Устройство для определения степени гидратации периферических тканей организма человека и способ ее определения

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ГИДРАТАЦИИ ПЕРИФЕРИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА И СПОСОБ ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный медицинский университет(72) Авторы Шотт Александр Владимирович Василевич Александр Павлович Казущик Василий Леонович Протасевич Алексей Иванович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный медицинский университет(56)2094013 1, 1997.2013986 1, 1994.4172449 , 1979.2093069 1, 1997. МАМАСЬ А.Н. Фундаментальные, клинические и фармацевтические проблемы патологии человека Сборник трудов сотрудников Витебского государственного медицинского университета,посвященный 70-летию образования ВМГУ. Вып. 3. - Витебск, 2004. - . 306311.(57) 1. Устройство для определения степени гидратации периферических тканей организма человека, содержащее -образный корпус, на верхнем конце которого расположен прижимной винт с плоской площадкой, а на нижнем конце - полая герметично соединенная с манометром камера, содержащая на своей верхней стороне эластичную мембрану. 2. Способ определения степени гидратации периферических тканей организма человека, отличающийся тем, что используют устройство по п. 1, прижимным винтом которого прижимают ткани в первом межпальцевом промежутке кисти или в передней подкрыльцовой складке к мембране камеры до достижения давления на манометре 100 мм рт. ст., Фиг. 1 14099 1 2011.02.28 затем через каждые 5 минут регистрируют значения давления при его снижении до постоянного уровня, продолжительность снижения давления, рассчитывают скорость снижения давления и, сравнивая полученные значения со значением давления при его снижении до постоянного уровня, равного 17,550,48 мм рт. ст., значением продолжительности снижения давления, равной 53,251,91 мин, и значением скорости снижения давления, равной 0,330,01 мм рт. ст./мин, судят о степени гидратации тканей. Изобретение относится к медицине, а именно к устройствам и способам для диагностики внутритканевого гипертензионного синдрома. Повседневные клинические наблюдения убеждают в том, что при некоторых заболеваниях нарушения водного обмена играют существенную роль в исходе заболевания и в выборе метода лечения. Известны данные о развитии у некоторых больных гастродуоденальными язвенными кровотечениями синдрома гипергидратации клеток, который приводит к блокаде обменных процессов и необратимым изменениям в организме. Этот синдром является крайним состоянием в нарушениях водного обмена и демонстрирует заключительный этап в водно-ионных сдвигах в организме. К сожалению, многие вопросы таких нарушений остаются мало изученными, что во многом зависит от отсутствия доступных и информативных методов изучения водного обмена 1. Известно устройство для региональной биоимпедансометрии, содержащее токовые электроды, потенциальные региональные электроды, коммутатор, детектор, аналогоцифровой преобразователь, блок обработки и индикации и делитель напряжения 2. Исходя из заданного региона исследований, токовые электроды фиксируют на дистальные части конечностей, которые наиболее близко прилегают к региону исследований. Принцип его работы основан использовании зависимости баланса электрического сопротивления тканей на низкой и высокой частоте от объемов клеточной и внеклеточной жидкости. Недостатками известного устройства являются необходимость использования сложного дорогостоящего оборудования и низкая достоверность результатов. Известен способ определения степени гидратации тканей с применением изотопов,основанный на определении скорости рассасывания пятна радиоизотопа и распределения воды между клеточными и внеклеточными секторами 3. Однако этот способ требует наличия специальной лаборатории, является дорогостоящей процедурой и не дает клиницисту полных данных о количественном изменении гидратации тканей. Известен способ оценки гидратации тканей организма человека путем измерения диаметра нижней полой вены (ДНПВ) методом эхокардиографии 4. Выраженная дегидратация наблюдается при значениях ДНПВ ниже 6,5 мм/м 2, умеренная дегидратация - при 6,6-8,0 мм/м 2, нормогидратация - при 8,0-11,5 мм/м 2, гипергидратация - при ДНПВ выше 11,5 мм/м 2. Недостатком этого способа является необходимость использования сложного дорогостоящего оборудования. Известен способ региональной биоимпедансометрии, заключающийся в измерении общего падения напряжения электрического тока на организме (импеданса) и на его составных частях 5. Импеданс исследуемого региона получают из их разности. За счет использования переменного тока с двумя гармоническими составляющими осуществляется одновременная оценка биоимпедансных измерений на разных частотах. Тем самым повышается оперативность определения баланса водных секторов. Недостатками этого способа являются необходимость использования сложного аппаратурного оформления, недостаточная точность измерения и отсутствие информации о том, что происходит в периферических тканях. 2 14099 1 2011.02.28 Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ определения биоэлектрических импедансов, который основан на измерении омического и емкостного сопротивления тканей в ответ на прохождение дозируемого переменного тока разной частоты 6. Такое сопротивление тканей зависит от содержания в них воды и электролитов, от степени жировых отложений и других факторов. На основании измерения полного сопротивления тканей переменному электрическому току (импеданса) количественно определяется состав тела и тканей организма. Этот метод широко используется для изучения водного обмена пациентов. Недостатком способа является низкая достоверность. Задача заявляемого изобретения заключается в повышении достоверности полученных результатов. Поставленная задача в устройстве достигается за счет того, что устройство для определения степени гидратации периферических тканей организма человека содержит-образный корпус, на верхнем конце которого расположен прижимной винт с плоской площадкой, а на нижнем конце - полая герметично соединенная с манометром камера, содержащая на своей верхней стороне эластичную мембрану. Поставленная задача в способе гидратации периферических тканей организма человека достигается за счет того, что используют устройство по п. 1, прижимным винтом которого прижимают ткани в первом межпальцевом промежутке кисти или в передней подкрыльцовой складке к мембране камеры до достижения давления на манометре 100 мм рт. ст., затем через каждые 5 минут регистрируют значения давления при его снижении до постоянного уровня, продолжительность снижения давления, рассчитывают скорость снижения давления и, сравнивая полученные значения со значением давления при его снижении до постоянного уровня, равного 17,550,48 мм рт. ст., значением продолжительности снижения давления, равной 53,251,91 мин, и значением скорости снижения давления, равной 0,330,01 мм рт. ст./мин, судят о степени гидратации тканей. Сущность заявляемого способа заключается в определении степени гидратации тканей путем выдавливания жидкости из них под строго определенным давлением с регистрацией основных параметров. Исследование выполняется при помощи заявляемого устройства. Изобретение поясняется чертежами, на которых на фиг. 1 представлен общий вид устройства, на фиг. 2 - корпус устройства, на фиг. 3 - составные части камеры устройства,на фиг. 4 - рабочее положение устройства с зажатыми тканями 1-го межпальцевого промежутка кисти при выполнении исследования. Заявляемое устройство содержит корпус 1, который соединен соединительной полихлорвиниловой трубкой 2 с манометром 3. Соединительная трубка 2 перед манометром 3 содержит тройник 4, один конец которого ведет к манометру 3, второй включен в соединительную трубку 2, а на третий надета трубка с зажимом 5. Основной деталью устройства является камера 6. Корпус 1 устройства изготовлен из прочного материала в виде буквы С русского алфавита. На верхнем его конце 7 вмонтирован прижимной винт 8 с площадкой 9 для создания желаемого давления на ткани. На втором нижнем конце 10 корпуса 1 находится камера 6, патрубок 11 которой вставляется в отверстие конца корпуса 1 и соединяется с манометром 3 через соединительную трубку 2. Камера 6 представляет собой полость 12, один конец которой переходит в патрубок 11, а второй 13 остается открытым, и на него надета эластичная мембрана 14, выполненная, например, из перчаточной резины. Эластичная мембрана 14 с небольшим натяжением закреплена на конце камеры 6 при помощи лигатуры 15, уложенной в бороздку 16, отстоящую на 1-1,5 мм от края камеры 6. Камера 6 при помощи патрубка 11 и полихлорвиниловой трубки 2 герметично соединена со всеми тремя отводами тройника 4 и с манометром 3. Камера 6, соединительная трубка 2, все отводы тройника 4 и манометр 3 14099 1 2011.02.28 соединены в единую герметичную систему, в которой создается стойко сохраняющееся заданное давление, регистрируемое каждые 5 минут в период выполнения исследования. Принцип работы устройства основан на выдавливании жидкости из тканей пациента,сдавленных между эластичной мембраной 14 камеры 6 и прижимным винтом 8 корпуса 1 под постоянным давлением, контролируемым манометром 3. Поскольку камера аппарата,соединительная трубка и манометр представляют собой замкнутую систему, постольку выдавливание жидкости из зажатых тканей сопровождается понижением давления в замкнутой системе. Такое снижение фиксируется с количественной оценкой по манометру во временном интервале до предельного снижения. Наиболее подходящим местом для выполнения исследования оказались ткани первого межпальцевого промежутка кисти или передней подкрыльцовой складки пациента. Устройство работает следующим образом. Перед исследованием необходимо проверить герметизм устройства. Для этого через отвод тройника 4 шприцем вводят воздух в систему камеры 6, трубок 2 и манометра 3 до уровня 80-100 мм рт. ст. и накладывают зажим на трубку, через которую вводили воздух в систему (на фигурах не показано). Отмечают уровень давления в системе по показателям манометра 3 и в течение 20-30 минут следят за его показаниями. Если в течение этого времени давление в системе устройства остается исходным и не меняется, значит герметизм системы достаточный и устройство готово для выполнения исследования. Если в период наблюдения давление в системе падает, значит герметизм системы нарушен,необходимо проверить крепление эластичной мембраны 14 на корпусе 1 камеры 6, все соединения, трубки и зажим отвода тройника 4. Только при сохранении герметизма системы устройство можно применять для исследования. Сущность изобретения по способу заключается в следующем. В первом межпальцевом промежутке кисти или в передней подкрыльцовой складке между мембраной 14 камеры 6 заявляемого устройства и прижимным винтом 8 корпуса 1 производят сжатие тканей два слоя кожи, подкожная клетчатка, фасциальные образования и мышцы. Эти ткани сдавлены силой в пределах 100 мм рт. ст., что контролируется манометром 3 устройства. Действующее на ткани давление выдавливает из них свободную и связанную с белками воду. По мере выдавливания жидкости уменьшается толщина зажатых тканей, что сопровождается снижением давления в системе устройства до тех пор, пока давление в устройстве не уравняется с давлением в зажатых тканях. В карте исследования каждые пять минут отмечается величина давления в системе до тех пор, пока оно не остановится на уровне равенства в тканях и в замкнутой системе устройства. Соединенные точки снижения давления в карте исследования представляют кривую снижения давления, отражающую скорость выдавливания жидкости из тканей, что зависит от наличия в них свободной и связанной с белками воды. На основании полученных результатов исследований вычисляют несколько показателей. Одним из них является максимальное снижение давления (МСД), которое составляет разницу между исходным давлением в системе (оно всегда равно 100 мм рт. ст.) и тем уровнем давления, до которого снизилось оно во время исследования. Этот показатель отражает содержание жидкости в тканях и выражается в мм рт. ст. Продолжительность снижения давления (ПСД) - это тот промежуток времени, в течение которого давление в системе снизилось со 100 мм рт. ст. до предельного минимума. Этот показатель отражает степень гидратации тканей и вместе с максимальным снижением давления может служить критерием оценки отека тканей. Выражается этот показатель в минутах времени. Интегральным показателем двух предыдущих является скорость снижения давления(ССД), отражающая снижение давления в манометре в единицу времени. Определяется она путем деления максимального снижения давления (МСД) на продолжительность сни 4 14099 1 2011.02.28 жения давления (ПСД) и выражается в мм/минуту. Она отражает не только степень гидратации тканей, но и содержание в тканях свободной и связанной с белками жидкости. Форма кривой снижения давления (ФКСД) получается при соединении сделанных отметок в карте исследований снижения давления через каждые 5 минут. Эта кривая может быть вогнутой, когда первоначальное быстрое снижение давления сменяется медленным падением его в конечной стадии исследования. Такая кривая свидетельствует о количестве свободной и связанной с белками жидкости. Форма кривой снижения давления может быть наклонной, отражающей постепенное равномерное снижение давления во всем периоде исследования. Параболической формы кривая снижения давления и двухэтапная встречаются при преобладании в тканях связанной с белками жидкости. Отмечено, что во время исследования падение давления по мере выдавливания жидкости останавливается на строго определенном уровне. Это означает такое состояние, при котором давление в аппарате и в сдавленных тканях уравнивается и удерживается длительное время за счет давления в микроциркуляторном русле (ДМЦР) и за счет тургора тканей, являющегося интегральным показателем многих биологических процессов. При расчете ДМЦР следует обязательно от показателей манометра отнять исходное давление в аппарате. Для оценки эффективности заявляемого способа проведено контрольное исследование у 20 практически здоровых лиц. Возраст наблюдаемых колебался от 18 до 49 лет, из них женщин - 12, мужчин - 8. После статистической обработки полученные данные сведены в табл. 1. Таблица 1 Сводная таблица полученных показателей гидратации в контрольной группе Название показателя Максимальное снижение давления мм рт. ст. 17,550,48 20 16(МСД) Продолжительность снижения мин 60 45 53,251,91 давления (ПСД) Скорость снижения давления мм рт. ст./мин 0,330,01 0,38 0,28(ССД) Форма кривой снижения давления(ФКСД) вогнутая 55 наклонная 30 параболическая 10 двухэтапная 5 Давление в микроциркуляторном мм рт. ст. 42,450,47 44 40 русле (ДМЦР) Из приведенных данных видно, что показатели нормы гидратации у здоровых лиц были достаточно постоянными и не имели больших колебаний. Заявляемый способ поясняется примером. Пример Пациент А., болен острым панкреатитом, на вторые сутки после поступления развился интоксикационный делирий. Исследование больному выполнено на четвертые сутки основного заболевания. За 20 минут до исследования исключены физические нагрузки. Пациента усаживают у стола в удобном положении (сидеть необходимо около 1 часа) и руку укладывают на стол в горизонтальном положении с вертикальным положением кисти. Исследование можно про 5 14099 1 2011.02.28 вести и в постели больного с уложенной в удобном горизонтальном положении рукой. Устройство накладывают таким образом, чтобы камера с мембраной находилась на ладонной поверхности первого межпальцевого промежутка и не касалась костных образований. После этого прижимным винтом придавливают к мембране камеры ткани с силой,равной 100 мм рт. ст., что определяется по показателям манометра. Фиксируется время, и проводится наблюдение за снижением давления с отметкой в специальной карте через каждые 5 минут. Регистрация данных проводится до тех пор, пока давление в системе не остановится на определенной отметке и дальше не снижается. Это состояние отражает равенство давления в устройстве тому давлению, которое сохраняется в тканях. Наблюдение после установления равенства давления в устройстве и тканях еще продолжается в течение 10 минут и прекращается. После этого для пациента А. были произведены вычисления МСД, ПСД, ССД, ФСКД,ДМЦР, полученные данные сравнили с соответствующими показателями, полученными для здоровых людей, и сделан вывод о степени гидратации тканей в организме. В табл. 2 приведены показатели гидратации тканей больного А. в сравнении с показателями нормы. Таблица 2 Показатели гидратации тканей у больного острым панкреатитом в сравнении с нормой.п/п Данные показатели степени гидратации у больного норма 40 17,550,48 50 53,251,91 0,6 0,330,01 наклонная Максимальное снижение давления (МСД), мм рт. ст. Продолжительность снижения давления (ПСД), мин Скорость снижения давления (ССД), мм рт. ст/мин Форма кривой снижения давления (ФКСД) Давление в микроциркуляторном русле (ДМЦР),5 29,0 42,450,47 мм рт. ст Из табл. 2 видно, что у больного имеет место увеличение максимального снижения давления более чем в 2 раза по сравнению с нормой, увеличение скорости снижения давления в 2 раза и снижение давления в микроциркуляторном русле в 1,5 раза. Переводя на язык клинической оценки, можно сказать, что у больного имеет место выраженная гидратация тканей за счет свободной и связанной с белками жидкости на фоне заметного снижения давления в микроциркуляторном русле. Эти данные о состоянии периферических тканей другими методами получить невозможно. Из вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемые устройство и способ позволяют получить данные, которые недоступны другим методам и являются важными для оценки состояния больного и обоснования последующего метода лечения. 1 2 3 4 Источники информации 1. Кондратенко Г.Г. Совершенствование диагностики, тактики и лечения гастродуоденальных язвенных кровотечений Автореф. дис д-ра мед. наук. БГМУ. - Минск, 2000. С. 280. 2. Патент СССР на изобретение 1826864. Устройство для определения объемного содержания внеклеточной и внутриклеточной жидкости в тканях биообъекта, МПК 61 5/05,опубл. 07.07.93. 14099 1 2011.02.28 3..,.,..-.1993 68867-73. 4.,,,,.1989, 4, 563-568. 5. Патент РФ на изобретение 2094013. Способ региональной биоимпедансометрии и устройство для его осуществления, МПК 61 5/05, опубл. 27.10.1997. 6. Мартиросов Э.Г., Николаев Д.В., Руднев С.Г. Технологии и методы определения состава тела человека. - Москва Наука, 2006. - С. 26. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7