CC BY
16
ХИРУРГИЯ
УДК 617-089.844
DOI 10.21685/2072-3032-2020-4-4
А. В. Герасимов, В. И. Никольский, С. В. Фролов, К. И. Сергацкий, Е. Г. Феоктистова
ДЖОУЛЬМЕТРИЯ КАК МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СОДЕРЖИМОГО КИСТ ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
Аннотация.
Актуальность и цели. Джоульметрия - интегральный метод оценки электрохимических свойств биологических объектов. На сегодня этот метод еще не использовали в изучении электрохимических свойств содержимого кист поджелудочной железы. Целью исследования явилось улучшение результатов диагностики и лечения пациентов с кистами поджелудочной железы.
Материалы и методы. Электрохимическое исследование выполнили 52 пациентам с кистами поджелудочной железы, которые были разделены на две группы: группа 1 - 30 больных, у которых киста не была связана с системой панкреатических протоков, группа 2 - 22 пациента с кистами, связанными с системой панкреатических протоков. Содержимое кист поджелудочной железы, полученное после наружного дренирования, вводили внутрь жидкостного проточного датчика, соединенного с джоульметрическим прибором, после чего регистрировали показатели работы тока.
Результаты. Показатель работы тока у пациентов группы 1 в среднем составил 2,52 ± 1,03 мкДж, у пациентов группы 2 - 12,47 ± 2,66 мкДж. Получены статистически достоверные данные о связи кист поджелудочной железы с протоковой системой.
Выводы. Применение джоульметрического метода у больных с кистами поджелудочной железы позволяет выявить связь с протоковой системой, что в дальнейшем помогает в определении тактики лечения пациентов.
Ключевые слова: киста поджелудочной железы, джоульметрия, электрохимические свойства, панкреатит.
A. V. Gerasimov, V. I. Nikol'skiy, S. V. Frolov, K. I. Sergatskiy, E. G. Feoktistova
JOULE MEASUREMENT AS A METHOD FOR STUDYING THE ELECTROCHEMICAL PROPERTIES OF THE PANCREAS CYSTS CONTENT
© Герасимов А. В., Никольский В. И., Фролов С. В., Сергацкий К. И., Феоктистова Е. Г., 2020. Данная статья доступна по условиям всемирной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License (http:// creativecommons.org/licenses/by/4.0/), которая дает разрешение на неограниченное использование, копирование на любые носители при условии указания авторства, источника и ссылки на лицензию Creative Commons, а также изменений, если таковые имеют место.
Abstract.
Background. Joule measurement is an integral way of evaluating electrochemical properties of biological objects. This method has not yet been used in the study of electrochemical properties of the pancreas cyst contents. The aim of the research is to improve the diagnosis and patients' treatment with pancreas cysts.
Materials and methods. Electrochemical study was performed in 52 patients with pancreas cysts that were divided into two groups: Group 1 included 30 patients in whom the cyst was not connected with the system of pancreas ducts, group 2 - 22 patients with cysts connected with the system of pancreas ducts. The content of pancreas cysts, received after external drainage was transferred into the liquid flow counter which was connected to the joule measurement device, and then the current characteristics were recorded.
Results. In the first group the average result was 2.52±1.03 J and in the second group - 12.47 ± 2.66 J We have obtained statistically reliable data on the relation between pancreas cysts and the ductal system.
Conclusions. The use of the joul measurement method in patients with pancreas cysts allows identifying a connection with the ductal system, which further helps in determining the treatment strategy.
Keywords: pancreas cyst, joule measurement, electrochemical properties, pancreatitis.
Введение
Рост заболеваемости острым панкреатитом в последние годы приводит к увеличению количества больных с жидкостными скоплениями и постнекротическими кистами поджелудочной железы [1]. Выявление кист поджелудочной железы, как правило, определяет показания к проведению оперативного вмешательства, суть которого обусловливается этиологией образования кисты, локализацией, продолжительностью заболевания, размерами, содержимым, связью с протоковой системой, наличием осложнений и сопутствующей патологии.
В свою очередь вопросы диагностики и лечения больных с кистами поджелудочной железы остаются одной из актуальных проблем панкреатоло-гии [2, 3]. До сих пор не решен вопрос о применении одного из самых информативных на данный момент времени метода - эндоскопической ретроградной панкреатохолангиографии (ЭРПХГ). Одни исследователи говорят о возникновении такого грозного осложнения, как острый панкреатит, после выполнения ЭРПХГ, другие, напротив, отмечают ее высокую информативность и безопасность. Такие методы диагностики, как магнитно-резонансная и компьютерная томография, ультразвуковое исследование далеко не всегда дают необходимую информацию о связи с протоковой системой поджелудочной железы, что влечет за собой неправильный выбор тактики лечения пациентов.
Электрохимическое исследование свойств различных биологических объектов возможно выполнить с помощью интегрального метода - джоуль-метрии. При исследовании биологических объектов этот метод дает возможность получить информацию об их состоянии. Преимуществами джоульмет-рии, в отличие от других методов контроля биологических объектов, являются ее простота в реализации и незначительное время для получения результата. В основу джоульметрии положено соответствие между работой, соверша-
емой внешним источником электрической энергии в исследуемом объекте, и изменением состояния исследуемого объекта. В качестве регистрируемых параметров наиболее часто выступают значения пропускаемого через электроды тока и вызванного им падения напряжения на электродах во время электрического воздействия. Соответственно этот метод дает возможность получить информацию о состоянии биологических объектов [4, 5]. При патологических процессах в тканях изменяются их электрические свойства [4]. Зная характеристики биологических объектов в норме, при помощи джоульметрии можно с высокой точностью определять патологические изменения.
На сегодня в литературе нет данных об изучении электрохимических свойств содержимого кист поджелудочной железы с помощью джоульметрии.
Цель исследования: улучшение результатов диагностики и лечения пациентов с кистами поджелудочной железы.
Материал и методы исследования
Исследование проведено на клинической базе кафедры «Хирургия» Медицинского института Пензенского государственного университета -в хирургических отделениях Пензенской областной клинической больницы им. Н. Н. Бурденко.
Объектом исследования стали 59 пациентов с кистами поджелудочной железы, которым выполняли чрескожное наружное дренирование под контролем ультразвукового исследования. Из них женщин было 19 человек, мужчин - 40 человек. Возраст варьировал от 28 до 72 лет (средний возраст составил 51,3 ± 11,8 года).
Локализация кист поджелудочной железы была следующая: в головке -у 13 человек (22 %), в теле - у 15 человек (25,4 %), в хвосте - у 9 человек (15,3 %), у остальных пациентов (п = 22) поражение было с захватом нескольких анатомических зон (37 %).
Электрохимическое исследование содержимого кист поджелудочной железы выполнили 59 пациентам, из которых 7 больных были исключены из исследования, так как в полученном содержимом кист поджелудочной железы наблюдались признаки нагноения, что могло привести к неправильной оценке полученных результатов. Остальных больных (п = 52) разделили на две группы: группа 1 - 30 больных, у которых киста не была связана с системой панкреатических протоков, группа 2 - 22 пациента с кистами, связанными с системой панкреатических протоков. Связь с протоковой системой устанавливали с помощью лабораторных и инструментальных методов исследования (амилазная активность содержимого кист, ультразвуковое исследование, компьютерная томография, магнитно-резонансная томография). Данное разделение на группы было обусловлено предположением о различных электрохимических свойствах содержимого кист поджелудочной железы в зависимости от их связи с протоковой системой.
Методика исследования заключалась в следующем: всем пациентам на первом этапе лечения выполняли наружное дренирование кисты поджелудочной железы под контролем ультразвукового исследования, после чего содержимое кист поджелудочной железы забирали для электрохимического исследования в количестве 20 мл. В дистиллированной воде готовили серии
разведений содержимого кист поджелудочной железы различной концентрации: 1:1 и 2:1, также исследованию подверглось неразведенное содержимое кист поджелудочной железы. Использование различных разведений было необходимо для получения наиболее достоверных результатов. После этого полученные разведения содержимого кист поджелудочной железы вводили внутрь жидкостного проточного датчика (содержит два электрода одинаковой длины, расположенных параллельно и соединенных с тоководом; электроды выполнены в виде проводов, намотанных с равномерным шагом на изолированную поверхность), где за короткий промежуток времени на них действовал ток (0,01; 0,04; 0,08 и 0,1 мА).
На методику проведения электрохимического исследования содержимого кист поджелудочной железы отправлена заявка на патент РФ (№ 2020104081).
Дальнейшее получение результатов и построение кривых для расчета работы тока осуществляли с помощью диагностического комплекса (рис. 1).
Рис. 1. Диагностический комплекс: 1 - шприц для нагнетания содержимого кист поджелудочной железы; 2 - жидкостной проточный датчик; 3 - джоульметрический прибор; 4 - компьютер с установленной программой IPC 2000
Для получения достоверных результатов исследования необходимо было ликвидировать воздушные пузыри в проточном датчике, так как их наличие вызывало несистематические помехи.
Работа диагностического комплекса осуществлялась следующим образом: необходимые параметры для измерительной системы задавали с персонального компьютера, которая получала информацию о биологическом объекте с помощью датчиков; затем измерительная система отправляла получен-
ные данные на персональный компьютер, где было возможно их визуализировать и сохранить на жесткий диск.
Программное обеспечение, разработанное на кафедре «Медицинские приборы и оборудование» Медицинского института Пензенского государственного университета и установленное на персональный компьютер, позволяло произвести глубокое исследование содержимого кист поджелудочной железы, использовать сложные алгоритмы обработки данных, графически визуализировать результаты измерений. Все необходимые параметры и режимы работы аппарата возможно было задать с помощью специализированной программы IPC 2000, поставляемой вместе с прибором. Посредством кнопки программатора и перехода в соответствующее меню осуществляли настройки измерений, которые могли быть применены как для одного единственного измерения, так и для их серии. Применяли ступенчатую форму токов различной продолжительности (максимальное количество шагов - 8), комбинированный режим (потенциостат или гальваностат), включенную и выключенную электрохимическую ячейку, выбор дискретности, также выбирали тип оси для визуализации полученных данных.
Достоинством программы являлась возможность фильтрации шумов от 100 и 50 Гц, возникающих при измерении и непосредственно после получения значений параметров.
Результаты и обсуждение
У всех пациентов (n = 59) на первом этапе лечения применяли чрескожное наружное дренирование кист поджелудочной железы под контролем ультразвукового сканирования, использовали дренажи различных диаметров - от 8 до 10 Fr. Размеры кист поджелудочной железы варьировали от 5 до 14 см. Осложнений в ближайшем послеоперационном периоде не было; в позднем послеоперационном периоде (более 3 недель) у 3 больных (5,1 %) наблюдали миграцию дренажа, что было обусловлено несоблюдением рекомендаций пациентами. Летальных исходов не наблюдали.
Стоит отметить, что полученное содержимое кист поджелудочной железы было различно по цвету и консистенции.
В ходе исследования было выявлено, что только неразведенное содержимое кист поджелудочной железы возможно использовать для электрохимического исследования. В остальных случаях (разведения 2:1 и 1:1) работу тока невозможно было рассчитать, так как полученные графики не имели максимальную величину значения потенциала (точки насыщения). В свою очередь, для расчета работы тока необходимо и минимальное, и максимальное значения потенциала. Поэтому электрохимическое исследование выполняли, используя неразведенное содержимое кист поджелудочной железы. Данный выбор обеспечивал необходимую концентрацию ионов для построения графиков и расчета работы тока.
У пациентов группы 1 показатель работы тока колебался в пределах от 0,92 до 4,25 мкДж (в среднем 2,52 ± 1,03 мкДж), у пациентов группы 2 - от 9,6 до 18,3 мкДж (в среднем 12,47 ± 2,66 мкДж).
Измеренные параметры для пациентов обеих групп представлены на рис. 2 и 3 в графической форме.
Таким образом, получены достоверные данные (p < 0,05) о связи кист поджелудочной железы с протоковой системой. Высокий показатель работы
тока у пациентов группы 2 объясняется разным химическим составом (наличие панкреатического сока, ферментов, желчи и т.д.).
Рис. 2. Характерная кривая для пациентов группы 1
Из рис. 2 видно, что точка насыщения достигается при времени в 1,7 с, величина потенциала в данной точке равна 2600 мВ, тогда как на рис. 3 точка насыщения достигается при времени более чем в 8 с, величина потенциала в данной точке равна более 2700 мВ.
Основное отличие между полученными данными в исследуемых группах заключается в том, что при кистах поджелудочной железы, не связанных с протоковой системой, плато наступает гораздо раньше, и после этого кривая идет на спад, а при кистах, связанных с протоковой системой, плато по времени регистрируется практически в конце исследования, и после этого кривая на спад не идет.
Таким образом, для электрохимической реакции у больных с кистами поджелудочной железы, связанными с протоковой системой, требуется большая работа тока и количество времени для достижения точки насыщения, чем у пациентов с кистами поджелудочной железы, не связанными с протоковой системой, что подтверждается вышеприведенными данными.
В свою очередь джоульметрия как метод исследования электрохимических свойств содержимого кист поджелудочной железы обладает рядом преимуществ перед другими методами диагностики: быстрота и простота выполнения, отсутствие противопоказаний, возможность получить ценную информацию о связи кист поджелудочной железы с протоковой системой и интерпретировать ее за короткий промежуток времени.
Заключение
Применение джоульметрического метода у больных с кистами поджелудочной железы позволяет выявить связь с протоковой системой, что в дальнейшем играет существенную роль в определении тактики лечения пациентов.
Библиографический список
1. Лубянский, В. Г. Механизмы формирования постнекротических кист поджелудочной железы, сроки и методы эндоскопического чрезжелудочного дренирования / В. Г. Лубянский, В. В. Насонов, А. В. Лепилов, В. А. Яковлев // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. - 2017. - Т. 2, № 2 (114). - С. 28-33.
2. Surgical treatment of pancreatic pseudocysts / J. L. Martinez-Ordaz, C. Toledo-Toral, N. Franco-Guerrero et al. // Cir Cir. - 2016. - Vol. 84, № 4. - P. 288-292.
3. Носков, И. Г. Методы лечения постнекротических кист поджелудочной железы: современный взгляд на проблему (обзор литературы) / И. Г. Носков // ACTA BIOMEDICA SCIENTIFICA. - 2017. - Т. 2, № 5. - С. 155-162.
4. Геращенко, С. И. Джоульметрия и джоульметрические системы: теория и приложение : монография / С. И. Геращенко. - Пенза : Изд-во ПГУ, 2002. - 192 с.
5. Никольский, В. И. Исследование литогенности желчи у больных механической желтухой методом электрохимического анализа / В. И. Никольский, А. В. Герасимов, К. И. Сергацкий, В. В. Карнаухов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. - 2017. - № 1 (41). -С. 39-46.
References
1. Lubyanskiy V. G., Nasonov V. V., Lepilov A. V., Yakovlev V. A. Byulleten' VSNTs SO RAMN [Bulletin of the Eastern Siberian Scientific Center of the Siberian Department of the Russian Academy of Medical Sciences]. 2017, vol. 2, no. 2 (114), pp. 28-33. [In Russian]
2. Martinez-Ordaz J. L., Toledo-Toral C., Franco-Guerrero N. et al. Cir Cir. 2016, vol. 84, no. 4, pp. 288-292.
3. Noskov I. G. ACTA BIOMEDICA SCIENTIFICA. 2017, vol. 2, no. 5, pp. 155-162.
4. Gerashchenko S. I. Dzhoul'metriya i dzhoul'metricheskie sistemy: teoriya i prilozhenie: monografiya [Joule measurement and joule measurement systems: theory and application: monograph]. Penza: Izd-vo PGU, 2002, 192 p. [In Russian]
5. Nikol'skiy V. I., Gerasimov A. V., Sergatskiy K. I., Karnaukhov V. V. Izvestiya vys-shikh uchebnykh zavedeniy. Povolzhskiy region. Meditsinskie nauki [University proceedings. Volga region. Medical sciences]. 2017, no. 1 (41), pp. 39-46. [In Russian]
Герасимов Александр Викторович
кандидат медицинских наук, доцент, кафедра хирургии, Медицинский институт, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)
E-mail: gerasimov-av30@yandex.ru
Никольский Валерий Исаакович доктор медицинских наук, профессор, кафедра хирургии, Медицинский институт, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)
E-mail: pmisurg@gmail.com
Фролов Сергей Владимирович
ассистент, кафедра хирургии, Медицинский институт, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)
E-mail: mebege@gmail.com
Сергацкий Константин Игоревич
кандидат медицинских наук, доцент, кафедра хирургии, Медицинский институт, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)
E-mail: pmisurg@gmail.com
Феоктистова Елена Геннадьевна
кандидат медицинских наук, доцент, кафедра хирургии, Медицинский институт, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)
E-mail: eyutkina@bk.ru
Gerasimov Aleksandr Viktorovich Candidate of medical sciences, associate professor, sub-department of surgery, Medical Institute, Penza State University (40 Krasnaya street, Penza, Russia)
Nikol'skiy Valeriy Isaakovich Doctor of medical sciences, professor, sub-department of surgery, Medical Institute, Penza State University (40 Krasnaya street, Penza, Russia)
Frolov Sergey Vladimirovich
Assistant, sub-department of surgery, Medical Institute, Penza State University (40 Krasnaya street, Penza, Russia)
Sergatskiy Konstantin Igorevich Candidate of medical sciences, associate professor, sub-department of surgery, Medical Institute, Penza State University (40 Krasnaya street, Penza, Russia)
Feoktistova Elena Gennad'evna Candidate of medical sciences, associate professor, sub-department of surgery, Medical Institute, Penza State University (40 Krasnaya street, Penza, Russia)
Образец цитирования:
Джоульметрия как метод исследования электрохимических свойств содержимого кист поджелудочной железы / А. В. Герасимов, В. И. Никольский, С. В. Фролов, К. И. Сергацкий, Е. Г. Феоктистова // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. - 2020. - № 4 (56). -С. 42-50. - DOI 10.21685/2072-3032-2020-4-4.
