных сеансов обследования или лечения позволяет более точно оценить динамику развития процесса лечения. Только в случае постановки диагноза наличия онкопатологии в участке исследуемой ткани показано взятие биопсии образца ткани для подтверждения цитологическими исследованиями. Результаты диагноза выдаются на дисплей персональной ЭВМ и могут быть выведены на печать в виде диагностического заключения.The first signal at the third control output of the computer 7 is the start signal of the color video camera 10. After that, at the first control output of the personal computer 7 with a given delay, a similar pulse sequence appears to start the selected source 5. With a given delay (determined by the delay in the appearance of secondary luminescence) with respect to the moment starting source 5, the same sequence is fed to spectrometer 8 (from the second control output of a personal computer 7). Due to the shooting of a pathologically altered portion of the test tissue, which is affected by the probe radiation from the source 5, carried out by a color video camera 10, the location of the examination in this frame of video recording is fixed. If oncopathology is detected or at the doctor’s command, a frame with an image of the area of the tissue under investigation is recorded in the memory of a personal computer 7. The accumulation of 7 frames in the memory of a personal computer for several consecutive examination or treatment sessions allows a more accurate assessment of the dynamics of the treatment process. Only in the case of a diagnosis of the presence of oncopathology in the area of the studied tissue is shown a biopsy of a tissue sample for confirmation by cytological studies. The results of the diagnosis are displayed on a personal computer and can be printed out in the form of a diagnostic report.

Устройство может работать в режиме светового терапевтического воздействия, который является дополнительным и предусматривает терапевтическое лечение направленным видимым светом, ультрафиолетовым излучением, инфракрасным излучением и их сочетаниями. На основе полученного диагностического заключения по известным методикам световой терапии для каждого выявленного вида патологии задается индивидуальный режим светового воздействия (интенсивность облучения, спектр светового воздействия, вид модуляции излучения, продолжительность сеанса или доза облучения и т.п.). Далее производится обход волокнами первой группы 6 всех точек наблюдаемого ранее участка обследуемой поверхности. По результатам диагностики состояния каждого локального участка поверхности, (на основе заданных параметров светового терапевтического воздействия), от персональной ЭВМ на управляемые источники 5 подаются соответствующие управляющие сигналы. Под действием этих сигналов заданное излучение от выбранного источника из группы 5 через соответствующие дополнительные оптические волокна первой группы 6 воздействует на локальный участок поверхности, являющийся объектом светового терапевтического лечения.The device can operate in the mode of therapeutic light exposure, which is optional and provides for therapeutic treatment with directed visible light, ultraviolet radiation, infrared radiation, and combinations thereof. Based on the obtained diagnostic conclusion according to well-known methods of light therapy, for each identified type of pathology, an individual regime of light exposure (radiation intensity, spectrum of light exposure, type of radiation modulation, duration of a session or radiation dose, etc.) is set. Next, the fibers of the first group 6 are bypassed all the points of the previously observed area of the examined surface. According to the results of diagnostics of the state of each local surface area (based on the given parameters of the light therapeutic effect), the corresponding control signals are supplied to the controlled sources 5 from a personal computer. Under the influence of these signals, the specified radiation from a selected source from group 5 through the corresponding additional optical fibers of the first group 6 acts on the local surface area that is the object of light therapeutic treatment.

В качестве эндоскопа в данном устройстве может быть использован любой уретроскоп.As an endoscope in this device, any urethroscope can be used.

В качестве спектрометра 8 можно использовать, например, российский миниспектрометр FSD-03-08, монолитная конструкция которого включает волоконный вход, вогнутую дифракционную решетку, высокочувствительную фотодиодную линейку, 14-ти разрядный аналого-цифровой преобразователь. Минипектрометр FSD-03-08 имеет спектральную разрешающую способность 10 нм (при самой высокой чувствительности) в диапазоне длин волн от 300 до 800 нм. Обмен информацией между спектрометром и персональной ЭВМ осуществляется через стандартный порт USB.As spectrometer 8, one can use, for example, the Russian FSD-03-08 mini-spectrometer, the monolithic design of which includes a fiber input, a concave diffraction grating, a highly sensitive photodiode array, and a 14-bit analog-to-digital converter. The FSD-03-08 mini spectrometer has a spectral resolution of 10 nm (at the highest sensitivity) in the wavelength range from 300 to 800 nm. Information exchange between the spectrometer and a personal computer is carried out through a standard USB port.

В качестве персональной ЭВМ 7 может быть использована любая IBM совместимая персональная ЭВМ (или ноутбук) отечественного или зарубежного производства.As a personal computer 7, any IBM compatible personal computer (or laptop) of domestic or foreign manufacture can be used.

В тех случаях, когда мал отклик (вторичного люминесцентного свечения от обследуемой поверхности), и есть вероятность, что имеет место дефект в оптоэлектронных трактах, поочередное помещение дистального торца волоконно-оптического жгута (в котором уложены приемные оптические волокна 9 второй группы и излучающие оптические волокна 6 первой группы) в имитатор патологии и в имитатор нормы позволяет (при исправной работе устройства) зафиксировать поочередно диагноз «патология» и «норма». Таким образом обеспечивается оперативная проверка работоспособности устройства в широком динамическом диапазоне.In those cases when the response is small (secondary luminescence from the examined surface), and it is likely that there is a defect in the optoelectronic paths, alternate placement of the distal end of the fiber optic bundle (in which the receiving optical fibers 9 of the second group and emitting optical fibers are stacked 6 of the first group) in the simulator of pathology and in the simulator of the norm allows (with proper operation of the device) to fix the diagnosis of "pathology" and "norm" in turn. This provides an operational check of the health of the device in a wide dynamic range.

В устройстве-прототипе, как указывалось ранее, было ограниченное число спектрометрических датчиков, включающих узкополосные оптические фильтры на входе широкополосных фотоприемников. К тому же, узкополосные оптические фильтры в последние годы отечественной промышленностью серийно не выпускаются. Исключение указанных фильтров и введение спектрометра позволили повысить разрешающую способность анализа сигналов вторичного люминесцентного свечения во всем видимом диапазоне длин волн.In the prototype device, as mentioned earlier, there was a limited number of spectrometric sensors, including narrow-band optical filters at the input of broadband photodetectors. In addition, in recent years, narrow-band optical filters are not commercially available by the domestic industry. The exclusion of these filters and the introduction of a spectrometer made it possible to increase the resolution of the analysis of signals of secondary luminescence in the entire visible wavelength range.

Введение в устройство цветной видеокамеры позволяет накапливать в базе данных цветные видеоизображения патологических участков разных пациентов в различные моменты времени, отслеживать динамику развития процесса и повышать эффективность выбранной методики лечения.Introduction to the device of a color video camera allows you to accumulate in the database color video images of pathological areas of different patients at different points in time, track the dynamics of the development of the process and increase the effectiveness of the selected treatment methods.

Введение металлизированных нанопокрытий на внешней поверхности волокон второй группы позволило решить отмеченную ранее проблему и повысить помехозащищенность устройства (устранить реагирование на изменения освещенности в медицинском кабинете). При этом удается уложиться в ограничения по внешнему диаметру волоконно-оптического жгута, обусловленные конечным внутренним диаметром инструментального канала уретроскопа.The introduction of metallized nanocoatings on the outer surface of the fibers of the second group made it possible to solve the problem noted earlier and to increase the noise immunity of the device (to eliminate the response to changes in illumination in the medical office). At the same time, it is possible to meet the restrictions on the outer diameter of the fiber optic bundle, due to the final inner diameter of the instrument channel of the urethroscope.

Полученный мультипликативный эффект не является простой суммой эффектов от вновь введенных составных частей устройства, а является результатом их совместной работы по единой методике, рассмотренной ранее.The resulting multiplicative effect is not a simple sum of the effects of the newly introduced component parts of the device, but is the result of their joint work according to the unified methodology considered earlier.

Claims (2)

1. Автоматизированное устройство для диагностики онкопатологий мочеиспускательного канала и предстательной железы, содержащее конструктивно объединенные канал освещения с окуляром и объективом и инструментальный канал эндоскопа, две группы оптических волокон, группу управляемых источников оптических воздействий, персональную ЭВМ, информационный выход которой является информационным выходом устройства, один управляющий выход персональной ЭВМ подключен к входу запуска группы управляемых источников оптических воздействий, выходы которой оптически связаны с входами первой группы оптических волокон, выходы которых являются оптическими выходами устройства, входы второй группы оптических волокон являются оптическими входами устройства, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит цветную видеокамеру, спектрометр, имитатор патологии и имитатор нормы, которые выполнены с возможностью показаний имитации соответственно различного вторичного люминесцентного свечения от патологической и здоровой тканей при подаче на них зондирующего излучения от источника излучения, а также с возможностью их поочередного оптического подключения к выходам оптических волокон первой группы и входам оптических волокон второй группы, выходы оптических волокон второй группы подключены к оптическому входу спектрометра, информационные выходы которого через USB-порт подключены к информационным входам персональной ЭВМ, второй и третий управляющие выходы которой подключены соответственно к входу запуска спектрометра и к входу запуска цветной видеокамеры, причем на внешней боковой поверхности волокон второй группы нанесены металлизированные нанопокрытия.1. An automated device for the diagnosis of cancer pathologies of the urethra and prostate gland, containing the structurally combined illumination channel with the eyepiece and lens and the instrument channel of the endoscope, two groups of optical fibers, a group of controlled sources of optical effects, a personal computer, the information output of which is the information output of the device, one the control output of a personal computer is connected to the start input of a group of controlled sources of optical effects, outputs to which are optically connected to the inputs of the first group of optical fibers, the outputs of which are the optical outputs of the device, the inputs of the second group of optical fibers are the optical inputs of the device, characterized in that it further comprises a color video camera, spectrometer, pathology simulator and a simulator of norm, which are capable of indications imitations of correspondingly different secondary luminescence from pathological and healthy tissues when probing radiation is supplied to them from a radiation source As well as with the possibility of their alternate optical connection to the outputs of the optical fibers of the first group and the inputs of the optical fibers of the second group, the outputs of the optical fibers of the second group are connected to the optical input of the spectrometer, the information outputs of which are connected via USB to the information inputs of a personal computer, the second and the third control outputs of which are connected respectively to the start input of the spectrometer and to the start input of the color video camera, and on the outer side surface of the fibers of the second group on metallized nanocoatings are carried. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что имитатор патологии и имитатор нормы имеют в своем составе разные оптические среды, причем спектральный образ оптической среды имитатора патологии имеет максимум в середине видимого диапазона длин волн, превышение интенсивности спектральных составляющих по крайней мере в три раза относительно интенсивности спектральных составляющих имитатора нормы.

2. The device according to claim 1, characterized in that the pathology simulator and the norm simulator comprise different optical media, the spectral image of the pathological simulator optical medium having a maximum in the middle of the visible wavelength range, exceeding the intensity of the spectral components by at least three times relative to the intensity of the spectral components of the norm simulator.