Романов А.И., Трифонов М.М. Диагностические приборы для рН-метрии (от истории к современности) // Кремлевская медицина. Клинический вестник. – 2003. – № 1. – янв.–март. – С. 73–77.

Авторы: Романов А.И. / Трифонов М.М.

Диагностические приборы для рН-метрии (от истории к современности)

А.И. Романов, М.М. Трифонов

Более 40 % взрослого населения страдают различными заболеваниями верхних отделов (ВО) желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Большинство заболеваний ВО ЖКТ коррелированы с воздействием на слизистую оболочку ВО ЖКТ кислоты, вырабатываемой организмом в процессе пищеварения. Для правильной диагностики этих заболеваний необходимо исследование кислотопродуцирующей и кислотонейтрализующих функций ЖКТ. История исследования кислотопродуцирующей функции желудка начинается с 1824 года [37]. Первые опыты по внутрижелудочной рН-метрии человека были проведены в 1915 году [36]. Однако в практической медицине для измерения кислотности вплоть до недавнего времени применяли аспирационный метод, когда из желудка тем или иным способом извлекали его содержимое и затем измеряли кислотность этого содержимого (титрационным или электрометрическим методом). Уже в 40-х годах XX века стало понятно, что точность и информативность такого метода невелика [11, 33], так как невозможно проследить динамику изменения кислотности в различных отделах ЖКТ. Процедура малоприятна для пациента и оказывает стрессовое воздействие, в том числе на ткани желудка, отвечающие за продукцию соляной кислоты, что существенно влияет на результат.

Основной преградой на пути массового применения внутрижелудочной рН-метрии до недавнего времени была сложность эксплуатации имеющейся аппаратуры. С другой стороны, массовое распространение эндоскопов заметно снизило интерес врачей к рН-метрии. Однако в последнее десятилетие пришло понимание, что при всей ценности эндоскопии ее диагностические возможности ограничены. Эндоскоп констатирует положение дел на момент обследования, не давая данных о причинах возникновения тех или иных патологий, о динамике их развития. При введении эндоскопа имеется риск, хотя и небольшой, травмирования пищевода. После появления современных микропроцессорных приборов для исследования кислотности интерес медиков к рН-метрии значительно возрос, а с учетом массового оснащения клиник этими приборами, можно сказать, что сейчас внутрижелудочная рН-метрия переживает свое второе рождение.

Основные направления применения внутриполостной рН-метрии

В современной медицине внутриполостная рН-метрия применяется для решения следующих задач:

— диагностики, включая дифференциальную диагностику;

— подбора лекарственных препаратов, оценки их воздействия на кислотопродуцирующую и кислотонейтрализующую функции ЖКТ;

— исследовательских задач: для проведения научных изысканий, создания новых медицинских методик диагностики и лечения заболеваний ЖКТ и других органов.

Диагностические задачи, решаемые сегодня с помощью внутриполостной рН-метрии, очень разнообразны [2-6,8,10-12,15,16,20,22-29,32,34,35]. Среди них можно выделить:

— непосредственное измерение кислотности в различных точках ЖКТ ([20, 22] и др.);

— кратковременное (до 3-3,5 часа) исследование базальной и стимулированной секреции ЖКТ ([20, 22] и др.);

— исследование гастроэзофагеальных рефлюксов (ГЭР), включая длительное (до 24 часов и более) мониторирование с целью диагностики кислотозависимых болезней пищевода ([5, 32] и др.);

— исследование быстропротекающих кислотных процессов, типа дуоденогастральных рефлюксов [16];

— пристеночную интраэндоскопическую рН-метрию [25];

— длительное мониторирование кислотности в пищеводе с целью исследования роли ГЭР в бронхолегочных и ЛОР-проявлениях: хронического кашля, пневмонии, бронхиальной астмы, синуситов, дисфонии, ларингита, бронхообструкции, контактной гранулемы, фарингита, эрозии зубов, злокачественных поражений глотки, гортани, голосовых связок [5, 23];

— измерение рН ВО ЖКТ в процессе полисомнографических исследований [24]; длительное мониторирование кислотности в пищеводе с целью исследования роли ГЭР в возникновении и развитии заболеваний сна;

— одновременное длительное мониторирование кислотности в ВО ЖКТ и электрической активности сердца с целью дифференциальной диагностики кардио- и гастрозаболеваний и для изучения болезней сердца, вызванных ГЭР и их воздействием на нервные окончания, проходящие вблизи поверхности пищевода и влияющие на сердце ;

— одновременное длительное мониторирование кислотности в ВО ЖКТ и электрической активности различных отделов ЖКТ.

Задачи, связанные с оценкой воздействия фармакологических препаратов [2,3,6,8,14,29]:

— подбор препаратов и их дозировок для оптимального медикаментозного лечения конкретных пациентов;

— оценка эффективности воздействия конкретных препаратов (или комплексов препаратов) на больных, страдающих определенными классами заболеваний;

— исследования, связанные с получением разрешений на применение тех или иных фармакологических препаратов в лечебной практике.

Первые поколения приборов для внутриполостной рН-метрии

Впервые возможность определения внутрижелудочной кислотности при помощи специального рН-метрического зонда (рН-зонд), имеющего каломельный электрод сравнения, была описана McCledon в 1915 г. [36]. Этот зонд позволял проводить измерение кислотности in vivo непосредственно в желудочно-кишечном тракте пациента. Как писал в 1968 г. Е. Ю. Линар: "Конструкция последнего была настолько совершенной, что с тех пор претерпела незначительные изменения" [11]. В СССР первые работы по изготовлению рН-зондов были начаты в 1950 году Е. Ю. Линаром. Возглавляемым им коллективом были тщательно проработаны различные варианты конструкций рН-зондов, применяемых материалов и технологий изготовления. Выполненные им и Ю.Я. Лея [10] работы явились основополагающими в СССР для данного направления, как в медицинском, так и в технологическом отношении. На этом этапе вплоть до начала 80-х годов ХХ века целью разработки оборудования для внутрижелудочной рН-метрии (которое можно отнести к первому поколению) было создание приборов, предназначенных для обоснования необходимости рН-метрии, разработки пионерских медицинских методик. Уже на этом этапе в приборе были выделены две основные части: а) рН-зонд, который вводился в ЖКТ пациента, содержащий один или несколько датчиков, преобразующих активность ионов водорода в среде в электрический сигнал и б) так называемый преобразователь вторичного, преобразующий вырабатываемый рН-зондом электрический сигнал в форму, удобную для восприятия лицом, проводящим обследование.

Полученные на этом этапе наработки, как конструкторско-технологического характера, так и в отношении медицинских методов применения приборов для рН-метрии, стали основой второго поколения приборов, предназначенных для широкого применения в обычных лечебно-профилактических учреждениях (ЛПУ). В СССР разработки таких приборов были выполнены во Фрязино Московской обл. инженерами под руководством академика РАН Н.Д. Девяткова и медиками чл.-корр. РАМН Ю.М. Панцыревым и проф. С.А. Чернякевич [1,7,21]. Были сделаны также интересные разработки в Новочеркасске [30, 31] и других местах [19]. Однако по разным причинам серийное производство было налажено только во Фрязино. В середине 80-х годов был разработан ацидогастрометр интраоперационный АГМИ-01. АГМИ-01 имел цифровой индикатор, на котором отображалось мгновенное значение кислотности в единицах рН с учетом индивидуальной калибровки ацидогастрометра с рН-зондом. В АГМИ-01 также имелась возможность одновременного обследования до трех пациентов. С помощью специально разработанного переключателя можно было перекоммутировать сигнал, поступающий от одного из трех рН-зондов. Однако если прибор в данный момент был скоммутирован с данным рН-зондом, а на индикатор выводились значения от одного из датчиков этого зонда, то информация от остальных зондов и датчиков терялась. АГМИ-01 (с учетом его модификации АГМ-01) серийно выпускались во Фрязино более десяти лет. Этот ацидогастрометр, несмотря на простоту, зарекомендовал себя с самой лучшей стороны и до сих пор применяется во многих лечебных учреждениях (причем не только, как интраоперационный, но и в большей степени для непосредственной и кратковременной рН-метрии, интраэндоскопической топографической рН-метрии и т.д.).

Стационарные микропроцессорные и компьютерные приборы

Широкое распространение приборов второго поколения, накопленный при эксплуатации этих приборов опыт, разработанные медицинские методики их применения, с одной стороны, и появление персональных компьютеров (ПК) и микропроцессорных устройств, значительно расширивших возможности обработки результатов исследований, с другой — явились базой для создания в течение последнего десятилетия качественно новых приборов для внутриполостной рН-метрии, что в свою очередь стало мощным стимулом для развития исследовательских работ в этой области медицины.

Важным шагом в развитии этого направления медицинского приборостроения стало включение ПК в состав ацидогастрометра. Первая отечественная компьютерная система для внутрижелудочной рН-метрии "Гастроскан" начала выпускаться с 1989 года. Наличие ПК позволило, с одной стороны, упростить процедуру обследования, а с другой — реализовать принципиально новые диагностические методики. В настоящее время освоена в производстве версия этого прибора, имеющая торговую марку "Гастроскан-5М" [13]. Основные отличия от предыдущих версий — c целью повышения надежности электроника переведена на современную импортную элементную базу и, кроме того, программное обеспечение (ПО) переписано полностью с тем, чтобы оно могло эффективно функционировать с последними версиями Windows.

"Гастроскан-5М" предназначен для одновременного обследования ВО ЖКТ до 5 пациентов двух-, трех- или пятидатчиковыми рН-зондами и имеет следующие характеристики:

— проводит измерение кислотности в пределах от 1,1 до 9,2 рН одновременно в пяти отделах желудочно-кишечного тракта;

— интервал времени между измерениями 20 с;

— имеется режим исследования рефлюксов с интервалом между измерениями 5 с;

— дает подсказки медицинскому персоналу по ведению обследования;

— выдает заключение о состоянии верхних отделов желудочно-кишечного тракта;

— сохраняет результаты обследования в базе данных;

— позволяет проводить индивидуальный подбор лекарственной терапии.

ПО "Гастроскана-5М" разделяется на ПО, реализованное на ПК в рамках Windows, и ПО процессора регистрации и обработки сигналов. ПО, функционирующее на ПК, состоит из следующих пакетов:

— ПО взаимодействия с процессором регистрации и обработки сигналов;

— ПО калибровки прибора;

— ПО обследования пациентов;

— ПО базы данных;

— ПО тестирования прибора;

— ПО справочной системы, включающей хелперы, подсказки и обучающие слайд-фильмы;

— ПО инсталлятора и деинсталлятора.

ПО калибровки автоматизирует процесс калибровки прибора с рН-зондами, отбраковывает вышедшие из строя рН-зонды, запоминает в памяти ПК результаты калибровки 10 рН-зондов. ПО обследования ведет процесс обследования до 5 пациентов одновременно. На основании текущих измерений и указаний врача "Гастроскан-5М" может выполнять исследование базальной и стимулированной секреции (с использованием гистамина, пентагастрина, инсулина и др.). По окончании обследования прибор выдает заключение и рекомендации по дальнейшему лечению.

Прибор "Гастроскан-5М" эффективен при работе с несколькими пациентами, при выполнении кратковременной рН-метрии, при подборе лекарственных препаратов. Если же требуется измерение рН у одного пациента, например при интраэндоскопической рН-метрии, то целесообразней использовать более простой микропроцессорный ацидогастрометр АГМ-03 [18]. В зависимости от варианта исполнения рН-зондов АГМ-03 может использоваться в детской или взрослой практике или при проведении эндоскопических обследований. Количество электродов на рН-зонде может быть от 1 до 5. Для увеличения точности измерений перед проведением обследования пациента прибор калибруется в буферных растворах совместно с конкретным рН-зондом. По конструкции и технологии изготовления используемые рН-зонды могут быть: с накожным хлорсеребряным электродом сравнения; с дистальным хлорсеребряным электродом сравнения; с каломельным электродом сравнения. Тип рН-зонда вводится в АГМ-03 и учитывается при проведении калибровки прибора. В процессе проведения измерений прибор автоматически корректирует измеренные значения, исходя из типа рН-зонда и результатов калибровки. Диапазон измерений прибора — 1,1-9,2 рН. Пределы допускаемой абсолютной погрешности прибора — ±0,5 рН. Размеры ацидогастрометра — 160´200´100 мм, масса — 1 кг.

Носимые ацидогастромониторы

В связи с возрастающим вниманием гастроэнтерологов, а также врачей других специальностей к гастроэзофа-геальной рефлюксной болезни (ГЭРБ), часто называемой болезнью ХХI века, значительный интерес со стороны научной и практической медицины проявляется к приборам, включающим в свой состав носимый блок, который пациент носит в течение суток (или более) и в который записывается информация о величине рН в нескольких разделах ЖКТ. Непосредственно измерения рН проводятся специальным тонким трансназальным рН-зондом, соединенным с носимым блоком. Результаты измерений после проведения обследования переписываются в ПК, где происходит их анализ и обработка [16, 17]. Согласно "Рекомендациям по обследованию и лечению больных гастроэзофаге-альной рефлюксной болезнью" Минздрава России и Российской гастроэнтерологической ассоциации основным методом диагностики ГЭРБ является рН-метрия, 24 часовая рН-метрия имеет наивысшую чувствительность (88-95%) при выявлении ГЭРБ [5]. В российских ЛПУ имеются как импортные ацидогастромониторы (единичные экземпляры приборов фирмы Synectics Gastro AB, Швеция, в настоящее время — дочерней компании концерна Medtronic, США — крупнейшего производителя в Европе приборов этого направления и фирм Albyn Medical Ltd, Великобритания и MMS, Нидерланды), так и отечественные ("Гастроскан-24" производства ГНПП "Исток-Система", Фрязино). Ацидогастромониторы, кроме диагностики заболеваний пищевода [5,6,12,20,26,27,29], применяются при подборе лекарственных препаратов [3,6,12,14], при диагностике астмы [34, 35], экстрапищеводных проявлениях ГЭРБ [23].

Кроме мониторов, предназначенных для записи значений кислотности, применяются мониторы, записывающие одновременно кислотность и внутрипищеводное давление [38]. В конце этого года ГНПП "Исток-Система" планирует начать серийный выпуск гастрокардиомониторов "Гастроскан-ГКМ" для одновременного мониторирования рН в 3 точках ВО ЖКТ и ЭКГ по трем отведениям [9]. Этот прибор предназначен для дифференциальной диагностики кардио- и гастрозаболеваний и для изучения болезней сердца, вызванных забросами кислого (или щелочного) желудочного содержимого в пищевод и их воздействием на нервные окончания, проходящие вблизи поверхности пищевода и влияющие на сердечную деятельность. В середине следующего года ГНПП "Исток-Система" также планируется выпуск ацидоэлектрогастромиографа — носимого прибора, записывающего одновременно рН и электрическую активность желудка, двенадцатиперстной, тонкой и толстой кишок.

Заключение

Отечественные приборы для внутриполостной рН-метрии — одно из немногих направлений в медицинском приборостроении, которое успешно конкурирует на постсоветском пространстве с зарубежными производителями. За все время экономических реформ, по нашим оценкам, годовой объем продаж импортных ацидогастрометров в России, в денежном выражении, ни разу не превышал 5% (а в натуральном — 0,5%). Российские микропроцессорные компьютерные ацидогастрометры и ацидогастромониторы успешно эксплуатируются во всех крупных медицинских учреждениях России, имеющих гастроэнтерологические отделения (в частности, в ЦКБ, Центре реабилитации и большинстве поликлиник Медицинского центра УД Президента РФ). Современная гастроэнтерология ВО ЖКТ уже не существует без внутриполостной рН-метрии. Кроме "чистой" гастроэнтерологии, она начинает применяться в пульмонологии, сомнологии, кардиологии и других областях медицины.

Литература

1. Батыгин В. Н., Девятков Н. Д., Линар Е. Ю. и др. Зонд для определения активности водородных ионов биологических сред. — Авт. св. СССР 296346, приоритет 06.11.69 г.

2. Бельмер С.В. Внутрижелудочная рН-метрия в детской гастроэнтерологии / Методическое руководство. — М.: РГМУ им. Н.И. Пирогова, 1997. — С. 24.

3. Григорьев П.Я., Гринберг А.А., Тогузова Д.А., Яковенко А.В., Лопатина И.В. // Хирургия. — 1997. — № 5. — C. 63-65.

4. Гроздова Т.Ю., Черненков Ю.В. Актуальные вопросы детской гастроэнтерологии. Желудочное кислотообразование / Учебно-методическое пособие. — Саратов: СГМУ. — 1998. — C. 44.

5. Ивашкин В.Т., Шептулин А.А., Трухманов А.С. и др. Рекомендации по обследованию и лечению больных гастроэзофагеальной рефлюксной болезнью (пособие для врачей) — М.: МЗ РФ. Российская гастроэнтерологическая ассоциация. — 2001. — C. 24.

6. Ильченко А.А., Селезнева Э.Я. Компьютерная рН-метрия желудка и пищевода. Клиническое значение метода. Методические рекомендации // М.: Правительство Москвы. Комитет здравоохранения. ЦНИИ гастроэнтерологии. — 2001. — C. 40.

7. Калюжный В.Н., Мишулин Л.Е., Малькова-Хаимова Н.Я. и др. // Электронная промышленность. — 1989. — Вып. 6. — C. 47.

8. Кислотозависимые состояния у детей / Под ред. акад. РАМН В.А. Таболина. — М.: Российская гастроэнтерологическая ассоциация. — 1999. — C. 120.

9. Лаврова Н.И., Мишулин Л.Е., Погромов А.П., и др. Гастрокардиомонитор "Гастроскан-ГКМ" // Медико-технические технологии на страже здоровья. Сб. докладов - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана. — 2001.

10. Лея Ю.Я. рН-метрия желудка. — Л.: Медицина, 1971.

11. Линар Е.Ю. Кислотообразовательная функция желудка в норме и патологии. — Рига: Зинанте, 1968. — С. 438.

12. Маев И.В., Вьючнова Е.С., Лебедева Е.Г. и др. Гастроэзофагеальная рефлюксная болезнь. Учебно-методическое пособие. / Под. Ред. проф. И.В. Ма-ева // М.: ВУНМЦ МЗ РФ. — 2000. — C. 52.

13. Малькова-Хаимова Н.Я., Мишулин Л.Е., Ступин В.А., Трифонов М.М. Серия компьютерных приборов "Гастроскан" для исследования кислотозависимых процессов в верхних отделах желудочно-кишечного тракта // Материалы 4-ой международной конференции "Радиоэлектроника в медицинской диагностике" — М.:РНТОРЭС им. А.С. Попова.

14. Махакова Г.Ч., Дичева Д.Т., Одинцова Т.А. и др. // Лечащий врач. — 1999. — № 6. — C. 24-26.

15. Михеев А.Г., Ракитин Б.В., Трифонов М.М. Перспективы внутрипищеводной рН-метрии в диагностике заболеваний, ассоциированных с гастроэзофагеальным рефлюксом // Медико-технические технологии на страже здоровья. Сб. докладов — М.:МГТУ им. Н.Э. Баумана. — 2001.

16. Мишулин Л.Е., Силуянов С.В., Ступин В.А., Трифонов М.М. Ацидогастромонитор суточный носимый, имеющий интервал измерений рН от 20 до 1 секунды // Материалы 4-й международной конференции "Радиоэлектроника в медицинской диагностике" — М.:РНТОРЭС им. А.С. Попова. — 2001.

17. Мишулин Л.Е., Силуянов С.В., Ступин В.А., Трифонов М.М. Ацидогастромонитор суточный носимый "Гастроскан-24" // Российская научно-техническая конференция "Медико-технические технологии на страже здоровья". Сборник докладов. — М., — 2000. — C. 24.

18. Мишулин Л.Е., Трифонов М.М., Федичкин А.В. Микропроцессорный ацидогастрометр АГМ-03 // Медицинская техника. — 2001.

19. Мишулин Л.Е., Трифонов М.М. // Биомедицинская радиоэлектроника. — 2000. — № 11. — C. 37-47.

20. Охлобыстин А.В. Использование внутрижелудочной рН-метрии в клинической практике / Методические рекомендации для врачей. — М.: Межрегиональная ассоциация гастроэнтерологов им. В. Х. Василенко. — 1996. — C. 32.

21. Панцырев Ю.М., Самусев А.Г., Чернякевич С.А. и др. // Электронная промышленность. — 1988. — Вып. 2. — C. 36-38.

22. Панцырев Ю.М., Чернякевич С.А., Бабкова И.В. Внутрижелудочная рН-метрия в хирургической клинике / Методические рекомендации. — М., 1999.

23. Пасечников В.Д., Комарова Н.И., Суханова Т.К. и др. // Материалы научно-практической конференции "Кислотозависимые заболевания желудочно-кишечного тракта: от этиологии к диагностике и лечению" — М.: ГВКГ им. Н.Н. Бурденко. — 2001. — C. 16-30.

24. Романов А.И. Медицина сна // М.: Фирма "Слово", 1998, — C. 386.

25. Самсонова Е.Л. Эндоскопическая рН-метрия : Дисс. соиск. уч. степени канд. мед. наук. — М.: 2-ой МОЛГМИ им. Н. И. Пирогова. — 1991. — C. 100.

26. Тогузова Д.А. Использование суточного мониторирования интрагастральной кислотности в клинической практике / Методические рекомендации — М.: РГМУ им. Н.И. Пирогова. — 1998. — C. 16.

27. Трухманов А.С. // Болезни органов пищеварения. — 1999. — T.1, №1. — C. 3-7.

28. Яковенко А.В. // Лечащий врач. — 1999. — № 6. — C. 14-15.

29. Яковенко А.В. рН-метрия в клинической практике. Учебно-методическое пособие // М.: Федеральный гастроэнтерологический центр МЗ РФ. — 2001. — C. 35.

30. Чеботарев А.Н. // Медицинская техника. — 1991. — ¹1. — C. 39-41.

31. Чернов В.Н., Чеботарев А.Н., Донсков А.М. Гастроэнтерология (методы исследования, приборы, ав -томатизированные системы и выбор метода лечения). — Ростов-на-Дону: Изд-во Рост. ун-та. — 1997. — C. 464.

32. DeMeester T.R., Wany C.I., Wernly J.A., et al. // J.Thorac. Cardiovasc. Surg. — 1980. — Vol. 79. — P. 656-667.

33. Flexner J., Kniazuk M. // J. Dig. Dis. — 1940. — Vol. 7, №3. — P. 138.

34. Goodall R.J.R., Earis J.E., et al. // Thoraх. — 1981. — Vol. 36. — P. 116-121.

35. Guidelines for the Diagnosis and Management of Asthma. Expert Panel Report 2 / NIH Publication 97-4051. — P. 148.

36. McClendon J. F. // Amer. J. Physoil. — 1915. —Vol. 38, №2. — P. 191.

37. Prout W. // Philos. Transactions. — 1824. — №1. — P. 45.

38. Stendal Sh. Practical Guide to Gastrointestinal Function Testing // Blackwell Science, UK. — P. 280.

Назад в раздел