Новый акустический медицинский диагностический прибор

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Медицина


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

II ООО
Новый акустическим медицинским диагностический прибор
^ В.Н. Федорова1, Е.Е. Фаустова2, Е.В. Фаустов1
1 Кафедра физики и математики Педиатрического факультета Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н. И. Пирогова, Москва
2 Медикал Бьюти Центр Камелот
Описан новый акустический прибор, измеряющий скорость распространения механических волн в коже. Представлены возможности его применения в косметологии и пластической хирургии.
Ключевые слова: акустический прибор, механические свойства кожи, анизотропия кожи.
Значимость механических свойств кожи в диагностике и оценке эффективности лечения велика. Для исследования механических свойств кожи применяются различные методы. С 1980 г. исследование механических свойств кожи проводилось при помощи акустического анализатора (прибор АСА). На основании полученного огромного экспериментального материала показано, что определение механических акустических свойств кожи позволяет осуществлять как объективную оценку эффективности различных способов воздействия на кожу, так и объективную дифференциальную диагностику состояния кожи. Полученные результаты способствовали широкому внедрению исследования акустических свойств кожи в медицинскую практику по различным направлениям.
Нами разработан и создан новый акустический медицинский диагностический прибор (АМДП) для исследования кожи и мягких эластических тканей. Функциональная схема прибора представлена на рис. 1.
Генератор гармонического сигнала (1) обеспечивает механическое возбуждение пьезоэлектрического электрода (8) камер-
Контактная информация: Фаустов Евгений Витальевич, fev. 777@yandex. ru
тона возбуждения, состоящего из элементов (7−10). Электродом (9) возбуждается продольная сдвиговая волна в исследуемой ткани (15). Электрод (12) принимающего камертона, состоящего из элементов (11−14), обеспечивает прием механических колебаний и возбуждение камертона, а электрод (13) — преобразование механических колебаний в электрический сигнал, который поступает на узел предварительной обработки (2), где осуществляется нормализация, фильтрация сигнала.
Вычислительное устройство (3) сравнивает сигналы возбуждения и отклика и рассчитывает фазовый сдвиг между ними. Фазовый сдвиг пересчитывается в скорость поверхностной продольной волны по формуле
V = --, ю/Дф
где V — скорость волны, L — расстояние между излучающим и принимающим электродами, ю — круговая частота возбуждения, Дф — фазовый сдвиг.
Основой прибора является зонд с элементами (7−14), заключенными в металлический корпус. Возбуждение механических колебаний осуществляется путем подачи на излучающий электрод (8) непрерывного в течение всего времени каждого
Лечебное дело 1. 2013
76
Новый акустический прибор
Рис. 1. Функциональная схема прибора АМДП. 1 — генератор гармонического сигнала, 2 — узел предварительной обработки сигнала отклика, 3 — устройство для вычисления скорости распространения волны, 4 — цифровой индикатор, 5 — панель управления, 6 — корпус зонда, 7, 11 — узлы крепления камертонов, 8, 13 — биморфные пьезоэлектрические электроды, 9, 12 — легированные электроды, 10, 14 — сменные наконечники, 15 — исследуемый образец ткани. f — заданная
конкретного измерения гармонического сигнала постоянной амплитуды и частоты, что не было реализовано в приборе АСА. Такое решение позволило получить высокую чувствительность зонда с очень низким сигналом возбуждения генератора. Последний фактор обеспечивает минимальное воздействие на исследуемые ткани. Сменные наконечники могут иметь
различную геометрическую форму, которая определяется задачей исследования, например: шар диаметром Б = 1 ± 0,1 мм- пластины шириной Ь = 1,0 — 3,0 мм и толщиной И = 0,5 ± 0,1 мм- конус с верхним диаметром d = 0,5 ± 0,1 мм.
На матричном индикаторе электронного блока отображается скорость распространения продольной волны. При нажатии со-------------------Лечебное дело 1. 2013
частота, и — напряжение отклика.
' откл г
Методы исследования
(б)
іб
14
12
10
& amp-
О 6
До Н После
Рис. 2. Изменение скорости волны (V) в средней части щек (а — правая щека, б — левая щека) после воздействия одной процедуры иіїега. Скорость измерена по двум направлениям: вдоль естественной вертикальной оси тела (У) и перпендикулярно ей (X).
78
ответствующей кнопки на лицевой панели электронного блока можно получить информацию о частоте возбуждения, уровне сигнала отклика, состоянии источника питания (батарейка). Предусмотрено питание и от электрической сети.
В данной работе представлены примеры использования АМДП в медицине.
Оценка действия косметических средств на кожу рук
Прибор АМДП применялся для сравнения действия двух косметических средств на кожу рук по ее механическим свойствам. Для проведения акустических исследований были выбраны три области кожи на руках: ладонная поверхность кисти у основания большого пальца, средняя часть тыльной поверхности кисти, которая постоянно находится в контакте с внешней средой, и внешняя поверхность предплечья (нижняя треть), которая часто закрыта одеждой. Исследуемые кремы, обозначенные как крем-1 и крем-2, наносились на указанные участки кожи рук. Для того чтобы минимизировать
Лечебное дело 1. 2013
влияние индивидуальных особенностей кожи, у каждой пациентки на кожу каждой руки одновременно наносились разные кремы (на правую — крем-1, на левую — крем-2).
Для анализа полученных результатов использовали такой параметр, как доля экспериментальных точек, в которых произошло уменьшение значения скорости распространения волны (-К, %). Ранее было выявлено, что при увлажнении кожи скорость волны обычно снижается. Установлено, что во всех выбранных областях доля проявления параметра (-К, %), величина уменьшения скорости волны (Д^ при использовании крема-1 больше, чем при использования крема-2. Сделан вывод о большем увлажняющем эффекте крема-1.
Экспресс-оценка действия одной косметической процедуры
Акустические характеристики кожи отражают изменения, происходящие в ней под воздействием косметических процедур. В некоторых случаях последействие про-
Новый акустический прибор
цедуры быстро изменяется (например, при смачивании, криомассаже и т. д.). И в таких случаях эффективность действия можно быстро оценить при помощи прибора АМДП. Для этого измеряются акустические параметры в одной точке (на лице, как правило, в средней точке щеки) до процедуры и сразу (через 5−10 с) после ее окончания. По изменению скорости волны (V) можно судить о выраженности эффекта. На рис. 2 представлено изменение скорости волны после одной процедуры ИНега. Эта экспресс-методика может быть рекомендована для индивидуальной оценки действия процедуры у конкретного пациента.
Ревматоидный артрит
Очаг с отеком при ревматоидном артрите был локализован над воспаленным суставом среднего пальца левой руки. Акустическое сканирование прибором АМДП (по одному направлению) проводилось в области отека и вокруг нее до и после лечения. Сравнительные результаты представлены на рис. 3.
Видно, что в области отека скорость волны выше, чем над визуально и пальпаторно нормальными участками кожи. После эффективного лечения скорость волны над очагом и вокруг него снизилась. По изменению численных значений скорости волны можно оценивать эффективность проводимого лечения.
Дерматология
С помощью прибора АМДП оценивали эффективность криотерапии псориаза по изменению акустических параметров кожи. В результате лечения скорость распространения акустической волны уменьшилась на 37% в псориатическом очаге и на 23% - вне очага в визуально непораженной коже. Данная методика опробована при лечении кератом, базалиом. Этот способ может быть применен при оценке лечения многих дерматологических патологий.
Увеличивающая маммопластика
Были обследованы пациентки, обратившиеся по поводу увеличения молочных желез. Пациентки были разделены на две группы в зависимости от исходного диагноза: 1-я группа — послеродовая инволюция молочных желез- 2-я группа — врожденная гипомастия. У пациенток измеряли скорость поверхностных волн в коже молочных желез по трем линиям: медиальной, срединной, латеральной.
Акустическое сканирование проводи-лось по двум взаимно перпендикулярным осям: ось У совпадала с направлением соответствующей линии сканирования- ось X была перпендикулярна каждой линии сканирования. Обследование проводили до и через 1 год после операции.
При сопоставлении результатов акустического сканирования, полученных в 1-й группе до и после операции, было выявлено, что скорость волны по обоим направлениям после операции снизилась (ДV & lt- 0). До операции измерения осуществляются на коже, близко расположенной к ребрам грудной клетки, т. е. на «твердой подложке». После операции контакт кожи с ребрами существенно ослабевает, так как между
-Д- До -О — После
Рис. 3. Скорость распространения поверхностной акустической волны (V) над очагом воспаления до и после лечения.
----------------------Лечебное дело 1. 2013
Методы исследования
¦ Основная группа Контрольная группа
Рис. 4. Скорость распространения поверхностной акустической волны во взаимно перпендикулярных направлениях (Уу и Ух) в образцах ткани аорты основной и контрольной групп.
кожей и ребрами появляется протез — «мягкая подложка». Сильного натяжения кожи при этом не возникает, о чем свидетельствуют незначительные различия скоростей Уу и Ух после операции.
Во 2-й группе исходно контакт кожи с ребрами был меньшим, чем в 1-й группе, поэтому скорости при сканировании до операции были более низкими. После протезирования увеличился объем груди и возросло натяжение кожи, в результате чего скорости волны возросли по сравнению с таковыми до операции.
Таким образом, при увеличивающей маммопластике натяжение кожи изменяется по-разному, что необходимо учитывать при прогнозировании результатов операции в отдаленные сроки.
Оценка жесткости стенки сосудов
Был исследован аутопсийный материал ткани аорты пациентов, умерших от острого инфаркта миокарда (основная группа) и пациентов, умерших от некоронарной патологии (контрольная группа). Сравнивали результаты оценки состояния сосудистой стенки двумя методами: косвенным — с помощью аппланационного тонометра с арте-риографом ТешюСИшс, измеряющего скорость распространения пульсовой волны, и прямым акустическим методом с использованием АМДП. На рис. 4 представлены результаты сравнения скорости распространения поверхностной волны в образцах основной и контрольной групп. При анализе результатов акустического сканирования внутренней поверхности аорты выявлено, что значения скорости поверхностной волны по двум взаимно перпендикулярным направлениям при разной патологии различны: у пациентов с инфарктом миокарда они выше, чем у пациентов с некоронарной патологией. Данные акустического метода совпали с данными тонометрии: чем выше (ниже) скорость пульсовой волны, тем выше (ниже) скорость акустической поверхностной волны. Таким образом, данные акустического метода подтвердили данные тонометрии. Рекомендуется использовать АМДП для дополнительной объективной оценки сосудистой ткани.
Приведенные результаты свидетельствуют о широких возможностях применения нового прибора во многих направлениях медицины.
С рекомендуемой литературой вы можете ознакомиться на нашем сайте www. atmosphere-ph. ru
A New Acoustic Diagnostic Device V.N. Fedorova, E.E. Faustova, and E.V. Faustov
The article deals with a new acoustic device made for the measurement of mechanical wave velocity in the skin. The device can be used in cosmetology and plastic surgery.
Key words: acoustic device, mechanical properties of skin, skin anisotropy.
80
Лечебное дело 1. 2013

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой