CC BY
30
// Российский журнал гастроэнтерологии гепатологии коло-
4. Леушина Е.А., Чичерина E.H. Артериальная гипертония и моторно-эвакуаторные нарушения желудка // Вятский медицинский вестник. — 2012. — №3. — С. 50-55.
5. Леушина Е.А. Сочетание факторов риска у пациентов с патологией желудка и артериальной гипертонией // Вестник Башкирского государственного медицинского университе-
6. Леушина Е.А., Чичерина E.H. Современная диагностика заболеваний желудка (научный обзор) // Справочник врача
7. Малыхин Ф.Т. Качество жизни, обусловленное состоянием здоровья лиц пожилого и старческого возраста (обзор литературы) // Качественная клиническая практика. —
Аналитическая справка об эпидемиологической ситуации по АГ в 2008 году и ее динамике с 2003 по 2008 год по трем проведенным мониторингам. — М., 2009. — 12с.
Проблема коморбидности с учетом состояния сердечно-сосудистой системы у пациентов с артериальной гипертензией и кислотозависимыми заболеваниями // Казанский медицин-
10. Шангина О.А., Жилина Н.В., Марыша А.В. Влияние депрессии у пациентов пожилого возраста с сердечно-сосудистыми заболеваниями на агрегатное состояние крови //
11. Brazier J, Roberts f, Deverill M. The Estimation of a Preference-based Measure of Health from the SF-36 // Journal of Health Economics. — 2002. Vol. 21. — P. 271-292.
12. Lloyd-Jones D.M., Hong Y., Labarthe D. On Behalf of the American Heart Association Strategic Planning Task Force and Statistics Committee. Defining and Setting National Goals for Cardiovascular Health Promotion and Disease Reduction: 'tte American Heart Association's Strategic Impact Goal Through 2020 and Beyond // Circulation. — 2010. — №121. — P.586-613.
13. Reappraisal of European guidelines of hypertension management: a European Society of Hypertension Task Forse document // Journal of Hypertension. — 2009. — Vol.27. — P. 2121-2158.
14. Tympner F., Feldmeier J., Roseh W. Study of the correlation of sonographic and scintigraphic results in measuring stomach emptying // Ultraschell in Med. — 1986. —№7. P.264-267.
15. Van den Akker M., Buntinx F., Metsemakers J.F., et al. Multimorbiditi in general practice: prevalence, incidence, and determinants of co-occurring chronic and recurrent diseases // Journal of Clinical Epidemiology. — 2008. — Vol.51. №5. — P. 367375.
REFERENCES
1. Vertkin A.L., Skotnikov A.S. Comorbidity. Pt. 2. // Lechaschij vrach. — 2013. — №8. — P. 78-82. (in Russian)
2. The World Atlas of prevention of cardiovascular diseases and combat them. / Ed. S. Mendis, P. Puska, B. Norrving — Geneva,
2013. — 155 p. (in Russian)
3. Ivashkin V.T., Poluektova E.A. Interaction gastroenterologist and psychiatrist in the management of patients with functional disorders of the gastrointestinal tract // Russian Journal of Gastroenterology Hepatology Coloproctology. — 2011. — V. 21. №6. — P. 74-81. (in Russian)
4. Leushina E.A., Chieherina E.N. Arterial hypertension and motor-evacuation disorders of the stomach // Vyatskiy Medicinskiy Vestnik. — 2012. — №3. — P. 50-55. (in Russian)
5. Leushina E.A. The combination of risk factors in patients with gastric pathology and arterial hypertension // Bulletin of the Bashkir State Medical University. — 2014. — №3. Suppl. — P. 10361039. (in Russian)
6. Leushina E.A., Chieherina E.N. Modern diagnostics of diseases of the stomach (scientific review) // Directory GP. —
2014. — №10. — P. 62-68. (in Russian)
7. Malihin F. T. Quality of life, due to the state of health of elderly (review) // Good clinical practice. — 2011. — №1. — P. 1118. (in Russian)
8. Timofeev T.N., Deev A.D., Shalnova S.A., et al. Analytical Review of the epidemiology of hypertension in 2008 and its dynamics from 2003 to 2008 in three of monitoring. — Moscow, 2009. — 12p. (in Russian)
9. Khlynova O.V., Tuev A.V., Beresneva L.N., Agafonov A.V.
'tte problem of comorbidity, given the state of the cardiovascular system in patients with hypertension and acid-dependent diseases // Kazanskiy Medicinskiy Zurnal. — 2013. — №1. — P. 80-85. (in Russian)
10. Shangina O.A., Zilina N.V., Marina A.V. 'tte influence of depression in elderly patients with cardiovascular disease on blood aggregation // Clinicheskaya Medicina. — 2008. — №1. — P. 31-34. (in Russian)
11. Brazier J, Roberts J, Deverill M. 'tte Estimation of a Preference-based Measure of Health from the SF-36 // Journal of Health Economics. — 2002. Vol. 21. — P. 271-292.
12. Lloyd-Jones D.M., Hong Y., Labarthe D. On Behalf of the American Heart Association Strategic Planning Task Force and Statistics Committee. Defining and Setting National Goals for Cardiovascular Health Promotion and Disease Reduction: 'tte American Heart Association's Strategic Impact Goal Through 2020 and Beyond // Circulation. — 2010. — №121. — P.586-613.
13. Reappraisal of European guidelines of hypertension management: a European Society of Hypertension Task Forse document // Journal of Hypertension. — 2009. — Vol.27. — P. 2121-2158.
14. Tympner F., Feldmeier J., Roseh W. Study of the correlation of sonographic and scintigraphic results in measuring stomach emptying // Ultraschell in Med. — 1986. —№7. P.264-267.
15. Van den Akker M., Buntinx F., Metsemakers J.F., et al. Multimorbiditi in general practice: prevalence, incidence, and determinants of co-occurring chronic and recurrent diseases // Journal of Clinical Epidemiology. — 2008. — Vol.51. №5. — P. 367-375.
Информация об авторах: Леушина Елена Александровна — ассистент кафедры внутренних болезней, e-mail: lenalexandrovna@yandex.ru; Чичерина Елена Николаевна — заведующий кафедрой внутренних болезней,
Information About of the Authors: Leushina Elena Alexandrovna — assistant professor of internal medicine, e-mail: lenalexandrovna@yandex.ru; Chieherina Elena Nikolaevna — MD, PhD, DSc, Professor, Head of the Department
of Internal Medicine.
© ЗЛЫГОСТЕВ И.Н., ТРУБАЧЕВА A.B., АНИЩЕНКО В.В., ДОЛГИХ В.Т., САВЛУК A.B. — 2015 УДК 61:577.3+616-092+615.47:616-072.7+616-089+617.5
МЕТОДИКА СИНХРОННОЙ РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛА ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ В НОРМЕ И ПРИ ПОВРЕЖДЕНИИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Игорь Николаевич Злыгостев1, Алла Васильевна Трубачева2, Владимир Владимирович Анищенко2, Владимир Терентьевич Долгих \ Андрей Васильевич Савлук1 ('Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. A.A. Трофимука СО РАН, директор — акад. РАН М.И. Эпов; ^Новосибирский государственный медицинский университет, ректор — д.м.н., проф. И.О. Маринкин; Юмский государственный медицинский университет, ректор — д.м.н., проф. А.И. Новиков)
Резюме. На основании результатов анализа экспериментальных данных, проведенных на 22 лабораторных животных (мини свиньях), разработана и изготовлена группа измерительных электродов, размещённая на гибкой пе-
63
чатной плате, что позволяет фиксировать межэлектродное расстояние, уменьшить случайный разброс регистрируемых данных и стандартизовать условия регистрации сигнала. Конструкция измерительного электрода позволяет измерять электрический потенциал в одной области (диаметр 5 мм) на поверхности и в теле поджелудочной железы, соединение электродов с измерителем потенциалов «ИП ИНГГ-16/USB» выполнено экранированным двухжильным микрокоаксиальным кабелем.
Ключевые слова: поджелудочная железа, экспериментальный панкренекроз, диагностика.
TECHNOLOGY OF SYNCHRONIC REGISTRATION OF PANCREAS SIGNAL IN NORM AND DAMAGE IN EXPERIMENTAL PANCREATONECROSIS
I.N. Zligostev1, A.V. Trubacheva2, V.V. Anishchenko2, V.T. Dolgikh3, A.V. Savluk1 (Institute of Petroleum Geology and Geophysics named after Trofimuk A. A. SB RAS;
Novosibirsk State Medical University; 3Omsk State Medical University, Russia)
Summary. Based on the analysis of the results of data obtained in the course of experiments with 22 laboratory animals (mini pigs) we have developed and produced a set of measuring electrodes arranged on a flexible printed board, which allows one to estimate interelectrode spacing, reduce random spread of registered data and normalize the conditions of the signal registration. A design of the measuring electrode permits electrical potential to be measured over one area (5 mm in diameter) on the surface and in the body of pancreas. ^e connection between the measuring electrode and an «IP INGG-16/ USB» potential meter is made by a double-conductor shielded microcoaxial cable.
Key words: pancreas, experimental pancreatonecrosis, diagnostics.
Острый панкреатит — эволюционирующий во времени процесс с закономерной сменой периодов и фаз заболевания, развитием ряда осложнений, а в тяжелых случаях — с летальным исходом [3, 4]. Эти осложнения определяют особенности течения заболевания, диктуя в каждом конкретном случае выбор определенной диагностической и прогностической тактики [5]. Несмотря на достижения диагностики, анестезиологии, хирургии и реаниматологии, летальность при распространенных деструктивных его формах в течение многих лет держится на уровне 40-60%. В этой связи представляется целесообразным попытаться в эксперименте по изменению параметров ее биоэлектрической активности установить факт осложнения острого панкреатита пан-креонекрозом. Исследование электрической активности поджелудочной железы в условиях развивающегося панкреонекроза является приоритетным. Коллектив авторов занимается изучением этой проблемы с 2008 года.
На первом этапе были изучены особенности электрической активности поджелудочной железы в условиях нормы в острых и хронических экспериментах. Установлены изменения электрической активности поджелудочной железы при экспериментальном пан-креонекрозе. Оценены возможности метода для исследования функционального состояния железы в норме и в условиях гибели ее клеток, а также возможная перспектива использования метода в медицине для ранней диагностики площади развивающегося некроза поджелудочной железы [1, 2, 6].
Цель исследования — разработать методику измерения и регистрации электрических сигналов поджелудочной железы в эксперименте на лабораторных животных в эксперименте.
Материалы и методы
В рамках данной работы нами выполнено 22 эксперимента по регистрации сигналов поджелудочной железы в норме и в условиях развивающегося экспериментального панкреонекроза. Исследование проводили на лабораторных животных (мини-свиньях) под внутривенным пропофоловым наркозом на спонтанном дыхании с соблюдением правил Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации (Гонконг, 1989), «Правилам проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приложение к приказу Министерства здравоохранения СССР от 12.08.1977 г. N5755). Исследование одобрено этическим комитетом Новосибирского государственного медицинского университета (протокол N5 42 от 15 марта 2012 года). Под общим обезболиванием на спонтанном дыхании устанавливали электродную систему из 5-6 электродов (в
зависимости от размеров железы). Электроды подшивали к поджелудочной железе для исключения смещения электродов во время регистрации сигнала.
В пяти экспериментах осуществляли регистрацию сигналов в норме (при отсутствии поражения поджелудочной железы). Общее время регистрации составило 30 часов. Экспериментальный панкреонекроз моделировали введением в ткань железы трипсина в дозе 20 мг/ кг массы животного.
До повреждения регистрировали исходный сигнал в течение 30-40 минут в каждом эксперименте. После повреждения сигнал в каждом эксперименте регистрировали в течение 6-7 часов, общее время регистрации после повреждения составило 96 часов.
На основании ранее полученных данных, нами разработан и создан 16-канальный программно-аппаратный комплекс для синхронного измерения и регистрации электрических сигналов поджелудочной железы «ИП ИНПМб/иБВ», на котором и осуществляется регистрация сигнала.
Общий вид комплекса приведён на рис. 1.
Комплекс предназначен для синхронного измерения и регистрации разности потенциалов между парами точек органа пациента. Измерительная часть комплекса состоит из входного коммутатора, который даёт возможность произвольного подключения измерительных электродов к входам шестнадцатиканального дифференциального цифрового вольтметра с высоким входным сопротивлением (выбор интересующих областей обследуемого органа в зависимости от поставленной задачи), нормирующих усилителей с переменным коэффициентом усиления, аналого/цифровых преобразователей, центрального процессора и системы сопряжения с персональным компьютером. Частота дискретизации цифрового вольтметра составляет 1000 Гц, что позволяет достоверно исследовать электрические сигналы с ча-
Рис. 1. Общий вид комплекса «ИП ИНГГ-16/USB»
64
Рис. 3. Дисковый электрод.
стой от постоянного тока до 500 Гц. Динамический диапазон измерительной системы составляет 96 дБ, приведённый уровень шумов менее 1 мкВ (при коэффициенте усиления 10). Управление процедурой и параметрами измерений осуществляется оператором с персонального компьютера под управлением разработанного пакета инструментального программного обеспечения «АЦП-Медик». Одной из основных задач процедуры измерения является разработка, изготовление и экспериментальная проверка системы измерительных электродов.
Первичную обработку сигнала (автоматический расчет показателей сигнала) проводили в авторской
ботку данных проводили при помощи статистических программ БТАШПСА 6, ВЮБТАТ 2008. Полученные данные электрических колебаний при нормальном распределении записывали при помощи среднего и стандартного отклонения, при асимметричном распределении (ненормальном) при помощи медианы, 25 и 75 про-центилей. Процентили 5 и 95 применяли для статистической обработки электрического сигнала поджелудочной железы, для определения границ нормы расчетных показателей сигнала и для выявления артефактов. Для определения различий в сравнении с нормой использовали дисперсионный анализ и его непараметрические аналоги при ненормальном распределении данных. Нормальность распределения определяли критериями:
ДАгостино. Корреляционную связь определяли коэф-
Результаты и обсуждение
На первом этапе проводились измерения с игольчатыми электродами, изготовленными из платины, плати-но-родиевого сплава и из золота. При этом регистрировали сигналы из тела (глубины) поджелудочной железы (ПЖ). Установлено, что по совокупности механических и электрофизических характеристик для решения по-
ставленной задачи оптимальным является применение электродов со сплошными покрытием контактных поверхностей золотом. Электроды вкалывались в тело ПЖ и фиксировались путём фиксации к телу ПЖ нитью.
На втором этапе измеряли разность потенциалов с поверхности ПЖ. Дисковые электроды изготавливали из тонкого фольгированного стеклотекстолита, контактная площадка выполнялась в виде золочёного кольца, в центре устанавливалась игла из ковара, также покрытого золотом, которая служила для дополнительной фиксации электрода на теле ПЖ. Игла вкалывалась в тело ПЖ, и электрод фиксировался путём фиксации к телу ПЖ нитью. Общий вид этих электродов приведён на рис. 1 и 2.
В первых 10 экспериментах исследовали эти типы электродов. Проведя предварительную обработку полученных данных, установили, что показатели сигнала изменяются в зависимости от межэлектродного расстояния и места расположения электродов (на поверхности или глубине железы).
Анализ результатов проведённых экспериментов позволил выявить следующие ограничения электродной системы, состоящей их одиночных электродов:
Установка одиночных электродов занимает много времени.
янии друг от друга (расстояние в каждом случае различно) крайне затруднена, и это затрудняет сравнение данных, полученных в разных экспериментах.
Величина сигналов из глубины и с поверхности ПЖ существенно различается.
Для получения наиболее полной информации необходимо регистрировать сигналы, как с поверхности, так и из тела ПЖ.
Для уменьшения величины наводок от промышленной сети соединение электродов с измерителем потенциалов «ИП ИНГГ-16/и8В» необходимо выполнять микрокоаксиальным кабелем.
Для устранения выявленных недостатков нами разработана, изготовлена и прошла экспериментальную проверку группа измерительных электродов, размещённая на гибкой печатной плате, что позволяет фиксировать межэлектродное расстояние, уменьшать случайный разброс регистрируемых данных и стандартизовать условия регистрации сигнала. Конструкция каждого измерительного электрода позволяет измерять электрический потенциал в одной области (диаметр 5 мм) на поверхности и в теле поджелудочной железы, а соединение электродов с измерителем потенциалов «ИП ИНГГ-16/и8В» выполнено экранированным двухжильным микрокоаксиальным кабелем. Общий вид группового электрода приведён на рис. 4.
В следующих 12 экспериментах применяли разработанную нами электродную систему. Конфигурация измерительных каналов (топология измерений) было стандартизована. Экспериментально были обнаружены
Рис. 4. Группа из 4 электродов
65
в норме различия электроактивности на поверхности и в глубине железы. Установлено, что такие показатели сигнала как количество пиков за время t (N), средняя амплитуда пиков сигнала (Average peak), максимальная амплитуда [Мах(|А_п|)], абсолютная площадь сигнала с линейной аппроксимацией тренда (Abs. Squer), зарегистрированные синхронно на поверхности и глубине с одного участка железы отличаются (р=0,000; критерий Мана-Уитни). Эти различия можно объяснить тремя основными причинами:
Недостаточным контактом электрода на поверхности железы (необходимость разработки конструкции электрода, гарантирующей плотное прилегание электрода к железе).
Возможным влиянием соединительнотканной капсулы железы, как диэлектрика, создающего помехи при регистрации сигнала с поверхности железы.
Особенностями анатомического строения железы, в толще паренхимы которой находится разветвленная сеть вегетативной нервной системы, которая вносит весомый вклад в регистрируемую электрическую активность.
Экспериментально установлено, что при повреждении поджелудочной железы сигнал с поверхности и глубины может значительно отличаться, но значительно чаще изменения сигнала отмечаются на поверхности, что может быть связано с более частым формированием некроза поверхности железы при сохранении неповрежденной ткани железы на глубине органа. Различия изменений сигнала на поверхности и в глубине железы
указывает на топику поражения поджелудочной железы при моделировании панкреонекроза. Использования электродов на поверхности и глубине в одной точке позволяет детально характеризовать распространённость и глубину поражения поджелудочной железы.
Таким образом, разработан метод синхронной регистрации сигналов поджелудочной железы и успешно прошла экспериментальную проверку электродная система, позволяющая стандартизировать регистрацию сигналов поджелудочной железы. Проведенные эксперименты по измерению электрических потенциалов поджелудочной железы у лабораторных животных, том числе по разработанной методике, позволили стандартизовать условия проведения измерений. Получен большой объём первичной информации по электроактивности поджелудочной железы (более 24 Гбайт) позволяет эффективно применять методы статистической и спектральной обработки сигналов.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Прозрачность исследования. Исследователи несут полную ответственность за предоставление оконча-
Декларация о финансовых и иных взаимодействиях. Все авторы принимали участие в разработке концепции и дизайна исследования и в написании рукописи. Окончательная версия рукописи была одобрена всеми авторами. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 14-04-01349А
Работа поступила в редакцию: 25.01.2015 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Анищенко В.В., Трубачева A.B., Морозов В.В. и др. Биопотенциал поджелудочной железы в норме и при развитии панкреонекроза // Вестник Новосибирского Государственного Университета. Серия: биология, клиническая медицина. —
2.АнищенкоВ.В„ ТрубачеваА.В.,ДолгихВ.Т. Электрография поджелудочной железы при панкреонекрозе. — Saarbrücken LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013. — 104 с.
3. Имаева A.K., Мустафин Т.И., Шарифгалиев И.А. Острый деструктивный панкреатит // Сибирский медицинский жур-
4. Романов Э.И., Зубеева П.С., Рыжов М.К., Бодров A.A. Факторы риска летального исхода // Вестник хирургии. —
5. Рыбаков Г.С., Дибиров М.Д., Брискин Б.С. и др. Алгоритм обследования и лечения больных острым панкреатитом // Хирургия. — 2008. — № 4. — С. 20-26.
6. Трубачева A.B., Анищенко В.В., Долгих В.Т. и др. Изменение электрической активности поджелудочной железы при различных по механизму повреждениях // Сибирский медицинский журнал (Иркутск). — 2012. — №
REFERENCES
1. Anishchenko V.V., Trubacheva A.V., Morozov V.V., et al. Biopotential of the pancreas is normal in the development of
pancreatic necrosis // Vestnik NGU. Seria: biology, klinicheskay medithsina. — 2012. — Vol. 10, № 3. — P. 156-161. (in Russian)
2.Anishchenko V.V., Trubacheva A.V., Dolgikh V.T. Elektrografia pancreas of pancreatonecrosis, Saarbrücken LAP LAMBERT Academic Publishing. — 2013. — 104 c. (in Russian)
3. Imaeva A.K., Mustafin T.I., SharifgalievI.A. Acute destructive pancreatitis // Sibirski meditsinski zhurnal (Irkutsk). — 2014. — №
4. Romanov E.I., Zubeev P.S., Ryzhov M.K., Bordov A.A. Risk factors fatal outcome in pancreatonecrosis // Vastnik Khirurgii. —
5. Ribakov G.S., Dibirov M.D., Briskin B.S., et al. Diagnostik and management algorithm of acute pancreatitis // Khirurgia. — 2008. — № 4. — P. 20-26. (in Russian)6. Trubacheva A.V., Anishchenko V.V., Dolgikh V.T. et al. Changing the electric activity of a pancreas in different mechanisms of damage / Sibirski meditsinski zhurnal (Irkutsk). — 2012. — № 5. — P. 55-59. (in Russian)
Информация об авторах: Злыгостев Игорь Николаевич — старший научный сотрудник, заведующий группой, e-mail: zligostevin@ipgg.sbras.ru; Трубачева Алла Васильевна — к.м.н., ассистент кафедры общей хирургии, e-mail: trubacheva2008@mail.ru; Анищенко Владимир Владимирович — д.м.н., профессор, заведующий кафедрой хирургии постдипломного образования, e-mail: awlll@yandex.ru; Долгих Владимир Терентьевич — д.м.н., профессор, заслуженный деятель науки РФ, заведующий кафедрой патофизиологии с курсом клинической патофизиологии, e-mail: prof_dolgih@mail.ru; Савлук Андрей Васильевич — ведущий программист, e-mail: savlukav@ipgg.sbras.ru.
Information About of the Authors: Zlygostev Igor Nikolaevich — senior research scientist, head of a team, the Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics of Siberian Branch, Russian Academy of Sciences; Trubacheva
Alia Vasilyebna — MD, PhD, assistant Department of general surgery, e-mail: trubacheva008@mail.ru; Anishchenko Vladimir Vladimirovich — MD, PhD, DSc, Professor, head of surgery Department, e-mail: awlll@yandex.ru; Dolgikh Vladimir Terentyevich — MD, PhD, DSc, Professor, honored scientisst of the Russian Federation, head of Department of pathophisiology with course clinical pathophysiology, e-mail: prof_dolgih@mail.ru; Savluk Andrei Vasilyevich — principle programmer, the Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics of Siberian Branch, Russian Academy of
Sciences, e-mail: savlukav@ipgg.sbras.ru.
66
