Электростимулятор желудочно-кишечного тракта

 

Изобретение относится к области биомедицинской инженерии, точнее к электростимулирующим устройствам для диагностики и лечения органов и тканей. Электростимулятор выполнен в виде герметичной капсулы, содержащей два чашеобразных электрода, один из которых имеет аспирационные отверстия и снабжен штуцером для соединения с трубкой-катетером. В капсуле размещена гибридная интегральная схема, включающая генератор стимулирующих импульсов, соединенный через делитель частоты с выходным устройством и через ограничительный резистор с блоком измерения импеданса, выход которого через усилитель соединен с входом выходного устройства и входом блока синхронизации, выход которого подключен к управляющему входу генератора стимулирующих импульсов. Выходное устройство соединено с электродами, являющимися также измерительными электродами блока измерения импеданса с электронным ключом, через который источник питания соединен с общей шиной питания. Изобретение позволяет устранить побочные эффекты и повысить лечебный эффект за счет синхронизации и модуляции стимулирующих импульсов ритмом собственных мышечных сокращений различных отделов желудочно-кишечного тракта, не вызывая при этом угнетения моторики последнего. 2 ил.

Настоящее изобретение относится к области биомедицинской инженерии, точнее к электростимулирующим устройствам для диагностики и лечения органов и тканей, а еще точнее к усовершенствованию автономного электростимулятора желудочно-кишечного тракта (ЖКТ).

Известен электростимулятор-зонд желудочно-кишечного тракта, выполненный в виде герметичной капсулы, содержащей два электрически изолированных друг от друга чашеобразных электрода, один из которых имеет аспирационные отверстия и снабжен штуцером для соединения с трубкой-катетером, в которой размещена гибридная интегральная схема, включающая генератор стимулирующих импульсов, делитель частоты, выходное устройство, электронный ключ и источник питания [1].

Данный электростимулятор взят нами за прототип.

Недостатками электростимулятора-зонда - прототипа являются следующие. Известно [2], что ритмы периодической моторной деятельности ЖКТ различны не только в зависимости от отделов пищеварительного тракта, но и являются частной видовой особенностью человека и более того определяются психическим состоянием, окружающей обстановкой, фазами приема пищи и голодания и прочее, прочее. Гибридная интегральная схема электростимулятора-зонда работает независимо от особенностей стимулируемого объекта и состояния пищеварительной системы. Стимуляция происходит наперед заданными (некоторыми усредненными для всего ЖКТ) параметрами выходного сигнала. Отсутствие синхронизации стимулирующих импульсов с собственной мышечной активностью различных отделов ЖКТ вызывает асинхронность двигательной деятельности последних и приводит к возникновению неприятных и болезненных ощущений у больных [3]. С другой стороны, как установлено в той же работе, длительное локальное воздействие стимулирующими импульсами (более 30 мин) на какой-либо отдел кишечника приводит к угнетению его моторной активности и к снижению его эвакуаторной функции.

Задачей настоящего изобретения является устранение побочных эффектов и повышение лечебного эффекта путем синхронизации и модуляции стимулирующих импульсов ритмом собственных мышечных сокращений различных отделов желудочно-кишечного тракта, не вызывая при этом угнетения моторики последнего.

Данная задача достигается тем, что генератор стимулирующих импульсов соединен через делитель частоты с выходным устройством и через ограничительный резистор - с блоком измерения импеданса, выход которого через усилитель соединен с входом выходного устройства и входом блока синхронизации, выход которого подключен к управляющему входу генератора стимулирующих импульсов, при этом выходное устройство соединено с электродами, являющимися также измерительными электродами блока измерения импеданса, и соединено с электронным ключом, через который источник питания соединен с общей шиной питания.

Электрический импеданс тканей ЖКТ находится в зависимости от степени сокращения мышц кишечника. Известно, что ток низкой частоты (сотни герц - единицы килогерц) проходит преимущественно через межклеточные промежутки и сопротивление этому току будет определяться размерами межклеточников [4]. При сокращении размеры межклеточников уменьшаются - сопротивление растет. То есть, зная характер изменения импеданса различных отделов желудочно-кишечного тракта и получив электрический сигнал, пропорциональный этому изменению, можно синхронизировать стимулирующие импульсы с работой мышц различных отделов ЖКТ, модулируя их по амплитуде.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.

Фиг.1 - функциональная схема электростимулятора.

Фиг.2 - типичные эпюры тока стимулирующих серий импульсов и управляющего сигнала.

На фиг. 1: 1 - генератор стимулирующих импульсов; 2 - делитель частоты; 3 - выходное устройство; 4 - блок измерения импеданса; 5 - усилитель; 6 - блок синхронизации; 7 - электроды; 8 - электронный ключ; 9 - источник питания;
R - ограничительный резистор.

На фиг. 2:
Iст - некоторые усредненные серии тока стимулирующих импульсов;
Z - типичный сигнал с выхода блока усилителя 5 (фиг. 1), пропорциональный изменению импеданса тканей определенного участка ЖКТ при его сокращении;
I^Iст - эпюры тока стимулирующего сигнала при наличии мышечных сокращений.

Выход генератора стимулирующих импульсов 1 через делитель частоты 2 соединен с выходным устройством 3, а через ограничительный резистор R - с блоком измерения импеданса 4, выход которого соединен с входом усилителя 5. Выход усилителя 5 соединен с входом выходного устройства 3 и с входом блока синхронизации 6, выход которого соединен с управляющим входом генератора стимулирующих импульсов 1. Выход выходного устройства 3 соединен с электродами электростимулятора 7, соединенными с блоком измерения импеданса 4 и с электронным ключом 8. Источник питания 9 соединен через электронный ключ 8 с общей шиной питания.

Работает электростимулятор следующим образом.

При попадании электростимулятора в проводящую среду желудочно-кишечного тракта, электронный ключ 8 замыкается и питание от источника питания 9 подается на генератор стимулирующих импульсов 1, одновременно включается блок измерения импеданса 4 и происходит измерение импеданса ткани ЖКТ в месте нахождения электростимулятора-зонда на частоте генератора стимулирующих импульсов 1, сигнал от которого на блок измерения импеданса 4 подается через ограничительный резистор R (при этом амплитуда измерительного сигнала, чтобы не вызывать стимуляцию ткани, значительно меньше (более чем на 2 порядка) амплитуды стимулирующего сигнала). Измерительными электродами блока измерения импеданса 4 служат электроды электростимулятора-зонда 7. От блока 4 измеренный сигнал подается на блок усилителя 5, который управляет выходным устройством 3, вырабатывающим сигнал, пропорциональный величине измеренного значения импеданса. В то же время сигнал от усилителя 5 через блок синхронизации 6 используется для синхронизации работы генератора стимулирующих импульсов 1 с текущей фазой сокращения мышечной ткани. В случае отсутствия сокращения мышечной ткани желудочно-кишечного тракта, генератор стимулирующих импульсов 1 подает на электроды электростимулятора-зонда 7 усредненные по параметрам стимулирующие импульсы [4], а затем, при появлении сокращений, автоматически переходит в режим адаптивной стимуляции.

Таким образом, введение в электростимулятор желудочно-кишечного тракта новых отличительных признаков позволило добиться нового положительного результата - повышения лечебного эффекта путем синхронизации и модуляции стимулирующих импульсов ритмом собственных мышечных сокращений различных отделов желудочно-кишечного тракта, не вызывая при этом угнетения моторики последнего.

ЛИТЕРАТУРА
1. Глущук С.Ф. Автономные электростимуляторы-зонды желудочно-кишечного тракта и системно-комплексный подход к их проектированию: Автореф. дис.... канд.тех. наук: 05.11.17. - М., 1989. 15 с.

2. Н.М. Лебедев. Биоритмы пищеварительной системы. - М.: Медицина, 1987. - 257 с.

3. Попов О. С. Автономная электрическая стимуляция желудочно-кишечного тракта в хирургии: дис.... канд. мед. наук. Томск. - 1988. 242 с.

4. Хачатрян А.П. Клинико-патофизиологические аспекты электроимпедансометрии: дис.... док. мед. наук: М.00.16, 14.00.27. - Томск, 1992. - 52 с.

Формула изобретения

Электростимулятор-зонд желудочно-кишечного тракта, выполненный в виде герметичной капсулы, содержащей два электрически изолированных друг от друга чашеобразных электрода, один из которых имеет аспирационные отверстия и снабжен штуцером для соединения с трубкой-катетером, в которой размещена гибридная интегральная схема, включающая генератор стимулирующих импульсов, делитель частоты, выходное устройство, электронный ключ и источник питания, отличающийся тем, что генератор стимулирующих импульсов соединен через делитель частоты с выходным устройством и через ограничительный резистор с блоком измерения импеданса, выход которого через усилитель соединен с входом выходного устройства и входом блока синхронизации, выход которого подключен к управляющему входу генератора стимулирующих импульсов, при этом выходное устройство соединено с электродами, являющимися также измерительными электродами блока измерения импеданса, и соединено с электронным ключом, через который источник питания соединен с общей шиной питания.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2