Способ электростимуляции мочеточника

Изобретение относится к области медицины и биофизики, может быть использовано в педиатрии, нефрологии, урологии. Осуществляют возбуждение электрических колебаний в теле пациента с помощью электродов, один из которых расположен в области лобковой кости, а другие паравертебрально по внешнему краю мышцы, выпрямляющей позвоночник, в области между XII ребром и крестцовым отделом. Подача электрических колебаний происходит последовательно на каждые паравертебрально расположенные электроды в направлении к крестцовому отделу импульсного сигнала, сформированного в пачки. Далее сигнал подают амплитудой 12 В, частоту следования импульсов в пачке выбирают 5 кГц, частоту следования пачек выбирают 3-30 Гц, при этом пачки импульсов подают беспрерывно. Возбуждение осуществляют в течение 3-5 мин 1 раз в день на протяжении 5-20 дней. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области медицины и биофизики, может быть использовано в педиатрии, нефрологии, урологии.

Известен способ восстановления уродинамики верхних мочевых путей (см. патент РФ №2263519 по кл. МПК A61N 1/32, опуб. 10.11.2005), включающий проведение стимуляции мочеточника за счет последовательной передачи импульса на изолированные друг от друга контактные поверхности электродов. Для этого во время операции вдоль мочеточника укладывают и фиксируют многоконтактный электрод-катетер. Свободный конец его выводят наружу вместе с дренажной трубкой. Электростимуляцию начинают с первых суток после операции, проводят дважды в день в течение 5-10 минут с паузами между сеансами. Воздействуют импульсами длительностью 5-10 мс с периодом следования 20-30 мс, сгруппированными в пачку длительностью 0,3-0,6 и с частотой повторения 0,3-0,4 Гц. Напряжение в импульсе 2-4 В, сила тока в импульсе 2-4 мА. Время задержки подачи импульсов между соседними парами контактных поверхностей 1-3 сек. Паузы между сеансами составляют 1,5-2 часа. Сеансы проводят в течение 3-8 дней.

Однако данный способ является инвазивным, а следовательно несет риск восходящего инфицирования и повреждения тканей мочеточника. Также данный способ ухудшает качество жизни пациента, а именно, приводит к нарушению нормального мочеиспускания и вынуждает использовать дренажное устройство.

Известен способ нейромышечной электростимуляции (см. патент РФ № 2281790 по кл. МПК A61N 1/36, опуб. 20.08.2006), заключающийся в воздействии на погруженную в воду часть тела человека электрическим током через подключенные к источнику тока электроды, разделенные слоем диэлектрика и погруженные в воду в непосредственной близости от стимулируемого участка тела без непосредственного контакта с ним. При осуществлении способа линии электрического тока, протекающего между электродами, замыкаются не только через воду, в которую погружено тело человека, но частично и через его тело. В результате через погруженную в воду часть тела человека проходит электрический ток, который вызывает стимулирующий эффект. Уровень воздействия регулируют путем изменения расстояния между телом и электродами и/или их ориентации относительно тела.

Недостатком известного способа является низкая селективность по площади воздействия, что в конечном итоге резко снижает эффективность терапии глубоко залегающих мягких тканей, в частности мочеточника. Способ не имеет специальной задачи-терапии мочеточника. Для реализации способа требуется погружение части тела в воду.

Наиболее близким решением к заявляемому является неинвазивный способ содействия пассажу мочи в мочеточнике (см. патент РФ № 2564753 по кл. МПК A61N 1/32, опуб. 10.10.2015). Способ включает воздействие электрическим током через электроды. Один электрод располагают в области лобковой кости, остальные - паравертебрально по внешнему краю мышцы, выпрямляющей позвоночник. Подают сигнал с частотой в интервале 5-32 кГц, амплитудой не более 3 В, силой тока не более 20 мА, сформированный в импульс длительностью 0,1-0,2 мсек. Импульсы формируют в пачки длительностью 0,5-1 сек, время между импульсами в пачке 0,01-0,8 сек. Воздействуют последовательно на каждые паравертебрально расположенные электроды в направлении к крестцовому отделу с задержкой 5 сек. Через 5 сек повторяют последовательную подачу пачек импульсов на паравертебрально расположенные электроды от XII ребра до крестцового отдела. Воздействие осуществляют в течение 5-10 минут 1 раз в день на протяжении 5-20 дней. Способ повышает эффективность лечения за счет восстановления тонуса верхних мочевых путей.

Недостатком данного способа является возможность возникновения рефлюкса и заброса мочи обратно в почку, что, в конечном итоге, приводит к усугублению воспалительного процесса.

Техническая проблема заключается в усовершенствовании неинвазивного способа электростимуляции мочеточника, позволяющего исключить риск возникновения воспалительного процесса.

Технический результат заключается в исключении рефлюкса и заброса мочи обратно в почку при улучшении терапевтического эффекта.

Технический результат достигается тем, что в способе электростимуляции мочеточника, заключающемуся в возбуждении электрических колебаний в теле пациента с помощью электродов, один из которых расположен в области лобковой кости, а остальные в количестве не менее шести паравертебрально по внешнему краю мышцы, выпрямляющей позвоночник, в области между XII ребром и крестцовым отделом, и подаче последовательно на каждые паравертебрально расположенные электроды в направлении к крестцовому отделу импульсного сигнала, сформированного в пачки, согласно изобретению, подают сигнал амплитудой 10-12 В, частоту следования импульсов в пачке выбирают 5 кГц, частоту следования пачек выбирают 3-30 Гц, при этом пачки импульсов подают беспрерывно. Возбуждение осуществляют в течение 3-5 мин 1 раз в день на протяжении 5-20 дней.

Подачу сигнала амплитудой 10-12 В осуществляют от источника постоянного тока, что позволяет исключить, по сравнению с прототипом, гальваническую развязку, а также полностью исключить протекание опасного для пациента тока.

Изобретение поясняется чертежами, где:

- на фиг. 1 - представлена блок схема устройства, реализующего заявляемый способ, а также показано расположение парных электродов и одного общего;

- на фиг. 2 и 3 - показано определение скорости прохождения мочи в мочеточнике методом УЗИ у пациента Н. 11 лет, с хроническим пиелонефритом без электростимуляции (фиг. 2) и с электростимуляцией частотой 3 Гц (фиг. 3);

- на фиг. 4 - представлена схема мочеточника.

Позициями на чертежах обозначено:

1 - аккумулятор;

2 - генератор импульсов на основе микроконтроллера Arduino Uno;

3 - блок формирования импульсов переменного тока;

4 - общий электрод;

5 - паравертебральные электроды;

Способ осуществляют следующим образом.

Для реализации электромиостимуляции пациента располагают на кушетке и накладывают электроды на область спины не менее трех пар электродов. Электроды устанавливают паравертебрально сверху вниз (фиг. 1). Каждый электрод смазывают электропроводящим гелем или физраствором. Для формирования импульсов используют устройство, состоящее из генератора импульсов 2 на основе микроконтроллера Arduino Uno (фиг. 1), получающего питание от аккумулятора 1, блока формирования импульсов переменного тока 3. На выходе блока 3 сформированный сигнал поступал на электроды 5. Работа устройства заключалась в формировании на электродах 5 бегущей пачки импульсов.

На верхнюю пару электродов 5 (фиг. 1) относительно одного общего электрода 4 подают первую пачку импульсов переменного тока по первому каналу, затем по второму каналу сигнал подают на среднюю пару электродов (фиг. 1), затем по третьему каналу на нижнюю пару (фиг. 1), затем цикл возвращается на верхнюю пару электродов. Общим электродом 4 является электрод, расположенный в области мочевого пузыря.

Варьируя частоту следования пачек импульсов, одновременно контролируют при помощи ультразвукового исследования количественные характеристики мочеточникового выброса в мочевой пузырь. Общее время воздействия обычно не превышает 5 мин с частотой переключения каналов 3-30 Гц, частотой импульсов в пачке 5 кГц. Амплитуда импульсов составляет 10-12 В, длительность импульсов - 0,1 мсек.

Выбор границ значения амплитуды обусловлен тем, что в этом интервале у пациента еще не возникает ощущение дискомфорта при сохранении терапевтического эффекта. Если же амплитуда импульсов уменьшить, в частности до 3 В, то отклик мочеточника становится меньше и терапевтический эффект минимизируется.

Большая частота следования импульсов стимуляции в пачке, в отличие от прототипа, а именно 5 кГц, позволяет увеличить продолжительность мочеточникового выброса в большинстве случаев (80%) и достичь нормальных показателей.

Беспрерывное следование пачек импульсов обеспечивает эффект «бегущей волны» и навязывание частоты сигнала стимуляции мочеточнику, что в конечном итоге приводит к нормализации параметров ритмогенеза и функциональной активности мочеточников.

Ультразвуковой контроль за динамическим изменением мочеточникового выброса проводился на аппарате экспертного класса с использованием стандартного контекстного датчика с частотой в диапазоне 2-5 МГц.

Предлагаемый режим стимуляции выбран на основании исследования литературных источников, известных методик стимуляции и клинических наблюдений. При осуществлении способа проводили оценку функциональной активности мочеточников с помощью УЗИ с определением мочеточниковых выбросов. В режиме импульсной допплерометрии сосудов почек (ИДМ) оценивались количественные параметры: количество пиков (волн), количество выбросов за единицу времени, продолжительность одного выброса (Т), максимальная (Vmax) и минимальная (Vmin) скорости выброса.

В соответствии с условием непрерывности по мере сужения сечения трубы скорость сплошного потока внутри неё возрастает пропорционально этому сужению. В результате по мере уменьшения сечения трубы сопротивление течению жидкости нарастает, и её движение всё более затрудняется.

Поскольку вся жидкость в трубе предполагается инертной и приводимой движение только внешней силой, по всей длине трубы она испытывает лишь сопротивление движению и торможение, которое из-за несжимаемости жидкости в полной мере передаётся на вход трубы. При этом сужение трубы увеличивает сопротивление и потому для улучшения пропускной способности при прочих равных условиях необходимо увеличивать диаметр трубы.

Как показано на фиг. 4, расположим на исследуемом участке минимум три точки контроля и стимуляции. Тогда время между участками будет соответственно t1 и t2. Исходя из анатомических данных допустим следующие краевые условия:

L (общая длина)=20 см=0,2 м

Vmin (минимальная скорость)=2,3 см/с=0,023 м/с

Vmax (максимальная скорость)=60см/с=0,6м/с

Если принять, что участок один имеет одинаковое значение со вторым участком и равны 7см, то оценим время прохождения пульсовой волны через контрольные точки:

t2=t1=> min 0.07/0.0.23=3.04 секунд

max 0.07/0.6=0.12 секунд

Пример 1.

Пациентка Н. 14 лет, находилась в клинике факультетской педиатрии Клинической больницы им. С.Р. Миротворцева СГМУ с диагнозом: вторичный обструктивный и дисметаболический пиелонефрит, хроническое течение, период ремиссии, без нарушения функции почек. Врожденные аномалии мочевыделительной системы (ВАМВС): внутрипочечный сосуд справа. Из анамнеза известно, что девочка состоит на диспансерном учете у нефролога с данным диагнозом с 2012 года. В клинике проведено обследование: в общем анализе крови - без воспалительных изменений. Биохимия крови: без патологии. В общем анализе мочи: без воспалительных изменений. Проведено УЗИ почек: выявлена умеренная пиелоэктазия справа. Экскреторная урография: почки своевременно выделяют контраст. Справа умеренная пиелоэктазия, внутрипочечный сосуд. Слева лоханка в норме. Микционная цистоуретрография: рефлюксы не выявлены.

С целью исследования уродинамики верхних мочевых путей проведено определение мочеточниковых выбросов. При проведении ультразвукового исследования без электромиостимуляции отмечается симметричная скорость мочи в мочеточнике в диапазоне 24,9-25 см/с с частотой 0,42 Гц (40 раз в мин.). При определении мочеточникового выброса также отмечено снижение максимальной и минимальной скоростей выбросов: Vmax справа 24,5 см/с, Vmax слева 25,6 см/с, (норма 51,0±0,03 см/с); Vmin справа 8 см/с, Vmin слева 9,5 см/с, (норма 17,9±0,02 см/с) продолжительность выбросов справа 1300 мсек, слева 2533 мсек).

Для улучшения уродинамики верхних мочевых путей проводилась электромиостимуляция. Непосредственно во время электростимуляции определяли скорость мочи в мочеточнике. При помощи УЗИ определяли скорость мочеточникового выброса (Vmax справа и слева в см/с, Vmin справа и слева в см/с), частоту сокращения мочеточников (Гц или раз в минуту) и общее функциональное состояние почек и мочеточников.

На электроды для электромиостимуляции наносили электропроводящий гель. Затем накладывали на пациента электроды, один из которых располагали в области лобковой кости, а другие располагали паравертебрально по внешнему краю мышцы, выпрямляющей позвоночник, в области между XII ребром и крестцовым отделом. После этого, располагали аппликатор УЗИ аппарата в области мочеточника и включали электромиостумулятор: на паравертебрально расположенные электроды подавали сигналы с частотой переключения каналов 3-30 Гц, частотой импульсов в пачке 5 кГц, амплитудой импульсов 12 В, длительностью импульсов 0,1 мсек. При этом начальное значение частоты переключения каналов составляло 3 Гц. Далее вновь посредством УЗИ определяли скорость мочеточникового выброса (Vmax справа и слева в см/с, Vmin справа и слева в см/с), частоту сокращения мочеточников (Гц или раз в минуту). Затем частоту переключения каналов при помощи потенциометра увеличивали до 30 Гц и повторно проводили УЗИ. Общее время электромиостимуляции составляло не более 6 минут. Выключали аппарат электромиостимуляции, убирали аппликатор УЗИ и электроды.

Было установлено увеличение скорости мочи в мочеточнике до 49,8 см/с, то есть скоростные показатели приблизились к нормальным значениям. Частота следования импульсов сокращения мочеточника в данном случае 0.83 Гц.

После проведения курса электростимуляции проводилось контрольное исследование уродинамики верхних мочевых путей с помощью определения мочеточниковых выбросов. Было установлено, что скорость как максимальная так и минимальная увеличились Vmax справа 40,2 см/с, Vmax слева 46 см/с, Vmin справа 14 см/с, Vmin слева 16,2 см/с, продолжительность выбросов справа 1300 мсек, слева 1533 мсек.

Аналогично описанному в примере 1 было проведено обследование детей с хроническим пиелонефритом, всего - 25 человек в возрасте от 5 до 15 лет.

Установлено, что после проведения курса электромиостимуляции скоростные показатели мочеточникового выброса увеличились на 25-30%, при этом продолжительность мочеточникового выброса в большинстве случаев достигала нормальных показателей. В группе сравнения у детей с хроническим пиелонефритом, не получавших миостимуляцию, показатели мочеточниковых выбросов не изменились.

При исследовании уродинамики верхних мочевых путей (ВМП) у детей с хроническим пиелонефритом обнаружено, что количество мочеточниковых выбросов за 1 минуту у 75% детей колебалось в нормальных пределах, для 13% было повышено и для 12% снижено. У 90% детей выявлено снижение как максимальной, так и минимальной скоростей мочеточникового выброса, а также скорости мочи в мочеточнике, у 4% детей наблюдалось увеличение скоростных показателей мочеточниковых выбросов, а для 6% детей регистрировались нормальные скоростные показатели.

При оценке скоростных показателей разницы между скоростью выброса справа и слева выявлено не было. Показатели в разных группах детей достоверно не отличались. Продолжительность мочеточникового выброса была снижена для 58% детей, для 26% была повышена и лишь для 16% была в норме. В большинстве случаев у детей регистрировалось снижение скоростных характеристик мочеточниковых выбросов, а также уменьшение продолжительности выброса, что говорит о снижении сократительной и эвакуационной способности ВМП, т.е. гипотонии мочеточников. Результаты исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1

Допплерографические показатели мочеточникового выброса у детей с пиелонефритом до и после электромиостимуляции

Возраст	Vmax средняя, см/с до стимуляции	Vmax средняя, см/с после стимуляции	Vmin средняя, см/с до стимуляции	Vmin средняя, см/с после стимуляции
5-10 лет	17,2	20,6	7,2	8,6
10-13 лет	15,5	18,6	3,8	4,56
13-15 лет	32	36,8	8,5	9,7

На фиг. 2 и 3 представлены результаты исследований одного из пациентов - пациента М, 11 лет до и после электростимуляции.

На фиг. 2 видно, что скорость мочи непосредственно в мочеточнике составляет 24,9 см/с. Дополнительно была определена частота следования импульсов сокращения мочеточника, в данном случае она составила около 0,45 Гц или 27 сокращений в минуту (отмечено стрелками на фиг. 2).

Затем под контролем мочеточника методом УЗИ проводили электромиостимуляцию на частоте переключения каналов 3 Гц.

Из фиг. 3 видно, что скорость мочи в мочеточнике составила 49,8 см/с, частота следования импульсов сокращения мочеточника в данном случае 0,75 Гц или 45 сокращения в минуту. Увеличение частоты переключения каналов до 30 Гц вызывало увеличение скорости движения мочи в мочеточнике и частоты следования импульсов сокращения мочеточника. Уменьшение частоты переключения каналов менее 3 Гц вызывало возникновение опасности рефлюкса и обратного заброса мочи в почку вследствие несинхронности внешнего воздействия и собственной частоты сокращений мочеточника.

Таким образом, предлагаемый способ восстановления уродинамики верхних мочевых путей позволяет восстанавливать тонус, сократительную и эвакуационную способность верхних мочевых путей, что сокращает длительность обострения и количество обострений пиелонефрита, которые связаны с нарушением уродинамики. Данный способ является неинвазивным, что позволяет его использовать в педиатрии, а также не только в условиях стационара, но и в амбулаторной практике.

1. Способ электростимуляции мочеточника, включающий возбуждение электрических колебаний в теле пациента с помощью электродов, один из которых расположен в области лобковой кости, а другие паравертебрально по внешнему краю мышцы, выпрямляющей позвоночник, в области между XII ребром и крестцовым отделом, и подачу последовательно на каждые паравертебрально расположенные электроды в направлении к крестцовому отделу импульсного сигнала, сформированного в пачки, отличающийся тем, что подают сигнал амплитудой 12 В, частоту следования импульсов в пачке выбирают 5 кГц, частоту следования пачек выбирают 3-30 Гц, при этом пачки импульсов подают беспрерывно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что возбуждение осуществляют в течение 3-5 мин 1 раз в день на протяжении 5-20 дней.