Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

Цель исследования - разработка универсального метода контроля динамики внутрижелудочной среды, позволяющего своевременно диагностировать рецидив кровотечения и отслеживать эффективность подавления желудочной секреции.

В качестве такого метода использована импедансометрия. Для исследования кислотности желудочного сока принцип импедансометрии использован в приборе Реогастрограф РГГ9-01, разработанном в Санкт-Петербурге в ОАО «Завод «Радиоприбор» [2]. Исследование проводится in vivo с помощью многоэлектродного желудочного зонда. Недостатками прибора являются ограничение исследовательских возможностей и большой диаметр зонда.

Материалы и методы исследования

В нашей работе использован Реогастрограф РГГ9-01 и аппаратно-программный комплекс (АПК), разработанный совместно с саратовскими предприятиями ООО «Медэлектроника» и ООО «Телемак», при поддержке Фонда содействия развитию малого бизнеса в научно-технической сфере (патент № 55598 и № 58927 от 17.05.2006 г.). Прибор выполнен в виде нескольких модулей и сочетает в себе возможности импедансометра, реографа и электростимулятора.

Для мониторинга внутрижелудочной среды использован режим импедансометрии.

Разработанный АПК может работать как со стандартным зондом, диаметром 7 мм, так и с зондом, диаметром 4,7 мм, имеющим 11 электродов из нержавеющей стали. Форма электродов и их расположение идентичны у обоих зондов. Новый зонд изготовлен из современных материалов на основе стандартного дуоденального зонда. Кроме того, были изготовлены двухэлектродные зонды для исследований in vitro, позволяющие одновременно проводить измерения сопротивления растворов и биологических жидкостей в 5 флаконах или пробирках.

Исследовались кровь, эритроцитная масса (Er масса), свежезамороженная плазма (СЗП) и плазмозамещающие растворы (ПЗР) (хлорид натрия 0,9 %, хлосоль, дисоль, трисоль, бикарбонат натрия). Измерение электропроводности плазмы и растворов проводилось как по отдельности (15 образцов), так и при добавлении к ним разного количества крови или Er-массы. Исследования in vivo проводились на добровольцах с соблюдением всех этических норм и после подписания ими протокола информированного согласия.

В эксперименте участвовали 15 мужчин в возрасте 20-25 лет, проходящих медицинское обследование, патология желудочно-кишечного тракта у которых была исключена. Испытуемых обследовали натощак с помощью зонда диаметром 4,7 мм с капилляром для заведения аутокрови.

Кровь в количестве 40 мл брали в ходе эксперимента из кубитальной вены. Измерение сопротивления внутрижелудочной среды проводили до и после заведения крови. Затем измерение повторяли через 1,5-2 часа после внутривенного введения 20 мг ква- матела, т.о., моделировалась ситуация рецидива кровотечения у больных с блокированной и сохраненной желудочной секрецией.

Результаты исследования и их обсуждение

Измерения проводились на частотах 10 и 200 кГц зондирующего тока. Использование двух частот объясняется особенностями прохождения электрического тока через биологическую ткань. Ток низкой частоты распространяется преимущественно по межклеточным пространствам, а при вну- трижелудочной импедансометрии только через содержимое желудка. На частотах более 100 кГц емкостная составляющая общего сопротивления тканей уменьшается, и ток распространяется через клеточные мембраны. В результате по частотной дисперсии сопротивления можно судить о соотношении вне- и внутриклеточной жидкости в тканях, а в желудке - о свойствах слизистой оболочки. При возобновлении кровотечения появление клеток крови в содержимом желудка должно изменить степень частотной дисперсии сопротивления, что можно использовать в качестве диагностического критерия рецидива геморрагии. О выраженности частотной дисперсии можно судить по коэффициенту поляризации (Кп) - отношению сопротивления при высокой частоте зондирующего тока к значению сопротивления при низкой частоте тока [3]. В растворах и биологических жидкостях, не содержащих клетки, Кп приближается к 1 (табл. 1).

Таблица 1

Импеданс и коэффициент поляризации биологических жидкостей, Ом (исследование на двух частотах зондирующего тока)

В крови Кп уменьшается до 0,95, а при увеличении концентрации клеток - Er-масса - снижается до 0,74.

Такое значение Кп может быть характерно для кровяного сгустка, формирующегося вокруг зонда при кровотечении. В табл. 1 указан объем жидкости, в котором измерялось сопротивление, поскольку этот показатель и расстояние до стенок флакона определяют значение сопротивления. При использовании флаконов емкостью 200 мл сопротивление оставалось неизменным на протяжении исследования при количестве жидкости более 50 мл и расположении электродов по центру сосуда.

Наличие емкостных свойств токопрово- дящей среды можно обнаружить, регистрируя сдвиг фаз между током и напряжением, что в самом простом варианте характеризуется появлением фигуры Лиссажу на экране осциллографа.

В серии опытов с ПЗР, кровью и Er -массой мы обнаружили существенное изменение фигуры Лиссажу при формировании сгустка. В неизмененной крови сдвиг фаз оказался минимальным и при данной схеме регистрации не представилось возможным обнаружить его изменения при добавлении крови к ПЗР. Следует отметить, что сдвиг фаз регистрировался в Er-массе и при контакте электродов зонда с тканями. При добавлении крови к плазмозамещающим растворам сопротивление увеличивается, поскольку сопротивление крови больше сопротивления любого из растворов (табл. 2).

Увеличение сопротивления достоверно во всех растворах (p < 0,05), а вот Кп достоверно уменьшался только в растворе хлорида натрия с ацидин-пепсином и в растворе бикарбоната натрия. Вероятнее всего соотношение путей распространения тока (вне клеток или через клетки) при изменении частоты было более значимо при нейтрализации буферными системами крови ff-ионов и OH-групп, обусловливающих высокую электропроводность указанных растворов. В остальных растворах, несмотря на возрастание общего сопротивления, такой концентрации клеточных элементов было недостаточно, чтобы изменить путь распространения зондирующего тока.

Таблица 2

Изменение импеданса плазмозамещающих растворов при добавлении крови, Ом (исследование на двух частотах зондирующего тока)

Исследования in vivo подтвердили возможность регистрации с помощью импедансометрии динамики показателей кислотности желудочного сока при использовании препаратов, подавляющих желудочную секрецию, а также изменения электропроводности внутрижелудочной среды при появлении в ней крови.

Зонд во всех случаях заводили в желудок таким образом, что зоны с 1 по 8 располагались в желудке, а зона 9 - в пищеводе. По распределению значений импеданса во всех зонах можно контролировать правильность положения зонда. Наименьшие значения импеданса характерны для тела желудка (зоны 3-6). Хорошая электропроводность здесь обусловлена высокой концентрацией H+- ионов. Другие ионы (K+, Na+, Mg²+, Cl^- и т.д.) вносят гораздо меньший вклад в электропроводность желудочного сока. Однако достоверно судить о значении pH можно только в диапазоне 0,9-2,2 [2]. Для зонда диаметром 4,7 мм это соответствует диапазону от 10 до 100 Ом на частоте зондирующего тока 10 кГц. Максимальное значение сопротивления характерно для электродов, размещенных в пищеводе, что обусловлено отсутствием в этой области H-ионов, а также минимальным объемом жидкости вообще. Плотное примыкание электродов к стенке пищевода в этом случае обусловливает и низкий по сравнению с телом желудка коэффициент поляризации. Влияние объема содержимого в межэлектродном пространстве на импеданс позволяет отслеживать перистальтику желудка и пищевода. Для исключения влияния перистальтики на показатели импеданса при исследовании кислотности данные регистрируются в течение 1 минуты, а затем усредняются (по 30 измерений в каждой зоне поочередно на частотах 10 и 200 кГц).

Средние значения высокочастотного и низкочастотного импеданса для всех исследуемых зон представлены в табл. 3.

Эти данные свидетельствуют, что появление крови в желудке достоверно повышает сопротивление в теле желудка на обеих частотах зондирующего тока при сохраненной желудочной секреции (p < 0,05). Достоверно увеличивается внутрижелудочный импеданс и через 1,5-2 часа после введения кваматела. Достоверными являются изменения импеданса и при введении крови на фоне блокированной желудочной секреции (p < 0,05). Это отмечено во всех 15 наблюдениях. Однако чем существенней блокирована секреция желудка, тем в большей степени изменение импеданса свидетельствует об изменении объема желудочного содержимого. С определенного значения при добавлении крови сопротивление начинает не возрастать, а снижаться. Поэтому по данным, представленным в табл. 3, не вполне корректно сравнивать значения импеданса до и после появления крови по среднему значению для всех опытов.

Если значение низкочастотного импеданса изначально оказывалось ниже 80-105 Ом (для каждой зоны свой предел) то, как при блокировании секреции желудка, так и при появлении в нем крови, этот показатель возрастал. При превышении этого предела значение импеданса с появлением крови в желудке снижалось, что свидетельствовало об увеличении объема в нем содержимого. Параллельно происходили изменения значений высокочастотного импеданса, но уже со своими пределами. Для Кп такой закономерности выявлено не было.

Таблица 3

Изменение внутрижелудочного импеданса при добавлении крови, Ом (исследование на двух частотах зондирующего тока)

Примечание: *- отличия между группами достоверны.

Чтобы уменьшить случайный разброс значений импеданса по отдельным зонам и исключить влияние перистальтики и смещений зонда, можно использовать суммарный внутрижелудочный импеданс для зон 1-6. Этот показатель характеризует изменение объема содержимого желудка, что важно при возобновлении кровотечения. Однако специфичность его еще предстоит выяснить дальнейшими исследованиями.

Заключение

Таким образом, импедансометрия может использоваться в качестве контроля динамики внутрижелудочной среды у больных с кровотечениями. По изменению значений внутрижелудочного импеданса можно достаточно надежно судить о концентрации водородных ионов в реальном времени и появлении крови в содержимом желудка. Повышения специфичности результатов можно достичь, принимая в расчет изменение объема содержимого желудка и регистрируя сдвиг фаз при формировании сгустка крови вокруг электродов зонда.

Рецензенты:

• Ивачёва А.С., д.м.н., зав. кафедрой хирургии и эндоскопии ГОУ ДПО ПИУВ Росздрава, г. Пенза;
• Толстокоров А.С., д.м.н., профессор, зав. кафедрой хирургии и онкологии ФПК и ППС ГОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского, г. Саратов.

Работа поступила в редакцию 04.05.2011.