способ определения жизнеспособности тканей кишечника и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Устройство для определения жизнеспособности тканей кишечника, содержащее два электрода, соединенных с генератором переменного напряжения, отличающееся тем, что электроды выполнены в виде бранш пинцета, электрически изолированных друг от друга в месте их крепления, генератор выполнен с возможностью формирования переменного напряжения синусоидальной формы с амплитудой 3В и частотой 20 кГц, в устройство введен осциллограф для измерения амплитуды напряжения, включенный между электродами, при этом один из электродов соединен с генератором через активное сопротивление величиной 1,8 кОм.

2. Способ для определения жизнеспособности тканей кишечника, включающий регистрацию изменения полного сопротивления исследуемых тканей с последующей обработкой результатов измерений, отличающийся тем, что используют устройство по п.1, сначала определяют амплитуду напряжения между электродами при отсутствии между ними исследуемой ткани, затем захватывают электродами поперек участок исследуемой кишки, сжимают ее до соприкосновения внутренних поверхностей, регистрируют изменения полного сопротивления исследуемой кишки путем фиксации изменений измеренных значений амплитуд напряжения между электродами и определяют жизнеспособность исследуемой кишки при уменьшении амплитуды напряжения между электродами при наличии исследуемой ткани по сравнению с амплитудой напряжения между этими же электродами при ее отсутствии не менее чем в 1,75 раз.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для экспресс-диагностики наличия или отсутствия обратимых и необратимых патологических изменений в тканях кишечника.

Известны способы определения жизнеспособности тканей, основанные на различных физических принципах. В частности в /1/ предлагается определять жизнеспособность тканей сердца по изменению спектральных характеристик вторичной флюоресценции тканей. Однако приведенный способ, с одной стороны, ориентирован на определение жизнеспособности тканей сердца и использование его непосредственно для определения жизнеспособности других тканей не представляется возможным. С другой стороны, требуется использование сложного и дорогостоящего оборудования.

Наиболее близким к заявляемому способу по совокупности существенных признаков является принятый за прототип способ /2/, основанный на изменении полного сопротивления (импеданса) мышечной ткани при пропускании через нее переменного электрического тока. При этом определяется изменение полного сопротивления здоровой и тестируемой тканей. Причем если изменение полного сопротивления на раздражение, в два раза превышающее пороговое, отсутствует, то мышечная ткань считается некротизированной. Недостатком данного способа является то, что, во-первых, предполагается сравнение тестируемой ткани с заведомо здоровой, что не всегда возможно. А, во-вторых, применение данного способа к тканям кишечника показало, что он позволяет достоверно ответить на вопрос, что ткань некротизирована, но не установить границу перехода от живой ткани к необратимо патологически измененной.

Наиболее близким к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков является принятое за прототип устройство /3/, содержащее генераторы стимулирующих и генерирующих импульсов и два электрода, один из которых игольчатого типа, а другой - в виде проводящей пластины. Данные электроды не приспособлены для замера именно емкостной составляющей полного сопротивления тканей, изменение которой характерно для процесса ее некротизации.

Задача заявляемого способа и реализующего его устройства состоит в обеспечении возможности экспресс-диагностики наличия или отсутствия обратимых и необратимых патологических изменений в тканях кишечника дешевыми и доступными средствами.

Решение этой задачи в заявляемом способе определения жизнеспособности тканей кишечника решается способом, включающим регистрацию изменения полного электрического сопротивления исследуемых тканей с последующей обработкой результатов измерений, отличительным признаком которого является то, что используют предлагаемое устройство, сначала определяют амплитуду напряжения между электродами при отсутствии между ними исследуемой ткани, затем захватывают электродами поперек участок исследуемой кишки, сжимают ее до соприкосновения внутренних поверхностей, регистрируют изменения полного сопротивления исследуемой кишки путем фиксации изменений измеренных значений амплитуд напряжения между электродами и определяют жизнеспособность исследуемой кишки при уменьшении амплитуды напряжения между электродами при наличии исследуемой ткани по сравнению с амплитудой напряжения между этими же электродами при ее отсутствии не менее чем в 1,75 раза.

Предлагаемое устройство для определения жизнеспособности тканей кишечника содержит два электрода, соединенных с генератором переменного напряжения, причем электроды выполнены в виде бранш пинцета, электрически изолированных друг от друга в месте их крепления, генератор выполнен с возможностью формирования переменного напряжения синусоидальной формы с амплитудой 3 В и частотой 20 кГц, в устройство введен осциллограф для измерения амплитуды напряжения, включенный между электродами, при этом один из электродов соединен с генератором через активное сопротивление величиной 1,8 кОм.

Конструкция заявляемого устройства представлена на фиг.1.

Осуществление заявляемого способа основано на связи процесса некротизации тканей с изменением полного сопротивления исследуемых тканей, помещенных между электродами предлагаемого устройства. При отсутствии исследуемых тканей между электродами устройства эквивалентная электрическая схема может быть представлена в виде (фиг.2).

Следовательно, амплитуда напряжения, снимаемого с браншей пинцета, будет равна:

где

U_вых - амплитуда напряжения, снимаемого с браншей пинцета и подаваемого на вход осциллографа;

U _n - амплитуда сигнала с генератора переменного напряжения синусоидальной формы;

R - активное сопротивление;

- емкостное сопротивление устройства для определения жизнеспособности тканей;

f - частота сигнала с генератора переменного напряжения;

С - емкость устройства для определения жизнеспособности тканей.

При отсутствии исследуемых тканей между браншами пинцета емкостное сопротивление обусловлено собственной емкостью устройства для определения жизнеспособности тканей. При захвате исследуемых тканей поперек кишки электродами и сжатии их до соприкосновения внутренних поверхностей кишечника на площади, ограниченной площадью электродов, эквивалентная электрическая схема может быть представлена в виде (фиг.3). То есть суммарная емкость C будет равна сумме собственной емкости устройства С и емкости исследуемых тканей кишечника С_mk. Если ткани живые, то суммарная емкость увеличивается С =С+С_mk, а емкостное, сопротивление Х_С уменьшится:

Амплитуда напряжения, снимаемого с устройства для определения жизнеспособности тканей и регистрируемая на осциллографе, уменьшается по сравнению с исходным состоянием, когда исследуемые ткани отсутствовали между электродами. При этом, как следует из зависимости (1), величина уменьшения амплитуды будет зависеть от амплитуды и частоты генератора переменного напряжения (U_n, f), величины активного сопротивления R и соотношения собственной емкости устройства для определения жизнеспособности тканей и емкости самой ткани, помещенной между электродами. Экспериментально было установлено, что максимальная чувствительность к изменению емкостного сопротивления тканей достигается при следующих параметрах сигнала с генератора переменного напряжения: U_n=3 В, f=20 кГц и активном сопротивлении 1,8 кОм. В этом случае при отсутствии исследуемых тканей между электродами устройства амплитуда напряжения, снимаемого с электродов, равна 1,6 В. При наличии между электродами живых тканей (подтверждено гистологически) амплитуда равна 0,7 В, то есть в 2,28 раза меньше. Для тканей, имеющих обратимые патологические изменения (подтверждено гистологически), амплитуда напряжения, снимаемого с электродов, при наличии между ними исследуемых тканей равна 0,914 В, то есть в 1,75 раза меньше, чем при отсутствии исследуемых тканей между электродами. Для тканей с необратимыми патологическими изменениями (подтверждено гистологически) значение амплитуд выходных сигналов составили 1 В и 1,3 В. То есть уменьшение амплитуды по сравнению с исходным состоянием есть, но менее чем в 1,75 раза, что согласуется с оценкой нежизнеспособности ткани по предлагаемому способу.

Конкретно реализацию заявляемого способа рассмотрим на примере предлагаемого устройства.

Устройство для определения жизнеспособности тканей (фиг.1) состоит из пинцета, бранши 1 которого электрически изолированы друг от друга прокладкой 2 из диэлектрика, помещенной между ними в месте их крепления друг к другу с помощью болта 3 из диэлектрика и гайки 4. С помощью болта 3 и гайки 4 к браншам прикреплены с возможностью электрического контакта провода 5, соединяющие бранши 1 пинцета с входом осциллографа 6. Через последовательно соединенное активное сопротивление 7 величиной 1,8 кОм бранши пинцета соединены проводами с генератором 8 переменного напряжения амплитудой 3 В и частотой 20 кГц.

Конкретную реализацию заявляемого способа с применением заявляемого устройства для его осуществления проиллюстрируем следующим примером. Исследовался процесс изменения жизнеспособности тканей кишечника крысы в условиях лабораторного эксперимента. Эксперимент проводился на половозрелых крысах линии Wistar восьмимесячного возраста. Масса животного 320 г. После усыпления, которое осуществлялось внутримышечной инъекцией 0,35 мг бриетала натрия, была вскрыта брюшная полость и извлечен тонкий кишечник. По осциллографу была определена амплитуда напряжения между браншами 1 пинцета при отсутствии между ними исследуемых тканей и параметрах переменного синусоидального напряжения: амплитуде 3 В и частоте 20 кГц, поступающего с генератора 8 через последовательно соединенное активное сопротивление 7 величиной 1,8 кОм. Для указанных параметров исходная амплитуда составила 1,6 В. После этого пинцетом с изолированными друг от друга браншами захватывался поперек участок тонкой кишки и сжимался до соприкосновения внутренних поверхностей на площади, ограниченной площадью захвата (3×5 мм). При этом по осциллографу определялась амплитуда напряжения между браншами пинцета, которая составила 0,7 В. То есть амплитуда уменьшилась более чем в 1,75 раза, что свидетельствует о том, что ткань жизнеспособна, что и подтвердил, проведенный гистологический анализ. Процедура замера амплитуды напряжения между браншами пинцета при захвате тканей кишечника в соответствии с описанным способом повторялась многократно с фиксацией соответствующих показаний. С течением времени после начала эксперимента величина амплитуды напряжения, снимаемого с браншей, стала возрастать. При значении амплитуды напряжения равной 0,9 В, что меньше исходного уровня в 1,77 раза, то есть более чем в 1,75 раза, ткани кишечника были признаны жизнеспособными. Соответствующая гистограмма показала, что при этом в тканях имеют место патологические изменения, но они носят обратимый характер, и тем самым подтвердился вывод о жизнеспособности тканей. При значениях амплитуды, равной 1 В, то есть менее чем в 1,75 раза меньше исходного значения, ткань была признана нежизнеспособной, то есть имеющей необратимые патологические изменения. Проведенные гистологические исследования подтвердили данный вывод.

Таким образом, заявляемый способ и реализующее его устройство обеспечивают экспресс-диагностику наличия или отсутствия обратимых и необратимых патологических изменений в тканях кишечника дешевыми и доступными средствами.

Источники информации

1. Способ определения жизнеспособности тканей сердца. Заявка №99125729, А 61 В 5/00, опубл. 20.08.2001.

2. К.С.Выродов, Д.В.Рогачевский. Вопросы диагностики жизнеспособности мышечной ткани для определения лечебной тактики при синдроме позиционного сдавления. Сборник научных трудов. Ставрополь, 1998 - С.372-375.

3. С.Р.Лаврусенко, Д.А.Севостьянов. Оценка жизнеспособности скелетных мышц с помощью реомиосигнала в хирургической практике / Актуальные проблемы внутренней медицины и стоматологии. СПб., 1995 - С.70-71.