Устройство для исследования гемодинамики внутренних органов
Полезная модель относится к медицинской технике, с помощью которой можно быстро и объективно оценить гемодинамику внутренних органов при хирургических вмешательствах, в том числе в эндохирургии, посредством определения давления в интрамуральных сосудах полых органов, частоты пульса, тренда насыщения гемоглобина кислородом и отображения фотоплетизмограммы сосудов полых и паренхиматозных органов и, не прибегая к лапаротомии, принять тактически правильное решение. Устройство для исследования гемодинамики внутренних органов, содержит бранши 1 и 3, жесткую камеру 2, герметично замкнутую эластичной мембраной, источник света 4, а также источник избыточного давления 8, связанный с жесткой камерой 2 через манометр 7 резиновой трубкой 6, при этом жесткая герметичная камера 2 с эластичной мембраной установлена на первой бранше 1 устройства, а на второй бранше 3 установлен двухволновой источник света 4 и фотоприемник 5, выход которого является выходом устройства. Устройство содержит автоматический блок 10 обработки и цифровой индикации частоты пульса, тренда насыщения гемоглобина кислородом и отображения фотоплетизмограммы, подключенный к фотоприемнику 5 проводами кабеля 9.
Полезная модель относится к медицинской технике и может быть использована для исследования гемодинамики внутренних органов при проведении хирургических вмешательств, в том числе в эндохирургии.
Решения целого ряда существенных вопросов хирургической тактики связаны с определением состояния гемодинамики в интрамуральном (внутристеночном) сосудистом русле внутренних органов. Нарушение гемодинамики в интрамуральном сосудистом русле выступает в качестве ведущего звена ряда патологических процессов: ущемленные грыжи, кишечная непроходимость, тромбозы и эмболии брыжеечных сосудов, ишемический колит. Ряд осложнений хирургических операций на этих органах связан с нарушением интрамуральной гемодинамики: несостоятельность швов при резекциях и анастомозах, сохранение нежизнеспособных участков кишки при кишечной непроходимости, при острых нарушениях кровообращения паренхиматозных органов вследствие травм. Эту проблему можно решить, определив состояние интрамуральной гемодинамики.
Проблема оценки (исследования) интрамуральной гемодинамики полых и паренхиматозных органов, в частности в эндохирургии (из минидоступа), до сих пор не решена.
Известны работы Сигала М.З. (Сигал М.З. Трансиллюминация при операциях на желудке. Москва, 1964 г., с.29-30, 40) - [1], посвященные изучению вопросов интрамуральной гемодинамики полых органов брюшной полости. Интрамуральная сосудистая сеть представляет интерес для хирурга в связи с поиском источника кровотечения, предупреждением послеоперационных желудочных геморрагии, профилактикой ишемических некрозов сохраняемых частей полых органов, а также распознаванием патологических процессов по особенностям строения сосудистой сети. При этом, циркулирующая кровь при просвечивании (трансиллюминации) выделяет
интрамуральные сосуды на фоне окружающих структур. Однако, иногда пульсация может оказаться едва заметной. В работе представлена оригинальная методика определения кровяного давления в экстра- и интрамуральных сосудах - максимального, минимального артериального и венозного основана на принципе манометрически контролируемой компрессии и визуального наблюдения изменения кровотока при трансиллюминации.
В 1977 г. опубликована работа "Исследование кровяного давления и кровотока в интрамуральных сосудах кишечника и других полых органах во время операции" - (Сигал З.М. Исследование кровяного давления и кровотока в интрамуральных сосудах кишечника и других полых органах во время операции. Авторская диссертация. Казань, 1977 г., с.3,5-7, 10-16, 25-29) - [2], где разработан и экспериментально проверен способ определения давления в интрамуральных сосудах полых органов брюшной полости.
В эксперименте с помощью способа прижизненной трансиллюминационной пигментной вазографии впервые получена реальная картина тока крови по сосудам кишки в норме, при лигировании экстраорганных сосудов, кишечной непроходимости и в сосудах кишечного трансплантата. Найдена закономерная разница (р<0,05) показателей максимального, минимального артериального и венозного давления в интрамуральных сосудах проксимального отдела тощей и терминального-подвздошной кишки. Замеры показали, что кровяное давление в сосудах слизистого слоя значительно ниже по сравнению с давлением в других слоях стенки кишки (р<0,05). Не исключается возможность, что именно это обстоятельство определяет первоначальный некроз слизистого слоя. Установлено несоответствие показателей кровяного давления в интрамуральных артериях подслизистого слоя и артериях верхних конечностей. Установлен феномен взаимопреобразования импульсного кровотока (наличие максимального и пульсового давления, свидетельствующее о полноценном кровотоке) и непрерывного (отсутствие максимального и пульсового давления-нарушение кровообращения). Определены показатели артериального и
венозного давления в инрамуральных сосудах кишечника (в сосудах тощей кишки - 102,4±2,9/73,8±2,5; 37,1±2,4, подвздошной - 70,1±2,1/52,8±1,8; 22,3±1,4, слепой - 74,0±2,8/56,2±2,8; 22,3±4,2, поперечноободочной - 84,7±3,3/60,2±2,9; 26,7±2,9, сигмовидной- 79,1±3,4/56,3±2,8; 19,4±2,7 мм.рт.ст. Однако, необходимо учитывать показатели системного давления, так как нарушения кровообращения в интрамуральных сосудах полых органов брюшной полости может быть следствием падения системного давления.
Разработанный способ отличается следующими особенностями:
1. определяется давление в отдельных сосудах (выделенные артерии и вены, интрамуральные сосуды полых органов брюшной полости, выявляющиеся при просвечивании);
2. методика "бескровна";
3. объектами исследования могут быть сосуды разного калибра;
4. способ основан на распластывании полого органа, тканей и сосудов в сочетании с просвечиванием их.
Таким образом, выявление состояния интрамурального кровотока необходимо:
1. для определения жизнеспособности пораженной петли при кишечной непроходимости, ущемленных грыжах, тромбозах и эмболиях брыжеечных сосудов, при ишемических и некротических колитах, болезни Крона, неокклюзионных нарушениях гемоциркуляции во внутристеночных сосудах кишки;
2. для решения вопроса о сохранении пораженной петли, паренхиматозного органа, уровня и объема резекции;
3. для решения вопроса о наличии или отсутствии ишемической патологии кишки (для сохранения жизнеспособности пораженной кишки необходимо давление в артериях подслизистого слоя кишки не ниже 52/41 мм.рт.ст., когда присутствует пульсовой кровоток; положительная динамика во внутристеночных сосудах, если же при ослаблении внешнего давления
наступает одновременное пассивное заполнение и артерии и вены с обоих отрезков сосудов- прогноз неблагоприятный);
4. для выбора местоположения шовной полосы при резекциях;
5. для определения жизнеспособности трансплантата;
6. для разработки наиболее выгодных в гемодинамическом отношении методик операций на полых и паренхиматозных органах.
Недостатками данного способа являются невозможность использования в эндохирургии из-за громоздкости конструкции и ввиду субъективности визуального наблюдения изменения кровотока при трансиллюминации, а также невозможности оценки интрамуральной гемодинамики паренхиматозных органов.
Для исследования интрамуральной гемодинамики используются различные устройства.
Известно устройство для исследования гемодинамики полых органов по авторскому свидетельству №1426538, А 61 В 5/05, опубл. 30.09.88 г., бюл. №36 - [4], состоящее из камеры давления, выполненной из коаксально расположенных полых цилиндров. Полые цилиндры содержат источники света (для трансиллбминации) и имеют патрубки, соединенные с автономными источниками избыточного давления. Полые цилиндры снабжены торцовыми эластичными мембранами. Камера давления соединяется с нижней браншей устройства. На нижней бранше установлены фиксирующая и направляющая стойки. На фиксирующей стойке шарнирно крепится верхняя бранша, которая проходит через прорезь в направляющей стойке, снабженной резьбой и прижимной гайкой. На верхней бранше шарнирно крепится прозрачная пластина, которая противолежит камере давления.
При пользовании устройством исследуемый участок полого органа размещают между камерой давления и противолежащей прозрачной пластиной, включают источник света, расположенный в коаксальных полых цилиндрах. В полость центрального полого цилиндра через патрубок подают избыточное давление до тех пор, пока кровь не выдавится из сосудов полого органа в
проекции эластичной мембраны, после этого давление в полом цилиндре поддерживается на постоянном уровне. Затем в полость среднего полого цилиндра по патрубку подают избыточное давление до полного вытеснения крови, из сосудов полого органа в проекции эластичной мембраны. В центральном полом цилиндре производят декомпрессию до нуля. После этого в полость периферийного полого цилиндра через патрубок подают избыточное давление до полного вытеснения крови из сосудов желудка в проекции эластичной мембраны. Затем проводят декомпрессию до нуля в среднем полом цилиндре. И при компрессии в периферийном полом цилиндре судят о наличии или отсутствии тромбоза сосудов полого органа по наличию "невытесненной крови". Затем производят декомпрессию в периферийном полом цилиндре и наблюдают наличие и характер кровотока на большой площади полого органа, направление и последовательность его, определяют кровяное давление во всех интраорганных сосудах полого органа, на основании чего судят о наличии или отсутствии ишемии, о состоянии интрамурального кровообращения.
Недостатками данного устройства являются невозможность использования в эндохирургии из-за громоздкости конструкции и ввиду субъективности визуального наблюдения изменения кровотока при трансиллюминации по наличию или отсутствию тромбированных сосудов, сложность методики, длительность проведения манипуляций, невозможность оценки интрамуральной гемодинамики паренхиматозных органов.
Известно устройство (Пульсоксиметр "ЭЛОКС-01", г.Самара, E-mail:biotech@ssau.ru) - [5], в котором излучатель датчика (двухволновой источник света) содержит два излучающих диода красного и инфракрасного диапазона, поочередно питаемых импульсами тока, которые формируются в устройстве синхронизации. Датчик пальцевого типа представляет собой зажим, состоящий из двух элементов, скрепленных осью, фиксируемый на пальце пружиной. В первом элементе установлены излучатели, а во втором элементе -фотоприемник, снабженный выпуклой линзой. Датчик подключается к блоку обработки и цифровой индикации с помощью кабеля.
Прошедшее сквозь биологические ткани излучение поступает на фотоприемник датчика, откуда электрический сигнал поступает в блок обработки и цифровой индикации. После преобразования в цифровую форму постоянные и пульсирующие составляющие вводят в микропроцессорное устройство через порт ввода, а информацию о степени насыщения кислородом крови и частоте сердечных сокращений выводят на жидкокристаллический дисплей. Прибор осуществляет зондирование участка тела пациента (первой фаланги пальца) оптическим излучением на двух длинах волн красного и ближнего инфракрасного диапазонов. В результате пульсаций артериальной крови в тканях прошедшее излучение содержит пульсирующую составляющую (пульсовую волну), амплитуда которой связана с поглощением излучения в гемоглобине артериальной крови. Прибор определяет относительную амплитуду пульсовой волны на двух длинах волн и вычисляет значение степени (тренда) насыщения гемоглобина кислородом по эмпирической формуле. Частота пульса определяется путем подсчета числа артериальных пульсаций за известный промежуток времени. Получаемые данные подвергаются дополнительной статистической обработке с целью повышения их достоверности. Пульсоксиметр также обеспечивает отображение фотоплетизмограммы и тренда насыщения гемоглобина кислородом на графическом жидкокристаллическом дисплее.
Принцип действия пульсоксиметра "ЭЛОКС-01" основан на различии спектральных характеристик насыщенного и ненасыщенного кислородом гемоглобина, по которым прибор индицирует степень (тренд) насыщения гемоглобина кислородом и частоту сердечных сокращений, отображает графически фотоплетизмограмму. Устройство за короткое время дает объективную цифровую оценку степени насыщения гемоглобина кислородом и частоту сердечных сокращений, по которым можно судить как в целом о гемодинамических нарушениях, так и локальных.
Недостатками данного устройства являются невозможность использования его в эндохирургии из-за громоздкости конструкции, невозможность оценки величины интрамурального давления сосудов.
Известный фотоэлектрический датчик для плетизмографа по авторскому свидетельству №306834, А 61 В 5/02, А 61 В 1/32, опубл. 21.04.1071 г. бюл. №20 - [3] содержит корпус, в качестве которого применена бранша акушерского створчатого зеркала. В браншу помещен вкладыш с вмонтированным в него селеновым фотоэлементом и источником света - лампочкой, рабочие поверхности которых через специальные вырезы в бранше зеркала обращены к стенке вагинальной полости. Две пары изолированных проводов ведут от фотоэлемента и лампочки соответственно к записывающему устройству и блоку питания. Работа прибора основана на том, что свет от лампочки через вырезы в бранше зеркала падает на стенку вагинальной полости и отражается на фотоэлемент. Интенсивность светового отражения зависит от количества крови в данном участке тела. Так как это количество крови меняется с каждым пульсовым толчком, существуют пульсовые вариации в изменении светового отражения. Изменения отраженного света трансформируются в фотоэлементе в вариации электрических потенциалов и затем подаются на регистрирующий прибор (энцефалограф, электрокардиограф), таким образом оценивается интрамуральная гемодинамика стенки влагалища.
Недостатками данного устройства являются невозможность использования в эндохирургии ввиду громоздкости конструкции, невозможность оценки величины интрамурального давления сосудов, устройство позволяет регистрировать лишь степень кровенаполнения сосудов.
Для сравнительного анализа с заявляемой полезной моделью принято устройство для измерения давления крови в сосудах полых органов по авторскому свидетельству №360075, А 61 В 5/02, опубл. 28.11.72 г., бюл. №36. - [6], состоящее из жесткой камеры, внутри которой установлен источник света -лампочка. Камера снабжена штуцером, на который надета резиновая трубка. Провода от лампочки проходят через штуцер, резиновую трубку и выводятся
наружу. Камера сверху герметизируется мембраной, зажатой между внутренним и наружным кольцами, которые сверху прижимаются гайкой, навинчиваемой на корпус камеры. С помощью резиновой трубки полость камеры через манометр соединена с резиновой грушей (источник избыточного давления), посредством которой в камере создается повышенное давление. Устройство снабжено удлиненными браншами, одна из которых выполнена в виде металлической трубки, жестко связанной с камерой и имеющей стойки, а другая - в виде рейки, шарнирно установленной на одной из стоек и фиксирующейся в определенном положении собачкой, находящейся на другой стойке. На конце рейки шарнирно крепится с помощью планок, шайб и винта окуляр с линзой.
При пользовании устройством исследуемый участок стенки полого органа (кишечника, желудка и других) устанавливают между плоскостями гайки и окуляра, фиксируют гайку и окуляр с помощью соответственно собачки и винта, включают лампочку и грушей нагнетают воздух в камеру. Резиновая мембрана под действием воздуха растягивается и давит на ткани. При этом пережимаются в первую очередь кровеносные сосуды, так как они обладают меньшим сопротивлением к сжатию. По манометру определяют, при каком давлении прекращается видимая через окуляр в проходящем свете (трансиллюминации) пульсация артерий и заполнение кровью вен, открывают клапан на манометре и из камеры стравливают избыточный воздух и определяют давление во внутриорганных сосудах полых органов, по которым судят о состоянии интрамуральной гемодинамики.
Недостатками данного устройства являются невозможность использования в эндохирургии из-за громоздкости конструкции и ввиду субъективности визуального наблюдения изменения кровотока при трансиллюминации, невозможность оценки интрамуральной гемодинамики паренхиматозных органов.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в расширении возможности использования
устройства за счет исследования гемодинамики внутренних органов при хирургических вмешательствах, в том числе в эндохирургии, с помощью определения давления в интрамуральных сосудах полых органов и оценки интрамуральной гемодинамики паренхиматозных органов по частоте пульса, степени насыщения гемоглобина кислородом, фотоплетизмограмме, повышение точности устройства за счет автоматического и объективного определения, цифровой индикации частоты пульса, степени насыщения гемоглобина кислородом, отображения фотоплетизмограммы.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для исследования гемодинамики внутренних органов, содержащем бранши, жесткую камеру, герметично замкнутую эластичной мембраной, источник света, а также источник избыточного давления, связанный с жесткой камерой через манометр, новым является то, что жесткая герметичная камера с эластичной мембраной установлена на одной бранше устройства, а на другой бранше установлен двухволновой источник света и фотоприемник, выход которого является выходом устройства, при этом двухволновой источник света выполнен в виде светодиодов красного и инфракрасного диапазонов, а к выходам фотоприемника подключен автоматический блок обработки и цифровой индикации частоты пульса, тренда насыщения гемоглобина кислородом и отображения фотоплетизмограмы.
Сущность полезной модели поясняется на Фиг.1, где:
1 - первая бранша устройства;
2 - жесткая камера с эластичной мембраной;
3 - вторая бранша устройства;
4 - двухволновой источник света, выполненный в виде светодиодов красного и инфракрасного диапазонов;
5 - фотоприемник;
6 - резиновая трубка;
7 - манометр;
8 - источник избыточного давления (например, резиновая груша);
9 - кабель;
10 - автоматический блок обработки и цифровой индикации.
На первой бранше 1 устройства закреплена жесткая камера 2 с эластичной мембраной. На второй 3 бранше устройства закреплен двухволновой источник света 4, выполненный в виде светодиодов красного и инфракрасного диапазонов и 5 фотоприемник. Полость жесткой камеры 2 с эластичной мембраной с помощью резиновой трубки 6 через манометр 7 соединена с источником избыточного давления 8 (например, резиновой грушей), посредством которого в жесткой камере 2 с эластичной мембраной создается повышенное давление. Фотоприемник 5 своими проводами кабеля 9 соединен с автоматическим блоком 10 обработки и цифровой индикации частоты пульса, тренда насыщения гемоглобина кислородом и отображения фотоплетизмограммы.
Устройство для исследования гемодинамики внутренних органов работает следующим образом.
Устройство сконструировано с возможностью использования его в эндохирургии. После визуального осмотра внутренних органов с помощью стандартных приемов хирургии и эндохирургии выставляются показания к исследованию гемодинамики того или иного полого или паренхиматозного органа. В брюшную полость вводят устройство и захватывают полый орган таким образом, чтобы он находился между браншами 1 и 3 устройства. Излучение от двухволнового источника света 4 отражается от тканей полого органа, воспринимается и преобразуется фотоприемником 5 в электрический сигнал, который через провода кабеля 9 передается в автоматический блок 10 обработки и цифровой индикации. Характеристики электрического сигнала, вырабатываемого фотоприемником 5, напрямую зависят от спектральных характеристик насыщенного и ненасыщенного кислородом гемоглобина. Автоматический блок обработки и цифровой индикации 10 вычисляет в
зависимости от характеристик электрического сигнала от фотоприемника 5 и отображает на дисплее в цифровом виде информацию о частоте пульса, тренде насыщения гемоглобина кислородом и фотоплетизмограмму, по которым можно предварительно судить о состоянии интрамурального кровообращения органа.
Затем источником избыточного давления (например, резиновой грушей) 8 нагнетают избыточное давление в жесткую камеру с эластической мембраной 2 через трубку 6, при этом фотоприемник 5 продолжает воспринимать излучение, отраженное от тканей исследуемого органа от двухволнового источника света 4, а автоматический блок обработки и цифровой индикации 10 продолжает объективное определение частоты пульса, тренда насыщения гемоглобина кислородом и отображение фотоплетизмограммы. Давление внутри жесткой камеры 2 с эластичной мембраной по мере нагнетания источником избыточного давления 8, нарастает и измеряется манометром 7. Избыточное давление через эластичную мембрану жесткой камеры 2 воздействует, прежде всего, на стенки интрамуральных сосудов исследуемого органа, вызывая их окклюзию и, следовательно, прекращение пульсации, что отображается в цифровом виде на дисплее автоматического блока обработки и цифровой индикации 10 и регистрируемый, при этом, на манометре 7 показатель будет отражать давление в интрамуральных сосудах исследуемого полого органа.
Для исследования гемодинамики паренхиматозного органа к его поверхности прикладывают вторую браншу 3 устройства, на котором закреплен двухволновой источником света 4 и фотоприемник 5. Излучение от двухволнового источника света 4 отражается от тканей паренхиматозного органа воспринимается и преобразуется фотоприемником 5 в электрический сигнал, который через провода кабеля 9 передается в автоматический блок 10 обработки и цифровой индикации, на дисплее которого отображается в цифровом виде информация о частоте пульса, тренде насыщения гемоглобина
кислородом, фотоплетизмограмма, по которым можно судить о состоянии интрамурального кровообращения паренхиматозного органа.
Таким образом, с помощью устройства исследования гемодинамики внутренних органов можно быстро и объективно оценить гемодинамику внутренних органов при хирургических вмешательствах, в том числе в эндохирургии, посредством определения давления в интрамуральных сосудах полых органов, частоты пульса, тренда насыщения гемоглобина кислородом и отображения фотоплетизмограммы сосудов полых и паренхиматозных органов и, не прибегая к лапаротомии, принять тактически правильное решение.
Клинические исследования устройства, проведенные на кафедре "Общей неотложной хирургии" Казанской государственной медицинской академии, показали реализуемость и работоспособность предлагаемого технического решения и достижение технического результата.
1. Устройство для исследования гемодинамики внутренних органов, содержащее бранши, жесткую камеру, герметично замкнутую эластичной мембраной, источник света, а также источник избыточного давления, связанный с жесткой камерой через манометр, отличающееся тем, что жесткая герметичная камера с эластичной мембраной установлена на одной бранше устройства, а на другой бранше установлен двухволновой источник света и фотоприемник, выход которого является выходом устройства.
2. Устройство для исследования гемодинамики внутренних органов по п.1, отличающееся тем, что двухволновой источник света выполнен в виде светодиодов красного и инфракрасного диапазонов.
3. Устройство для исследования гемодинамики внутренних органов по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит автоматический блок обработки и цифровой индикации частоты пульса, тренда насыщения гемоглобина кислородом и отображения фотоплетизмограммы, подключенный к фотоприемнику.
