Интраоперационный торакальный анализатор кровотока
INTRAOPERATIVE THORACIC BLOOD FLOW ANALYZER

Изобретение относится к медицине, в частности к хирургическому лечению онкологии легких, и может быть использовано для измерения оксигенации крови при пневмонэктономии легких.
Хирургическое лечение рака легкого отличается объемностью и травматичностью оперативного вмешательства. Несмотря на постоянное улучшение техники операций, предоперационной подготовки и послеоперационного ведения больных, появление более совершенных способов обработки культи главного бронха, использование новейшей медицинской аппаратуры, частота развития бронхоплевральных свищей после пневмонэктомии остается достаточно высокой. (Сардак В.Г., Полоус Ю.М. «Способ лечения бронхиальных свищей». 1987).
Окончательно утвердилась в онкологическую практику расширенная медиастинальная лимфодиссекция, сопровождающаяся высоким уровнем нарушения кровообращения трахеи и бронхов, что, по мнению ряда авторов, отрицательно сказывается на процессах заживления культи главного бронха.
Это связано, в большей степени, с тем, что бронхоплевральные свищи после пневмонэктомии относятся к биологической, а не к технической природе данного осложнения.
Важную роль в развитии бронхоплеврального свища после пневмонэктомии играет нарушение кровообращения в зоне оперативного вмешательства при расширенных и комбинированных операциях на легких.
Лечение бронхоплевральных свищей с эмпиемой плевры до настоящего времени является актуальной задачей: недостаточна эффективность повторных операций (Отс О.Н., «Хирургическое лечение патологии оперированного легкого». 1993), высока частота их рецидива и летальность после повторных операций, высок уровень «хирургической агрессии» при выполнении повторных операций. Бронхоплевральные свищи после пневмонэктомий и лобоэктомий остаются одним из наиболее тяжелых осложнений, значительно удлиняющих сроки пребывания больных в стационаре и приводящих к новым осложнениям, от которых зависит дальнейшая судьба больного.
Проблема бронхоплевральных свищей состоит в высоком уровне летальности, которая обусловлена грозным осложнением, и составляет по данным литературы 25-71,2%. (Добровольский С.Р., Григорьева С.П. «Комбинированные резекции в хирургии рака легкого». 1992). Хирургическое лечение бронхоплевральных свищей после пневмонэктомии часто бывает неудачным из-за возникшей эмпиемы плевры.
Повторная общая анестезия с длительной искусственной вентиляцией легких, оперативная травма усугубляют течение послеоперационной болезни и ухудшают прогноз. Рецидив свища после резекций культи главного бронха возникает в более половины случаев, летальность составляет 48,5% (Абдумурадов К.А. «Реторакотомия в лечении острых осложнений после операций на легких». 1993).
Однако появление большого количества бронхоскопических методов по закрытию бронхоплеврального свища после пневмонэктомии не привели к выработке единой профилактики, тактики и прогноза этого грозного осложнения. Кроме того, перечисленные методики не приводят к удовлетворительным результатам и требуют определенных материальных затрат и условий.
Таким образом, несмотря на многочисленные исследования и разработки, в настоящее время существуют проблемы прогноза и профилактики первичной несостоятельности культи главного бронха после расширенных, комбинированных анатомически резекций легких.
Известен способ неинвазивного измерения насыщения крови кислородом по патенту RU №2173082 C1 А61В 5/00, А61В 5/145, опубл. 10.09.2001, основанный на определении коэффициента отражения оптического излучения, включающий облучение участков кожи и биоткани монохроматическими излучениями с длинами волн λ1=650±30 нм; λ3=830±80 нм, фоторегистрацию сигнала, рассеянного биотканью, с помощью двух каналов, работающих в полосах λ1 и λ2 соответственно, при котором после фоторегистрации по первому каналу производят селекцию доплеровского сигнала в полосе
f1=2nvr/λl,
а по второму - в полосе
f2=2nvr/λ2,
где vr - скорость движения эритроцитов в исследуемом отделе системы микроциркуляции, n - оптический показатель преломления среды, производят амплитудное детектирование доплеровских сигналов, выделяют переменную (пульсовую или дыхательную) и постоянные части сигнала по первому и второму каналам, производят нормировку переменной к постоянной составляющей сигнала по каждому из каналов, после чего из сигнала второго канала выделяют часть, синфазную с сигналом первого канала, и вычисляют отношение сигнала первого канала с выделенной частью сигнала второго канала.
Прототипом заявленного изобретения является Интраоперационный торакальный анализатор кровотока по патенту №166192, А61В 5/1455, А61В 5/026, опубл. 20.11.2016 Бюл. №32, содержащий датчик насыщения кислородом крови, состоящий из источника излучения в красном и инфракрасном диапазоне и фотоприемника, и блок обработки сигнала, поступающего с этого датчика, отличающийся тем, что интраоперационный торакальный анализатор кровотока содержит модуль контроля усилия прижима датчика насыщения кислородом крови, состоящий из датчика измерения деформации с этого датчика и блока обработки сигнала, поступающего с датчика измерения деформации, при этом источники излучения и фотоприемник расположены по одну сторону от объекта исследования на дистальном конце подвижного штока, выполненном в корпусе с возможностью линейного перемещения и механического контакта с датчиком измерения деформации, выход которого подключен к блоку обработки сигнала этого датчика измерения деформации.
Недостатком прототипа является низкая точность измерения насыщения кислородом крови при пневмонэктомии легких, обусловленная наличием погрешности измерения, связанной с тремором рук оперирующего персонала.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении точности измерения насыщения кислородом крови при пневмонэктомии легких.
Технический результат достигается тем, что в интраоперационном торакальном анализаторе кровотока, содержащем корпус с держателем, закрепленную в держателе головку с возможностью возвратно-поступательного движения, модуль контроля насыщения кислородом крови, состоящий из расположенного на дистальном конце головки датчика насыщения кислородом крови и блока обработки сигнала, поступающего с этого датчика, а также модуль контроля усилия прижима датчика насыщения кислородом крови, состоящий из тензометрического датчика и блока обработки сигнала, поступающего с этого датчика, новым является то, что в него введен модуль стабилизации усилия прижима датчика насыщения кислородом крови, состоящий из закрепленного в проксимальном конце головки постоянного магнита и закрепленного в держателе электромагнита, соосных друг другу и держателю и направленных друг к другу одноименными полюсами, с возможностью управления током в обмотке электромагнита на основе сигнала с модуля контроля усилия прижима датчика насыщения кислородом крови, при этом тензометрический датчик расположен в дистальной части головки позади датчика насыщения кислородом крови. В интраоперационном торакальном анализаторе кровотока движение головки определено в диапазоне 5±1 мм в обе стороны от срединного установочного положения, что является достаточным для решения поставленных авторами задач. При увеличении диапазона перемещения головки будет наблюдаться значительное увеличение нелинейности изменения величины давления, что препятствует получению технического результата. В интраоперационном торакальном анализаторе кровотока блоки обработки сигналов, поступающих с датчиков, реализованы в составе микроконтроллера.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1 - фиг. 2, где фиг. 1 - общий вид устройства, фиг. 2 - модель подвижной головки.
Здесь: 1 - корпус, 2 - держатель, 3 - головка, 4 - датчик насыщения кислородом крови, 5 - тензометрический датчик, 6 - радиопередатчик, 7 - индукционная система питания элементов головки, 8 - постоянный магнит, 9 - акселерометр, 10 - микроконтроллер, 11 - электромагнит, 12 - аккумуляторная батарея, 13 - усилитель, 14 - индукционный модуль заряда аккумуляторной батареи, 15 - разъем, 16 - радиоприемник, 17 - дисплей.
Интраоперационный торакальный анализатор кровотока, состоит из корпуса 1 с держателем 2 и закрепленной в держателе головки 3 с возможностью возвратно-поступательного движения. На дистальном конце головки находится датчик насыщения кислородом крови 4. Кроме того, в головке расположены тензометрический датчик 5, радиопередатчик 6, часть индукционной системы питания 7 элементов головки, постоянный магнит 8 и акселерометр 9, для определения чрезмерно резких ускорений устройства в момент контакта с тканями тела, так как при резком контакте головки с тканями работа устройства может быть некорректной. В корпусе с держателем находятся микроконтроллер 10, электромагнит 11, аккумуляторная батарея 12, питающаявсе компоненты устройства при его работе, усилитель 13 для усиления сигнала, поступающего на электромагнит, индукционный модуль заряда 14 аккумуляторной батареи, часть индукционной системы питания 7 элементов головки, разъем 15 для соединения устройства с прикроватным монитором, радиоприемник 16, осуществляющий прием сигналов от датчиков, расположенных в головке, дисплей 17 для отображения сообщений о состоянии устройства.
2
Прибор используется следующим образом: во время пневмонэктомии, после полной резекции легкого, фотометрический датчик насыщения кислородом крови 4 устанавливают на участке ушитой ткани культи бронха и постепенно прижимают с нарастающим усилием к тканям бронха. Величина усилия прижима фотометрического датчика измеряется тензометрическим датчиком 5. В момент достижения необходимого изначального усилия прижима, на дисплей выводится сообщение о том, что устройство вошло в рабочий режим, и началась его работа. Сигнал с тензодатчика поступает в микроконтроллер 10, где он обрабатывается. Далее обработанный сигнал усиливается в усилителе 13 и отправляется на электромагнит 11, который взаимодействует с постоянным магнитом 8. Воздействие происходит с такой силой, что в каждый момент времени усилие прижима головки 3 к ткани бронха находится в интервале 0.7…0.8 Н/см, что обеспечивает корректную работу фотометрического датчика 4 и не нарушает кровоток на исследуемом участке. Такое постоянство усилия прижима головки достигается за счет того, что при избыточном давлении головки на ткань, ток в обмотке электромагнита ослабляется, и магниты отталкиваются друг от друга с меньшей силой, что приводит к тому, что головка входит внутрь держателя, компенсируя избыточное давление на ткань. При недостаточном давлении головки на участок ткани, ток в обмотке возрастает, и магниты отталкиваются с большей силой, так, что головка выдвигается из держателя, компенсируя недостаточное давление на ткань. Сигнал с фотометрического датчика 4, отраженный от границ исследуемой ткани и пропорциональный абсорбции излучения, поступает в блок обработки данного сигнала, входящий в состав микроконтроллера 10. Устройство подсоединяется к стандартному, прикроватному монитору, на который выводятся показатель оксигенации крови и график пульсовой волны.
По наличию явно выраженных пульсаций кровотока и показателю оксигенации более 80% судят о функциональном состоянии культи бронха и состоятельности операционного шва.
Предложенный интраоперационный торакальный анализатор кровотока с возможностью стабилизации усилия прижима оптического датчика, применяемый при пневмонэктомии, реализуем и работоспособен, позволяет расширить диагностику и снизить частоту развития бронхоплевральных свищей после операционного вмешательства за счет адекватного определения степени насыщения тканей кислородом и заранее определить возможную несостоятельность культи бронха и предпосылки развития постоперационных свищей.