17Международная научно-практическая конференция
УДК 616-72
Зюзькова Юлия Аркадьевна Zyuzkova Yulia Arkadevna
Магистрант Master student Дикман Екатерина Юрьевна Dikman Ekaterina Yurevna
Кандидат технических наук, доцент, доцент отделения электронной инженерии
Candidate of Sciences in Technology, Docent, Associate Professor at Division for Electronic
Engineering
Томский политехнический университет Tomsk Polytechnic University
УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ИНТЕНСИФИКАЦИЯ МЕДИКАМЕНТОЗНОГО РАСТВОРЕНИЯ КОНКРЕМЕНТОВ ЖЕЛЧНОГО ПУЗЫРЯ
ULTRASONIC INTENSIFICATION OF MEDICAL DISSOLUTION OF
GALLBLADDER CALCULI
Аннотация. Совмещение медикаментозного растворения конкрементов желчного пузыря и ультразвукового воздействия способствует повышению эффективности лечения желчнокаменной болезни. Разрабатываемый ультразвуковой генератор позволит провести исследование новой методики на макете.
Abstract: Combination of litholytic therapy and ultrasonic action contributes to rise of the effectiveness of treatment of gallstone disease. The developed ultrasonic generator will allow to make a research of new method on the model.
Ключевые слова. желчнокаменная болезнь, ультразвук, ультразвуковой генератор, конкременты желчного пузыря, урсодезоксихолевая кислота.
Key words: cholelithiasis, ultrasound, ultrasonic generator, gallbladder calculi, ursodeoxycholic acid.
Желчнокаменная болезнь (ЖКБ) - заболевание, сопровождающееся образованием камней в желчном пузыре. Основными факторами развития этого заболевания у людей являются нарушение питания, малоподвижный образ жизни, плохая экология и наследственные факторы. Кроме этого в увеличении числа пациентов играет роль улучшение диагностики заболевания. Течение
Инновационные аспекты развития науки и техники болезни сопровождается сильными болями, желтушностью кожи, а также велика вероятность развития осложнений [1].
Так как ЖКБ прогрессирует каждое десятилетие, эта тема является актуальной для исследований. Разработанная методика лечения ЖКБ и необходимая для этого аппаратура позволят получить значительный социальный эффект. Это может быть достигнуто за счет увеличения скорости растворения камней в желчном пузыре, а, следовательно, уменьшения времени лечения и количества пациентов, которым показано оперативное вмешательство, а также снижения приема лекарственных средств.
Научная новизна проводимых исследований заключается в том, что в работе впервые представлена возможность улучшения уже существующей методики консервативного медикаментозного лечения ЖКБ препаратами, содержащими урсодезоксихолевую кислоту (УДХК). Это изменение позволит вывести терапию ЖКБ на качественно новый уровень.
Каждый из имеющихся на сегодняшний день методов лечения имеет свои недостатки. Например, холецистэктомия (операция по удалению желчного пузыря) имеет множество противопоказаний и послеоперационных осложнений. Кроме того, в ходе операции брюшная стенка человека подвергается травматизации, что приведет к возникновению косметического дефекта и продолжительному восстановлению трудоспособности пациента.
Дистанционная экстракорпоральная ударно-волновая литотрипсия в целом безболезнена и является эффективной при неосложненном течении болезни и малых конкрементах. Однако, при дроблении крупных частиц их фрагменты, покидая желчный пузырь, могут закупорить желчные протоки и ограничить отток желчи, что приведет к еще более серьезным проблемам.
Химическое растворение желчных камней с помощью препаратов, содержащих УДХК или хенодеоксихолевую кислоту (ХДХК), требует проведение длительного курса лечения, что увеличивает его стоимость, но при этом не гарантирует получение желаемого результата [2].
Международная научно-практическая конференция В данной работе предложена новая методика лечения ЖКБ, которая основывается на неинвазивном воздействии ультразвука на область желчного пузыря. Это позволяет увеличить скорость диффузии между желчью с УДХК и холестериновым конкрементом [3]. Преимуществами данного метода являются его атравматичность, безболезненность, высокая эффективность и безопасность, то есть отсутствие осложнений после проведения процедуры.
Целью работы является разработка методики и аппаратуры для лечения ЖКБ путем интенсификации медикаментозного растворения конкрементов желчного пузыря ультразвуковым воздействием.
Для проведения исследований необходимо было разработать генератор ультразвуковых колебаний. Электронный блок аппарата предназначен для получения напряжения возбуждения ультразвукового излучателя в непрерывном режиме работы и включает в себя следующие функциональные узлы: генератор импульсов, усилительное звено, линейный регулятор напряжения, блок питания и излучателя. На рисунке 1 представлена структурная схема ультразвукового генератора.
Генератор импульсов Усилитель Пьезоэлектрический преобразователь
Линейный регулятор напряжения Блок питания
Рис. 1. Структурная схема
Далее была разработана принципиальная схема, рассчитаны и подобраны необходимые электронные компоненты. Было принято решение реализовать генератор на микроконтроллере серии STM8S003K3 из-за его основных преимуществ: возможность подстройки параметров, меньшее потребление мощности, удобство эксплуатации и устойчивость генерированных сигналов. Для микроконтроллера была написана программа, с помощью которой на одном из выходов микроконтроллера был получен прямоугольный сигнал с
Инновационные аспекты развития науки и техники
необходимыми параметрами. В качестве излучателя был использован пьезоэлектрический преобразователь с резонансной частотой 880 кГц. В результате проделанной работы была разработана и реализована печатная плата, после чего для нее был смоделирован корпус.
Для проведения исследований была разработана модель расположения конкремента в организме человека (рисунок 2). В качестве биологических тканей использовались свиная кожа с жировой прослойкой и мышечной тканью, свиная печень, латексная оболочка в качестве желчного пузыря, свиная желчь, препарат Урсосан, содержащий УДХК, и желчный конкремент человека, удаленный хирургическим путем.
Исследование новой методики проводилось на частоте ультразвуковых колебаний 880 кГц и интенсивности 0.5 Вт/см2 в течение 210 минут. Через каждые 30 минут исследования производились замеры конкремента с помощью штангенциркуля.
Спустя 210 минут холестериновый конкремент под совместным воздействием ультразвука и УДХК разломился пополам, что можно наблюдать на рисунке 3.
Кожа
Рис. 2. Модель для исследований
16
50
100
150
200
Время, мин
Рис.3. Изменение диаметра конкремента в течение 210 минут
Международная научно-практическая конференция
В результате исследований можно сделать вывод, что разработанная методика является эффективной. Также с помощью проведенного эксперимента была доказана работоспособность спроектированного ультразвукового генератора. Однако, вопрос чистоты эксперимента подлежит дальнейшему рассмотрению в связи с необходимостью точного расчета концентрации урсодезоксихолевой кислоты в желчном пузыре человека после принятия препарата перорально.
Библиографический список:
1. Орлов, Р.С. Нормальная физиология / Р.С. Орлов, А.Д. Ноздрачев. -Издательская группа «ГЭОТАР-Медиа», 2006. - 825 с.
2. Болезни печени и желчевыводящих путей / ред. В.Т. Ивашкина. - 2-е изд. - М.: ООО «Изд. дом «М_Вести», 2005. - 416 с.
3.Акопян, В.Б. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами [Текст] / В.Б. Акопян, Ю.А. Ершов: ред. С.И. Щукина. - М.: Издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2005. - 201 с.
