Язвенная болезнь определяется как хроническое рецидивирующее заболевание, протекающее с чередованием периодов обострения и ремиссии, характерным признаком которого служит образование дефекта (язвы) в стенке желудка или двенадцатиперстной кишки. В настоящее время наиболее широко распространено мнение, что в основе патогенетических механизмов, способствующих нарушению целостности слизистой оболочки органов желудочно-кишечного тракта и образованию эрозий и язвенных дефектов, лежит нарушение равновесия между факторами защиты (снижение выработки и нарушение качественного состава желудочной слизи, уменьшение концентрации бикарбонатов, нарушение первичной и вторичной перистальтики органа, ухудшение процессов регенерации, кровообращения, уменьшение содержания простагландинов в слизистой оболочке) и факторами агрессии желудочного содержимого (повышение выработки соляной кислоты, пепсиногена и пепсина; нарушение моторной функции: задержка или, наоборот, ускорение эвакуации кислого содержимого из желудка, дуоденогастральный рефлюкс, присутствие лизолецитина, желчных кислот, ферментов; Helicobacter pylori; приём лекарственных препаратов, оказывающих повреждающее действие на слизистую оболочку, и других). Соотношение различных факторов агрессии и защиты может быть различным, однако, значение кислотно-пептического фактора в патогенезе язвенной болезни имеет важное значение [3]. Установленным является факт, что существенную роль играет не столько повышение кислотности, сколько увеличение продолжительности закисления дуоденальной среды, связанное с дискинезией и нарушением ее ощелачивающей функции в связи с изменением буферных свойств панкреатических и билиарных секретов. Длительный контакт агрессивных факторов желудочного секрета со слизистой оболочкой приводит к прорыву слизистого барьера, проникновению активных ионов водорода через клеточные мембраны и структуры и внутриклеточному активированию протеолитических ферментов с образованием пептической язвы [4].

Полная и точная диагностика язвенной болезни нереальна без применения дополнительных методов исследования. Основную диагностическую информацию получают при помощи лабораторных и инструментальных методов исследования. Среди основных диагностических методов исследования желудочно-кишечного тракта рН-метрия несомненно является «золотым стандартом» в диагностике кислотозависимых заболеваний.

В соответствии с приказами Министерства здравоохранения и социального развития РФ от 17 сентября 2007 г. №611 и №612 в стандартах оказания медицинской помощи населению внутрижелудочное определение концентрации водородных ионов в желудочном содержимом (рН), т.е. рН-метрия, входит в перечень обязательных методов исследования, показанных больным с язвенной болезнью желудка, двенадцатиперстной кишки, а также пациентам с хроническим гастритом, дуоденитом и диспепсией, и в стандартах оснащения гастроэнтерологического отделения и медицинской организации, имеющей в своей структуре кабинет врача-гастроэнтеролога, предусмотрено наличие прибора для проведения интрагастральной рН-метрии (приказ Министерства здравоохранения и социального развития РФ от 2 июня 2010 г. №415н “Об утверждении Порядка оказания медицинской помощи населению при заболеваниях гастроэнтерологического профиля”  [5].

Исследование кислотообразующей функции желудка должно проводиться всем больным язвенной болезнью, кроме случаев, когда противопоказано введение желудочного зонда. В большинстве случаев оно может быть косвенным подтверждением диагноза язвенной болезни, особенно, с локализацией в двенадцатиперстной кишке. Повышенное кислотообразование может свидетельствовать и о наличии гастродуоденальных язв, обусловленных гастриномами различной локализации [6]. Кроме того, рН-метрия верхних отделов пищеварительного тракта оптимизирует диагностику функциональных нарушений при кислотозависимых заболеваниях, особенно при сочетанных патологиях, и позволяет выработать адекватную тактику лечения и контролировать ход лечения. рН-метрия особенно важна в случаях, когда стандартные схемы лечения гастроэнтерологических, а также потенциально связанных с ними сердечно-сосудистых, бронхолегочных, стоматологических и других патологий не дают положительного результата [7].

Цель исследования. Оценить результаты кратковременной внутрижелудочной рН-метрии при язвенной болезни.

Материал и методы исследования. Было обследовано 83 больных язвенной болезнью (61 больной с дуоденальными и 22 с желудочными язвами). Кислотообразующая функция желудка была исследована методом кратковременной внутрижелудочной рН-метрии на приборе «Гастротест-2» (ГНПП «Исток-Система» г. Фрязино) [8]. Обследование проводили по стандартной методике, разработанной в РГМУ. Подготовка больного к обследованию включала отмену любого медикаментозного лечения не менее, чем за 12 часов до обследования, а также прекращение курения и приема пищи за 12 часов до планируемого исследования. Подготовленному к исследованию больному через рот вводился рН-зонд до метки‒маркера на зонде. У трехдатчиковых зондов метка располагалась таким образом, чтобы электроды находились в антральном отделе, теле и кардиальном отделе желудка. Исследование начиналось с изучения базального рН без использования стимуляторов. Продолжительность изучения базального рН составляла в среднем 30 минут. О степени кислотности судили по показаниям электрода, находившегося в теле желудка. Значения рН в теле менее 1,5 ед. свидетельствовали о гиперацидности, непрерывном кислотообразовании; колебания рН от 1,6 до 2,0 ед. ‒ о нормацидности, непрерывном кислотообразовании; значения рН от 2,1 до 6,0 ед. ‒ о гипоацидности, а выше 6,0 ед. ‒ об анацидности. При анализе значений рН в антральном отделе желудка учитывалось, что они отражают характер ощелачивания в антральном отделе желудка. Показатели рН 5,0 ед. и выше свидетельствовали о компенсации ощелачивания в антральном отделе желудка; 2.0‒4,9 ед. ‒ о субкомпенсации, а 2,0 ед. и ниже ‒ о декомпенсации ощелачивания в антральном отделе желудка.

При значениях рН<3 ед. проводился базальный щелочной тест, основанный на нейтрализации соляной кислоты раствором питьевой соды (0,5 г соды на 30 мл воды). Время возвращения уровня рН к исходным значениям соответствовало “щелочному времени”, которое было обратно пропорциональным интенсивности кислотопродукции. В норме “щелочное время” составляет 20‒25 минут. Уменьшение этого времени до 10‒20 минут свидетельствовало о повышении интенсивности кислотопродукции, и, напротив, увеличение его свыше 25 минут ‒ о снижении интенсивности кислотопродукции. Далее, если рН кислотообразующей зоны в базальных условиях была ниже 2 ед., проводился атропиновый тест, который состоял в подкожном введении 1 мл 0,1% раствора атропина сульфата с последующей регистрацией показателей рН в течение часа. Результаты атропинового теста оценивали по степени увеличения рН в теле желудка: выраженный эффект (увеличение рН выше 2 ед.), умеренный (рН от 1 до 2 ед.), слабый (рН от 0,5 до 1 ед.) и незначительный или отрицательный (рН ниже 0,5 ед.). Противопоказаниями к применению атропина являлись глаукома и аденома предстательной железы.

В случаях, когда рН кислотообразующей зоны превышала 2 ед., применялся стимулятор кислотообразующих желез. В качестве стимулятора применялся тест эуфиллина (0,5 г эуфиллина в 300 мл воды). Гиперацидностью считалась рН в теле менее 1,2 ед., нормацидностью ‒ от 1,2 до 2,0 ед., гипоацидностью ‒ показатели рН от 3,1 до 5,0 ед. и анацидностью при стимуляции ‒ рН 6 ед. и более. Результаты определения рН в антральном отделе желудка расценивались следующим образом: 6,0 ед. и выше ‒ компенсация ощелачивания; 4,0‒5,9 ед. ‒ снижение ощелачивающей функции антрального отдела; 2,0‒3,9 ед. ‒ субкомпенсация ощелачивания и ниже 2,0 ед. ‒ декомпенсация ощелачивания в антральном отделе желудка.

Результаты исследования. В таблице 1 представлены результаты кратковременной внутрижелудочной рН-метрии у больных язвенной болезнью.

Таблица 1. Результаты кратковременной внутрижелудочной рН-метрии у больных язвенной болезнью.

Как следует из приведенных данных, при желудочной локализации язв при исследовании базального рН в теле желудка преобладала нормацидность (у 63,6% пациентов) и гипоацидность (у 31,8% больных). Что касается гиперацидности при желудочной локализации язв, то она была отмечена только у 4,5% пациентов.

При исследовании базального рН в антральном отделе желудка при желудочной локализации язв частота компенсации ощелачивания отмечалась у 63,6%. Достоверные различия были выявлены при сравнении этого показателя с частотой выявления субкомпенсации (у 27,3% больных, р<0,01) и декомпенсации ощелачивания в антральном отделе желудка (у 9,1% больных) (р<0,01).

При дуоденальной локализации язв при исследовании базального рН в теле желудка чаще выявлялась гиперацидность (у 75,4% больных) по сравнению с частотой выявления нормацидности (у 16,4 % больных) и гипоацидности (у 8,2%), и при этом различия были статистически достоверными (р<0,01).

При исследовании базального рН в антральном отделе желудка у больных с дуоденальными язвами достоверные различия были получены при сравнении частоты субкомпенсации (у 36,1% больных) и декомпенсации ощелачивания (у 63,9% больных) (р<0,010).

Собственные результаты изучения базального кислотовыделения у больных язвенной болезнью позволяют прийти к заключению, что, несмотря на некоторые различия, касающиеся частоты случаев гипоацидности, четко прослеживается одна и та же тенденция: при локализации язвы в двенадцатиперстной кишке преобладают пациенты с гиперацидностью, при локализации язвы в желудке ‒ больные с нормацидностью и гипоацидностью. Полученные данные полностью согласуются с литературными источниками, показывающими, что больные язвенной болезнью с повышенной кислотностью желудочного сока составляют от 16 до 82%. Тем не менее многие авторы указывают, что язвенная болезнь может протекать не только при повышенной, но и при нормальной или даже пониженной кислотности [4].

Выводы. Таким образом, учитывая широкую распространенность кислотозависимых заболеваний необходимо  внедрять в медицинскую практику современные методы диагностики этих состояний. Кратковременная внутрижелудочная рН-метрия может быть использована для рутинного обследования всех пациентов, предъявляющих гастроэнтерологические жалобы, и при язвенной болезни в качестве дополнительного диагностического критерия. рН-метрия дает возможность оценить эффективность проводимой терапии и при необходимости вносить коррекцию и выбирать оптимальную схему лечения язвенной болезни.

В последнее время в иностранной литературе нередко отмечается тенденция к снижению распространенности язвенной болезни в странах Западной Европы и Северной Америки, однако, этот процесс не коррелирует с частотой язвенных кровотечений [7, Р. 1202–1207; 8, Р. 209–224]. При этом, несмотря на эффективность современной терапии, число больных с язвенными кровотечениями увеличивается. По данным российских авторов за последние 8–10 лет количество пациентов с язвенными кровотечениями возросло в 1,5 раза и язвы являются причиной 46–56% кровотечений [9, С.22; 10, С. 602–607]. От осложнений, связанных с неадекватным лечением заболевания, ежегодно в стране умирают около 6000 человек. [11].

Язвенная болезнь представляет собой так называемую «кислотозависимую» патологию [12, С. 1322‒1326]. За последние 15 лет распространенность кислотозависимых расстройств растет, составляя среди взрослого населения 40‒50% всей популяции [13; 14, С. 21–26]. К кислотозависимым заболеваниям относят функциональную и органическую патологию органов пищеварения, в патогенезе которой важнейшее значение имеет уровень кислотообразования в желудке: язвенную болезнь, эрозии желудка и двенадцатиперстной кишки, гастроэзофагеальную рефлюксную болезнь (ГЭРБ), функциональную диспепсию язвенноподобного типа, хронический гиперацидный гастрит, симптоматические эндокринные язвы (синдром Золлингера–Эллисона, язвы при гиперпаратиреозе). Избыточная продукция соляной кислоты, с одной стороны, генетически детерминирована, с другой, связана с нарушением нейроэндокринной регуляции. Выявлена важная роль Helicobacter pylori, который в процессе жизнедеятельности, образуя аммиак из мочевины, постоянно защелачивает антральный отдел желудка, что приводит к гиперсекреции гастрина, стимуляции обкладочных клеток и гиперпродукции соляной кислоты. В развитых странах мира наблюдается отчетливая тенденция к увеличению числа больных ГЭРБ, что дало основание выдвинуть на 6–й Объединенной гастроэнтерологической неделе (Бирмингем, 1997) положение: «ХХ век – век язвенной болезни, XXI век – век гастроэзофагеальной рефлюксной болезни». Значение ГЭРБ определяется не только ее растущей распространенностью, но и утяжелением течения: увеличением числа осложненных форм (язвы, стриктуры пищевода), развитием пищевода Баррета как предракового состояния, внепищеводных проявлений заболевания [15, С. 748‒752].

Многообразие и атипизм клинических симптомов язвенной болезни обусловливаются ее частым сочетанием с другими кислотозависимыми заболеваниями. Сопутствующие заболевания вносят в общую картину болезни свои специфические клинические проявления, поэтому клиническая картина обострений язвенной болезни не всегда бывает типичной, создавая трудности в трактовке полученных результатов. Основным и достоверным дифференциально-диагностическим критерием язвенной болезни и других кислотозависимых заболеваний является эндоскопическое исследование. Предметом исследования с помощью эндоскопии в гастроэнтерологии могут быть практически все отделы кишечной трубки, а при использовании комбинированных и специальных методик — желчевыводящие пути, поджелудочная железа, печень и регионарные органы и ткани. Гастроинтестинальная эндоскопия позволяет а) подтвердить заболевание; б) установить доброкачественный или злокачественного характера изъязвления с активным использованием для этого гистологического и цитологического исследования биопсийного материала; в) осуществить визуальный и морфологический контроль за темпами заживления язвы; г) выявить сопутствующие поражения слизистой оболочки верхних отделов пищеварительного тракта, что помогает выбрать наиболее эффективный метод лечения. Эндоскопия имеет огромное значение в совершенствовании теоретических представлений о патогенезе заболеваний органов пищеварения, разработке и апробации новых методов и средств терапии. Эффективность современных методов эндоскопической диагностики и лечения связана с применением совершенной аппаратуры, позволяющей четко и наиболее полно, в том числе и коллегиально, визуализировать исследуемый объект, осуществлять при необходимости дополнительные диагностические и лечебные манипуляции, архивировать материал. [16].

Цель исследования. Оценить характер и частоту изменений слизистой оболочки пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки у больных язвенной болезнью, выявленных при гастроинтестинальной эндоскопии.

Материал и методы. Проведено эндоскопическое исследование пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки у 121 больного язвенной болезнью (82 мужчины и 39 женщин) с целью диагностики или дифференциальной диагностики различных кислотозависимых заболеваний [17]. Эндоскопическое исследование проводилось в первой половине дня в положении больных на левом боку и, как правило, без предварительной анестезии области глоточного кольца. Осложнений при проведении эндоскопических исследований отмечено не было.

Результаты исследования. В таблице представлены изменения слизистой оболочки пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки у больных язвенной болезнью, выявленные при гастроинтестинальной эндоскопии.

Таблица. Изменения слизистой оболочки пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки у больных язвенной болезнью по данным эндоскопического исследования

В таблице представлены данные, характеризующие размеры язв у 105 больных язвенной болезнью Меньшее число анализируемых случаев объясняется тем, что у 16 больных, которым эндоскопическое исследование проводилось в других лечебных учреждениях, в протоколах не были указаны размеры язвенных дефектов. Как при желудочной, так и при дуоденальной локализации чаще встречались язвы с размерами до 5 мм (соответственно в 85,3% и 83,1% случаев) без достоверных различий между показателями. Средние размеры язв при их локализации в двенадцатиперстной кишке были недостоверно больше, чем при желудочных язвах (соответственно 4±0,04 мм и 3±0,15 мм) (p˂0,05). Анализ сравнительной частоты язв различных размеров показал, что язвы средних размеров (5‒10 мм) выявлялись чаще в двенадцатиперстной кишке, чем в желудке (соответственно у 12,7% и 8,8% больных), однако, достоверных различий при этом выявлено не было. Одиночные язвы встречались достоверно чаще, чем множественные (соответственно 83,5% и 6,5%) (p˂0,01).

У больных язвенной болезнью при эзофагогастродуоденоскопии наиболее часто выявлялись эрозивные поражения слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки (54,5%). При этом эрозии желудка были обнаружены у 22,3% больных и эрозии луковицы двенадцатиперстной кишки у 32,2% больных. Несколько более высокая частота выявленных эрозий луковицы двенадцатиперстной кишки по сравнению с частотой эрозий желудка оказалась статистически недостоверной (соответственно 22,3% и 32,2%, p˃0,1). Полученные результаты соответствуют данным литературы, которые свидетельствуют о высокой частоте эрозивных поражений слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки (от 2‒30%), уступающей лишь язвенной болезни [18, 10, С. 602–607].

При язвенной болезни желудка частота выявления эрозий желудка была достоверно выше, чем при язвенной болезни двенадцатиперстной кишки (соответственно 36,1% и 16,4%), и при сравнении этих показателей была получена статистическая достоверность (p˂0,01). Достоверные различия были выявлены также при сравнении частоты выявленных эрозий луковицы двенадцатиперстной кишки при дуоденальных язвах по сравнению с аналогичными показателями при желудочных язвах (соответственно 36,5% и 22,4%, p˂0,05). Полученные данные полностью согласуются с результатами исследований различных авторов, показывающих, что эрозии дистального отдела желудка и луковицы двенадцатиперстной кишки наряду с язвами могут рассматриваться как специфический признак обострения болезни, так как они встречаются у 30—50% больных с пилородуоденальными язвами, а примерно у 25% больных при клинической картине обострения язвенной болезни обнаруживают только эрозивные поражения этой зоны [19].

У больных с язвенной болезнью наблюдались также другие эндоскопические изменения в пищеводе, желудке и двенадцатиперстной кишке. У части пациентов, на основании эндоскопических данных, можно было предположить наличие гастроэзофагального рефлюкса и рефлюкс-эзофагита, а также дуоденогастрального рефлюкса. Эрозии пищевода и дуоденогастральный рефлюкс выявлялись с высокой частотой (в 43,7% случаев) как при желудочной, так и при дуоденальной локализации язв (соответственно в 47,2% и 42,4% случаев). Выявленные различия между показателями были статистически недостоверными (p˃0,2).

Исходами течения язвенного процесса в желудке и двенадцатиперстной кишке были полное заживление дефекта или формирование различных рубцов и, в части случаев, рубцовых деформаций (в 9,1% случаев). При этом у пациентов с желудочными язвами рубцовая деформация луковицы двенадцатиперстной кишки была обнаружена в 22,2% случаев, а при дуоденальных язвах ‒ в 3,5% случаев.

Выводы. Таким образом, при эндоскопическом исследовании больных с язвенной болезнью одинаково часто как при желудочной, так и при дуоденальной локализации диагностировалась одиночная язва размерами менее 5 мм. Была выявлена высокая частота эндоскопических изменений в пищеводе, желудке и двенадцатиперстной кишке в виде дуоденогастрального рефлюкса, эрозий желудка и эрозий луковицы двенадцатиперстной кишки, а также сопутствующих рубцово-язвенных деформаций двенадцатиперстной кишки. Эрозии пищевода и дуоденогастральный рефлюкс были определены с высокой частотой как при желудочной, так и при дуоденальной локализации язв. Эрозивные поражения желудка и двенадцатиперстной кишки были выявлены у значительной части (54,5%) эндоскопически обследованных пациентов с язвенной болезнью. Эрозии одинаково часто локализовались как в желудке, так и двенадцатиперстной кишке. Эрозивные поражения могут повышать риск развития язвенных осложнений, поэтому пациенты с эрозивно-язвенными поражениями желудка и двенадцатиперстной кишки нуждаются в тщательном диспансерном наблюдении, назначении наиболее эффективных противоязвенных препаратов и схем эрадикационной терапии. Для своевременного выявления острых эрозий и язв желудка и двенадцатиперстной кишки необходимо проведение «эндоскопического мониторинга» с использованием современных эндоскопических методик. С целью верификация выявленных при эндоскопии повреждений слизистой пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки необходимо проводить морфологическое исследование.

Одним их путей преодоления затруднений профессионального скрининга и профессионального контроля состояния сердечно-сосудистой системы (ССС) считается самоконтроль артериального давления (АД) [1]. Российским научным обществом по изучению АД отмечается важность домашних измерений АД как для диагностики, так и для контроля эффективности и безопасности лечения. Рекомендации конференций по самостоятельному измерению АД, принятые Европейским обществом по артериальной гипертензии, содержат конкретные нормы по АД: утро с 6 до 12 часов ≤ 135/85, вечер – после 12 часов АД ≤135/85. Утренние и вечерние цифры по АД >140/90 считаются предвестниками гипертензии.

Самостоятельное измерение (самоконтроль) АД не означает самолечения, поэтому не следует самостоятельно оценивать результаты измерений и проводить самолечение. Лекарственные препараты необходимо принимать только согласно назначениям врача и никогда самостоятельно не изменять дозировку.

Японскими кардиологами установлено, что уровни АД при измерениях являются лучшими предикторами рисков ССК. Однако, известно, что более половины общего числа сердечно-сосудистых катастроф (ССК) происходит на фоне полного благополучия по показателям АД и частоты сердечных сокращений (ЧСС). В связи с этим интенсивно развиваются диагностические методы и поиск наиболее информативных предикторов ССК.

Исследованы и определены группы генов, предсказывающих слабость ССС. Л.А. Бокерия указывает на установленные им и его учениками предикторы внезапной сердечной смерти: семейные формы гиперхолестеринемии, фибрилляции предсердий и слабости синусового узла. Общепризнанными предикторами ССК считаются нарушения липидного обмена и воспалительные процессы. В.А. Милягин и многие другие ученые считают независимым предиктором развития ССЗ и ССК сосудистую жесткость, однако, достоверных методов оценки артериальной жесткости, по его мнению нет. Наиболее приемлемым методом оценки артериальной жесткости является сочетание контурного анализа центральной пульсовой волны в аорте и определение каратидно-феморальной скорости распространения пульсовой волны. Е.А. Широков предлагает динамические предикторы – колебания гемодинамических показателей: АД; ЧСС; минутного объема выброса крови; фракции крови около условной точки равновесия; турбулентность ритма сердца (изменчивость интервалов RR после спонтанных желудочковых экстрасистол, а также разница соседних интервалов RR [2]. Отмечается тесная связь предикторов с годовым риском инсульта: для артериальной гипертензии – 4‒7%, аритмии – 2‒12%, гиперкоагуляционного синдрома – 5‒7%, атеросклероза артерий головного мозга – 4‒12%. Клиницисты‒ неврологи считают основными интегральными предикторами ССК артериальную гипертензию и аритмию.

Для постановки диагноза и назначения лечебных процедур используют комплекс обследований, всключающий общий и биохимический анализы крови, стандартную и холтеровскую электрокардиографию, флюорографию, магнитно-резонансную томографию, ультразвуковое исследование (УЗИ) и др.

Таким образом, артериальное давление, вязкость крови и аритмия являются истинно интегральными предикторами ССК, которые, по опыту европейского, американского, китайского и других обществ артериальной гипертензии, могут быть рекомендованы для домашнего самоконтроля состояния сердечно-сосудистой системы.

Самыми распространенными приборами контроля состояния системы кровообращения являются механические сфигмоманометры, а также автоматические и полуавтоматические тонометры, измеряющие давление осциллометрическим методом, с датчиками показателей частоты сердечных сокращений и индексацией аритмий.

Важность контроля вязкости крови для диагностики трудно переоценить, так как этот параметр является одним из основных параметров ССК [3]. Вместе с тем, существует множество методик определения вязкости крови с использованием разного оборудования, в основном, с ручным управлением. Известны капиллярные, ротационные, вибрационные и др. вязкозиметры, из которых образцовым считается капиллярный вязкозиметр ВК-4, использующий инвазивную методику. Существует прибор неинвазивного контроля вязкости крови с регистрацией параметров пульсовой волны в магистральной артерии – скорости, амплитуды, формы в двух точках [4].

К современным методам оценки и диагностики патологии органов кровообращения относятся интегральные методы и методы локальной диагностики. Среди интегральных методов достаточно эффективными являются методы измерения артериального давления, свертываемости крови, определение холестерина, сахара и других биохимических показателей крови. Локальная диагностика гетероструктур сердца и сосудов в настоящее время реализуется с использованием электрокардиографии, фонокардиографии, эхокардиографии, коронароангиографии, УЗИ, холтеровского мониторирования и др. Общими недостатками методов локальной диагностики являются необходимость квалифицированных специалистов, сложность интерпритации результатов, продолжительность процедур, специальные помещения, дороговизна приборов и пр.

Материал и методы исследования. Интеллектуальный анализ предикторов сердечно-сосудистых катастроф, приборов, оборудования и методик контроля предикторов позволил синтезировать комплекс предикторов для самоконтроля состояния системы кровообращения. По результатам наших исследований в качестве предикторов для самоконтроля состояния системы кровообращения необходимо и достаточно контролировать: систолическое и диастолическое артериальное давление, пульсовое давление, аритмию, ЧСС, динамическую вязкость крови, вычислять отношения систолического и диастолического давлений к ЧСС, а также комплексы безразмерных отношений систолического и диастолического давлений к пульсовому давлению.

Комплекс предикторов – систолическое, диастолическое, пульсовое давление и ЧСС, характеризует целостную триаду сердце–сосуды–кровь. Комплекс – средняя динамическая вязкость крови, отношения систолического и диасистолического давлений к ЧСС, который отражает вариабильность вязкости крови и вязкость крови, как интегральный показатель содержания в крови глюкозы, холестерина и т. п. Комплекс безразмерных отношений систолического и диастолического давлений к пульсовому давлению отражает вязкоупругие и жесткостные характеристики сосудов, состояние левого желудочка и клапана сердца соответственно. Синтезированные комплексы предикторов для самоконтроля системы кровообращения ориентированы на использование цифровых измерителей АД крови, пульса и аритмии на запястье, что обеспечивает высокую точность измерений. Нормы характеристик предикторов установлены по рекомендациям врачей. Самоконтроль характеристик реализуется как в домашних условиях, так и на рабочем месте.

Формальное описание алгоритма самоконтроля АД, пульса, вязкости крови и состояния кровеносной системы включает следующие шаги.

Шаг 1. Инициализация: выбор приборов самоконтроля по консультации лечащего врача.

Шаг 2. Самоподготовка: изучение приборов и методик самоконтроля, апробация методик.

Шаг 3. Определение собственных индивидуальных параметров контроля по рекомендациям лечащего врача: точечные и интегральные оценки и целевые параметры.

Шаг 4. Набор статистик: детерминированные и стохастические оценки.

Шаг 5. Вычисление точности оценки и рисков первого и второго рода.

Шаг 6. Собственно самоконтроль и принятие решений по рекомендациям лечащего врача.

Шаг 7. Принятие решений по коррекции образа жизни: двигательного режима, питания, труда и отдыха, характера работы, социального статуса и пр.

Алгоритм обработки результатов самоконтроля.

Шаг 1. Запись результатов самоконтроля на микро-CD.

Шаг 2. Вычисление пульсового давления, вязкости крови.

Шаг 3. Сравнение результатов с определенными этапами для индивида.

Шаг 4. Оценка тренда параметров состояния кровеносной системы.

Шаг 5. Консультации с лечащим врачом.

Шаг 6. Принятие решения по коррекции медикаментозных средств и коррекции образа жизни.

Шаг 7. Запись результатов в обобщенную базу  данных на микро CD.

Шаг 8. Дублирование записи на шаге 7 на индивидуальный носитель долговременно хранения информации.

Концепт интеллектуального кибер-доктора для самоконтроля системы кровообращения.

1. Стратификация диагностики патологии системы кровообращения

- пульсовые, электрофизические, волновые, рентгеновские методы  диагностики;

- диагностика на уровню медицинских учреждений;

- самодиагностика.

2. Современная клиническая и амбулаторная диагностика.

3. Приборы комплексной диагностики.

4. Концепт кибер-доктора для контроля кровообращения

Рисунок. Блок-схема интеллектуального концепта кибер-доктора для самостоятельного контроля системы кровообращения

Описание работы концепта:

1. Информация самоконтроля – блок 1.

2. Измерение АД и ЧСС – блок 1.

3. Вычисление ПД и системного показателя – блок 2.

4. Запись на микро CD и передача по blutooz на компьютер – блок 3.

5. Контроль целевых параметров – блок 4.

6. Системный анализ измеренных, вычисленных параметров, сравнение с ранее доступными – блок 5.

7. Подготовка и выдача рекомендаций: медикаментозные меры, коррекция образа жизни ‒ блок 6.

Таким образом, концепт интеллектуального для контроля системы кровообращения “blood pressure and pulse metr-2015” (”ВРРМ-2015“) должен состоять традиционных составляющих цифровых тонометров-автоматов, дополненных интеллектуальной обработкой данных контроля, накопителем, контролером целевых параметров, анализатором и решателем рекомендаций с технологиями duo control, AfIB, МАМ.

Практические исследования по самоконтролю системы кровообращения проводились по следующей методике. Детерминированный самоконтроль с разными временами измерений – через 1 мин, 5 мин, 30 мин, 60 мин, 6 ч, 12 ч. Измерения проводились с использованием эталонных механических тонометров Microlife, образцовых цифровых тонометров‒автоматов Tensoval DuO Control, Omron M3, AND‒201, AND‒202 [5]. Исследовалось несколько возрастных групп: гимназисты 15‒17 лет; студенты 17‒21 года; аспиранты 22‒24 лет.; докторанты 24‒30 лет; преподаватели 30‒40, 40‒50, 50‒60, 60‒70 лет. В каждой группе было от 20 до 30 человек. Результаты самоконтроля сравнивались с данными из медицинских карт обследуемых.

Интеллектуальный анализ данных позволил установить системные связи и закономерности функционирования системы кровообращения. Динамика гетероструктур системы кровообращения зависит как от физиологических, так и функциональных факторов, связанных с воздействием внешних сил, таккак образ жизни, температура окружающей среды, атмосферное давление, влажность, психоэмоциональные нагрузки непосредственным образом влияют на работу системы кровообращения. Установлено, что активность солнца и геомагнитного поля земли существенно снижают работоспособность. Установлены влияние ЛОР-заболеваний на риски ССК, а также функциональная связь между состоянием системы кровообращения и днями весеннего – 21 марта, осеннего – 23 сентября равноденствий.

Результаты исследования. Обзор состояния проблемы выявил трудности диагностирования заболеваний системы кровообращения и малую эффективность технологий диспансеризации и скрининга работников образования. Интеллектуальный анализ предикторов сердечно-сосудистых катастроф позволил синтезировать комплексы предикторов ССК и приборов самоконтроля состояния системы кровообращения сотрудников университета. Создана методика самоконтроля предикторов ССК и цифровой концепт «Blood pressure and pulse metr-2015», обеспечивающие оценку синтезированных комплексов предикторов ССК. Инновационная методика самоконтроля комплексов предикторов ССК прошла апробацию, готова к применению и безусловно обеспечивает решение задач раннего диагностирования заболеваний системы кровообращения и снижения сердечно-сосудистых катастроф.

Выводы. Установлена необходимость периодического самоконтроля состояния сердечно-сосудистой системы по комплексам предикторов ССК для триады сердце-сосуды-кровь. Синтезирована эффективная методика и алгоритмы самоконтроля, обеспечивающие снижение ССК.

Бронхиальная астма хроническое заболевание лёгких, поражающее людей всех возрастных групп. Причём с каждым годом возрастает количество детей, страдающих бронхиальной астмой и уменьшается средний возраст людей, страдающих от хронической бронхиальной астмы [1]. Оно может протекать в виде единичных, эпизодических приступов, либо иметь тяжёлое течение с астматическим статусом и летальным исходом [1]. Поэтому одной из активно развивающихся областей на стыке медицины и прикладной радиоэлектроники является разработка электронных устройств, предназначенных для мониторинга жизнедеятельности пациента [2] и диагностики заболеваний бронхолёгочной системы [3].

К сожалению, несмотря на научные достижения в области изучения этиологии и разработки новых лекарственных средств для лечения бронхиальной астмы, до настоящего времени не разработаны методы и устройства, позволяющие осуществлять неинвазивную диагностику изменений в бронхолёгочной системе у детей раннего возраста без причинения вреда здоровью пациента [4, 5], а это может приводить к поздней постановке диагноза и, соответственно, возникновению осложнений. В связи с этим разработка новых современных неинвазивных методов диагностики заболеваний бронхолёгочной системы, в том числе бронхиальной астмы, особенно у детей раннего возраста, а также систем мониторинга состояния пациента и контроля течения заболевания, является достаточно актуальной задачей.

Методы диагностики бронхиальной астмы

В настоящее время для диагностики бронхиальной астмы применяют различные методы диагностики [6], в том числе общий и биохимический анализ крови, анализ мокроты, спирометрия [7, 8] и т.д. Однако перечисленные методы имеют существенный недостаток – для их применения требуется определённое время, которого при остром приступе болезни может и не быть. Кроме того, для проведения спирометрического исследования от пациента требуется выполнения определённых дыхательных маневров.

Спирография выполняется путём регистрации скоростных показателей вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и оценки времени фазы дыхания. Метод основан на применении в качестве регистрирующего устройства турбины, вращение которой регистрируется электромагнитным методом, а также воздуховода, в котором расположена турбина, и персонального компьютера, оснащенного соответствующим программным обеспечением.

Недостатком способа является низкая информативность: данный метод диагностики предназначен для исследования скоростных и объемных показателей функции внешнего дыхания, что требует выполнения трех дыхательных маневров: максимального вдоха и выдоха для регистрации жизненной емкости легких (ЖЕЛ), теста форсированного выдоха после максимального вдоха – для регистрации кривой поток-объем и определения форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ), а также теста минутной вентиляции легких. Выполнение названных тестов предъявляет повышенные требования к резервным возможностям дыхательной системы больного человека, что затруднительно или порой невозможно у тяжелых больных, стариков и детей, что ограничивает область применения метода.

В случае необходимости диагностики бронхиальной астмы у детей раннего возраста выполнение подобных маневров весьма затруднительно или вовсе невозможно. Поэтому в данном случае прибегают к другим методам обследования: рентгенограмме органов грудной клетки, компьютерной томографии. Согласно «Клиническим рекомендациям по диагностике, лечению и профилактике тяжелой внебольничной пневмонии у взрослых» и «Федеральным клиническим рекомендациям по диагностике и лечению внебольничной пневмонии у детей» наиболее широко применяемым методом диагностики пневмонии, как у взрослых, так и у детей является проведение обзорной рентгенографии органов грудной клетки в передней прямой и боковой проекциях для выявления инфильтративных изменений в паренхиме легочной ткани.

Недостатком данного метода является то, что для получения рентгенограммы грудной клетки используется один из видов ионизирующего излучения — рентгеновское излучение, способное оказать вредное воздействие на пациента.  Средняя индивидуальная доза облучения пациента при плёночной рентгенографии грудной клетки составляет 0,3 миллизиверта (мЗв). Кроме того, данный метод исследования не позволяет полноценно оценить состояние бронхолегочной системы, так как в результате обследования пациента мы получаем статичное изображение, не зависящее от фаз дыхания. Следует также учитывать, что в некоторых случаях рентгенография грудной клетки может быть не информативна (то есть, демонстрировать ложно-отрицательный результат). Такие ситуации могут быть обусловлены проекционным наслоением тени патологического очага на тень нормальной анатомической структуры (например, диафрагмы, средостения), малой интенсивностью очага (например, начальными воспалительными проявлениями), неадекватной проекцией исследования. Кроме того, частое применение данного метода обследования в процессе лечения для выявления динамики течения болезни недопустимо, так как суммарное доза облучения и оказанное им вредное воздействие превысит полезный эффект, достигнутый при лечении основного бронхолёгочного заболевания.

Наиболее информативным прибором для диагностики бронхолегочной патологии согласно Клиническим рекомендациям является компьютерная и магнитно-резонансная томография органов грудной клетки. Компьютерная томография (КТ) органов грудной клетки — это детальное послойное рентгеновское изображение органов, а также структур грудной клетки. Исследование даёт возможность успешно диагностировать заболевания лёгких.

Недостатком данного метода является то, что  принцип действия томографа также основан на использовании рентгеновского излучения и все-таки существует небольшая вероятность развития осложнений из-за чрезмерно высокой дозы облучения, полученной пациентом. Так как детский постоянно растущий организм более чувствителен к действию радиации, КТ исследования могут проводиться детям только в случае крайней необходимости для постановки диагноза и не должны повторяться без строгих показаний.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) – метод получения диагностических изображений, основанный на использовании явления ядерно-магнитного резонанса. МРТ позволяет получить детальное изображение органов и мягких тканей. Однако недостатком данного метода является то, что проведение данного обследования невозможно у пациентов с имплантами и имплантированными устройствами, так как имплантированные медицинские устройства, которые содержат металл, могут работать неправильно или испортиться во время исследования. Детям раннего возраста проведение данного исследования возможно только после применения седации (что оказывает негативное влияние на развивающуюся центральную нервную систему ребенка), так как пациент во время исследования должен лежать неподвижно. А также применение данного метода обследования невозможно при острых ситуациях, когда необходима быстрая диагностика и оказание своевременной помощи, так как МРТ занимает достаточно много времени. Кроме того, применение КТ и МРТ предусматривает использование достаточно дорогостоящего оборудования, которое есть в наличии далеко не во всех медицинских учреждениях.

В настоящее время в научной периодической печати появились работы посвящённые возможности диагностики респираторных заболеваний с помощью исследования особенностей выдоха пациента [9, 10] и применения акустических (звуковых) методов [11-13], возникающих из-за наличия излишнего количества мокроты в лёгких больного человека. Применение указанного метода в клинической медицинской практике несомненно, способно принести весьма существенные результаты [14-16]. Однако данный метод обладает существенным недостатком – он неспособен дать информацию о степени локализации заболевания, то есть о концентрации мокроты в той или иной части лёгких пациента.

Ещё одним из возможных методов обнаружения изменений в лёгких пациента является электроимпедансная томография (EIT) [17], однако проведения исследования требуется размещения на поверхности грудной клетки человека большого количества электродов, уменьшение числа которых которого приводит к резкому уменьшению разрешающей способности [18].

В работе [19] приведены результаты разработки и экспериментального исследования портативной био-импедансной системы для мониторинга сопротивления легких, которая представляет собой матрицу датчиков, размещаемую по периметру грудной клетки обследуемого пациента, и устройства визуализации. Недостаток данной системы состоит в том, что она не даёт информации о локализации изменений в лёгких, а способна измерить только интегральные показатели, характеризующие общее состояние лёгких пациента.

В настоящее большую популярность получили методы диагностики, позволяющие определять наличие изменений в бронхолёгочной системе человека и получать информацию о локализации данных изменений. Подобные методы основаны на использовании радио- и сверхвысокочастотного излучения [20-23]. Одной из потенциальных областей применения данных методов является определение изменений содержания жидкости в теле человека, в том числе в бронхолегочной системе [24]. При этом проводят исследование распространения электромагнитных волн через грудную клетку пациента: измеряют коэффициент прохождения посылаемых через грудную клетку сигналов и коэффициент отражения ЭМИ от неё, которые тесным образом связаны содержанием мокроты в лёгких [25, 26]. Методы, основанные на применении электромагнитного излучения, обладают высокой степенью информативности, сравнимой с рентгенографическим обследованием и компьютерной томографией. Но при этом не подвергают пациента воздействию вредного ионизирующего излучения, что позволяет применять подобные методы при продолжительном наблюдении динамики болезни и определении эффективности назначенных лекарственных средств. При этом не требуется выполнения пациентом каких-либо действий. Кроме того, данные методы диагностики могут быть реализованы на основе недорогих портативных устройств, что позволит существенно увеличить шансы своевременной диагностики заболевания и успешного выздоровления. Все перечисленные особенности делают методы, основанные на использовании радио- и сверхвысокочастотного излучения, многообещающими для диагностики заболеваний бронхолёгочной системы, в том числе и у детей раннего возраста.

В работе [27] предлагается вариант реализации устройства для определения вентиляции и кровенаполнения лёгких. Прибор реализован в виде двух матриц датчиков, размещаемых спереди и сзади грудной клетки пациента. Недостаток данного устройства состоит в необходимости выполнения специальной калибровочной процедуры с использованием особого средства калибровки, представляющего собой пакет с возможностью нагнетания в него шприцем заменителя крови. При этом время прихода в рабочее состояние составляет от 5 до 15 минут. После чего выполняется процедура калибровки. Кроме того, разрешающая способность прибора определяется количеством датчиков, которое невозможно увеличить выше определённого значения вследствие конечной площади поверхности грудной клетки, особенно у детей раннего возраста.

В настоящем исследовании предлагается способ неинвазивной диагностики бронхиальной астмы и определения локализации изменений в бронхолёгочной системе на основе исследования особенностей распространения СВЧ электромагнитного излучения через грудную клетку человека. Дополнительным преимуществом предлагаемого метода является то, что для проведения обследования не требуется выполнения какой-либо калибровочной процедуры. Немаловажным является то, что при проведении обследования пациент не подвергается какому-либо вредному воздействию, от пациента не требуется выполнения каких-либо действий, что позволяет применять данный метод диагностики для детей раннего возраста, а также осуществлять мониторинг состояния пациента в течение всего периода лечения.

Описание устройства диагностики бронхиальной астмы

Для реализации метода диагностики бронхиальной астмы и других заболеваний бронхолегочной системы, предложенного авторами в [28, 29] было разработано портативное устройство, упрощённая структурная схема которого приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Структурная схема устройства диагностики бронхиальной астмы

Таким образом, структурная схема устройства диганостики бронхиальной астмы состоит из следующих блоков: компьютер (ПК) (PC), осуществляющий обработку и визуализацию результатов измерений, блок управления (C), который также осуществляет сбор результатов измерений и отправку их на компьютер для обработки, СВЧ-генератор (G), усилитель мощности (PA), передающая антенна (A), приёмная антенна (A), МШУ (LNA), измеритель коэффициента ослабления (D) и АЦП (ADC), грудная клетка пациента или фантом грудной клетки человека (L).

Устройство выполнено следующим образом: СВЧ-генератор  выполнен на микросхеме (МС) ADF4350, блок управления выполнен на МС ATMega32, аналого-цифровой преобразователь входит в состав МС ATMega32, оптический датчик положения антенны-аппликатора выполнен на МС ADNS-9500, усилители выполнены на МС ADL5545, антенны-аппликаторы выполнены в виде копланарных аппликаторов волноводного типа [30, 32], измеритель коэффициента усиления выполнен на МС AD8302, для обработки и визуализации результатов измерений может быть использован любой персональный компьютер отечественного или зарубежного производства с установленным соответствующим программным обеспечением.

На рисунке 2 приведена фотографии печатной платы устройства для диагностики заболеваний бронхолегочной системы.

Рисунок 2. Внешний вид печатной платы устройства для диагностики заболеваний бронхолегочной системы

Методика обследования

Процесс проведения обследования осуществляется следующим образом:

1. врач-оператор осуществляет подготовку пациента к обследованию;
2. врач-оператор осуществляет включение ПК и подключает устройство диагностики к USB порту ПК;
3. с помощью клавиатуры ПК в соответствующие окна графического интерфейса вводятся данные о пациенте (паспортные данные, рост, вес возраст, краткую информацию о сопутствующих заболеваниях и прочую необходимую информацию);
4. после инициализации устройства диагностики в соответствующем окне графического интерфейса выводится информация о готовности к проведению обследования;
5. в процессе проведения обследования в соответствующем окне графического интерфейса выводится вспомогательная информация как в текстовом, так и в графическом виде, что облегчает процедуру проведения обследования;
6. врач-оператор осуществляет сканирование грудной клетки пациента с помощью модуля передающей антенны-аппликатора, совмещенной с оптическим датчиком положения;
7. после завершения обследования, либо его этапа, врач-оператор отстраняет передающую антенну-аппликатор от поверхности грудной клетки пациента, после чего программное обеспечение осуществляет обработку и визуализацию результатов обследования.
8. обработанные результаты обследования выводятся в графическом виде на экран ПК с цветовой индикацией проблемных участков в бронхолёгочной системе обследуемого пациента.
9.  на основании анализа результатов обследования специальное программное обеспечение формулирует предварительный диагноз и вывод его на экран ПК.
10.  на основании анализа полученных результатов и предварительного диагноза врач-оператор осуществляет постановку окончательного диагноза, которые в совокупности с необходимыми для дальнейшего наблюдения пациента комментариями сохраняются на жестком диске ПК.
11.  при необходимости врач-оператор осуществляет вывод результатов обследования на печать.

Описание графического интерфейса пользователя

Внешний вид графического интерфейса пользователя приведен на рисунке 3.

Рисунок 3 – Графический интерфейс программы обработки результатов измерений устройства диагностики бронхиальной астмы

Графический интерфейс программы обработки результатов обследования разработан в пакете MATLAB. Разработанная программа обеспечивает настройку и изменение частоты зондирующего СВЧ-сигнала, что позволяет провести обследование пациента на различных частотах и сравнить результаты для более достоверной постановки диагноза. По умолчанию установлена частота, на которой при проведении экспериментальных исследований имела место наибольшая контрастность результатов измерений.

Для удобства работы с результатами измерений в дальнейшем в соответствующие поля графического интерфейса вводится краткая информация о пациенте, что позволяет идентифицировать результаты в дальнейшем. Введенная информация сохраняется на жестком диске персонального компьютера и при необходимости может быть сохранена на внешний носитель вместе с результатами обследования в графическом виде.

В соответствии с разработанным авторами алгоритмом программа обработки результатов обследования осуществляет анализ измеренных данных и формирует предварительный диагноз, который выводится в окне «Предварительный диагноз». Врач, осуществляющий обследование, имеет возможность ввести в этом же поле уточненный диагноз, который будет также сохранен на жесткий диск персонального компьютера.

В поле отладочная информация выводятся вспомогательные уведомления о ходе выполнения измерений и правильности действий оператора. В случае существенной ошибки в действиях оператора будет выведено сообщение о необходимости проведения дополнительных этапов измерений.

В графических окнах программы обработки результатов измерений выводится траектория движения антенны-аппликатора, что позволяет оператору контролировать ход выполнения обследования и предпринимать своевременные корректировки своих действий.

После завершения измерений и поднятия антенны-аппликатора от поверхности тела, программа осуществляет обработку данных, после чего выводит результаты обследования в графическом виде (2D-график и 3D-график), а также формирует предварительный диагноз.

Таким образом, разработанная программа обработки и визуализации результатов обследования в совокупности с графическим интерфейсом пользователя обеспечивают простоту и удобство проведения обследования и анализа его результатов.

Заключение

Таким образом, в настоящей работе представлена практическая реализация устройства для неинвазивной диагностики бронхиальной астмы, а также описание специализированного программного обеспечения и графического интерфейса пользователя, обеспечивающих обработку и визуализацию результатов обследования. Результаты обследования отображаются как в графическом виде, что позволяет врачу-оператору определить локализацию изменений в бронхолегочной системе пациента, так и в виде сформулированного на основе результатов измерений предварительного диагноза.

Работа подготовлена по итогам исследования, проведенного в рамках научного проекта при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований № 16-38-00263 мол_а.