Артемьев А.С., Ильин И.А., Кононенко Л.В. и др. Импедансоацидомонитор «Гастроскан-ИАМ» // Медицинская техника. 2013. № 6 (282). С. 10–14.

Импедансоацидомонитор «Гастроскан-ИАМ»

А.С. Артемьев, И.А. Ильин, Л.В. Кононенко, А.Г. Михеев, Л.Е. Мишулин, Т.В. Никитина, Б.В. Ракитин, М.М. Трифонов, С.И. Щукин, Г.А. Яковлев

Аннотация

Представлены технические и функциональные характеристики импедансоацидомонитора ИАМ-01 "Гастроскан-ИАМ" - первого российского медицинского прибора для суточной импеданс-рН-метрии пищевода. Это новый, наиболее информативный метод диагностики гастроэзофагеальной рефлюксной болезни (ГЭРБ), симптомы которой ежедневно испытывают 4...10 % населения.

Одним из самых распространенных заболеваний желудочно-кишечного тракта является гастроэзофагеальная рефлюксная болезнь (ГЭРБ), связанная с забросом содержимого желудка в пищевод - гастроэзофагеальным рефлюксом (ГЭР). Симптомы ГЭРБ в виде изжоги, отрыжки и др. ежедневно испытывают 4...10 % населения. При этом у 2...5 % больных ГЭРБ развиваются осложнения в виде язв, кровотечений, стриктур, пищевода Баррета [1].

В настоящее время стандартом диагностики ГЭРБ является зондовая суточная рН-метрия пищевода (рис. 1a) [1], [2], основанная на том, что содержимое желудка обычно кислое, поэтому у ГЭР рН < 4, а в пищеводе в норме кислотность близка к нулевой рН ~ 6,5. Падение рН в пищеводе до 4 и ниже считается рефлюксом. В России основным прибором для суточной рН-метрии ЖКТ является «Ацидогастромонитор суточный носимый АГМ-24 МП» ("Гастроскан-24") [2], серийно выпускаемый НПП "Исток-Система" более 15 лет.

Однако современные исследования показывают, что для диагностики и адекватного лечения ГЭРБ важно обнаруживать также слабокислые и слабощелочные дуоденогастроэзофагеальные рефлюксы, связанные с забросом в пищевод желчи из двенадцатиперстной кишки, и прохождение через пищевод газовых пузырей из желудка. Для этих целей предлагается использовать импеданс-рН-метрию пищевода [1], [3], [4] (рис. 1б).

Рис. 1. Схемы расположения датчиков в пищеводе (НПС - нижний пищеводный сфинктер): а) суточная рН-метрия; б) суточная импеданс-рН-метрия

Обнаружение ГЭР с помощью импедансометрии основано на следующем [3]:

1) электрическая проводимость жидкого рефлюксата выше проводимости сомкнутых стенок пищевода: когда жидкий рефлюксат попадает в пищевод, он расширяет просвет пищевода и за счет изменения геометрии (увеличения сечения с высокой проводимостью) уменьшается импеданс между электродами в расширенной части пищевода, заполненной рефлюксатом (рис. 2);

2) электрическая проводимость газовых пузырей значительно ниже проводимости стенок пищевода, т. е. когда газовый пузырь попадает в пищеводе на электроды, импеданс между этими электродами возрастает вплоть до разрыва электрической цепи;

3) из импедансных электродов формируются несколько каналов измерения импеданса (рис. 3), которые позволяют определить направление движения жидкости и газа в пищеводе и тем самым различать рефлюксы и обычные глотки.

Рис. 2. Импеданс в пищеводе: 1 - рефлюксат отсутствует, импеданс высокий; 2 - есть жидкий рефлюксат, который расширяет проводящее сечение, импеданс низкий

Рис. 3. Схема формирования импедансных каналов из импедансных электродов

Кислотность рефлюксов определяют датчиками рН, расположенными на зонде между импедансными электродами.

В связи с тем, что новый метод диагностики ГЭРБ стал использоваться в ведущих клиниках США и стран Евросоюза, было решено разработать отечественный прибор для импеданс-рН-мониторинга пищевода [5]. В 2012 году разработка была завершена.

Импедансоацидомонитор ИАМ-01 "Гастроскан-ИАМ"

Прибор для импеданс-рН-мониторинга пищевода (рис. 4) состоит из трех основных элементов:

1) ZpH-зонд, состоящий из пластиковой трубки толщиной примерно 2 мм, на которой с интервалом 20 мм расположены 8 цилиндрических импедансных электродов (диаметр 2 мм, высота 4 мм) и 3 сурьмяных электрода рН. Электрические провода от электродов (11 микропроводов) проходят внутри трубки к электрическому разъему для присоединения к регистрирующему блоку. Зонд вводится трансназально в пищевод и желудок (рис. 16). На отдельном проводе расположен накожный хлорсеребряный электрод сравнения, необходимый для измерения рН. Выпускаются несколько типов ZpH-зондов с различным расположением импедансных и рН-электродов в зависимости от конкретной медицинской методики;

2) носимый микропроцессорный регистрирующий блок с автономным питанием, который задает циклограмму измерений, измеряет импеданс и рН, запоминает в течение суточного сеанса на microSD-карте результаты измерений и события, отмеченные с помощью клавиатуры (прием пищи, прием лекарств, изжога и др.). На жидкокристаллический индикатор во время исследования выводятся текущие величины рН;

3) персональный компьютер (ПК) с программным комплексом «GastroScan» для хранения и анализа результатов исследований.

Рис. 4. «Гастроскан-ИАМ»: носимый регистрирующий блок с ZpH-зондом

При разработке отечественного прибора для импеданс-рН-мониторинга пищевода ставилась задача обеспечить совместимость медицинских исследований, проводимых на отечественном приборе и на зарубежных аналогах. Этим обусловлен выбор основных характеристик прибора, влияющих на измерения импеданса.

Основные технические характеристики прибора "Гастроскан-ИАМ"

Прибор может работать в режиме обычной рН-метрии со стандартными рН-зондами и стандартным анализом рН-грамм.

Клинические испытания прибора "Гастроскан-ИАМ" были проведены в ведущих гастроэнтерологических центрах России:

1) на кафедре пропедевтики внутренних болезней и в клинике пропедевтики внутренних болезней гастроэнтерологии и гепатологии им. В.Х. Василенко Первого МГМУ им. И.М. Сеченова (заведующий кафедрой и директор клиники академик РАМН В.Т. Ивашкин - главный гастроэнтеролог России);

2) в ЦНИИ гастроэнтерологии (в то время директор Л.Б. Лазебник - главный гастроэнтеролог г. Москвы).

В 2012 году импедансоацидомонитор ИАМ-01 "Гастроскан-ИАМ" зарегистрирован Росздравнадзором в качестве медицинского изделия. Разработаны методические рекомендации по применению прибора в медицинской практике [6], [7].

Примеры импеданс-рН-грамм, получаемых на приборе "Гастроскан-ИАМ"

Ниже приведены примеры импеданс-рН-грамм в типичных ситуациях [7]. Схема расположения датчиков -такая же, как на рис. 1б. На рис. 5-7 на трех верхних графиках (сверху вниз) показана динамика рН: в верхней части пищевода, в нижней части пищевода и в желудке. На нижних семи графиках показана динамика импеданса в пищеводе на разных уровнях. Самый нижний график - на уровне 2 см выше нижнего пищеводного сфинктера (НПС). Вышележащие графики показывают импеданс на уровнях 5, 8, 10, 13, 16 и 18 см выше НПС.

Типичная картина кислого ГЭР представлена на рис. 5. Видно падение импеданса (т.е. рефлюкс жидкий), которое начинается с нижних импедансных каналов (1) и распространяется по пищеводу вверх. Одновременно падает рН в нижней части пищевода (2). По импедансным графикам видно, что рефлюкс достигает 5-го датчика импеданса (6-го импедансного электрода), т. е. высота рефлюкса не менее 15 см относительно НПС. Затем происходит повышение импеданса к исходному уровню (3), отражая возврат рефлюксата в желудок. Продолжительность самого рефлюкса примерно 2 мин, но патологическое закисление пищевода (средний график рН) сохранилось и после того, как жидкость вернулась в желудок.

Рис. 5. Импеданс-рН-грамма кислого ГЭР

Ситуация смешанного ГЭР, состоящего из жидкости и газа, представлена на. рис. 6. Для такого рефлюкса характерны резкие скачки импеданса до верхнего предела измерения. Представленный рефлюкс очень высокий, так как проходит через все датчики импеданса и достигает верхнего датчика рН, расположенного на высоте 23 см выше НПС. Газовые пузыри вынесли кислое содержимое желудка в глотку. Такие высокие рефлюксы являются причиной внепищеводных проявлений ГЭРБ: хронического кашеля, бронхиальной астмы, фарингита, ларингита, стоматита и др. Продолжительность рефлюкса примерно 40 с, и пищевод почти сразу очистился от кислоты.

Рис. 6. Импеданс-рН-грамма кислого смешанного (жидкость + газ) ГЭР

На рис. 7 приведен еще один пример - высокий слабокислый ГЭР у больного на фоне антисекреторной терапии, снизившей кислотность в желудке до рН = 6. Импедансные графики показывают движение рефлюксата вверх по пищеводу и возврат в желудок, а на графиках рН наблюдаются незначительные колебания (в пределах нормы). Продолжительность рефлюкса примерно 30 с. В этом эпизоде пациент с помощью клавиатуры на регистрирующем блоке отметил возникновение непродуктивного кашля. Таким образом, импеданс-рН-метрия выявила, что причиной симптома является именно слабокислый ГЭР, который не мог быть обнаружен обычной рН-метрией.

Рис. 7. Импеданс-рН-грамма слабокислого ГЭР

Программный комплекс "GastroScan"

Программный комплекс «GastroScan», поставляемый в составе прибора, позволяет хранить проведенные исследования в базе данных, представлять их в виде графиков на экране компьютера и на печати, проводить расчеты различных показателей функционального состояния пищеварительной системы пациентов, формировать и выводить на печать итоговый протокол исследования, включать в него графики по выбору врача.

Наиболее сложная часть анализа импеданс-рН-грамм - это обнаружение эпизодов ГЭР. Эталоном является визуальное обнаружение опытным специалистом. Однако это очень трудоемкий способ. Поскольку нужно обнаруживать события длительностью от нескольких секунд, суточный сеанс исследования приходится растягивать на экране компьютера на 200...500 м. Поэтому разрабатываются различные автоматические и полуавтоматические методы обнаружения ГЭР.

В программном комплексе «GastroScan» реализован алгоритм автоматического обнаружения ГЭР. Однако иногда наблюдаются пропуски эпизодов ГЭР и ложные обнаружения, когда нормальный эпизод функционирования пищевода принимается за ГЭР. Поэтому в программу включена возможность быстрого просмотра результатов автоматического анализа и его коррекции: исключение из анализа некоторых участков исследования, например промежутков приема пищи или зашумленных участков, отмена ложных обнаружений и добавление пропущенных эпизодов ГЭР.

Режим предварительного автоматического анализа импеданс-рН-грамм с последующей ручной корректировкой в настоящее время является основным как в приборе "Гастроскан-ИАМ", так и в зарубежных аналогах.

В итоговый протокол исследования выводится статистика обнаруженных рефлюксов по следующим параметрам:

1) положение тела пациента: стоя или лежа;
2) кислотность рефлюкса: кислый, слабокислый или слабощелочной;
3) консистенция рефлюкса: жидкий, газовый или смешанный;
4) длительность рефлюкса - время очистки пищевода от рефлюксата;
5) высота рефлюкса.

Клинические перспективы импеданс-рН-метрии

Импеданс-рН-метрия в настоящее время является более трудоемким методом, чем обычная рН-метрия, но и более информативным. Опыт эксплуатации прибора «Гастроскан-ИАМ» [6], [7] и зарубежный опыт [3], [4] позволяют сформулировать основные показания к проведению импеданс-рН-метрии:

1) неэффективность антисекреторной терапии ГЭРБ (сохранение изжоги и/или признаков рефлюкс-эзофагита на фоне приема препаратов, снижающих кислотность в желудке);

2) атипичные формы и внепищеводные проявления ГЭРБ: хронический кашель, бронхиальная астма, фарингит, ларингит и др.;

3) симптомы ГЭРБ у больных с заведомо известной или предполагаемой гипо- или анацидностью желудка: резекция желудка, атрофический гастрит, пожилые пациенты;

4) оценка эффективности лечения ГЭРБ, включая хирургическое.

Противопоказания к проведению исследования: противопоказаниями являются состояния, при которых нельзя проводить трансназальные зондовые исследования (острые заболевания носа и носоглотки, варикозное расширение вен пищевода, опухоли и дивертикулы глотки и пищевода и т. п.).

Как видно, импеданс-рН-мониторинг пищевода имеет достаточно широкую область применения, и можно ожидать включения его в российские стандарты оснащения гастроэнтерологических отделений и стандарты медицинской помощи при ГЭРБ аналогично зарубежным стандартам [4].

Заключение

В НПП "Исток-Система" (г. Фрязино) разработан первый отечественный прибор для суточной импеданс-рН-метрии пищевода "Гастроскан-ИАМ".

По техническим характеристикам и функциональным возможностям прибор "Гастроскан-ИАМ" соответствует зарубежным аналогам, которые начали внедряться в медицинскую практику ведущих клиник США и стран Евросоюза.

Использование прибора "Гастроскан-ИАМ" позволит российским гастроэнтерологам проводить научные исследования и оказывать медицинскую помощь по профилю "Гастроэнтерология" на современном мировом уровне.

Список литературы:

1. Ивашкин В.Т., Маев И.В., Трухманов А.С. Пищевод Баррета. Т. 1. - М.: Изд-во «Шико», 2011. 608 с.
2. Рапопорт С.И., Лакшин А.А., Ракитин Б.В., Трифонов М.М. рН-метрия пищевода и желудка при заболеваниях верхних отделов пищеварительного тракта / Под ред. академика РАМН Ф.И. Комарова. - М.: ИД «МЕДПРАКТИКА-М», 2005. 208 с.
3. Bredenoord A.J., Tutuian R., Smout A., Castell D.O. Technology Review: Esophageal Impedance Monitoring // Am. J. Gastroenterol. 2007. Vol. 102. PP. 187-194.
4. Hirano I, Richter J.E. et al. ACG Practice Guidelines: Esophageal Reflux Testing // Am. J. Gastroenterol. 2007. Vol. 102. PP. 668-685.
5. Артемьев A.C., Михеев А.Г., Мишулин Л.Е. и др. Импедансометрия пищевода / Медико-технические технологии на страже здоровья («МЕДТЕХ-2008»). Сб. докл. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. С. 20-22.
6. Трухманов А.С., Кайбышева В.О. рН-импедансометрия пищевода. Пособие для врачей / Под ред. акад. РАМН, проф. В.Т. Ивашкина. - М.: ИД «МЕДПРАКТИКА-М», 2013. 32 с.
7. Бордин Д.С, Янова О.Б., Валитова Э.Р. Методика проведения и клиническое значение импеданс-рН-мониторинга. Методические рекомендации. ЦНИИ гастроэнтерологии. - М.: ИД «МЕДПРАКТИКА-М», 2013. 28 с.

Александр Сергеевич Артемьев, начальник сектора,
Илья Алексеевич Ильин, начальник сектора,
Леонид Владимирович Кононенко, ведущий инженер,
Александр Григорьевич Михеев, начальник сектора,
Леонид Евгеньевич Мишулин, канд. техн. наук, зам. генерального директора,
Татьяна Вячеславовна Никитина, ведущий инженер,
Борис Васильевич Ракитин, д-р эконом, наук, ст. научный сотрудник, зам. генерального директора,
Михаил Михайлович Трифонов, д-р техн. наук, доцент, генеральный директор,
ЗАО НПП «Исток-Система», г. Фрязино, Московская обл.,
Сергей Игоревич Щукин, д-р техн. наук, профессор, декан факультета «Биомедицинская техника», 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва,
Григорий Анатольевич Яковлев, канд. техн. наук, начальник сектора,
ЗАО НПП «Исток-Система», г. Фрязино, Московская обл.,

e-mail: alexartemiev@yandex.ru

Данная статья в переводе на английский язык: Artemiev A.S., Ilin I.A., Kononenko L.V., Mikheev A.G., Mishulin L.E., Nikitina T.V., Rakitin B.V., Trifonov M.M., Shchukin S.I., Yakovlev G.A. The Gastroscan-IAM Impedance/pH Monitor // Biomedical Engineering, March 2014, Volume 47, Issue 6, pp 288-292.