Запатентовано «Устройство для диагностики злокачественных образований в слизистой оболочке человека посредством определения концентрации гемоглобина и степени оксигенации крови в ней» (патент Республики Беларусь на изобретение № 19558, МПК (2006.01): A 61B 5/1455, G 01N 33/49; авторы изобретения: С.Лысенко, М.Кугейко; заявитель и патентообладатель: Белорусский государственный университет).

Вне сомнений, диагностика опухолевых заболеваний является одной из актуальнейших задач современной онкологии и хирургии. Правильный диагноз на ранних этапах патологического процесса в сочетании с эффективными методами лечения часто позволяет повысить вероятность благоприятного исхода такого лечения, улучшить качество жизни онкологических больных.

Данное изобретение направлено на решение задачи расширения функциональных возможностей «Устройства для диагностики …» за счет получения количественных значений гемоглобина и оксигенации крови в пораженных участках ткани и в их окрестностях, а также за счет повышения точности диагностики онкологических заболеваний слизистых оболочек.

Запатентованное устройство содержит: 1) соединенный с микропроцессорным блоком управления источник излучения (он выполненен в виде широкополосного излучателя или набора излучателей с рабочими длинами волн, соответственно: 450, 480, 580, 594 и 610 нм); 2) освещающее оптическое волокно, связанное с источником излучения посредством блока распределения каналов излучения и помещенное внутрь эластичного зонда с направляемым на исследуемый участок ткани наконечником [внутри наконечника установлены два взаимно ортогональных поляризационных фильтра; один из них связан с выходом освещающего оптического волокна, а второй (через собирающую линзу) — с блоком регистрации диффузно отраженного от ткани излучения; блок регистрации выполнен на основе соответствующей источнику излучения цветной или монохромной ПЗС-матрицы и соединен (посредством расположенного в указанном зонде электрического кабеля) с блоком обработки; последний выполнен с возможностью расчета концентрации гемоглобина и степени оксигенации крови в исследуемом участке ткани методом множественных регрессий (с учетом данных, переданных блоком регистрации) и проверки наличия злокачественного образования в исследуемой ткани (путем сравнения указанных рассчитанных величин с их заранее определенными значениями для здоровой ткани)].

Функциональная схема предлагаемого устройства изображена на фиг. 1. Здесь 1 — микропроцессорный блок управления излучателями, 2 — источник излучения, 3 — блок распределения каналов посылки излучения, 4 — освещающее оптическое волокно, 5 — эластичный зонд, 6 — наконечник зонда, 7 — исследуемая ткань, 8 и 9 — взаимно ортогональные поляризационные фильтры, 10 — собирающая линза, 11 — матрица, 12 — цифровой кабель, 13 — блок обработки изображения ткани.

Данное устройство функционирует следующим образом.

Поскольку источник излучения 2 состоит из набора излучателей на различных длинах волн (например, лазерных источников или светодиодов), то микропроцессорный блок управления излучателями 1 организует чередующуюся посылку источником 2 излучения с различной длиной волны. Блок распределения каналов посылки излучения 3 подводит излучение от каждого излучателя к входу освещающего оптического волокна 4.

В простейшем случае в качестве блока 3 может использоваться разветвленное оптическое волокно, в котором несколько волокон, каждое из которых соединено с одним из излучателей, сводятся в одно общее волокно 4. Потоки излучения на различных длинах волн направляются на исследуемую ткань 7 по оптическому волокну 4, находящемуся внутри эластичного зонда 5 для эндоскопии внутри полости тела. Отраженное от ткани излучение собирается в блоке регистрации изображения, выполненном на основе матрицы 11 с расположенной перед ней линзой 10. При смене спектрального состава освещающего излучения на выходе блока регистрации последовательно формируются спектральные изображения ткани в отраженном от нее свете с различными длинами волн. Для исключения попадания на светочувствительные элементы матрицы зеркально отраженного света и устранения бликов в изображении ткани в наконечнике 6 зонда 5 установлены два взаимно ортогональных поляризационных фильтра 8 и 9 (один — на выходе освещающего оптоволокна 4, второй — перед линзой 10).

Естественное излучение, прошедшее через поляризационный фильтр 8, становится поляризованным. Поскольку излучение, отражаемое поверхностью ткани, сохраняет исходную поляризацию, использование скрещенных поляризаторов позволяет блокировать эту паразитную составляющую. Часть излучения, проникшая вглубь ткани, практически полностью утрачивает свою первоначальную поляризацию вследствие многократного рассеяния. При этом рассеянное обратно излучение частично проходит через поляризационный фильтр 9 и попадает на блок регистрации изображения. Сигналы от светочувствительных элементов матрицы по электронному кабелю 12, расположенному в зонде, передаются на блок обработки изображения 13, выполняющий анализ последовательности спектральных изображений исследуемой ткани и определяющий количественные значения концентрации гемоглобина и степениоксигенации крови во всех точках изображения ткани в соответствии с определенным алгоритмом. Блок обработки изображения 13 может быть компьютером или микропроцессором, способным выдавать свои результаты любому внешнему устройству для их графического отображения – такому, как монитор, светодиодный экран или принтер.

Заявленное устройство позволяет в реальном масштабе времени получать двумерные распределения концентрации гемоглобина и степени оксигенации крови в слизистых оболочках по их спектральным изображениям. Данное устройство, считают авторы изобретения, может с успехом использоваться в ходе проведения эндоскопических исследований слизистых оболочек полости рта, пищевода, органов желудочно-кишечного тракта и легких.