Анемия является состоянием, характеризующимся уменьшением содержания гемоглобина и/ или снижением количества эритроцитов в единице объема крови, приводящим к снижению снабжения тканей кислородом. Анемия встречается при ряде заболеваний – язвы и полипы желудочно-кишечного тракта, хроническая болезнь почек, инфекционные заболевания, гинекологические нарушения, онкологические заболевания и др. – могут приводить к наличию анемии. Во многих случаях тяжесть заболевания связана со скоростью развития анемии. Постановка диагноза анемии напрямую зависит от точности определения уровня гемоглобина в крови у пациента.

В настоящее время наилучший результат определения концентрации гемоглобина в крови пациентов достигается при использовании инвазивных методик, требующих отбор венозной крови. Данная процедура из-за своей инвазивности доставляет существенный дискомфорт пациенту, требует наличия квалифицированного персонала для осуществления пробоотбора и лабораторного оборудования, позволяющего определять концентрацию гемоглобина в крови.

В последнее время развиваются неинвазивные методики определения уровня гемоглобина, в том числе, с применением современных технических средств, таких как: смартфоны (Mannino R. G. et al. Smartphone app for non-invasive detection of anemia using only patient-sourced photos. Nature communications. 2018, 9(1), p.1-10), с использованием данных фотоплетизмографии (Liu, H., Peng, F., Hu, M., Shi, J., Wang, G., Ai, H., & Wang, W. (2020). Development and validation of a photoplethysmography system for noninvasive monitoring of hemoglobin concentration. Journal of Electrical and Computer Engineering, 2020; Causey, Marlin Wayne, et al. "Validation of noninvasive hemoglobin measurements using the Masimo Radical-7 SpHb Station." The American journal of surgery 201.5 (2011): 592-598).

Из уровня техники известен способ неинвазивного определения концентрации гемоглобина в биологических тканях путем облучения ткани с использованием подводящего оптического волокна и регистрации спектральных сигналов ее диффузного отражения с помощью принимающих оптических волокон. Концентрацию гемоглобина рассчитывают с помощью математического аппарата (RU 2517155 C1, 27.05.2014). Использование в данном способе приема диффузно отраженного биологической тканью оптического излучения существенно расширяет возможности его применения. Однако указанный способ позволяет определять содержание гемоглобина в тканях, но не в крови пациента. Поскольку уровень концентрации гемоглобина в тканях одновременно определяется васкуляризацией (количеством сосудов на единицу объема тканей), а также концентрацией гемоглобина в крови, данный метод не может быть напрямую использован для определения концентрации гемоглобина в крови пациента.

Также из уровня техники известно устройство – персональный ручной монитор для неинвазивного измерения концентрации аналитов в крови, в том числе, гемоглобина. Устройство содержит фотодатчик с фотоизлучателями для передачи света к части тела пользователя, фотодетекторы, процессор для определения пульса пользователя и коррелирования сигналов от фотодатчика с пульсом пользователя (WO 2014125355 A1, 21.08.2014). В данном устройстве используют метод пульсоксиметрии, что отличает его от разработанного нами устройства, в котором применяются колориметрический метод и метод диффузного имиджинга с пространственно-структурированным излучением, повышающих точность определения уровня гемоглобина в крови.

Из уровня техники известно устройство для определения уровня гемоглобина в крови, содержащее мобильное устройство связи и сенсорную систему, в которую входят источник излучения – LED, фотодатчик, плата связи, сконфигурированная для запуска светодиода и приема информации, полученной фотодатчиком, и связи с мобильным устройством, пальцевый зажим для размещения на кончике пальца человека, возможно включение источника питания сенсорной системы с усилителем, позволяющим проводить амплитудную или частотную манипуляции (WO 2016168543 A1, 20.10.2016). Данное устройство имеет ряд характеристик, общих с заявленным устройством. Однако в известном из уровня техники изобретении раскрыто только устройство для определения гемоглобина, и не раскрыты методики определения концентрации гемоглобина, что не позволяет судить о точности его определения.

Из уровня техники также известна публикация (КОЖОХИНА Е.В. Неинвазивные методы измерения билирубина, гемоглобина и глюкозы. Прибор гемобилиглюкометр. Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики, 2011, 2(72), стр.157-162), в которой раскрыто устройство – гемобилиглюкометр и способ неинвазивного определения концентрации гемоглобина. Гемобилиглюкометр представляет собой пространственный линейный фоточувствительный прибор с зарядовой связью. Также известна публикация (BENDER J.E. et al. Noninvasive monitoring of tissue hemoglobin using UV-VIS diffuse reflectance spectroscopy: a pilot study. Opt Express. 2009, 17(26), p.23396-23409), в которой описаны устройство и способ неинвазивного определения концентрации гемоглобина в ткани с использованием спектроскопического метода диффузного отражения в видимом диапазоне длин волн. Устройства и способы, описанные в вышеупомянутых публикациях, предназначены для измерения аналитов непосредственно в участке тканей, измеряемых с помощью прибора, что не позволяет напрямую определять концентрацию гемоглобина в крови пациента.

Наиболее близким аналогом для способа неинвазивного определения концентрации гемоглобина в крови с использованием метода диффузного имиджинга с пространственно-структурированным светом является известное из уровня техники решение, раскрытое в источнике информации RU 2645943 C1, 28.02.2018. В нем приведен способ неинвазивного определения концентрации в крови гемоглобина, включающий поочередное облучение биологической ткани оптическим излучением красного и ближнего инфракрасного диапазона трех определенных длин волн, прием диффузно отраженного оптического излучения, преобразование принятого оптического излучения в электрический сигнал, а концентрацию гемоглобина рассчитывают по определенному алгоритму. Недостатком заявленного способа является отсутствие расчета карт диффузного отраженного сигнала с проведением предварительной сегментации и фильтрации анализируемых областей объекта, что снижает точность данного способа.

Решаемой технической проблемой является возможность неинвазивного определения концентрации гемоглобина в крови с использованием колориметрического метода и/ или метода диффузного имиджинга с пространственно-структурированным излучением для более точного определения концентрации гемоглобина в крови пациента. В рамках заявленного решения осуществлена разработка нового устройства для неинвазивного определения концентрации гемоглобина в крови с использованием колориметрического метода и/или метода диффузного имиджинга с пространственно-структурированным светом и создание новых способов неинвазивного определения концентрации гемоглобина в крови с помощью заявленного устройства с использованием: колориметрического метода, метода диффузного имиджинга с пространственно-структурированным излучением, а также с возможностью использования комбинации двух заявленных методов.

На страницу проекта