УНИВЕРСАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ СИНДРОМА НЕЙРОГЕННОГО МОЧЕВОГО ПУЗЫРЯ
UNIVERSAL DEVICE FOR DIAGNOSIS AND TREATMENT OF NEUROGENIC BLADDER SYNDROME

Изобретение относится к медицине, а именно к неврологии, реабилитологии, нейрохирургии, урологии. Разработанное устройство может быть использовано для лечения нарушений функции мочевого пузыря, в частности обусловленных поражением спинного мозга и периферических отделов вегетативной нервной системы любого генеза, а также циститов, синдрома сморщенного мочевого пузыря и иных заболеваний, требующих введения лекарственных препаратов в жидкой форме в полость мочевого пузыря. Кроме того, конструктивное выполнение устройства позволяет его использовать так же и в диагностических целях, например, для измерения давления в мочевом пузыре.
Из уровня техники известно «Устройство для орошения полостной системы почек и мочевого пузыря», патент №2111016, 09.01.1990. Известное устройство содержит подводящий и отводящий катетеры, резервуар для промывного раствора и емкость для сбора, нагреватель и дифференциальный U-образный ртутный манометр.
Недостатком известного устройства является отсутствие возможности полностью автоматического программно контролируемого циклического выведения мочи и введения жидкости в полость мочевого пузыря в диагностических или лечебных целях, использование в конструкции ядовитого вещества (металлической ртути в жидкой фазе) и высокая сложность и трудоемкость обслуживания.
В разработанном нами устройстве решена задача автоматизации осуществления лечебных и диагностических процедур, связанных с необходимостью регулярного, цикличного введения жидких лекарственных средств в полость мочевого пузыря. При этом исключено применение в конструкции прибора ядовитого вещества (металлической ртути в жидкой фазе) и за счет применения унифицированных Т-образных трубок выпускного и впускного тракта упрощено обслуживание.
Достигаемым техническим результатом является автоматизация процесса циклического выведения мочи и введения жидкого лекарственного средства в полость мочевого пузыря в условиях нейрогенного нарушения функции мочевого пузыря. Причем автоматизация процесса реализована:
- с учетом безопасности проведения процедуры для пациента, так как исключает риск переполнения мочевого пузыря вследствие нарушения оттока мочи (при блокировании выпускного тракта сгустками крови, полипом или иным консистентным содержимым) и риск передачи инфекционного агента в случае возможных нарушений режима стерилизации мочепроводящего тракта;
- с возможностью дистанционного управления устройством посредством внешней шины данных;
- с учетом необходимости циклического наполнения под контролем достижения целевого давления и освобождения мочевого пузыря для стимуляции восстановления произвольного контроля над мочеиспусканием, обеспечения достаточно активной проприоцептивной и интероцептивной импульсации и возникновения терапевтического эффекта «проприоцептивного проторения», активизирующего функциональную ремодуляцию нейрональных систем и способствующего восстановлению их функционирования. При этом одновременно обеспечивается профилактика такого серьезного осложнения, как синдром «сморщенного» мочевого пузыря при минимизации риска рефлюкса мочи в мочеточники.
Раскрытие изобретения
Разработанное устройство включает впускной и выпускной тракты для подачи лекарственного средства в объем мочевого пузыря и отвода мочи, соответственно, каждый из которых через датчик давления подключен к модулю управления, который соединен с датчиком положения, выполненным в виде акселерометра, и внешней шиной данных. Впускной и выпускной тракты имеют аналогичную конструкцию, содержащую Т-образную трубку, в вертикальном отделе (в рабочем положении устройства) которой размещен осушитель, а горизонтальные отделы соединены с впускным и выпускным патрубками, где горизонтальный отдел Т-образной трубки выпускного тракта со стороны выпускного патрубка снабжен нормально открытым электромагнитным роликовым клапаном, а горизонтальный отдел Т-образной трубки впускного тракта со стороны впускного патрубка снабжен роликовым насосом. Соединение датчиков давления с впускным и выпускным трактами реализовано посредством патрубка, установленного в вертикальном отделе Т-образной трубки, а модуль управления имеет, по меньшей мере, два входа, каждый из которых соединен со своим датчиком давления, и не менее двух выходов, один из которых подключен к нормально  открытому электромагнитному роликовому клапану выпускного тракта, второй, имеющий канал обратной связи, - к роликовому насосу впускного тракта. Впускной и выпускной патрубки выпускного тракта выполнены с возможностью подключения к мочевому катетеру и мочеприемнику, соответственно, впускной и выпускной патрубки впускного тракта - к емкости для лекарственного средства и мочевому катетеру.
Кроме того, модуль управления содержит процессор (контроллер), память, внутреннюю шину данных, панель ручного управления, порты для обмена информацией с датчиками давления, акселерометром, внешней шиной данных, панелью ручного управления, электромагнитным клапаном и роликовым насосом.
Модуль управления выполнен с возможностью снятия рабочего напряжения с нормально   открытого электромагнитного клапана для его аварийного открытия и передачи сигнала на внешнюю шину данных в случае нарушения рабочего положения устройства и потери питающего напряжения
Процессор, память, внутренняя шина данных, порты для обмена информацией с датчиками давления, акселерометром, внешней шиной данных, панелью ручного управления, электромагнитным клапаном и роликовым насосом смонтированы вместе с блоком питания и резервным аккумуляторами расположены в едином корпусе, на внешней стороне которого предусмотрены фигурные пазы для установки патрубков выпускного и впускного трактов.
Датчик давления включает мембранный электромеханический блок определения давления и аналогово-цифровой преобразователь, имеет диапазон измерения 0-200 см водного столба и ошибку измерения не более 1%.
Внешняя шина данных реализована по IP-технологии с возможностью передачи данных на удаленное внешнее устройство и получения данных с него.
Датчик положения (акселерометр) выполнен с возможностью передачи данных о положении Т-образных трубок в модуль управления.
Роликовый насос впускного тракта оборудован электронным счетчиком оборотов, подключенным к модулю управления, и устройством обжатия трубки. Устройство обжатия трубки обеспечивает приведение роликов в рабочее положение после укладки трубки вводного тракта в предназначенный для нее паз на боковой поверхности устройства. Привод осуществляется от шагового электродвигателя через редуктор, что обеспечивает максимальную точность объема вводимого лекарственного препарата
Изобретение поясняется на фиг. 1, где приняты следующие обозначения:
1 - Т-образная трубка из деформируемого эластичного материала (выпускной тракт);
2 - впускной патрубок выпускного тракта;
3 - выпускной патрубок выпускного тракта;
4 - осушитель трубки выпускного тракта;
5 - патрубок для подключения к датчику давления выпускного тракта;
6 - датчик давления выпускного тракта (мембранный электромеханический блок определения давления с аналогово-цифровым преобразователем);
7 - управляющий выход «а», подключенный к роликовому выпускному клапану;
8 - нормально открытый выпускной электромагнитный роликовый клапан;
9 - модуль управления;
10 - Т-образная трубка из деформируемого эластичного материала (впускной тракт);
11 - впускной патрубок впускного тракта;
12 - выпускной патрубок впускного тракта;
13 - осушитель трубки впускного тракта;
14 - патрубок для подключения к датчику давления впускного тракта;
15 - роликовый насос впускного тракта (с электронным счетчиком оборотов и устройством обжатия трубки);
16 - датчик давления впускного тракта (мембранный электромеханический блок определения давления с аналогово-цифровым преобразователем);
17 - управляющий выход «б», подключенный к роликовому насосу;
18 - датчик положения (акселерометр);
19 - внешняя шина данных;
20 - панель ручного управления.
В качестве осушителя может использоваться, например, неплотная пробка из медицинской гигроскопической ваты (ГОСТ 5556-81) длиной 1-2 см или две таких пробки длиной по 1 см, между которыми вложено несколько гранул мелкодисперсного (до 2-3 мм) силикагеля индикатора.
В качестве Т-образной трубки может быть использована, например, стерилизованная газом трубка внешним диаметром 5 мм и толщиной стенок 1,5 мм указанной формы, изготовленная промышленным способом из силиконового термопластичного эластомера, соответствующего требованиям ИСО 10993-10 и имеющего твердость по Шору не более 60 ед.
Модуль управления, реализованный в виде промышленного программируемого микроконтроллера, имеющий не менее двух выходов для подачи управляющего напряжения на внешние исполняющие механизмы и не менее шести программных (при вводе данных, опосредованно через внутреннюю шину данных) или аппаратных (при вводе данных непосредственно через порты контроллера) каналов обработки входящих/исходящих данных. Аппаратная архитектура внешней шины данных и памяти определяется выбором контроллера.
Управляющий выход «а» представляет собой силовой выход контроллера, служащий для подачи питающего напряжения на нормально открытый электромагнитный роликовый клапан, установленный на выпускном тракте, для его закрытия.
Управляющий выход «б» представляет собой силовой выход контроллера, служащий для подачи питающего напряжения на роликовый насос, установленный на впускном тракте, для начала закачки в мочевой пузырь жидкости из внешнего резервуара.
Устройство обжатия трубки представляет собой рычажный механизм, осуществляющий вследствие механического воздействия руками медицинского персонала смещение роликов от оси вращения насоса в рабочее положение для обжатия Т-образной трубки в фигурном пазу впускного тракта и их обратное смещение в служебное положение для высвобождения отработавшей Т-образной трубки и установки новой.
Описание устройства в статике
В устройстве имеются впускной и выпускной тракты. Выпускной тракт включает Т-образную трубку 1, которая содержит впускной патрубок 2 и выпускной патрубок 3, к которым подключаются мочевой катетер и мочеприемник, соответственно, не показанные на фиг. 1. В вертикальный отдел трубки 1, направленный вверх, введен осушитель 4, а конец указанного вертикального отдела трубки 1 снабжен патрубком 5, к которому присоединен датчик давления 6, который подключен к модулю управления 9, управляющий вывод «а» 7 которого подключен к нормально открытому выпускному электромагнитному роликовому клапану 8, установленному на горизонтальном участке Т-образной трубки 1 со стороны выпускного патрубка 3. При этом датчик давления 6 включает в себя мембранный электромеханический блок определения давления с аналогово-цифровым преобразователем. Впускной тракт включает Т-образную трубку 10, которая содержит впускной патрубок 11, выпускной патрубок 12, к которым подключаются мочевой катетер и мочеприемник, соответственно, не показанные на фиг. 1. В вертикальный отдел трубки 10, направленный вверх, введен осушитель 13, а конец указанного вертикального отдела трубки 10 снабжен патрубком 14, к которому присоединен датчик давления 16, который подключен к модулю управления 9, управляющий вывод «б» 17 которого подключен к роликовому насосу 15, установленному на горизонтальном участке трубки 10 со стороны впускного патрубка 11. Роликовый насос 15 имеет в своем составе электронный счетчик оборотов, подключенный к модулю управления 9, и устройство обжатия трубки. К модулю управления 9 также подключены датчик положения (акселерометр) 18, внешняя шина данных 19 и панель ручного управления 20. Модуль управления 9 включает в себя микропроцессор, память, внутреннюю шину данных, порты для обмена информацией с датчиками давления 6 и 16, акселерометром 18, внешней шиной данных 19, панелью ручного управления 20 и управляющие выходы: «а» 7 (однонаправленный) для управления роликовым клапаном 8 и «б» 17 (двунаправленный) для управления роликовым насосом 15. Все указанные элементы, кроме трубок 1 и 10, смонтированы вместе с блоком питания и резервным аккумулятором в едином корпусе, на боковых сторонах которого предусмотрены фигурные пазы для установки трубок выпускного 1 и впускного 10 трактов.
Описание работы устройства
Устройство устанавливается на кронштейне или штатном держателе функциональной кровати больного на уровне его таза в рабочее положение (вертикальные концы Т-образных трубок направлены вверх). В память контроллера через панель ручного управления или внешнюю шину данных вводится рекомендованная урологом (например, по данным исследования давление/поток) величина внутрипузырного давления, при котором должен осуществляться выпуск мочи, необходимый характер реагирования на «мочеиспускательные волны», необходимые график, объем и скорость введения лекарственного препарата в жидкой форме и иные необходимые параметры.
Как показано на фиг. 1, от мочевого катетера, не показанного на фиг. 1, через впускной патрубок 2 в Т-образную трубку 1, выполненную из эластического материала, поступает моча. При открытом электромагнитном роликовом клапане 8 моча через выпускной патрубок 3 свободно вытекает в мочеприемник, не показанный на фиг. 1. При этом гидростатическое давление в Т-образной трубке 1 не превышает внешнего атмосферного давления.
После получения от внешнего источника (через внешнюю шину данных 19 или панель ручного управления 20) или самостоятельной генерации на основе ранее введенных через внешнюю шину данных 19 или панель ручного управления 20 настроек модулем управления 9 команды на начало рабочего цикла с естественным наполнением мочевого пузыря путем подачи напряжения на управляющий выход 7 происходит закрывание клапана 8 и свободное истечение мочи прекращается, а уровень гидростатического давления в проксимальной от больного части Т-образной трубки 1 уравнивается с таковым в мочевом пузыре пациента. После этого уровень давления отслеживается модулем управления 9 на основании данных, получаемых от датчиков давления 6 и 16, подключенных к вертикальным отделам Т-образных трубок 1 и 10 через патрубки 5 и 14, соответственно: в случае истечения предустановленного срока закрытия клапана 8 (нормальное завершение рабочего цикла), либо в случае превышения гидростатическим давлением в Т-образных трубках 1 и 10 предустановленного на модуле управления уровня давления (по умолчанию игнорируются кратковременные, до нескольких секунд повышения давления до 50-60 см водного столба, обусловленные натуживанием или физиологическими «мочеиспускательными волнами»), либо в случае превышения предустановленного порога различия между показаниями датчиков давления 6 и 16, либо в случае получения от датчика положения 12 информации об изменении положения корпуса аппарата сверх предустановленных пределов, либо в случае получения по внешней шине данных 19 команды на принудительное открывание клапана 8, либо при выявлении модулем управления 9 признаков возможной неисправности датчиков давления 6 и/или 16, в частности, получения от последних циклических или неизменяющихся данных, а также при наступлении любого сочетания указанных событий с управляющего выхода «а» 7 снимается напряжение, а нормально открытый электромагнитный роликовый клапан 8 возвращается в исходное положение и происходит выпуск мочи в мочеприемник, причем во всех указанных случаях информация об уровне давления и изменениях режима работы аппарата передается на внешнюю шину данных 19 для внешнего управляющего устройства и отображается на дисплее панели ручного управления 20. Аналогично клапан 8 автоматически открывается в случае потери питающего напряжения при работе от сети или разрядке аккумулятора в случае автономной работы.
В случае нарушения рабочего (вертикального) положения аппарата, затекание мочи в полость мембранного электромеханического блока определения давления 6 и 16 предотвращается благодаря установленному в вертикальном отделе Т-образных трубок 1 и 10 осушителю 4 и 14 соответственно.
При включении режима орошения мочевого пузыря после закрытия электромагнитного клапана 8 включается роликовый насос 15, который накачивает из внешнего резервуара (не показан на фиг. 1) предустановленное (модулем управления 9 определяется необходимое количество оборотов роликового насоса 15) с помощью панели ручного управления 20 или внешней шины данных 19 количество жидкости (лекарственного препарата в форме водного раствора) в мочевой пузырь под контролем количества оборотов по данным встроенного в роликовый насос 15 счетчика оборотов и достижения предустановленного безопасного уровня гидростатического давления по данным датчиков давления 6 и 16. При достижении предустановленного объема вводимого лекарственного препарата или порога давления насос выключается, о чем передается информация по внешней шине данных 19 на управляющий компьютер (не показан на Фиг. 1) и осуществляется индикация на панели ручного управления 20, после истечения предустановленного времени или в случае событий, указанных в алгоритме работы выпускного тракта, происходит открывание выпускного клапана 8 и слив содержимого мочевого пузыря в мочеприемник, после чего цикл может быть повторен в соответствии с предустановленной программой или командами, получаемыми с панели ручного управления 20 или с внешней шины данных 19.
При использовании в диагностических целях устройство работает аналогично вышеописанным режимам, при этом определяются давление (по информации от датчиков давления 6 и 16) и объем введенной жидкости (автоматически рассчитывается контроллером по числу выполненных оборотов роликового насоса), при которых возникают «мочеиспускательные волны», а также определяется (путем опроса), чувствует ли пациент наполнение мочевого пузыря. Мониторинг изменения этих показателей позволяет контролировать эффективность проводимого лечения. В качестве вводимой жидкости может быть использованы различные лекарственные средства (например, физиологический раствор).
Устройство способствует восстановлению произвольного контроля функции мочеиспускания за счет обеспечения достаточно активной и регулярной проприоцептивной и интероцептивной импульсации вследствие циклического растяжения мочевого пузыря и возникновения терапевтического эффекта «проприоцептивного проторения», активизирующего функциональную ремодуляцию нейрональных систем и способствующего восстановлению их функционирования. При этом одновременно обеспечивается профилактика таких серьезных осложнений, как синдром «сморщенного» мочевого пузыря, а также восходящей уроинфекции за счет применения одноразовых Т-образных трубок и минимизации риска рефлюкса мочи в мочеточники вследствие точного автоматического контроля давления в мочевом пузыре. Также устройство за счет возможности автоматического введения жидких лекарственных форм может использоваться при лечении другого осложнения нейрогенного мочевого пузыря - цистита.