RU2161439C1

RU2161439C1 - Device for measurement of intratissue pressure

Info

Publication number: RU2161439C1
Application number: RU99118780A
Authority: RU
Inventors: А.И. Чирьев; П.Я. Крауиньш; Г.Е. Соколович; А.А. Чирьев
Original assignee: Сибирский государственный медицинский университет
Priority date: 1999-08-30
Filing date: 1999-08-30
Publication date: 2001-01-10

Abstract

FIELD: medical equipment. SUBSTANCE: the measuring element is made in the form of a closed cylinder of a definite volume accommodating a piston and provided with a limiting boss. The tube connecting the measuring element to the needle is made in the form of a calibrated capillary, and the needle is uniformly perforated in the axis. The diameters of the capillary and needle are selected within 1.5 to 1.6 mm, and the diameter of the perforated holes makes up 1 to 1.3 mm. EFFECT: enhanced accuracy of measurement, simplified design and use. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к медицинскому оборудованию, а конкретно к устройствам для измерения внутритканевого давления. The invention relates to medical equipment, and in particular to devices for measuring interstitial pressure.

Известно устройство для измерения внутритканевого давления, содержащее обычную пункционную иглу, соединенную системой трубок с аппаратом Вальдмана [1]. A device for measuring interstitial pressure, containing a conventional puncture needle connected by a system of tubes to the Waldman apparatus [1].

Однако данное устройство обладает рядом недостатков, а именно: с помощью этого устройства невозможно провести точное измерение внутритканевого давления, т. к. используемая игла имеет одно входное отверстие, ограничивающее поступление достаточного количества внутритканевой жидкости. Сама измерительная система несовершенна из-за громоздкости длинных соединительных трубок, что приводит к необходимости введения в ткани дополнительного количества раствора, сопровождающегося искажениям истинных значений внутритканевого давления. Сложным является процесс стерилизации устройства и невозможность применения вне стационарной операционной. However, this device has several disadvantages, namely: using this device it is impossible to accurately measure the interstitial pressure, because the needle used has one inlet opening, restricting the flow of a sufficient amount of interstitial fluid. The measuring system itself is imperfect due to the cumbersomeness of the long connecting tubes, which leads to the need to introduce an additional amount of solution into the tissues, accompanied by distortions of the true values of interstitial pressure. Complex is the sterilization process of the device and the inability to use it outside the stationary operating room.

Новый технический результат - повышение точности измерения, упрощение конструкции и использования устройства - достигается путем применения для измерения внутритканевого давления нового устройства, содержащего измерительный элемент, герметично соединенный трубкой с пункционной иглой, причем измерительный элемент выполнен в виде закрытого цилиндра определенного объема с расположенным внутри поршнем и снабжен ограничительным выступом, трубка, соединяющая измерительный элемент с иглой, выполнена в виде градуированного капилляра, а стенки иглы вдоль оси равномерно перфорированы отверстиями, их диаметры измерения выбраны 1,5-1,6 мм, а диаметр перфорационных отверстий на игле 1-1,3 мм. A new technical result - improving the measurement accuracy, simplifying the design and use of the device - is achieved by applying a new device for measuring the interstitial pressure, containing a measuring element hermetically connected by a tube to a puncture needle, and the measuring element is made in the form of a closed cylinder of a certain volume with a piston located inside equipped with a limiting protrusion, the tube connecting the measuring element to the needle is made in the form of a graduated capillary, and with Enki uniformly along the axis of the needle punched holes, measuring their diameters are selected 1.5-1.6 mm, and the diameter of the perforations on the needle 1-1.3 mm.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для изменения внутритканевого давления; на фиг. 2 - участок капиллярной трубки с нанесенными мерными рисками; на фиг. 3 - игла, снабженная вдоль оси перфорационными отверстиями. In FIG. 1 shows the proposed device for changing interstitial pressure; in FIG. 2 - a section of a capillary tube with measured risks; in FIG. 3 - a needle equipped along the axis with perforations.

Устройство для измерения внутритканевого давления на фиг. 1 содержит цилиндр 1, закрытый поршнем, и перфорированную иглу 2. К концу цилиндра присоединена градуированная капиллярная трубка 4 с мерными рисками 6 и коническим участком под герметичное соединение с перфорированной иглой 2. В утолщенной части цилиндра 1 выполнена камера 5 определенного объема и цилиндрический выступ 7, гарантирующий возможность восстановления объема камеры 5 до первоначального при манипулировании поршнем 3. The device for measuring interstitial pressure in FIG. 1 contains a cylinder 1 closed by a piston and a perforated needle 2. A graduated capillary tube 4 with measured risks 6 and a conical section for a tight connection with a perforated needle 2 is connected to the end of the cylinder. A chamber 5 of a certain volume and a cylindrical protrusion 7 are made in the thickened part of the cylinder 1 , guaranteeing the possibility of restoring the volume of the chamber 5 to the original when manipulating the piston 3.

Устройство работает следующим образом. После предварительной стерилизации (или извлечения из упаковки в одноразовом исполнении) цилиндр 1 соединяют с перфорированной иглой 2, путем малых перемещений поршня 3 заполняют иглу 2 и начальный участок капиллярной трубки 4 до нижней нулевой метки стерильным физиологическим раствором. После этого иглу вводят в выбранном и подготовленном участке кожного покрова в ткани до тех пор, пока последние отверстия перфорации иглы не окажутся ниже уровня фасции. Теперь внутритканевая жидкость поступает через ряд перфорационных отверстий в канал иглы и капиллярной трубки, сжимая воздух в камере 5 с объемом (w₀). После прекращения поступления внутритканевой жидкости в капилляр, обычно это происходит спустя 3 - 5 минут, производят отсчет количества поступившей жидкости по мерным рискам 6. Диаметр иглы и отверстий перфорации в ней выбраны на основе исследований, при которых искажения за счет поверхностного натяжения внутритканевой жидкости минимальны. Минимальные диаметры иглы и капилляра не могут быть выбраны менее 1,5 мм. Внутритканевое давление (p₁) определяется по формуле, включающей начальное атмосферное давление (p₀) и объем поступившей в капилляр жидкости (w₁):

Обычно в медицинской практике давление измеряется в мм ртутного столба, поэтому при выборе соответствующего диаметра капилляра, длины его мерного участка и объема воздушной камеры по формуле (1) легко рассчитать и произвести градуировку шкалы на капиллярной трубке также в мм рт.ст. Формула (1) по существу описывает поведение газа определенного объема (w₀) с начальным давлением (p₀) при его сжатии при постоянной температуре - закон Бойля-Мариотта. Исследования показывают, что объем жидкости (w₁), отбираемой из локального участка тела пациента, должен быть минимальным ввиду неизбежного снижения внутритканевого давления в этом локальном участке за счет отбора жидкости измерителем. Это, в сочетании с необходимостью минимального дополнительного травмирования, ограничивает верхнее значение диаметров иглы и капилляра величиной 1,6 мм.The device operates as follows. After preliminary sterilization (or removal from the packaging in a single use), the cylinder 1 is connected to the perforated needle 2, by small movements of the piston 3, the needle 2 and the initial section of the capillary tube 4 are filled with sterile saline to the lower zero mark. After that, the needle is inserted into the selected and prepared area of the skin in the tissue until the last holes of the needle perforation are below the fascia level. Now the interstitial fluid enters through a series of perforations in the channel of the needle and capillary tube, compressing the air in chamber 5 with a volume (w ₀ ). After stopping the flow of interstitial fluid into the capillary, usually this occurs after 3 to 5 minutes, the amount of fluid received is counted according to measured risks 6. The diameter of the needle and perforation holes in it are selected based on studies in which distortions due to the surface tension of the interstitial fluid are minimal. The minimum diameters of the needle and capillary cannot be selected less than 1.5 mm. The interstitial pressure (p ₁ ) is determined by the formula, which includes the initial atmospheric pressure (p ₀ ) and the volume of fluid entering the capillary (w ₁ ):

Typically, in medical practice, pressure is measured in mm of mercury, therefore, when choosing the appropriate diameter of the capillary, the length of its measuring section and the volume of the air chamber according to formula (1), it is easy to calculate and calibrate the scale on the capillary tube also in mm of mercury. Formula (1) essentially describes the behavior of a gas of a certain volume (w ₀ ) with an initial pressure (p ₀ ) when it is compressed at a constant temperature - the Boyle-Mariotte law. Studies show that the volume of fluid (w ₁ ) taken from the local area of the patient’s body should be minimal due to the inevitable decrease in interstitial pressure in this local area due to the selection of liquid by the meter. This, combined with the need for minimal additional injury, limits the upper value of the diameters of the needle and capillary to 1.6 mm.

При этом возможное перемещение поршня 3 в сторону увеличения объема камеры цилиндра ограничивается цилиндрическим уступом 7, гарантирующим постоянство данного объема заполненного воздухом для поддержания постоянного давления в измерительном элементе. Для равномерного и постоянного поступления жидкости в процессе измерения игла должна быть перфорирована равномерно расположенными вдоль оси отверстиями с диаметром 1-1,3 мм. Диаметр отверстий менее 1 мм не позволяет проводить измерения достаточно быстро, а выполнение отверстий диаметром > 1,3 мм снижает прочность иглы. In this case, the possible movement of the piston 3 in the direction of increasing the volume of the cylinder chamber is limited by a cylindrical step 7, which guarantees the constancy of this volume filled with air to maintain a constant pressure in the measuring element. For a uniform and constant flow of fluid during the measurement process, the needle should be perforated with holes with a diameter of 1-1.3 mm evenly spaced along the axis. A hole diameter of less than 1 mm does not allow measurements to be made quickly enough, and making holes with a diameter of> 1.3 mm reduces the strength of the needle.

Клинический материал
Пример. Больной Д.Е.А., 10 лет, поступил в отделение общей хирургии Областной клинической больницы г. Томска 4.01.99 г. Клинический диагноз: отморожение верхних и нижних конечностей III-IV степени. При обследовании отсутствовала пульсация на артериях стоп и кистей. Артериальное давление на локтевой артерии при этом равнялась 150 мм рт.ст. Попытка измерить внутритканевое давление на кистях и стопах с помощью аппарата Вальдмана не представлялись возможным, т.к. не хватало шкалы прибора. Для того чтобы определить истинное давление, необходимо было поднимать аппарат дополнительно на высоту до двух метров, что является невозможным в условиях операционного пространства. С помощью заявляемого устройства с минимальными затратами времени это давление было измерено и составило 145 мм рт.ст., что свидетельствовало о практически полном прекращении артериального кровотока в пораженных конечностях. Температура кожи в 1-вых межпальцевых промежутках равнялась 28,3^oC, напряжение кислорода в капиллярах ногтевого ложа не превышало 20%. Для измерения последних показателей использовали приставку кардиомонитора и соответствующие датчики SC 6000 фирмы "Simens". Отсутствие пульсации артерий, выраженное снижение кожной температуры и резкое снижение напряжения кислорода в пораженных конечностях подтверждало наше предположение о прекращении артериального кровотока за счет высокого внутритканевого давления.Clinical material
Example. Patient D.E.A., 10 years old, was admitted to the Department of General Surgery of the Regional Clinical Hospital in Tomsk 4.01.99, Clinical diagnosis: frostbite of the upper and lower extremities III-IV degree. During the examination, there was no pulsation in the arteries of the feet and hands. Blood pressure on the ulnar artery was equal to 150 mm RT.article. An attempt to measure interstitial pressure on the hands and feet using the Waldman apparatus was not possible, because lacked the scale of the device. In order to determine the true pressure, it was necessary to raise the apparatus to an additional height of two meters, which is impossible in the conditions of the operating space. Using the inventive device with minimal time, this pressure was measured and amounted to 145 mm Hg, which indicated an almost complete cessation of arterial blood flow in the affected limbs. The skin temperature in the first interdigital spaces was 28.3 ^o C, the oxygen tension in the capillaries of the nail bed did not exceed 20%. To measure the latter indicators, a cardiomonitor prefix and corresponding Simens SC 6000 sensors were used. The absence of arterial pulsation, a marked decrease in skin temperature and a sharp decrease in oxygen tension in the affected limbs confirmed our assumption that arterial blood flow ceased due to high interstitial pressure.

При клинических испытаниях заявляемое устройство было опробовано при лечении 25 больных с патологией, сопровождающейся повышением внутритканевого давления (отморожения, циркулярные ожоги, синдром позиционного сдавления, влажная гангрена при диабете и артосклерозе, флеботромбоз). Во всех случаях с помощью заявляемого устройства удалось быстро и надежно измерить динамику изменения внутритканевого давления при проведении курса лечения. Рандомизированное исследование двух групп пациентов с отморожениями кистей и стоп III-IV показало, что в группе больных, которым внутритканевое давление определяли посредством заявляемого устройства, время, затраченное на поведение исследований, не превышало 10 минут. Это позволило проводить ранние оперативные вмешательства и предотвратило проведение неизбежных в этих случаях ампутаций стоп и кистей в 80% случаев. В контрольной группе больных, которым проводилось стандартное обследование и лечение, ампутации выполнены у 70% обмороженных. Знание истинных значений внутритканевого давления позволило своевременно проводить оперативное лечение, прогнозировать и корректировать возможные осложнения в течении болезни. In clinical trials, the claimed device was tested in the treatment of 25 patients with pathology, accompanied by an increase in interstitial pressure (frostbite, circular burns, positional compression syndrome, wet gangrene in diabetes and arthrosclerosis, phlebothrombosis). In all cases, using the inventive device, it was possible to quickly and reliably measure the dynamics of changes in interstitial pressure during the course of treatment. A randomized study of two groups of patients with frostbite of the hands and feet III-IV showed that in the group of patients who determined the interstitial pressure using the inventive device, the time spent on the behavior of the studies did not exceed 10 minutes. This allowed for early surgical interventions and prevented the inevitable in these cases amputations of the feet and hands in 80% of cases. In the control group of patients who underwent standard examination and treatment, amputations were performed in 70% of frostbite. Knowing the true values of interstitial pressure made it possible to promptly carry out surgical treatment, predict and correct possible complications during the course of the disease.

Таким образом, положительный эффект применения данного устройства заключается в точном и быстром определении внутритканевого давления при различных патологиях, что позволяет оперативно следить за динамикой его изменения без сложных процедур, необходимых при применении аппарата Вальдмана. Thus, the positive effect of the use of this device lies in the accurate and quick determination of interstitial pressure for various pathologies, which allows you to quickly monitor the dynamics of its change without the complicated procedures necessary when using the Waldman apparatus.

Источники информации
1. Кузьмин К. П. Роль гипоксии и отека мягких тканей в исходе их повреждения. //В сб. "Состояние сухожильно-мышечнего аппарата при травмах и ортопедических заболеваниях". - Куйбышев, 1980, с. 60-64.Sources of information
1. Kuzmin KP. The role of hypoxia and edema of soft tissues in the outcome of their damage. // Sat "The condition of the tendon-muscle apparatus in injuries and orthopedic diseases." - Kuibyshev, 1980, p. 60-64.

2. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. - М.: Наука, 1968, 938 с. 2. Yavorsky B.M., Detlaf A.A. Handbook of physics for engineers and university students. - M .: Nauka, 1968, 938 p.

Claims

1. A device for measuring interstitial pressure, containing a measuring element hermetically connected by a tube with a puncture needle, characterized in that the measuring element is made in the form of a closed cylinder of a certain volume with a piston located inside and provided with a restrictive protrusion, the tube connecting the measuring element with a needle is made in the form of a graduated capillary, and the walls of the needle along the axis are uniformly perforated with holes.

2. The device according to claim 1, characterized in that the diameters of the capillary and the needle are selected 1.5 - 1.6 mm

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the diameter of the perforated holes is 1 - 1.3 mm.