Способ определения жизнеспособности мышечной ткани при синдроме позиционного сдавливания

 

Способ может быть использован в медицине, а именно в хирургии, для экспресс-диагностики жизнеспособности мышечной ткани. Определяют разницу напряжений на частотах 5 и 200 кГц при прохождении тока этих частот (исходное напряжение 0,6 В, сила тока 0,009 А) через исследуемую ткань с помощью биполярного игольчатого электрода. Сигнал регистрируется на экране осциллографа в виде кривой, амплитуда которой равна величине напряжения. При прохождении тока через исследуемую ткань напряжение снижается, что регистрируется на экране в виде уменьшения амплитуды. По амплитуде кривой определяется величина напряжения на частотах 5 и 200 кГц и разница между величинами напряжений на этих частотах (РВН). При РВН более 30% мышца жизнеспособна, при менее 10% мышца некротизирована, при 11 - 29% мышца ишемизирована, и в последующем при исследовании изменений в этой мышце при дальнейшем уменьшении РВН участок мышцы удаляется. Способ позволяет во время выполнения фасциотомии обнаружить широтизированные участки и выполнить некрэктомию.

В настоящее время одной из наиболее сложных и тяжелых категорий травм является синдром позиционного сдавления (СПС), который с трудом поддается лечению даже в условиях современного развития медицины и имеет крайне высокую летальность - 30-75%, а при развитии острой почечной недостаточности и выше 75%. (Новикова Р.И., Шано В.Н., Черний В.И. и др. Детоксикация при критическом состоянии, обусловленном рабдомиолизом // Вест. Хирургии.- 1989.- N 10. - С. 107-111; Мусселиус С.Г. Ермолов А.С. Полиорганная недостаточность при деструкции мягких тканей // Хирургия.- 1998. - N 10. - С. 41-45). Основное место в патогенезе СПС отводится ишемическому поражению мышц, что приводит к развитию в них некротических изменений с возникновением тяжелого эндотоксикоза, плазмопотери, полиорганной недостаточности. Поэтому выполнение некрэктомий является обязательным в комплексе лечения больных с СПС. (Звездина М.В., Бялик И.Ф., Шиманко И.И. Особенности лечения гнойных осложнений поврежденных конечностей при синдроме длительного раздавливания // Анест. и реан.- 1995. - N 4. - С. 17-19).

В определении показаний к некрэтомии имеет принципиальное значение своевременная квалифицированная оценка состояния поврежденных тканей, их жизнеспособности. При явной их некротизации это не представляет трудностей. Однако в случаях, когда явного омертвления тканей нет, решение вопроса о жизнеспособности поврежденных тканей для хирурга представляет большие трудности. (Нечаев Э.А., Ревской Л.К., Савицкий Г.Г., Синдром длительного сдавления // М.: Медицина, 1993).

К настоящему времени практическая хирургия не располагает простыми и доступными методами экспресс-диагностики некрозов скелетной мускулатуры, возникающих при длительной ишемии.

В настоящее время для определения жизнеспособности мышечной ткани применяются следующие методы Определение изменения импеданса мышечной ткани при пропускании через нее электрического тока. (Бабинков В.И., Абульханов А.Р., Яковенко В.Н. Способ электродиагностики зоны некроза скелетных мышц //Бюл. эксперим. биол. медицины. - 1985. -т. 100, N 9. - С. 375-376).

В основе данного метода - свойство скелетных мышц в целостном организме изменять свое электрическое сопротивление при сокращении. Отсутствие характерного изменения сопротивления после воздействия электрического импульса свидетельствует о наличии некроза в мышцах, подвергшихся ишемии более 6 часов. Методика следующая - сначала выявляются участки мышц исследуемой области, которые в ответ на электрическую стимуляцию сохранили свою основную функцию - способность к активному сокращению, определяют величину порогового тока, вызывающего изменение импеданса в данной мышце, затем увеличивают величину порогового тока вдвое и определяют наличие или отсутствие изменения импеданса на электрическое воздействие в других мышцах; в некротических зонах скелетных мышц, несмотря на удвоенное напряжение стимулирующею импульса, характерного изменения сопротивления не наблюдается.

Однако данный метод имеет недостатки. Во-первых, необходимое наличие эталонной мышцы, то есть метод невозможно применить в случае, если в исследуемой зоне нет мышц, сохранивших свойство сокращаться, которые берутся за эталон. Во-вторых, при использовании этого метода необходимо подбирать пороговую величину напряжения, что может требовать участия дополнительно еще одного человека, что не всегда возможно в условиях скорой помощи, и на это уходит лишнее время. В-третьих, на поиск эталонной мышцы также уходит дополнительное время.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является метод определения импеданса ткани, который применялся для контроля за эффективностью консервации органов и эффективностью перфузии этих органов различными растворами, (Fourcade C. , Descotes J. Bio-electrical impedance: a simple technique for diagnosis of cell death // Triangle. - 1972. - v.13, N 4. - p. 173-184).

Методика заключается в следующем.

В исследуемую ткань погружается биполярный игольчатый электрод, подсоединенный к источнику переменного тока частотой 5 кГц, минимальной силой тока, чтобы не разрушить клетки и не поляризовать электрод, и определяется импеданс. В дальнейшем проводится непрерывная запись импеданса. Если импеданс ткани остается постоянным, то клетки не повреждены. Изменение величины импеданса является показателем ишемического повреждения ткани. При изменении величины импеданса на 20% могут уже иметь место необратимые изменения ткани.

Однако данный метод был использован авторами для динамического контроля за состоянием органов, определения жизнеспособности консервированных органов (сердце, печень, легкие) и не применялся для определения жизнеспособности скелетной мускулатуры.

Без динамического наблюдения определить сразу жизнеспособность ткани данным методом невозможно, так как абсолютная величина импеданса может изменяться в зависимости от величины внеклеточного отека, который имеет место при СПС.

Для определения жизнеспособности мышечной ткани при СПС необходимы экспресс методы, дающие моментальный результат, чтобы во время выполнения фасциотомии обнаружить некротизированные участки и выполнить некрэктомию.

Поставлена задача осуществления интраоперационной экспресс-диагностики жизнеспособности мышечной ткани при СПС и выбор лечебной тактики.

Сущность способа в определении разницы напряжений на частотах 5 кГц и 200 кГц при прохождении тока этих частот (исходное напряжение 0,6 В, сила тока 0,009 А) через исследуемую ткань с помощью биополярного электрода.

Сигнал регистрируется на экране осциллографа в виде кривой, амплитуда которой равна величине напряжения. При прохождении тока через исследуемую ткань напряжение снижается, что регистрируется на экране в виде уменьшения амплитуды. По амплитуде кривой определяется величина напряжения на частотах 5 кГц и 200 кГц и разница между величинами напряжении на этих частотах (РВН). При РВН более 30% мышца жизнеспособна, при менее 10% - мышца некротизирована, при 11- 29% - мышца ишемизирована, и в последующем при исследовании изменений в этой мышце при дальнейшем уменьшении РВН участок мышцы удаляется.

Способ осуществляется следующим образом.

При выполнении фасциотомии или ревизии фасциотомной раны в исследуемую мышцу погружается биополярный игольчатый электрод. Электрод соединен проводами в изоляции с источником переменного тока 5 и 200 кГц, а также с регистрирующим прибором (осциллограф С1-65). Переменно на электрод путем включения педали управления подается сначала ток частотой 5 кГц, силой тока 0,009 А, напряжением 0,6 В; затем подается ток частотой 200 кГц и аналогичными показателями силы и напряжения. При этом на экране осциллографа регистрируется сигнал в виде кривой, амплитуда которой равна величине напряжения. При прохождении тока через исследуемую ткань напряжение снижается, что регистрируется на экране осциллографа в виде уменьшения амплитуды кривой. Определяется по амплитуде кривой величина напряжения на частотах 5 кГц и 200 кГц. Определяется разница между величинами напряжений на этих частотах. Если РВН более 30% - мышца считается жизнеспособной, если РВИ менее 10%, то мышца некротизирована. Если РВН 11-29%, мышца ишемизирована, в последующем при выполнении ревизии ран необходимо исследование этой мышцы для определения изменений в ней. В случае если РВН будет уменьшаются, данный участок мышцы необходимо удалять.

Импеданс (полное сопротивление цепи переменного тока), состоит из трех составляющих: омического, емкостного и индуктивного сопротивлений. В живом организме тканей, подобных катушкам индуктивности нет, поэтому импеданс тканей живого организма состоит только из омического и емкостного сопротивлений.

Импеданс живой ткани состоит из обеих составляющих. В мертвой ткани емкостная составляющая будет отсутствовать, так как в мертвой ткани разрушены мембраны - "живые конденсаторы", импеданс будет состоять только из омического сопротивления. (Fourcade C., Descotes J. Bio-electrical impedance: a simple technique for diagnosis of cell death // Triangle. -1972. -v. 13, N 4. - p. 173-184).

Определив величину емкостной составляющей импеданса, можно определить состояние (жизнеспособность) ткани. (Анисимов А.В., Квартерников С.Б. Устройство для интрагастральной pH-метрии и импедансометрии // Мед. техника, 1992, N 2, c. 38-39; Heroux P., Bourdage М. Monitoring living tissues by electricical impedance spectroscopy // Ann. Biomed. Eng. -1994.- vol. 22. N 3, -p. 328-337).

Величина импеданса зависит не только от состояния ткани, но и от частоты тока. Причем эта зависимость обратная. Емкостная составляющая импеданса с увеличением частоты тока уменьшается, стремясь к нулю, и на частотах более 100 кГц практически отсутствует. (Бычков И.Ю., Борзых К.О., Бычко А.Ю., Вольвич Г.Г. Изучение удельной электропроводности биологических тканей при синдроме длительного сдавления // Соврем. пробл. гуманит. и естеств. наук: Сб. тез. докл. 3 Новосиб. межвуз. науч. студ. "Интеллект. потенциал Сибири", Новосибирск, 15-16 мая. 1996. ч. 3.- Новосибирск, 1996.- С. 60).

Следовательно, и величина импеданса будет уменьшаться, стремясь к величине омического сопротивления. Если измерить импеданс живой ткани на разных частотах, то величина импеданса будет различна.

В мертвой ткани емкостная составляющая будет отсутствовать, а импеданс будет равен омическому сопротивлению, и на разных частотах импеданс будет одинаковый.

Из вышеприведенного вытекает, что, измерив импеданс на разных частотах, можно определить его емкостную составляющую.

На частоте более 100 кГц, как уже было отмечено выше, емкостная составляющая практически равна нулю, поэтому величина импеданса будет на частотах более 100 кГц мало отличаться.

В заявляемом решении предлагается использовать частоты 5 кГц и 200 кГц. На частоте ниже 1 кГц импеданс в основном обязан поляризации электродов, поэтому токи меньшей частоты не используются. (Fourcade C., Descotes J. Bio-electrical impedance: a simple technique for diagnosis of cell death // Triangle.- 1972.- v. 13, N 4. - p. 173-184).

С целью определить вклад емкостной составляющей сопротивления клеток и тканей в импеданс используют, например, частоты 10 и 200 кГц. (Анисимов А.В. , Квартерников С.Б. Устройство для интрагастральной pH-метрии и импедансометрии // Мед. техника, 1992, N 2, - С. 38-39).

Сила тока выбирается минимальной, чтобы не оказывать повреждающего действия на исследуемую ткань.

По данным Лобзина B.C. и соав. при аналогичных исследованиях амплитуда напряжения может варьировать от 0,02 В до 12 В. (Способ диагностики вегетативных нарушений при компрессионно-ишемических невропатиях: Пат. 2051617 Россия, МКИ A 61 B 5/05. Лобзин В.С., Жулев Н.М., Тюкаркина А.Б., Шутов В.В., Шур А.Н., Жулев С.Н. - N 5022350/14; Заявл. 19.12.91; Опубл. 10.01.96, Бюл. N 1).

Используемая амплитуда 0,6 В была выбрана произвольно.

Учитывая, что помещенный внутрь ткани, как в электролит, электрод становится объектом поляризации, которая мешает измерению, а также что на электроде накапливается пленка электролита, как только последний помещается в ткань, и что эти два феномена мешают измерению, использовали предложенный Fourcade C. et Descotes J. биополярный игольчатый электрод. (Fourcade C., Descotes J. Bio-electrical impedance: a simple technique for diagnosis of cell death // Triangle. -1972. -v. 13, N 4. -p. 173-184).

По закону Ома напряжение прямо пропорционально силе тока и сопротивлению, а, если сила тока постоянна, то напряжение и сопротивление (импеданс) находятся в прямой зависимости.

Формула изобретения

Способ определения жизнеспособности мышечной ткани при синдроме позиционного сдавления, содержащий определение напряжения биполярным игольчатым электродом, отличающийся исследованием разницы величины напряжения (РВН) при силе тока 0,009 А, напряжении 0,6 В, частотой 5 и 200 кГц, регистрацией сигнала осциллографом, причем при РВН более 30% мышца жизнеспособна, при менее 10% некротизирована, при 11 - 29% мышца ишемизирована, с последующим исследованием ишемизированной мышцы и удалением этого участка при уменьшении РВН.