meditsin1128_1

(1957 г.). Им же были созданы модели рН-зондов и первые регистрирующие приборы.

1.2. От истории к современным исследованиям ЖКТ

Исследованию кислотообразующей функции желудка (КФЖ) на протяжении многих десятилетий посвящено много как научных, так и практических работ. Развитие данной отрасли медицинской науки и практики всецело зависело от достижений в других областях — биохимии, технике, электронике и т.д., что и отразилось на технике, технологии и методологии исследовании КФЖ и резко повлияло на качество диагностики и принципы лечения больных с заболеваниями ЖКТ.

Развитие шло как бы двумя путями — беззондовым и зондовым, от простого к более сложному.

Беззондовые методы — определение кислотности с помощью ионообменных смол (ацидотест, гастротест), метиленовой синью, по уропепсиногену и т.д. из-за низкой информативности и достоверности не нашли широкого применения в практике, хотя и освобождали пациента от многих психоэмоциональных нагрузок.

Второй путь — зондовые, аспирационные, титрационные методы от одномоментного зондирования по Боасу-Эвальду до многофракционного зондирования. Но все виды аспирационно-титрационных методов зондирования не отражают действительного состояния кислотообразующей функции желудка пациента, хотя еще и находят в различных модификациях практическое применение.

Основным недостатком метода отсасывания и титрования желудочного содержимого является то, что исследование общей смеси секретов всех продуцирующих желез желудка и примесей к ней соков верхних и нижних этажей ЖКТ не позволяет проводить динамическое наблюдение за образованием соляной кислоты во время еды и введением физиологических раздражителей или иной фармакологической пробы с целью выявления режима управляемости системой. Отсутствие возможности при титровании с помощью индикаторов определения соляной кислоты в случаях примеси к желудочному соку желчи и крови и неточность самого титрационного метода дает возможность определения свободной соляной кислоты лишь в диапазоне с рН от 2,5 и меньше, а кислотность в диапазоне рН от 2,6 до 6,9 титрационным методом определяется как анацидность (табл. 3.1.).

Фракционное аспирационно-титрационное исследование КФЖ в течение 2-х часов с интервалами по 15 минут с учетом базальной и стимулированной фаз секреции позволяет определять объем желудочного сока, общую кислотность, свободную и связанную соляную кислоту. В оценке КФЖ с помощью фракционного исследования ведущее значение имеет определение по специальным формулам часового дебита соляной кислоты в период базальной и стимулированной секреции (табл. 3.2.) (Ивакин В.Т., Кожемякин Л.А., 1974 г.). Однако основной недостаток титрационного метода — низкая чув-

131

ствительность реактивов-индикаторов и, следовательно, широкий диапазон недостоверных данных — снижают клиническую ценность данного метода.

Не нашел широкого применения в клинической практике и метод радиотелеметрической рН-метрии, разработанный в 50-х годах — метод дорогостоящий, не позволяющий иметь информацию о местонахождении, без четких временных данных при прохождении важных отделов ЖКТ и т.д.

В настоящее время самое достойное место в клинической практике мировой медицины занял метод электрометрической рН-метрии, позволяющий измерять активность ионов водорода по величине электродвижущей силы специальных электродов, помещенных в раствор. Этот метод дает возможность более физиологично изучать КФЖ как в аспирированном содержимом, так и внутри желудка, что позволило поднять изучение КФЖ на более высокую ступень.

Таблица 3.1.

Взаимосвязь между титрационными единицами свободной соляной кислоты и величиной рН желудочного сока

рН	Свободная соля-	Примечания
	ная кислота
1	150	Гиперацидность: рН от 1 до 1,3, свободная
		соляная кислота от 60 до 150.
2	10	Нормоцидность: рН от 1,3 до 1,7, свободная
		соляная кислота от 20 до 60.
2,5	1,0	Гипоацидность: рН от 1,7 до 2,5, свободная
		соляная кислота от 1 до 20.
2.6	0	Анацидность, устанавливаемая титрационным
3		методом.
4
5
6
7	0	Анацидность, устанавливаемая электромет-
8		рическим методом.
9
10 и т.д.	0	Щелочная среда.

Таблица 3.2. Перевод величины рН желудочного сока в концентрацию Н+ ионов (мэкв/л)

(Ивашкин В.Т., Кожемякин Л.А., 1974 г.)

рН	H+,	рН	H+,	рН	H+,	рН	H+,
	мэкв/л		мэкв/л		мэкв/л		мэкв/л
0,80	205	1,25	68	1,70	23	2.50	3,4
0,85	182	1,30	64	1,75	21	2,60	2,7
0,90	162	1,35	54	1,80	18	2,70	2,1
0,95	143	1,40	48	1,90	15	2,80	1,7
1,00	127	1,45	43	2,00	11	2,90	1,4

132

1,05	112	1,50	38	2,10	9.0	3,00	1,0
1,10	98	1,55	33	2,20	7,0	3,50	0,3
1,15	88	1,60	29	2,30	5,4	4,00	0,1
1,20	78	1,65	25	2,40	4,3	5,00	0,01

1.3. Аппаратура для исследования КФЖ методом электрометрической рН-метрии (рН-зондирование)

Для исследования кислотопродуцирующей функции желудка и ЖКТ используются рН-метрические зонды (далее просто рН-зонды), имеющие в своем составе измерительные электроды (сурьмяные, стеклянные и т.д.) и электрод сравнения (хлорсеребряный или каломельный). Измерительный электрод в паре с электродом сравнения преобразует физико-химический параметр среды — активность ионов водорода в диапазоне рН от 1,1 до 9,3 — в электрический сигнал.

Впервые рН-зонды в 1957 г. были разработаны и созданы в ЛНИИЭКМ профессором Е. Ю. Линаром, а затем в различных модификациях НИИ "Исток", г. Фрязино. В настоящее время разработкой новых моделей зондов и их производством занимается ГНПП "Исток-Система", г. Фрязино. Однако до настоящего времени остается технически неразрешенным вопрос о создании зонда, дающего возможность получения данных о количестве желудочного сока, дебит-часовом его напряжении и его протеолитической активности, что требует введения в рН-зонд второго канала, достаточного для принудительного отсасывания содержимого желудка и других отделов ЖКТ, а в регистрирующей системе дополнительных устройств по автоматическому проведению данной манипуляции.

Для электрометрического определения рН необходимы:

1. Активный электрод (измерительный электрод), т.е. электрод, обратимый к ионам водорода измеряемой среды (сурьмяный, стеклянный и т.д.).

2. Вспомогательный электрод (электрод сравнения) — для измерения изменений потенциалов электродов, обратимых к ионам водорода (каломельный, хлорсеребряный).

З. Установка для измерения ЭДС и сравнения их с ЭДС вырабатываемых рН-зондом в стандартных буферных растворах.

Количество измерительных электродов в одном рН-зонде может варьироваться от 1 до 5 в зависимости от решаемых задач и объема необходимой информации.

С помощью внутрижелудочной рН-метрии можно получить сведения об ощелачивающей функции антрального отдела желудка, а применение 3 — 5-ти электродного зонда позволяет получить информацию о наличии или отсутствии дуодено-гастрального или гастроэзофагального рефлюксов. Кроме того, исследование КФЖ с использованием стимуляторов или блокаторов желудочной секреции позволяет более адекватно моделировать индивидуальную лечебную терапию.

133

Важным достоинством внутрижелудочной рН-метрии является возможность индивидуального подбора лекарственных препаратов с учетом их уровней воздействия, эффективность которых оценивается по времени начала ответа рН (время от приема или введения препарата до начала повышения рН), максимальному уровню рН и рН (разница между максимальным и исходным уровнями рН). Кроме этого рассчитываются суммарные показатели

— площадь и индекс ощелачивания.

1.3.1. Показания и противопоказания при зондировании

Врачебная этика требует, чтобы проводимое исследование велось в условиях, исключающх влияние отрицательных факторов извне на пациента, в первую очередь, нахождение при процедуре рядом других пациентов (кабинная система).

Противопоказания для проведения данной процедуры:

•пороки сердца в стадии декомпенсации;

•аневризмы больших сосудов;

•заболевания ЦНС;

•артериальные гипертензии (высокого уровня и нестабильные);

•недавние кровотечения из ЖКТ;

•кахексия;

•острые заболевания ЖКТ.

Контроль места расположения измерительных электродов рН-зонда можно осуществлять по характеру показаний измерительного устройства рН, с помощью УЗИ и рентгенологическим методом. Только при правильном расположении измерительных электродов рН-зонда в функциональных зонах ЖКТ можно получить достоверную информацию о функциональном состоянии кислотообразующих желез корпуса желудка и кислотонейтрализующей способности пилорических желез желудка.

1.3.2. рН - метрические зонды

1. Назначение рН-метрические зонды предназначены для измерения активности ио-

нов водорода (кислотности) содержимого верхних отделов желудочнокишечного тракта. Измерение производится в единицах водородного показателя (рН) при помощи одного из выпускаемых ГНПП "Исток-Система" ацидогастрометров (АГМ-01, "Гастротест", "Гастроскан-5" или "Гастроскан24").

Диапазон измерения кислотности для представляемых зондов от 1,3 до 9,3 рН с погрешностью не более чем 0,5 рН.

2. Устройство зондов

134

Зонд состоит из:

•резиновой или полимерной трубки длиной около 1,5—2 м, образующей рабочую часть зонда, внутри которой проходят электрические провода и может проходить канал для ввода лекарственных препаратов;

•измерительных электродов, размещенных на трубке на некотором расстоянии друг от друга;

•электрода сравнения, каломельного или хлорсеребряного;

•разъема для подключения к измерительному блоку ацидогастрометра. Электрод сравнения расположен либо на дистальном конце трубки, ли-

бо выполнен в виде выносной капсулы или диска, подсоединенных к отдельному электродному проводу. При обследовании пациента выносной электрод сравнения размещается либо за щекой пациента (если он выполнен в виде выносной капсулы), либо закрепляется на коже в подключичной области или на запястье лейкопластырем или специальным ремнем (если он выполнен в виде выносного диска).

Как правило, зонды с каломельным электродом сравнения изготавливаются с использованием резиновой трубки оранжевого цвета, а зонды с хлорсеребряным электродом сравнения изготавливаются с использованием белой или прозрачной трубки из медицинского пластиката. Зонды с защечным электродом сравнения изготавливаются с использованием тонкой пластиковой трубки и используются только для измерения пристеночной кислотности при проведении эндоскопических исследований желудочнокишечного тракта.

Дистальный электрод сравнения Корпус этого электрода выполнен из керамики и закреплен на конце

трубки. В торце корпуса имеется микроскопическое отверстие, которое невооруженным глазом, как правило, не видно. Оно обеспечивает гальваническую связь между исследуемой средой и электродом. Внутри корпуса сформирована структура Hg/Hg2Cl2/KCI (у каломельных электродов) или Ag/AgCI/KCI (у хлорсеребряных электродов), включающая в себя, в частности, хлористый калий в виде влажной кашицеобразной соли. Такие электроы весьма чувствительны к ударам и вибрациям.

Защечный электрод сравнения Защечный электрод сравнения устроен практически так же, как и дис-

тальный. Разница лишь в том, что он не приклеен к концу трубки, как дистальный, а закреплен на отдельном электродном проводе и во время обследования пациента размещается за его щекой.

Накожный хлорсеребряный электрод сравнения Накожный хлорсеребряный электрод сравнения выполнен в виде дис-

ка, закрепляемого во время обследования пациента на запястье или в подключичной области пластырем или специальным ремнем. Электрод имеет резьбовой вывод, который служит для подсоединения к электродному проводу зонда. Возможен вариант исполнения, когда электрод припаян к элек-

135

тродному проводу.

В углублении электрода находится площадка из хлористого серебра, контакт которой с кожей осуществляется через поролоновую прокладку, пропитанную электродной пастой.

Измерительные электроды Измерительные электроды выполнены из сурьмы (довольно хрупкого

металла) в виде цилиндрических колец или цилиндрических столбиков.

3. Виды исполнения рН-метрических зондов а) рН-метрические зонды для исследования базальной и стимулирован-

ной желудочной секреции (пероральные):

Таблица 3.3. Зонды с каломельным дистальным электродом сравнения

Тип	Возраст	Кол-во	Расст. между измер.		Наружн.
зонда	пациента,	измер.	Электродами, мм		диаметр,
	лет	электродов	1-м и 2-	2-м и 3-	мм, не
			м	м	более
05	старше 15	5	50	120	7
03	старше 15	3	120	120	7
Д1	от 1 до 6	3	50	50	4
Д2	от 7 до 11	3	70	70	4
ДЗ	от 12 до 14	3	90	90	4
Д4	старше 14	3	110	120	4
02	старше 15.	2	120	—	7

Расстояние между 3 и 4 измерительными электродами зонда 05 составляет 120 мм, между 4 и 5—50 мм.

Для изготовления зондов с каломельным дистальным электродом сравнения используется, как правило, оранжевая резиновая трубка.

Зонды 05, 03 и 02 снабжены каналом для введения лекарственных препаратов.

Таблица 3.4.

Зонды с хлорсеребряным дистальным электродом сравнения

Тип зонда	Возраст	пациен-	Кол-	Расст.между		На-
	та,лет		во из-	измер.	элек-	ружн.
			мер.	тродами, мм		диаметр,
			элек-	1-м	2-м и	мм, не
			тродов	и 2-м	3-м	более
Г5П	старше 15		5	50	120	5
ГЗ	старше 15		3	120	120	4
ГЗ-Д1	от 1до 6		3	50	50	4
Г-Д2	от 7 до 11		3	70	70	4
ГЗ-ДЗ	от 12 до 14		3	90	90	4
Г-Д4	старше 14		3	110	110	4
ГЗП	старше 15		3	120	120	5
ГЗП-Д1	от 1 до 6		3	50	50	5

136

ГЗП-Д2	от 7 до 11	3	70	70	5
ГЗП-ДЗ	от 12 до 14	3	90	90	5
ГЗП-Д4	старше 14	3	110	110	5

Расстояние между 3 и 4 измерительными электродами зонда Г5П составляет 120 мм, между 4 и 5—50мм.

Таблица 3.5. Зонды с хлорсеребряным накожным электродом сравнения

Тип зонда	Возраст пациента,	Кол-	Расст.между		На-
	Лет	во из-	из-		ружн.
		мер.	мер.электродам		диаметр,
		элект-	и, мм		мм,не
		родов	1-м и	2-м и	более
			2-м	3-м
ГА-5	старше 15	5	50	120	5
ГА-3	старше 15	3	120	120	5
ГА-3-Д1	от 1 до 6	3	50	50	5
ГА-3-Д2	от 7 до 11	3	70	70	5
ГА-З-ДЗ	от 12 до 14	3	90	90	5
ГА-3-Д4	старше 14	3	110	110	5

Расстояние между 3 и 4 измерительными электродами зонда ГА-5 составляет 120 мм, между 4 и 5—50 мм.

Для изготовления зондов с хлорсеребряным электродом сравнения используется, как правило, мягкая прозрачная пластиковая трубка. Возможен вариант изготовления из более жесткой белой рентгеноконтрастной трубки.

Двухэлектродные зонды могут применяться с ацидогастрометрами "Га- строскан-5", АГМ-01 и АГМИ-01 (терапевтическое исполнение).

б) рН-метрические зонды для проведения пристеночной рН-метрии во время эндоскопического исследования верхних отделов желудочнокишечного тракта (вводятся через инструментальный канал эндоскопа):

Таблица 3.6.

Эндоскопические зонды

Тип зонда	Количество	Наружный диа-
	измеритель-	метр, мм, не более
	ных электро-
	дов
Э	1	2,4
Э1	1	1,8
Г1	1	2,4
Г1-Д	1	1,8
ГА-1	1	2,4
ГА1-Д	1	1,8

У зондов Э, Э1, Г1, Г1-Д электрод сравнения выполнен в виде отдельной капсулы, размещаемой во время исследования за щекой пациента, у зон-

137

дов ГА-1 и ГА-Д1 — в виде накожно закрепляемого диска.

Зонды, имеющие в своем обозначении букву Г, снабжены хлорсеребряным электродом сравнения, Э и Э1— каломельным.

в) рН-метрические зонды для суточного мониторирования (трансназаль-

ные)

Таблица 3.7. Зонды с хлорсеребряным накожным электродом сравнения

Тип зонда	Возраст пациен-	Кол. из-	Расст.междуизм			Наружн.
	та, лет	мер.	ер. электродами,			диаметр,
		элект-	мм			мм,
		родов	1-м	и	2-м и	не более
			2-м'		3-м
ГА-24-3	старше 15	3	120		120	2
ГА-24-3-Д1	от 1 до 6	3	50		50	2
ГА-24-3-Д2	от 7 до 11	3	70		70	2
ГА-24-3-ДЗ	от 12 до 14	3	90		90	2
ГА-24-3-Д4	старше 14	3	110		110	2

Все зонды допускают стерилизацию в 6% растворе перекиси водорода.

1.4. Регистрирующие приборы для рН-метрии

Первые регистрирующие приборы со стрелочной индикацией для проведения рН-метрии были разработаны под руководством профессора Линара Е.Ю. в лаборатории патофизиологии желудка ЛНИИЭКМ в 50-х годах, и в 70-х годах в НИИТОП в г. Горьком (Эрдели В.В.). Одновременно могли обследоваться до 7 пациентов». Временной интервал регистрации параметров КФЖ задавался автоматически.

В дальнейшем разработки регистрирующих рН-метрических приборов были начаты в НИИ "Исток" и продолжаются в ГНПП "Исток-Система" (г.Фрязино, Московской обл.). Здесь были разработаны и внедрены в клиническую практику ацидогастрометры АГМ-01, "Гастротест". Приборы сертифицированы Минздравом и Госстандартом России.

Наиболее совершенными приборами из выпускаемых в настоящее время ГНПП “Исток-Система” являются компьютерные системы "Гастро- скан-5" и "Гастроскан-24". Системы разработаны совместно с Российским государственным медицинским университетом им. Н.И. Пирогова и предназначены для проведения гастроэнтерологического обследования одновременно до 5 пациентов путем перорального введения многодатчикового рН-метрического зонда и непрерывной регистрации изменения кислотности (величины рН). Диапазон измерения рН от 1,0 до 9,3.

Врач может расположить датчики зонда в пищеводе, желудке и двенадцатиперстной кишке. Контроль местоположения датчиков можно проводить под рентгеном или с помощью УЗИ. Информация от датчиков непрерывно анализируется и отображается на дисплее в цифровом и графическом виде. На дисплее также даются подсказки медицинскому персоналу по методике

138

проводимого обследования и работе с компьютером.

Обследование по стандартной методике, разработанной в РГМУ, занимает 1,5 — 2 часа и состоит из исследования базальной и стимулированной секреции и проведения щелочных тестов на их фоне. После этого выдаются заключение о состоянии желудочно-кишечного тракта и рекомендации по медикаментозному лечению. Все результаты обследования сохраняются в базе данных и могут быть распечатаны на принтере.

Подводя итоги можно сделать следующие выводы:

В настоящее время внутрижелудочная рН-метрия играет значительную роль в диагностике заболеваний желудочно-кишечного тракта, а в некоторых случаях является единственным способом измерения для получения исчерпывающей информации о состоянии ЖКТ пациента;

Номенклатура предлагаемой техники для измерения рН постоянно увеличивается, что является одной из причин упрочнения позиций электрометрической рН-метрии в медицинской практике;

Лидером по производству ацидогастрометров (рН-метров) в России является ГНПП ”Исток-Система”, наиболее совершенными, из выпускаемых ими в настоящее время, приборами являются “Гастроскан-5” и ”Гастроскан24” с компьютерной системой управления и программным обеспечением;

При всех плюсах существующей ныне техники для измерения рН, проблема оснащения медицинских учреждений этими приборами стоит достаточно остро вследствие их дороговизны, поэтому возникла необходимость создания более дешевого прибора, не уступающего (по техниконадежностным показателям) существующим аналогам.

2. Гемодиализатор

Множество причин, например почечная инфекция или деструктивный процесс при заболеваниях типа сахарного диабета, может привести к нарушениям функции почек вплоть до почечной недостаточности. При хронической почечной недостаточности происходит нарушение кислотно-щелочного равновесия и накопление азотистых шлаков в крови, в первую очередь мочевины. В связи с этим для поддержание жизни больного применяют различные методы искусственного очищения крови, используя аппарат “искусственная почка”.

Методы искусственного очищения крови используются совсем недавно, но внедрение их в современную медицину имеет поистине революционное значение. В силу того, что большинство заболеваний, такие как хроническая почечная недостаточность (ХПН), острая почечная недостаточность (ОПН), своей причиной или следствием имеют интоксикацию.

Поэтому задача создание аппарата “искусственная почка” (гемодиализатора) предназначенного для проведения как постоянных, так и периодических замен функции почек в организме актуальна.

Эта задача является актуальной и для нашей страны.

Ведущее положение при разработке аппаратов “искусственная почка”

139

для проведения гемодиализа или любого другого экстракорпорального метода лечения, занимает Германия;

-Наиболее активно разработками занимаются Франция, Россия, США, Швеция;

-В России наиболее активно занимаются данными разработками в Москве ЗАО “ВНИИМП – ВИТА”, Санкт-Петербурге.

-Ведущими зарубежными производителями аппаратов для проведения гемодиализа являются фирмы: “Fresenius”, “B. Braun” (Германия),

“Gambro” (Швеция), “Bellco” (Италия), “Hospal” (Франция), “Althin”

(США) и др.

Для сбора и обработки информации поступающей с датчиков (преобразователей) в настоящее время широко используются цифровые методы. Этому способствует следующие достоинства цифровых измерительных устройств:

9высокая разрешающая способность, открывающая широкие возможности повышения точности;

9выдача результатов в кодированной цифровой форме для обработки и управления с применением ЭВМ;

9возможность передачи результатов измерений без потери информации;

9возможность использования новейших достижений технологии: интегральных схем печатного монтажа и др., что позволяет сохранить высокий уровень надежности при большой функциональной сложности, уменьшить габаритные размеры и стоимость аппаратуры;

9возможность автоматической калибровки и автоматического ведения поправок с целью уменьшения систематической погрешности;

9высокое быстродействие, соответствующе современным скоростям автоматической обработки результатов измерения;

9удобство отсчета и регистрации результатов измерений;

9возможность полной автоматизации процесса измерений

9высокая устойчивость к механическим и климатическим воздей-

ствиям.

Выполнение цифровых устройств на современном уровне требует, как

правило, использования микропроцессорных комплектов и интегральных схем. Использование ЭВМ в системах управления обеспечивает достижение исключительно высоких показателей точности и эффективности.

2.1. Анализ проблем и задач при проектировании аппарата для проведения гемодиализа

2.1.1. Исследование объекта лечения

ПОЧКИ - важнейшие парные органы выделения позвоночных животных и человека. Почки участвуют в водно-солевом гомеостазе, т. е. в поддержа-

140