BG97976A

BG97976A - Метод и устройство за определяне здравословното състояние на живо същество

Info

Publication number: BG97976A
Application number: BG97976A
Authority: BG
Inventors: Fritz-Albert Popp
Original assignee: Max Reinhard
Priority date: 1991-10-23
Filing date: 1993-07-20
Publication date: 1994-08-30
Also published as: CA2097807A1; EP0538739B1; EP0538739A1; MY108029A; SK65093A3; SI9200272A; DK0538739T3; BR9205476A; JP2720109B2; HU9301842D0; NO317858B1; RU2126228C1; CN1071826A; ES2067991T3; HU212148B; BG60897B1; MX9206036A; NO932293D0; RO119276B1; KR100242547B1

Abstract

Методът и устройството могат да намерят приложение в медицинската практика за правилно диагностициране. По метода характерен параметър от физиологично естество се отчита от статистически меродавно множество измервателни точки от тялото на живо същество и се сравнява с еталонно разпределение на честотата на избраната физиологична величина. Устройството включва сензорна система (1), състояща се от сензорна част (4) с кръгово разпределени върху определена повърхност от тялото сензорни елементи (13), и сканираща част (5), която предоставя отчетените стойности за проводимост на преработващо устройство (2). Последното се състои от усилвател на сканираните сигнали (6), байпасен филтър (7) и преобразувател (8), предаващ обработените сигнали към изчислителен блок (3), който установява чрез сравнение с еталон реалната функция на разпределение. Наличието на отклонения от еталона сигнализира за съществуващи здравословни проблеми.

Description

Изобретението се отнася до метод и устройство за определяне на здравословното състояние на живо същество чрез сравняване на избрана, измерена физиологична характерна величина на живото същество със съответна, характеризираща здравото състояние сравнителна величина.

Изобретението се отнася по-специално до метод и устройство, подходящи да се направи извод за цялостното здравословно състояние на човек или животно.

Всички апарати, които се използват в медицинската диагностика, отчитат определена характеристична величина или определен параметър на даден пациент, като например честота на пулса, кръвно налягане, химичен състав на кръвта и пр. Тъй като са известни стандартните обхвати за здрава популация, получени от съответни измерени стойности, базирайки се върху действително измерените стойности и тяхното отклонение от стандарта може да се установи някакъв критерий за типа и сериозността на пяпрно ааблттяпанр. Лиагипчата се (Ъопмипа от ГОЛЯМ бРОЙ разЛИЧни характерни величини, като в някои случаи натрупаният медицински опит е решаващ за подбора на съответните характерни величини. При все това до този момент никому не се е удало, дори с алтернативни методи,на така наречената целокупна медицина, да установи категорични и обектив ни критерии за цялостното състояние на даден пациент.

Ето защо изобретението се базира върху задачата, да се създадат метод и устройство от посочения в уводната част тип, които яв. позволяват да се направи констатация за цялостното здравословно състояние на дадено пробно лице. Освен това изобретението ще—трябва -да. позволя^да се констатира, в каква степен състоянието на пробното лице се отклонява като цяло от дадено идеално състояние. По-нататък устройството да създай икономическите предпоставки за прегледа на голям брой пробни лица, като тези прегледи да бъдат извършвани бързо и на изгодна цена.

Методът, съгласно изобретението, се характеризира с това, че избраният характерен параметър от физиологично естество се отчита върху статистически меродавно множество от разпределени върху определен участък от тялото на живото същество измервателни точки, след което се определя разпределението на честотата на отчетените измервани стойности за този участък от тялото, като сравнението се извършва с помощта с помощта на честотата в разпределението на отчетените измервани стойности с еталонно разпределение на честщг^та на избраната физиологична величи на. Особено е подходящо и поради'''следва да се препоръча начинът на дей ствие, когато логаритмичното еталонно стандартно разпределение се определя от отчетените измервани стойности на съответното пробно лице. Преимуществено като участък от тялото се използва кожата на пробното лице поради лесния достъп до нея, при което като физиологичен характеристичен параметър може да се приеме електропроводимостта на кожата ил!

интензивността на нейното излъчване. При все това изобретението не е

V

-”з -........

ограничено нито върху такива специални физиологични характеристични величини, нито върху областта от тялото кожа. По-скоро методът, съгласно изобретението, може да бъде прилаган принципно и при други харак- теристични величини, както и за други подходящи - вътрешни и външни участъци от тялото.

Изобретението използва обстоятелството, че според правилата на статистиката, параметри - независимо от какъв вид - винаги се подчиняват на определено разпределение по честота (срвн./1/). Под разпределение по честота в случая се разбира функцията на вероятност р(х), която показва честотата или вероятността да се получи определена измервана стойност х при произволен пробен обект, където х може да обхваща цялата разполагаема скала от стойности.

Физиологичните характеристични величини на живи същества, като например големина на тялото, кръвно налягане, поносимост на медикаменти и пр., освен това винаги се подчиняват на логаритмично стандартно разпределение. Като причина за това се приема мултипликационен принцип ! на формиране (срвн. примерно също така /2/). Освен това в рамките на изпитанията, съгласно изобретението, бе констатирано, че логаритмичното стандартно разпределение е налице не само за определена характеристична величина при измервания върху множество индивиди, но и при един единствен здрав индивид, когато въпросната характеристична величина се измерва върху достатъчно голям брой измервани стойности на индивида. В случая достатъчно означава, че при по-нататъшно увеличаване броя на измерваните стойности, върху резултантното разпределение по честота не се получава никакво значимо изменение.

Идеалното логаритмично стандартно разпределение на такива измервани стойности, които могат да се получат върху отделно пробно лице, е налице само тогава, когато е изпълнен идеалният мултипликационен прин на всички вторични мерни единици с оглед идеалната организация. Следователно чрез сравняване на измереното разпределение по честота или на определено чрез подходящо трансформиране на измерените стойности за разпределение по честота с логаритмичното стандартно разпределение, може да се получи недвусмислено класифициране на цялостното състояние, отнесено върху състоянието на идеалната биологична организация. Други констатации в тази връзка могат да се направят, когато съгласно друга модификация на изобретението допълнително от сравняването на отклоненията от еднакъв порядък се определят примерно относителните различия на моментите от първи до η-ти порядък и/или изменението на разпределението по честота се установи във времето и се подложи на корелационен анализ. Изменението на разпределението по честота във времето описва динамичния характер на положената в основата на измерванията мрежа от вътрешни зависимости. Корелационният анализ (например факторен анализ) позволява при наличието на познато съответствие на измерваните стойности с техните определени зони от кожата да се извърши динамично описание на вътрешните взаимовръзки между зоните от кожата. Те включват всички взаимовръзки с органите.

От това следва, че в смисъла на изобретението дадено пробно лице може да се счита за напълно здраво, когато неговата функция на разпределение р(х) не се отклонява видимо от р^Сх), където р(х) се явява измерената функция на разпределението, а р_п(х) ~ идеалната функция на разпределение при здрав индивид. Тази функция на разпределението р_п(х) представлява логаритмично стандартно разпределение и съгласно изобретението може да бъде установена от измерените стойности на пробното лице, т.е. не е необходимо стандартното разпределение да се определя като емпирична функция от измерените стойности на множество здрави пробни лица

И обратно- болестното състояние в този цялостен смисъл може

- ----------------- Гттл ггл^пгтт/ггп лггт/плирцпа MPflTTTV

- 5 -........

функциите р(х) и P^fx). Затова едно съществено преимущество на метода, съгласно изобретението, се изразява в това, че не е нужно емпирично отчитане на измерени стойности върху голям брой пробни обекти, а идеалната за въпросния индивидуален пробен обект функция на разпределение може да се изчисли непосредствено от измерените стойности и да се сравни с действителното разпределение по честота.

Съгласно друг аспект на изобретението, създадено е устройство за реализиране на метода, съгласно изобретението, което устройство се отw личава със сензорна система за отчитане на подбрана физиологична характеристична величина на живото същество върху множество разпределени по участък от тялото измервателни точки и за отдаване на съответни сигнали; устройство за преработване на отдадените от сензорната система сиг-_ нали и устройство, с което да се изчисляват от отдадените от преработващото устройство сигнали действителното разпределение по честота и логаритмичното стандартно разпределение на съответстващите на сигналите измервани стойности за отчетената физиологична характеристична величина. Такова особено просто и бързо отчитане на измерваните стойности може да стане тогава, когато съгласно друга модификация на изобретението сензорната система обхваща . множество разположени разпределено върху определена площ, докосващи се или функциониращи безконтактно сензорни елементи, както и устройство за тяхното последователно обхождане. Между другото, съгласно други модификации на изобретението, се упоменават патентните претенции.

По-долу изобретението се пояснява в детайли с помощта на пример и чертеж. Показани са:

Фиг.1а, 16: Разпределението по честота на стойностите за проводимостта на кожата на пациент преди лечение (фиг.1а) и след лечение (фиг.16) в сравнение с логаритмичното стандартно разпреде6

Фиг.2а, 26: Съотношението на моментите от r-ти порядък (r = 1...6) при логаритмично стандартно разпределение и измерено разпределение преди лечението (фиг.2а) и след лечението (фиг.26),

Фиг.З: Блокова диаграма на устройство за отчитане проводимостта ' на кожата и за преработване на получените стойности от измерванията съгласно една форма на изпълнение на изобретението,

Фиг.4: Изглед в разрез на сензорната част от сензорна система на устройството, съгласно фиг.З, и

Фиг.5: Сензорната система, съгласно фиг.З, в изглед отдолу.

Разглеждайки първоначално фиг.3-5, по-долу е описана една форма на изпълнение на устройство или на уред за осъществяване на метода, съгласно изобретението, използвайки измерване на електропроводимостта на кожата на даден пациент. Съгласно изобретението, устройството включва сензорна система 1, устройство 2 за преработване на сигнали и изчислително устройство 3.

По отношение на сензорната система Z може да се касае до четириканален електрод, състоящ се от сензорна част 4 и от отчитаща или сканр раща част 5. Сензорната част 4 е показана по-подробно на фиг.4 и 5, като включва голям брой закрепени с възможност за преместване по дължина в базовата част, игловидни електроди или сензорни елементи 13, наподобяващи на известните игли за акупунктура. Към всеки сензорен елемент 13 е придадена обтягаща пружина, която напряга предварително сензорния елемент в показаното на фиг.4 изходно положение, в което свободните, излизащи от базовата част краища на сензорните елементи 13 лежат върху една равнина, която може да бъде плоска или огъната в съответствие с изпъкналостта на подлежащ на изследване участък от тялото, примерно ръката, на пробно лице. Предварителното напрягане на сен7 ху повърхността на кожата, когато те бъдат положени върху нея. Предвиден е достатъчен брой от тези сензорни елементи 13. Бе констатирано, че е достатъчен в този смисъл броят от 50-150, примерно 60, такива сензорни елементи 13. I

Освен това сензорните елементи 13 са разпределени върху опреде- ^;лена, примерно кръгла измервателна площ 14 на сензорната част 4. Отчи- > тащата или сканираща част 5 на сензорната система 1, която може да бъде с принципно позната на специалиста конструкция, служи за последователното сканиране на отделните сензорни елементи 13, като предоставя отчетените от отделните сензорни елементи 13 стойности за проводимостта и характеризиращите ги сигнали към преработващото устройство 2. При измерените стойности може да се касае примерно до падове на стрелка при методите на обечайната понастоящем електроакупунктура, щом измервателният електрод бъде поставен върху измервателната точка с констан- ί тен натиск и се изходи от дадена максимална стойност.

Устройството 2 за преработване на сигнали включва усилвател 6 ?

за усилване на отделните, подавани от сензорната система 1 сигнали. Изходът на усилвателя 6 е подаден към байпасен филтър 7, действуващ така, че да се филтрират постъпващите евентуално паразитни сигнали от полезните сигнали на измерването. Филтрираните сигнали от измерването поg нататък се подават на аналогово-цифров преобразувател. Цифровите изходни сигнали на този преобразувател 8 се препредават през интерфейс 9 на ι устройството 2 за преработване на сигнали към изчислителен блок 3. Изчислителният блок 3 получава по този начин усилени и очистени от паразитни ефекти, цифрови сигнали, съответствуващи на сигналите от измер- : ването, установени посредством сензорната система 1.

Освен това устройството 2 за обработка на сигнали включва и устройство за прилагане на определено опорно променливо напрежение върху

8' ните стойности става върху едната страна от ръката на пробното лице, подходящо място за прилагане на опорното напрежение е другата страна на ръката. Устройството за прилагане на опорното напрежение включва генератор за напрежение 10, изходът на който се подава през регулируем усилвател 11 към подходящ ръчен електрод 12.

Изчислителният блок 3 установява на първо време от подадените от обработващото устройство 2 сигнали, съответстващи на отчетените измерени стойности на пробното лице, съответното за това пробно лице логарит- <. мично стандартно разпределение р_п(х), т.е. идеалната за пробното лице функция на разпределение, а след това и реалната функция на разпределение р(х). Логаритмичното стандартно разпределение е онова, което има еднаквата средна стойност х и същото разсейване (Г, както измереното разпределение р(х). С помощта на отклоненията между р(х) и ρ^ζχ) става възможно да се направи констатация относно вида и обсега на съществу- > ващите здравословни проблеми.

Изчислителният блок 3 установява освен това други, характерни за <**·>· констатацията относно здравословното състояние на пробното лице величини, като например съотношението на моментите от r-ти порядък на логаритмичното стандартно разпределение спрямо измереното разпределение по честота. Резултатът от измерванията и изчисленията може да бъде представен на екран и/или като разпечатка под формата на диаграма или в таблична форма. Изчислителният блок 3 поема освен това локализирането ιи изчисляването на максималната стойност за проводимостта в рамките на измерената матрица.

По-долу с помощта на изчислителен пример е пояснено изчислението _:на измерената функция на разпределение р(х) и на логаритмичното стандартно разпределение р_п(х)· При посочените в изчислителния пример чие- н лени стойности се касае до онези, които са дадени на таблица 1.

Изчислителен пример

1. Разделяне на стойностите за честотата в п-категории, като в конкретния случай бе прието η = 14. Средните аритметични стойности за категориите за целия измервателен обхват (както е посочено на таблица 1 са зададени с 4, 12, 20, 28,...,108 в стъпки по 8 (както показва оста х на фиг.1а, б). По-нататък тези стойности са обозначени като К Ci), ср.ст. ’ където i = 1,...,14. Например ^кср>ст/²) = 1², ^кср.ст.⁽'³'^{) = 20,}

2. Изчисляване на измереното разпределение р(х)

а) Изчисляване на сумата от дадените в таблица 1 стойности за честотата СрСх)). Като пример се вземат стойностите преди лечението.

По-долу сумата се обозначава с N:

к=14 N = £3 ^р(х_.) i=1

Следователно N = 0+14+22+34+18+32+2+0 = 122

Стойностите за честотата Р(х) се разделят на сумата N.

= 0.18, = 0.279, Ду = 0.148, = 0.262

Р(хр = |р(_Х1) - Pi

Измереното разпределение се изобразява на графиката като колонка.

3. Изчисляване на логаритмичното стандартно разпределение

Изчисление на средната аритметична стойност х и на разсейването

- 1 ^k х = 4 У2 Р(х.)*К(i)

N ι ср.ст.

·, R7 мЦ- ΣΣ (К (i) - х) Р(х.) N-1 ср.ст.ι = 1

122

0-016¾ ⁰

И като формула:

Пример:

h(F = (52-70.49) ² *1 4+(60-70.49) ² *2 2+(68-70.49) ² * 34 + (76-70.49)²*1 8+(84-70.49)² *32+(92-70.49)² *2 <Г = J—!— *h(T

1121

Спомагателни величини:

0.156 р- = 1пх 4.243

Логаритмично стандартно разпределение:

Пример за средната стойност на категорията 68:

η —......*· ---екр L· L _д

След това всички стойности Р_п(хр се сумират за всички i и се £к= 1 4 „ Р (^χ·) = ι = 1 η ι например в точката 68 не се намира 0.121, а съгласно _г,_о. 0.121

ЦНЯ Р_п(б8) = =

0.412, така че тази стандартиза0.294.

Пример

На един пациент с тежка бронхиална астма върху

112 измервателни точки от кожата бяха установени стойностите на електропроводимостта и относителната честота на стойностите бе нанесена върху скала от 0 до ι

100.

Честотите, с които бяха измерени стойностите в различните обхва ти на скалата, са нанесени на таблица 1 за η = 8 измервателни интерва ла. Лявата колонка се отнася за стойностите преди лечението, докато дясната показва стойностите след сравнително успешно лечение (пациен тът има по-малко оплаквания).

От самите данни не може пя са ....

i'1 степента на подобряване на състоянието след лечението. Ако обаче бъдат 1А проверени честотите р(п) де- се получат определени стойности η за проводимостта, с техните съвпадения с логаритмичното стандартно разпределение (кривата, изобразена на фиг.1а и 16 чрез непрекъснати линии), то ще установим:

1) Преди лечението се получават видими отклонения от стандартното разпределение (фиг.1а), както и в отклоненията на моментите от трети и по-висок порядък (фиг.2а), дефинирано като:

G1

Това ни навежда на мисълта, че пациентът не е здрав. Видът и степента на заболяване в тази проекция могат да се забележат като вид и големина на отклонението от логаритмичното стандартно разпределение. ·

2) След лечението може да се отбележи значително по-добро съвпадение както с логаритмичното стандартно разпределение (фиг.26), така ’ и по-малко отклонение на моментите с по-висок порядък от идеалните моменти на стандартното разпределение. В случая кривите са трансформирани така, че моментите от първи и втори порядък (средни стойности и дисперсии) на идеалното и измереното разпределение съвпадат.

Таблица 1: Измерени честоти на стойностите за проводимостта в 112 глав-

	ни точки в	съответствуващ измервателен	обхват 0 до
	пробно лице	с бронхиална	астма
		Преди	лечението	След
Измервате	лен обхват	честоти		честоти
0 -	48	0		0
48 -	56	14		15
56 -	64	22		34
64 -	72	34		34
72 -	80	18		30
80 -	88	32		8

По-горе изобретението бе описано посредством измерване на електропроводимостта на кожата като физиологична характеристична величина. Ако бъдат използвани други характеристични величини, устройството ще трябва да се модифицира съответно. Като характеристична величина може да послужи примерно интензивността на излъчване на кожата в инфрачервения или видимия обхват. В този случай преимуществено са предвидени безконтактни сензорни елементи в разположение и брой, съответстващи на игловидните сензорни елементи от гореописаната форма на изпълнение. Дру. ги отчитащи устройства за физиологичните характеристични величини могат да бъдат оформени във вид на решетъчни, ролкови или четкови електроди. Освен това бе описана предпочитаната оценка на цялостното здравословно състояние на дадено пробно лице чрез сравняване на реалната функция на разпределение с идеалната, т.е. логаритмичното стандартно разпределение на измерените стойности, установени върху пробното лице. > От само себе си се разбира обаче, че чрез изобретението се извършва също така сравняване с помощта на еталонната честота за разпределение на данни, които са били установени за съответната физиологична характеристична величина от измервания върху определен брой здрави индивиди.

Използвана литература:

/1/ L.Sachs: Statistische Auswertungsmethoden, 2. Auflage, Springer

Verlag, Berlin 1969, S. 105-106 /2/ H.Gebelein und H.J.Heite, Klin. Wschr. 28 (1959), S. 41

Claims

1. Метод за определяне здравословното състояние на живо същество, примерно на човек или животно, чрез сравняване на подбрана измерена физиологична характеристична величина на живото същество със съответна, характерна за здравото състояние еталонна величина, характеризиращ се с това, че подбраната физиологична характеристична величина се отчита върху статистически меродавно множество от разпределени върху определена област от тялото на живото същество измервателни точки;

’W определя се честота на разпределение на отчетените при измерването стойности за участъка от тялото и се извършва сравняване с помощта на разпределението по честота на отчетените при измерването стойности с еталонно разпределение по честота под формата на логаритмично стандарт но разпределение на подбраната физиологична характеристична величина.

2. Метод, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че логаритмичното еталонно стандартно разпределение се установява от отче тените при измерването стойности на всеки отделен пробен обект.

3. Метод, съгласно претенция 1 или 2, характеризиращ се с това, че като участък от тялото се взема част от кожата на живото същество.

4. Метод, съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че подлежащата на отчитане физиологична характеризираща величина е проводимостта на кожата при прилагане на определен електрически потенциал.

5. Метод, съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че изменението на проводимостта във времето се установява в съответствие с методите на електроакупунктурата.

6. Метод, съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че подлежащата на отчитане физиологична характеристична величина е интензивността на излъчване, по-специално в оптичната или в инфрачервената

- Ή -

7. Метод, съгласно някоя от предидущите претенции, характеризиращ се с това, че от сравнението се определят отклоненията с еднакъв порядък.

8. Метод, съгласно някоя от предидущите претенции, характеризиращ се с това, че по-нататък се установява изменението на разпределението по честота във времето, което се подлага на корелационен анализ.

9. Устройство за осъществяване на метода за определяне здравословното състояние на живо същество, съгласно претенция 1, характеризиращо се със сензорна система (1) за отчитане на подбраната физиологична характеристична величина на живото същество върху множество разпределени по определена част от тялото измервателни точки и за отдаване на съответни сигнали, устройство (2)5) за преработка на отдадените от сензорната система сигнали и устройство за изчисление>от отдадените от преработващото устройство сигнали на действителното разпределение по честота и логаритмичното стандартно разпределение на съответстващите на сигналите измерени стойности за отчитаната физиологична характеристична величина.

10. Устройство, съгласно претенция 9, характеризиращо се с това, че сензорната система (1) включва множество разположени разпределено по определена площ сензорни елементи (13), както и устройство (Ж) за последователно сканиране на сензорните елементи^^

11. Устройство, съгласно претенция 10, характеризиращо се с това че сензорните елементиУвкл-ючрат игловидни елементи (¢5-), подобни на игли за акупунктура.

12. Устройство, съгласно претенция 9 или 10, характеризиращо се с това, че сензорната система (1) има сензорни елементи за безконтактно а отчитане на измервани стойности.

13. Устройство, съгласно претенция 9 или 10, характеризиращо се