Одной из важных медико-социальных проблем, находящихся в поле зрения органов здравоохранения не только в России, но и во всем мире, являются йоддефицитные заболевания, так как они во многом определяют состояние здоровья населения и интеллектуальный уровень общества. В силу высокой распространенности эндемического зоба своевременное выявление больных этой категории путем проведения массовых профилактических обследований населения было признано одним из приоритетных направлений деятельности Всемирной организации здравоохранения.
Несмотря на высокий уровень достоверности гормонального анализа, позволяющего определять концентрацию тиреоидных гормонов в сыворотке крови, высокая стоимость тестов делает проблематичным их применение для решения этих задач.
Указанным обстоятельством объясняется интерес исследователей к разработке методов экспресс-диагностики заболеваний щитовидной железы (ЩЖ), позволяющих с минимальными затратами проводить скрининговые обследования широких слоев населения.
Первые попытки создания такого метода были предприняты Chaney в 1924 г. [18]. В его основу был положен синдром Вольмана [18, 27], суть которого состоит в замедлении времени рефлекторных реакций при гипотиреозе. Сущность метода, получившего название рефлексометрии, состоит в том, что при раздражении соответствующей рефлекторной зоны, например ахиллова сухожилия, возникает рефлекторная реакция, интенсивность и временные характеристики которой могут быть зарегистрированы специальными приборами – рефлексометрами.
Проведя запись времени ахиллова рефлекса, Chaney впервые получил количественное подтверждение синдрома Вольмана. Позднее Lambert [24] внес усовершенствования в эту методику, однако свое признание рефлексометрия получила после коренных изменений, внесенных в методику измерений Lawson (1958) [25] и Gilson [21].
По способу регистрации рефлекторного движения стопы при воздействии на ахиллово сухожилие сложились три основных направления в рефлексометрии: фотомотография, кинемометрия с использованием ёмкостных датчиков и рефлексометрия с использованием индукционных датчиков.
Фотомотография, разработанная Gilson, основана на использовании фотоэлемента, фиксирующего время рефлекторного движения стопы при ударе неврологическим молоточком по ахиллову сухожилию и передающего сигнал для записи на электрокардиограф. Указанное устройство получило название фотомотографа [20], а кривая, записанная на ленте электрокардиографа, – фотомотограммы [23, 31].
Несмотря на слабую воспроизводимость результатов и высокую относительную погрешность измерений времени ахиллова рефлекса, именно фотомотография дала первые количественные подтверждения синдрома Вольмана. В дальнейшем эта методика совершенствовалась и с ее помощью проводились обследования, которые позволили выявить ряд больных гипотиреозом.
Существенными преимуществами по сравнению с фотомотографом обладал прибор, разработанный Lawson и получивший название кинемометра [25]. Он состоял из индукционного датчика, выполненного в виде соленоида, выходные клеммы которого соединялись с входным разъёмом электрокардиографа. При движении магнита, укрепленного на пятке испытуемого, в датчике наводилась электродвижущая сила, регистрируемая электрокардиографом. Диаграмма, записанная на ленте самописца, получила название кинемотограммы. По скорости движения ленты электрокардиографа и длине рабочей части кинемотограммы рассчитывалось время ахиллова рефлекса.
В дальнейшем конструкция кинемометра, подробно описанная в [16], подвергалась изменениям и усовершенствованиям. Так, инженерами И.Ф. Брязгиной и А.Е. Грейсером был разработан рефлексометр [5–7, 19, 22], в котором датчик движения стопы представляет собой систему, состоящую из двух последовательно соединенных катушек индуктивности, объединенных единым ферритовым П-образным сердечником и соединенных с электрокардиографом. Миниатюрный магнит прикрепляется к пятке испытуемого резиновой лентой. В ходе измерений обследуемый стоит на коленях на стуле таким образом, что магнит располагается на определенном расстоянии от экранированного датчика. При ударе молоточком по ахиллову сухожилию происходит рефлекторное движение стопы с закрепленным на ней магнитом, что приводит к изменению магнитного потока через датчик-соленоид. Возникающая при этом ЭДС вызывает движение пера самописца, фиксируемое на ленте электрокардиографа.
Наибольшее распространение получили рефлексометры с ёмкостным датчиком. Прототипом этого класса приборов является устройство, в котором коаксиальный электрод, укрепляемый эластичным бандажом на пятке обследуемого (подвижный электрод), приходит в движение при рефлекторном сокращении икроножной мышцы, вызванном раздражением соответствующей рефлекторной зоны [27–30]. Нижний конец электрода погружен в стеклянную трубку, заполненную соляным раствором, в котором размещены два параллельных пластинчатых электрода, подключенных к электрической батарее. Отрицательный полюс батареи соединяется с экраном подвижного электрода и заземляется. Активный подвижный электрод соединяется с входом усилителя стандартного электрокардиографа. При движении пятки, вызванном ахилловым рефлексом, подвижный электрод движется вместе с пяткой, изменяя свое положение в электрическом поле между неподвижными электродами, а возникающая при этом разность потенциалов записывается на ленту электрокардиографа.
На этом принципе основана работа отечественного рефлексометра «Ахилл 001» [10, 12], запущенного в серийное производство. Здесь в качестве устройства съема сигнала ахиллова рефлекса используется ёмкостный датчик, действие которого основано на преобразовании входной величины и изменении ёмкости конденсатора. Ёмкость конденсатора при механическом внешнем воздействии изменяется в зависимости от типа датчика путем изменения зазора между электродами и площади электродов. Усиленный сигнал подается на электрокардиограф, где и происходит его запись на бумажный носитель.
Более поздней модификацией кинемометра Лоусона является прибор, в котором в устройстве съёма используется пьезоэлектрический датчик, устанавливаемый непосредственно на пяточную область и позволяющий существенно снизить влияние артефактов [1, 2]. Электрический импульс, возникающий в кинемометре при рефлекторном движении стопы, передается на электрокардиограф, который подключается к его выходу. Результат получается в виде диаграммы.
Принципиально новым решением в развитии метода рефлексометрии является использование для проведения измерений более информативной трехглавой икроножной мышцы [1, 14]. Суть метода состоит в том, что в области максимального поперечного охвата икроножной мышцы на ее поверхности с помощью прижимного элемента крепится пьезодатчик, который регистрирует рефлекторный сигнал, возникающий в икроножной мышце вследствие воздействия молоточка на ахиллово сухожилие. По времени рефлекса икроножной мышцы судят о степени нарушения функций щитовидной железы. При проведении измерений обследуемый становится коленом на стул, опираясь руками на его спинку. Удар молоточком по ахиллову сухожилию замыкает контактор цепи устройства дистанционного включения, радиоимпульс которого, поступая на приемное устройство графопостроителя, включает его. Воздействие молоточка на ахиллово сухожилие вызывает сокращение икроножной мышцы и деформацию пьезодатчика. Вследствие пьезоэлектрического эффекта в пьезодатчике возникает электрический сигнал, который, поступая через выводные контакты на вход усилителя низкой частоты и далее на устройство выключения графопостроителя, останавливает последний.
Несмотря на разнообразие модификаций приборов указанного класса, общим для них является высокая относительная погрешность измерений, которая не позволяет четко разграничить интервалы значений времени проведения ахиллова рефлекса, соответствующие нормальному и патологическому состояниям ЩЖ [12, 13]. В этой связи удачным решением можно назвать создание устройства для проведения прямых измерений времени коленного рефлекса как в норме, так и при патологии. Прибор, названный коленным рефлексометром, позволил существенно снизить инструментальную погрешность измерений [3, 4].
Коленный рефлексометр состоит из трех основных элементов: электронного секундомера, устройства дистанционного включения секундомера и устройства его дистанционного выключения. Электронный секундомер позволяет проводить измерения времени с точностью до 0,01 с. При проведении рефлексометрических измерений устройство дистанционного включения и устройство дистанционного выключения закрепляются бандажами на сухожилии под коленной чашечкой и стопе пациента соответственно. Эти устройства составляют две самостоятельно действующие системы, одна из которых при воздействии на сухожилие молоточком включает электронный секундомер, а вторая при рефлекторном движении стопы вверх его выключает. При этом секундомер фиксирует время сухожильного рефлекса. По времени рефлекса судят о состоянии щитовидной железы.
После калибровки прибора на лицах с установленным диагнозом патологии щитовидной железы были установлены временные интервалы, соответствующие норме, а также гипо- и гипертиреозу. Пройдя клинические испытания, прибор стал активно применяться для скрининговых обследований больших групп населения [8, 15]. Достоинствами метода являются неинвазивность, простота, возможность проведения прямых измерений длительности рефлекса с точностью до 0,01 секунды.
И последний метод, о котором следует упомянуть и который не связан с рефлексами, основан на оценке степени увлажненности φ кожного покрова обследуемого [15]. Очевидно, что при гиперфункции щитовидной железы, когда скорость протекания обменных процессов в организме резко возрастает, значение φ будет возрастать, а при гипофункции – соответственно снижаться. Для определения функционального состояния щитовидной железы используется экспериментальная зависимость показателя φ от клинически подтвержденной степени заболевания.
Само устройство представляет собой герметический колпачок со встроенным датчиком влажности, позволяющим проводить измерения φ непосредственно над поверхностью кожи без прямого контакта.
Работа поддержана по госзаданию Министерства образования и науки РФ. Название проекта: «Разработка нового метода диагностики нарушений функции щитовидной железы» (no. 2014/54, код проекта 2405).
Рецензенты:Инарокова А.М., д.м.н., профессор, научный руководитель РГРЦ, г. Нальчик;
Мизиев И.А., д.м.н., профессор, зав. кафедрой факультетской и эндоскопической хирургии КБГУ, г. Нальчик.
Работа поступила в редакцию 25.12.2014.