RU2120229C1

RU2120229C1 - Method for recording mechanical activity of local segment of the gastroenteric tract

Info

Publication number: RU2120229C1
Application number: RU93039869A
Authority: RU
Inventors: В.А. Васильев; Т.С. Попова; О.Л. Нотова; Н.С. Тропская; Я.Б. Азаров; А.Н. Сорокин; И.И. Ушаков
Original assignee: Васильев Владислав Андреевич
Priority date: 1993-08-05
Filing date: 1993-08-05
Publication date: 1998-10-20

Abstract

FIELD: medicine. SUBSTANCE: method involves introducing probe provided with electrodes into the lumen of a gastroenteric tract organ. The electrodes are directly engaged with the matter filling the organ. Resistance is measured and its magnitude is used to evaluate organ cross-section area and its mechanical activity. The measurements are carried out within rather long time period when digestion process, periodical starvation activity, gastroenteric tract pathology and drug action study conditions take place. EFFECT: enhanced accuracy and reliability in recording characteristics of gastroenteric tract operation.

Description

Изобретение относится к экспериментальной и клинической медицине, а именно к исследованиям моторной деятельности желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и может быть использовано в экспериментальных исследованиях и в клинической практике для анализа динамики сократительной деятельности локального участка ЖКТ в условиях in vivo при исследовании нормальной физиологической деятельности ЖКТ и различных патологических состояниях, оказывающих влияние на моторную функцию ЖКТ. The invention relates to experimental and clinical medicine, namely to studies of the motor activity of the gastrointestinal tract (GIT) and can be used in experimental studies and in clinical practice to analyze the dynamics of contractile activity of the local gastrointestinal tract in vivo in the study of normal physiological activity of the gastrointestinal tract and various pathological conditions that affect the motor function of the digestive tract.

Известен способ регистрации сократительной активности органов ЖКТ, основанный на измерении внутриполостного давления различными методами [1]. Недостатком этого способа является то, что изменение давления в данной точке полости органа может быть вызвано сокращениями одного или нескольких участков органа, удаленных от данной точки. Кроме того, не все сокращения гладкой мускулатуры ЖКТ, изменяющие поперечное сечение органа, вызывает изменение давления в полости. A known method of recording contractile activity of the digestive tract, based on measuring intracavitary pressure by various methods [1]. The disadvantage of this method is that the change in pressure at a given point in the organ cavity can be caused by contractions of one or more parts of the organ remote from this point. In addition, not all contractions of the smooth muscles of the gastrointestinal tract, changing the cross section of the organ, cause a change in pressure in the cavity.

Другой известный способ регистрации механической активности (изменений поперечного сечения) локального участка пищеварительного тракта (пищевода, двенадцатиперстной кишки), основан на измерении электрического импеданса полости баллона, помещенного в орган и раздутого в нем [2]. Недостатком данного способа является то, что при его осуществлении нарушаются естественные условия функционирования органа в связи с перекрыванием его полости раздутым баллоном. Таким образом, данный способ не позволяет регистрировать механические сокращения во время пищеварения и, кроме того, не позволяет проводить длительные наблюдения, так как раздутый баллон вызывает ответную реакцию гладкой мускулатуры. Another known method for recording mechanical activity (changes in the cross section) of a local section of the digestive tract (esophagus, duodenum) is based on measuring the electrical impedance of the cavity of a balloon placed in an organ and swollen in it [2]. The disadvantage of this method is that when it is implemented, the natural conditions for the functioning of the organ are violated due to the overlapping of its cavity with a swollen balloon. Thus, this method does not allow to record mechanical contractions during digestion and, in addition, does not allow for long-term observations, since a swollen balloon causes a smooth muscle response.

Задачей предлагаемого способа является динамический контроль за сократительной деятельностью локального участка отдела ЖКТ в условиях in vivo на различных этапах функционирования пищеварительного тракта в норме и патологии для оценки влияния различных условий на моторную функцию органа. The objective of the proposed method is the dynamic control of the contractile activity of the local section of the gastrointestinal tract in vivo at various stages of the functioning of the digestive tract in normal and pathological conditions to assess the effect of various conditions on the motor function of the organ.

Для решения поставленной задачи в способе регистрации механической активности локального участка ЖКТ при различных функциональных состояниях ЖКТ производят измерение электрического импеданса его полости с помощью электродов зонда, введенного в просвет органа так, часто электроды зонда непосредственно контактируют с содержимым органа при различных функциональных состояниях ЖКТ. При этом используют метод оценки, основанный на том, что при изменении поперечного сечения проводника меняется его электрическое сопротивление. To solve the problem in a method for recording the mechanical activity of a local gastrointestinal tract under various functional conditions of the gastrointestinal tract, the electric impedance of its cavity is measured using probe electrodes inserted into the organ lumen, often the probe electrodes directly contact the organ contents during various gastrointestinal functional states. In this case, an evaluation method is used, based on the fact that when the cross section of the conductor changes, its electrical resistance changes.

На фиг. 1 показана схема измерения электрического импеданса полости органа. На фиг. 2 и 3 представлены записи изменения электрического импеданса полости тощей кишки собаки, осуществленные предлагаемым способом. In FIG. 1 shows a circuit for measuring the electrical impedance of an organ cavity. In FIG. 2 and 3 are records of changes in the electrical impedance of the jejunum cavity of the dog, carried out by the proposed method.

На фиг. 1 показано, что в ходе исследования в просвет органа водят зонд 1 с электродами 2, 3, 4, 5. Электроды 2 и 5 являются токозадающими. С электродов 3 и 4 производится регистрация разности потенциалов между соответствующими точками полости, которая пропорциональна электрическому импедансу полости органа. Сигнал можно регистрировать как на самописце так и вводить в ЭВМ для дополнительной обработки. In FIG. 1 it is shown that during the study, probe 1 with electrodes 2, 3, 4, 5 is brought into the organ lumen. Electrodes 2 and 5 are current-conducting. From the electrodes 3 and 4, the potential difference between the corresponding points of the cavity is recorded, which is proportional to the electrical impedance of the organ cavity. The signal can be recorded both on the recorder and entered into a computer for additional processing.

Способ осуществляется следующим образом. На электроды 2 и 5 подают переменный ток частотой от 40 до 100 мГц для повышения надежности измерений и величиной от 0,1 до 2 мА. Одновременно с электродов 3 и 4 регистрируют полное полостное сопротивление локального участка органа, расположенного между токозадающими электродами. Величина обратная величине измеренного сопротивления характеризует минимальную площадь поперечного сечения полости органа между измерительными электродами. The method is as follows. Electrodes 2 and 5 are supplied with alternating current with a frequency of 40 to 100 MHz to increase the reliability of measurements and a value of 0.1 to 2 mA. Simultaneously with the electrodes 3 and 4, the total cavity resistance of the local area of the organ located between the current-setting electrodes is recorded. The reciprocal of the measured resistance characterizes the minimum cross-sectional area of the organ cavity between the measuring electrodes.

С помощью предлагаемого метода можно регистрировать относительные изменения площади поперечного сечения локального участка органа ЖКТ и скорость изменения площади поперечного сечения, что характеризует мощность происходящего на данном участке сокращения. Измерение может происходить в различные моменты жизнедеятельности организма и при разнообразных внешних воздействиях. На фиг. 2 и 3 представлены записи электрического импеданса полости начального отдела тонкой кишки в момент перфузии солевым раствором глюкозы (фиг. 2) и в активной фазе голодной периодической деятельности (фиг. 3). Измерения проводили в течение 20 мин при величине тока 0,6 мА. Using the proposed method, it is possible to record the relative changes in the cross-sectional area of a local section of the gastrointestinal tract organ and the rate of change in the cross-sectional area, which characterizes the power of the contraction occurring in this section. Measurement can take place at various points in the life of the body and under various external influences. In FIG. Figures 2 and 3 show the electrical impedance of the cavity of the initial small intestine at the time of perfusion with glucose saline (Fig. 2) and in the active phase of hungry periodic activity (Fig. 3). The measurements were carried out for 20 min at a current value of 0.6 mA.

О величине изменениях сократительной деятельности локального участка органа ЖКТ можно судить по средней на некотором участке величине регистрируемого импеданса, по амплитуде колебаний, по площади под кривой, ограниченной двумя последовательными локальными минимумами, по наклонам фронтов каждого периода и так далее в зависимости от задачи исследования. Анализируя форму периодов на импедансной кривой можно выделить различные типы сокращений, возникающих в различные фазы голодной периодической деятельности, на разных этапах пищеварения, при патологических процессах, а также под влиянием медикаментозных воздействий. Анализ проводят путем сравнения характеристик импедансной кривой в различные моменты времени. The magnitude of changes in contractile activity of the local section of the gastrointestinal tract can be judged by the average value of the recorded impedance at a certain site, by the amplitude of oscillations, by the area under the curve bounded by two consecutive local minima, by the slopes of the fronts of each period, and so on, depending on the research task. By analyzing the shape of the periods on the impedance curve, one can distinguish various types of contractions that occur in various phases of hungry periodic activity, at different stages of digestion, during pathological processes, and also under the influence of medical effects. The analysis is carried out by comparing the characteristics of the impedance curve at different points in time.

В качестве примера рассмотрим кривые, полученные в хроническом опыте на предварительно оперированных собаках. Во время операции собакам вживлялись фистулы в начальный отдел тощей кишки на 10-20 и 60-70 см ниже связки Трейца. После выздоровления собаки использовались в хронических экспериментах. As an example, consider the curves obtained in a chronic experiment on pre-operated dogs. During the operation, fistulas were implanted in the initial section of the jejunum 10-20 and 60-70 cm below the ligament of the Treitz. After recovery, dogs were used in chronic experiments.

Во время эксперимента зонд с электродами для измерения импеданса полости кишечной трубки вместе с катетерами для измерения давления вводился в верхнюю фистулу, после чего фистула герметизировалась и проводились параллельные записи импедансного сигнала и сигналов с датчиков давления. Сигналы одновременно подавались на самописец и в ЭВМ. Кривые, введенные в ЭВМ, подвергались математическому анализу. During the experiment, a probe with electrodes for measuring the impedance of the intestinal tube cavity along with catheters for measuring pressure was inserted into the upper fistula, after which the fistula was sealed and parallel recordings of the impedance signal and signals from pressure sensors were performed. The signals were simultaneously fed to the recorder and to the computer. The curves entered into the computer were subjected to mathematical analysis.

Как видено из фиг. 2 и 3, при активном пищеварении и в активной фазе голодной периодической деятельности возникают значительные периодические изменения величины импеданса, длина периода которых соответствует базисному ритму данного участки ЖКТ. Эти колебания отражают механические сокращения участка тонкой кишки и происходят на фоне медленного изменения базы импедансной кривой. As seen from FIG. 2 and 3, with active digestion and in the active phase of hungry periodic activity, significant periodic changes in the magnitude of the impedance occur, the length of the period of which corresponds to the basic rhythm of this gastrointestinal tract. These vibrations reflect the mechanical contractions of the small intestine and occur against the background of a slow change in the base of the impedance curve.

Обратим внимание на то, что кривые, записанные в момент голодной периодической деятельности и в момент перфузии солевым раствором с глюкозой качественно различаются. В 3-ей фазе голодной периодической деятельности (фиг. 2) из анализа кривой импеданса видно, что в данном сегменте кишечника происходят регулярные сокращения относительно небольшой амплитуды, в то время как по кривой давления можно определить, что наблюдается значительные колебания давления при низкой технической составляющей. В то же время во время перфузии (фиг. 3) наблюдаются нерегулярные механические сокращения значительной амплитуды при том, что колебания давления имеют значительно меньшую амплитуду по сравнению с голодной периодической деятельностью, не столь регулярны и тоническая составляющая значительно выше. Let us pay attention to the fact that the curves recorded at the time of hungry periodic activity and at the time of perfusion with saline and glucose are qualitatively different. In the 3rd phase of fasting periodic activity (Fig. 2), it is seen from the analysis of the impedance curve that regular contractions of relatively small amplitude occur in this segment of the intestine, while it can be determined from the pressure curve that significant pressure fluctuations are observed with a low technical component . At the same time, during perfusion (Fig. 3), irregular mechanical contractions of significant amplitude are observed while pressure fluctuations have a much smaller amplitude compared to hungry periodic activity, are not so regular and the tonic component is much higher.

Использование предлагаемого способа регистрации сократительной активности органов ЖКТ позволяет в естественных условиях контролировать моторную функцию и ее нарушения на различных этапах пищеварения, во время голодной периодической деятельности ЖКТ, в послеоперационном периоде, при различных патологиях ЖКТ, а также исследовать влияние различных веществ (например, лекарственных препаратов) на моторную функцию органа. Using the proposed method for recording contractile activity of the gastrointestinal tract allows in vivo monitoring of motor function and its disorders at various stages of digestion, during the hungry periodic activity of the gastrointestinal tract, in the postoperative period, with various pathologies of the gastrointestinal tract, and also to study the effect of various substances (for example, drugs ) on the motor function of the organ.

Источники информации
1. Справочник по гастроэнтерологии, ред. В.Х.Василенко, М.: Медицина, 1976, с. 272.Sources of information
1. Handbook of Gastroenterology, ed. V.Kh. Vasilenko, Moscow: Medicine, 1976, p. 272.

2. H. Gregersen, M.B.Andersen, Impendance measuring system for quantification of cross-sectional area in the gastroinfestinal tract, Med. & Biol. Eng. & Compat., 1991, v. 29, p. 108-110. 2. H. Gregersen, M.B. Andersen, Impendance measuring system for quantification of cross-sectional area in the gastroinfestinal tract, Med. & Biol. Eng. & Compat., 1991, v. 29, p. 108-110.

Claims

A method for recording the mechanical activity of a local part of the gastrointestinal tract by measuring the electrical impedance of its cavity using probe electrodes, characterized in that the probe is introduced into the organ lumen so that the probe electrodes are in direct contact with the organ content and the measurement is carried out over a long period of time during digestion time, hungry periodic duration, with various pathologies of the gastrointestinal tract, as well as when studying the effect of drugs with eduyuschim comparing the results obtained at each stage of monitoring.