ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2123797

СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ЗРАЧКОВЫХ РЕАКЦИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ЗРАЧКОВЫХ РЕАКЦИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Имя изобретателя: Грачев В.И.; Казенашев В.Ф.; Майоров Г.С.; Мишин В.В.; Мусийчук Ю.И.; Николаев В.А.; Пелищук В.К.; Цимбал Ф.А. 
Имя патентообладателя: Грачев Владимир Иванович; Казенашев Виктор Федорович; Майоров Геннадий Сергеевич; Мишин Владимир Викторович; Мусийчук Юрий Иванович; Николаев Виктор Александрович; Пелищук Валериан Константинович; Цимбал Федор Анатольевич 
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента: 1998.12.27 

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к офтальмологии, психофизиологии и может быть использовано при исследованиях и регистрации зрачковых реакций. В способе регистрации зрачковых реакций, включающем освещение зрачка обследуемого ИК-излучением, регистрацию отраженного светового потока, подачу стимула и запись пупиллограммы с последующей ее обработкой, отраженный световой поток регистрируют с помощью ИК-чувствительной телевизионной камеры. Производят наводку телевизионной камеры на резкое изображение зрачка, визуально контролируя его на экране видеоконтрольного устройства. Подают стимул в виде световой вспышки, импульсного звукового сигнала либо электрического разряда на кожу. Измерение размеров зрачка в абсолютных единицах производят в цифровой форме в каждом кадре телевизионного изображения, при этом регистрируют для каждого обследуемого начальную совокупность пупиллограмм, по которой формируют его индивидуальные нормативы пупиллометрии с учетом типа использованного стимула, вносят их в банк данных компьютера. Параметры зрачковой реакции при последующих регистрациях пупиллограмм автоматически сравнивают с индивидуальными нормативами пупиллометрии с выдачей сообщения "норма" или "отклонение от нормы". Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений, повышение информативности диагностических признаков, уменьшение времени обследования.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к офтальмологии, психофизиологии, и может быть использовано при исследованиях и регистрации зрачковых реакций.

Известны способы регистрации зрачковых реакций и устройства для их осуществления, например, кинематографический, заключающийся в последовательной съемке зрачка в динамике и фотосканирующий, заключающийся в сканировании зрачка и фиксации его диаметров на пленке (Шахнович А.Р., Шахнович В.Р. Пупиллография. - М.: Медицина, 1964. - 252 с., (с.30, 38)).

Недостатки этих способов и устройств состоят в том, что они требуют для своей реализации значительной освещенности глаз обследуемого для надежной регистрации изображения зрачка на пленке, что неизбежно приводит к сужению зрачков. Кроме того, обработка пленки требует больших затрат времени, что не позволяет использовать эти способы при массовых обследованиях.

Наиболее близкими к изобретению по технической сущности является способ регистрации зрачковых реакций и устройство для его осуществления, заключающиеся в освещении глаз обследуемого инфракрасным излучением с помощью осветителя, регистрации отраженного светового потока через одноименный блок, подачи стимула и записи пупиллограммы с последующей ее обработкой (Вельховер Е. С. , Ананин В.Ф. Введение в иридологию. Пупиллодиагностика. - М.: Изд-во УДН, 1991. -212 с., (с. 167)).

Недостатками известного способа и устройства являются невысокая точность измерений, не превышающая 0,1 - 0,2 мм, связанная с применением механического сканирования изображения зрачка, использованием аналогового фотоприемника, наличием погрешности измерения из-за непроизвольных движений глаз и головы обследуемого при регистрации пупиллограмм, недостаточная информативность параметров зрачковой реакции, обусловленная сопоставлением их с групповыми (популяционными) нормативами для здорового человека, довольно продолжительное время обследования (5 мин), обусловленное тем, что сравнение текущих параметров зрачковой реакции у конкретного пациента с предыдущими данными с получением соответствующих выводов производится человеком, а также отсутствием общего источника питания и возможности генерировать различные стимулы для вызывания зрачкового рефлекса у обследуемого.

Технический результат изобретения выражается в повышении точности измерений, информативности диагностических признаков и уменьшении времени обследования.

Поставленный результат достигается тем, что согласно способу регистрации зрачковых реакций, заключающемуся в освещении глаз обследуемого ИК-излучением, регистрации отраженного светового потока, подачи стимула и записи пупиллограммы с последующей ее обработкой, отличающемуся тем, что отраженный световой поток регистрируют с помощью ИК-чувствительной телевизионной камеры, перед началом работы проводят калибровку измерительного тракта пупиллометра в абсолютных единицах по калибратору, производят наводку телевизионной камеры на резкое изображение зрачка, визуально контролируя его на экране видеоконтрольного устройства, выбирают конкретный вид стимула, подают стимул в виде световой вспышки, импульсного звукового сигнала, либо электрического разряда на кожу, измерение размеров зрачка в абсолютных единицах производят в цифровой форме в каждом кадре телевизионного изображения, при этом регистрируют для каждого обследуемого начальную совокупность пупиллограмм, по которой формируют его индивидуальные нормативы пупиллометрии с учетом типа использованного стимула, вносят их в банк данных персонального компьютера, а параметры зрачковой реакции при последующих регистрациях пупиллограмм автоматически сравнивают с индивидуальными нормативами пупиллометрии с выдачей сообщения "норма" или "отклонение от нормы", и согласно устройству регистрации зрачковых реакций, содержащему фиксатор головы обследуемого, инфракрасный осветитель, блок регистрации отраженного светового потока, источник стимулов, включающий блок генерации световой вспышки, персональный компьютер, отличающемуся тем, что в него введены видеоконтрольное устройство и калибратор, содержащий блок имитации размеров зрачка в абсолютных единицах, управляемый с помощью персонального компьютера, в источник стимулов введены блок генерации звукового стимула и блок генерации электрического разряда, при этом блок регистрации отраженного светового потока выполнен в виде ИК-чувствительной телевизионной камеры, связанной с персональным компьютером и видеоконтрольным устройством через введенный блок, запоминающий и обрабатывающий каждый кадр телевизионного изображения в цифровой форме.

На чертеже представлена блок-схема устройства для осуществления способа.

Устройство включает фиксатор головы обследуемого 1, инфракрасный осветитель 2 для подсветки глаз обследуемого, блок регистрации отраженного светового потока 3, выполненный в виде ИК-чувствительной телевизионной камеры, связанной с компьютером 4 и видеоконтрольным устройством 5 через преобразователь сигналов 6. который выполнен в виде так называемого фреймграббера (Англо-русский толковый словарь: Мультимедиа-системы. Телекоммуникационные компьютерные сети. Безопасность компьютерных систем и сетей/. А.А. Мясев, Е. С. Алексеев, В.Н. Веселов и др. - М.: Радио и связи, 1995. - 192 с. Першиков В. И. , Савинков В.М. Толковый словарь по информатике.- 2-е изд., доп.- М.: Финансы и статистика, 1995. - 544 с.), т.е. блока, запоминающего и обрабатывающий каждый кадр телевизионного изображения в цифровой форме (по пикселам). В состав устройства входят также калибратор 7, содержащий блоки имитации размеров зрачка в абсолютных единицах, и источник стимулов 8, который состоит из многофункционального блока генерации световой вспышки 9, блока генерации звукового стимула 10 и блока генерации электрического разряда 11. Режимы работы калибратора 7 и источника стимулов 8 задаются оператором с помощью компьютера 4.

Устройство работает следующим образом

В устройстве предусмотрено три режима работы "Первичное обследование", "Повторное обследование" и "Калибровка". 

В режиме "Первичное обследование" перед проведением измерений в базе данных компьютера 4 регистрируют идентификационный код обследуемого, под которым в дальнейшем будет храниться информация о его зрачковых реакциях. Далее испытуемому предлагается зафиксировать голову в фиксаторе 1 так, чтобы его глаза были равномерно освещены ИК-осветителем 2 и попали в поле зрения телекамеры 3. Затем производят наводку телевизионной камеры на резкое изображение зрачка, визуально контролируя процесс на экране видеоконтрольного устройства 5. После этого с помощью компьютера 4 выбирают конкретный вид стимула, вырабатываемый источником стимулов 8 и запускают устройство в режим измерения, который протекает автоматически. В ходе измерений стартовый сигнал с компьютера запускает источник стимулов 8, вырабатывающий стимул для обследуемого. Процесс изменения диаметра зрачка у обследуемого регистрируется в отраженном от его глаз свете с помощью ИК-чувствительной телевизионной камеры 3, сигнал с которой подается на преобразователь сигналов 6 (фреймграббер). Последний запоминает и обрабатывает каждый кадр телевизионного изображения в цифровой форме (по пикселам) и, совместно с компьютером 4, производит измерение размеров зрачка в абсолютных единицах также в каждом кадре. Полученные в течение 3 секунд результаты измерения зрачковой реакции испытуемого (пупиллограмма) заносятся в базу данных под его идентификационным колом. Затем повторяют процедуру измерения и регистрации пупиллограммы не менее 5 раз для формирования статистически значимой начальной совокупности пупиллограмм. Далее с помощью компьютера путем статистической обработки полученных пупиллограмм формируют индивидуальные нормативы пупиллометрии обследуемого с учетом типа использованного стимула и вносят их в базу данных. Этим заканчивается режим работы "Первичное обследование".

В режиме "Повторное обследование" процедура регистрации пупиллограммы у обследуемого полностью совпадает с таковой в режиме "Первичное измерение", однако пупиллограмма измеряет один раз, после чего параметры зрачковой реакции обследуемого автоматически сравнивают ( с помощью компьютера) с его же индивидуальными нормативами пупиллометрии с выдачей сообщения "норма" или "отклонение от нормы". 

Режим работы "Калибровка" используется для тестирования измерительного тракта устройства. В этом режиме калибратор 7, имитирующий зрачок и управляемый с помощью компьютера, устанавливают перед телекамерой и производят регистрацию пупиллограмм аналогично режиму "Повторное обследование". При совпадении результатов измерений с тестовыми данными устройство является исправным.

Пример

Информативность параметров пупиллометрии при сопоставлении их с групповыми нормативами и индивидуальными нормативами оценивалась в ходе следующего исследования.

Группе практически здоровых лиц численностью 29 человек (12 женщин и 17 мужчин в возрасте от 25 до 50 лет) была дана алкогольная нагрузка из расчета 0.5 г/кг веса. Предварительно для каждого обследуемого были определены индивидуальные нормативы по результатам регистрации 10 пупиллограмм.

Через 30 минут после приема алкоголя у обследуемых регистрировались пупиллограммы и производилась с помощью компьютера классификации их состояний на две группы: "норма" и "отклонение от нормы".

При сопоставлении текущих показателей пупиллометрии с групповыми нормативами к группе "отклонение от нормы" были отнесены 21 человек из 29, что составило 72,4%. Ошибка классификации в этом случае была равна 27.6%. При сопоставлении текущих показателей пупиллометрии с индивидуальными нормативами к группе "отклонение от нормы" были отнесены 27 человек из 29, что составило 93.1%. Ошибка классификации в этом случае была равна 6.9%, что в 4 раза меньше, чем в предыдущем случае.

Таким образом, по интегральному критерию (точности классификации функционального состояния обследуемого) показано, что при сопоставлении текущих параметров пупиллометрии с индивидуальными нормативами их информативность выше, чем при сравнении таковых с групповыми нормативами.

Предложенный способ позволяет проводить измерения с высокой точностью благодаря замене механического сканирования электронным при телевизионном методе регистрации изображения, а также замене аналогового фотоприемника цифровой обработкой изображения в кадре по пикселам (при современной технологии размеры пиксела в матрице, применяемой в телекамерах, составляют единицы микрон), отсутствию погрешностей из-за непроизвольных движений глаз и головы обследуемого, так как при измерении диаметра зрачка в каждом кадре с помощью блока, запоминающего и обрабатывающего каждый кадр телевизионного изображения в цифровой форме, произвольное перемещение изображения зрачка внутри кадра не влияет на процесс и точность измерения.

Предложенный способ обеспечивает более высокую информативность параметров зрачковой реакции, поскольку производится сопоставление их текущих значений для конкретного обследуемого не с групповыми (популяционными) нормативами, а с индивидуальными нормативами данного обследуемого, а также уменьшение времени обследования (оно не превышает 3 минут) вследствие того, что сравнение текущих параметров зрачковой реакции у конкретного пациента с предыдущими данными с получением соответствующих выводов производится автоматически компьютером.

Достоверность реализации полученного результата подтверждена изготовлением и испытанием опытного образца.

Предлагаемое изобретение найдет применение в офтальмологии и психофизиологии при исследовании и регистрации зрачковых реакций, например, для ранней диагностики поражений центральной нервной системы.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ регистрации зрачковых реакций, заключающийся в освещении глаз обследуемого ИК-излучением, регистрации отраженного светового потока, подачи стимула и записи пупиллограммы с последующей ее обработкой, отличающийся тем, что отраженный световой поток регистрируют с помощью ИК-чувствительной телевизионной камеры, перед началом работы проводят калибровку измерительного тракта пупиллометра в абсолютных единицах по калибратору, производят наводку телевизионной камеры на резкое изображение зрачка, визуально контролируя его на экране видеоконтрольного устройства, выбирают конкретный вид стимула, подают стимул в виде световой вспышки, импульсного звукового сигнала либо электрического разряда на кожу, измерение размеров зрачка в абсолютных единицах производят в цифровой форме в каждом кадре телевизионного изображения, при этом регистрируют для каждого обследуемого начальную совокупность пупилограмм, по которой формируют его индивидуальные нормативы пупиллометрии с учетом типа используемого стимула, вносят их в банк данных персонального компьютера, а параметры зрачковой реакции при последующих регистрациях пупиллограмм автоматически сравнивают с индивидуальными нормативами пупиллометрии с выдачей сообщения "норма" или "отклонение от нормы".

2. Устройство регистрации зрачковых реакций, содержащее фиксатор головы обследуемого, инфракрасный осветитель, блок регистрации отраженного светового потока, источник стимулов, включающий блок генерации световой вспышки, персональный компьютер, отличающееся тем, что в него введены видеоконтрольное устройство и калибратор, содержащий блок имитации размеров зрачка в абсолютных единицах, управляемый с помощью персонального компьютера, в источник стимулов введены блок генерации звукового стимула и блок генерации электрического разряда, при этом блок регистрации отраженного светового потока выполнен в виде ИК-чувствительной телевизионной камеры, связанной с персональным компьютером и видеоконтрольным устройством через введенный блок, запоминающий и обрабатывающий каждый кадр телевизионного изображения в цифровой форме.

Версия для печати
Дата публикации 21.05.2007гг


вверх