Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО НЕИНВАЗИВНОЙ САНАЦИИ МОЧЕТОЧНИКОВЫХ СТЕНТОВ

Изобретение относится к урологии и предназначено для уменьшения солевой обструкции мочеточниковых стентов.

Внутреннее дренирование верхних мочевыводящих путей давно и с успехом используется в урологии [Trapeznikova M.F., Dutov.V., Rumyantsev А.А., et al. Choice of urinary tract drainage in different age groups of patients with urolithiasis. Urologiia. 2011;2:3-7.], которое рекомендовано по завершению различных эндоурологических вмешательств, при выполнении различных реконструктивно-пластических вмешательств на мочеточнике, лоханочно-мочеточниковом сегменте [Wilson С.Н., Rix D.A., Manas D.M.Routine intraoperative ureteric stenting for kidney transplant recipients. CochraneDatabaseSystRev. 2013; 6:CD004925]. Преимущества этого вида дренирования очевидны: малая инвазивность, отсутствие обязательного рутинного применения рентген- и ультразвукового контроля, отсутствие наружного дренажа у пациента значительно снижает риск инфекционных осложнений, повышает качество его жизни.

С другой стороны, существуют и не менее очевидные проблемы применения внутренних стентов верхних мочевыводящих путей, главными из которых, являются обструкция стента и инфекция. Одной из основных причин, лежащих в основе этих двух осложнений, является отложение солей на внутренней и внешней поверхностях стента, образование биопленок между поверхностью стента и слизистой мочеточника [Liatsikos E.N., Karnabatidis D., Katsanos K., et al. Ureteral metal stents: 10-year experience with malignant ureteral obstruction treatment. J. Urol. 2009; 182(6):2613-2617.].

Существует два принципиальных подхода к профилактике солевой обструкции мочеточниковых стентов:

- использование стентов из современных материалов с нанопокрытиями,

- применение лекарственных препаратов и физических методов воздействия при использовании стандартных «потоковых» стентов.

Известны попытки нивелировать негативные эффекты использованием металлических стентов, а также различных покрытий, наносимых на стент [Kogan M.I., Moisyuk Ja. G., Shkodkin S.V., et al. Effectiveness of ureteral stents with nanostructured coating in renal transplantation (preliminary results). Urologiia. 2015; 1:58-61.], но проблема все еще далека от окончательного решения.

Наиболее близким устройством, взятым в качестве прототипа, является устройство неинвазивной санации мочеточниковых стентов содержащее ультразвуковой генератор, состоящий из силового выпрямителя, фильтра и высокочастотного инвертора с выходным трансформатором, и пьезокерамический излучатель с волноводом инструментом (П.И. Шустер, А.А. Новиков, Я.Б. Шустер, О.Г. Новикова. Изменения ультраструктуры биопленок и гидродинамических показателей при неинвазивной ультразвуковой санации мочеточниковых стентов. В кн.: Материалы XVI Конгресса Российского Общества Урологов «Урология в XXI веке». Уфа, 20-22 октября 2016. С. 393.) Акустическое воздействие осуществляется неинвазивно, но из-за высокой частоты воздействия (42кГц) и ограничений по амплитуде воздействия с поверхности тела эффективность процесса санации существенно снижается.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности неинвазивной санации мочеточниковых стентов, снижение их солевой обструкции и создание условий для профилактики обструктивного пиелонефрита.

Указанный технический результат повышения эффективности неинвазивной санации мочеточниковых стентов достигается тем, предлагаемое устройство дополнительно содержит диод, сдвоенный переключатель и дополнительную обмотку выходного трансформатора, причем анод дополнительного диода связан с одной из шин питания генератора, а катод подключен к одному из первой группы контактов сдвоенного переключателя, другой контакт этой группы связан с выходом фильтра, а общий контакт подсоединен к положительной шине питания высокочастотного инвертора, дополнительная обмотка выходного трансформатора которого через вторую группу контактов сдвоенного переключателя подсоединена последовательно с основной и через общий контакт подключена ко входу пьезокерамического излучателя.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

На Фиг. 2 представлены варианты амплитудной модуляции несущего сигнала:

а) - неполная модуляция,

б) - полная модуляция,

в) - перемодуляция.

Устройство неинвазивной санации мочеточниковых стентов состоит из силового выпрямителя 1, дополнительного диода 2, LC- фильтра 3-4 на выходе выпрямителя 1, сдвоенного переключателя 5-8, первая половина которого 5 через контакт 5-1 связывает катод диода 2 и положительную шину питания инвертора 6, а через контакт 5-2 выход LC- фильтра 3-4 с инвертором 6. Выходной трансформатор 7 инвертора 6 содержит дополнительную обмотку 7(1-2), которая включена последовательно с основной и, через вторую половину сдвоенного переключателя 8, через контакт 8-1 подсоединяется ко входу пьезокерамического излучателя 9.

Описанное устройство функционирует следующим образом. Как следует из приведенной схемы, амплитудная модуляция выходного сигнала генератора обеспечивается по цепи питания высокочастотного генератора за счет запитывания его от обычного однополупериодного выпрямителя на диоде 2. Благодаря дополнительному переключателю 5 в режиме работы 1, силовой выпрямитель и сглаживающий фильтр 3-4 отключаются, и питающее напряжение поступает на вход высокочастотного инвертора 6 через диод 2. Одновременно срабатывающий переключатель 8 переводит выходной высокочастотный трансформатор в режим повышенной мощности, обеспечивая тем самым на пиках питающего напряжения увеличение амплитуды колебаний рабочего торца ультразвукового инструмента по сравнению с непрерывным режимом работы генератора.

Основными особенностями применения устройства в данном медико-технологическом процессе являются:

- неинвазивность процесса, что определяет задачу обеспечения эффективности воздействия с поверхности тела пациента в глубине гетерогенной среды;

- необходимость снижения теплового эффекта воздействия на поверхности кожного покрова, поскольку предыдущее условие требует, с одной стороны, значительного повышения амплитуды ультразвуковых колебаний на рабочем торце инструмента, а, с другой стороны, повышения площади рабочей поверхности ультразвукового инструмента.

Первая особенность требует учета эффекта затухания акустических колебаний при их распространении по биотканям: здесь необходимо учитывать как коэффициенты затухания разных типов тканей, так и специфику распространения акустических волн и, в первую очередь, квадратичную зависимость затухания от частоты. Поэтому, представляется рациональным выбор наиболее низкой несущей частоты из разрешенных к применению. Поэтому, для повышения эффективности процесса, частота ультразвукового воздействия выбирается в нижней части ультразвукового диапазона до 26,5кГц.

С другой стороны, для обеспечения компромисса между противоречивыми требованиями вышеперечисленных условий, предлагается использовать для питания ультразвукового излучателя амплитудно-модулированный сигнал, приближенный к импульсному режиму работы. Для упрощения реализации предлагаемого устройства, была принята частота модуляции, кратная частоте сетевого питающего напряжения в 50 Гц. Такой режим работы, как показано на фиг. 2, обеспечивает возможность, с одной стороны, повысить пиковую амплитуду ультразвуковых колебаний почти в полтора раза, а с другой, обеспечить снижение теплового поверхностного эффекта при работе излучателя на кожный покров.

Особенность такого типа сигнала в том, что за счет комплексного эффекта двухчастотного воздействия, с одной стороны, обеспечивается глубокое проникновение его даже в неоднородную гетерогенную среду с незначительными отражениями и затуханием на границах сред, а с другой стороны, высокочастотная составляющая препятствует или, по крайней мере, существенно затрудняет, образование биопленок на поверхностях стента, что значительно повышает их резистентность к инкрустации солей.

С использованием разработанного оборудования были проведены исследования по оценке эффективности ультразвукового воздействия на стент мочеточника для уменьшения солевой обструкции и профилактики атаки обструктивного пиелонефрита, путем сравнения ультраструктур биопленок и гидродинамических показателей.

В исследование было включено 40 пациентов с уролитиазом, которым было выполнено стентирование стандартным «потоковым» стентом по ОМС для дренирования почки с целью профилактики обструктивного пиелонефрита. Продолжительность стояния стента у всех пациентов - один месяц. В течение всего месяца все больные амбулаторно получали назначенное лечение. Пациенты были разделены на 4 группы по 10 пациентов в каждой: группа 1 - получали только мочегонные травы или Фитолизин по стандартной схеме, группа 2 - получали мочегонные травы в сочетании с Роватинексом в дозировке по 2 капсулы 3 раза в день до еды, группа 3 - получали мочегонные травы в сочетании с ультразвуковым воздействием на проекцию стента и группа 4 - мочегонные травы, Роватинекс и ультразвуковое воздействие на проекцию стента. С помощью аппарата «Ярус-У» производилось озвучивание над проекцией стента в течение 15 минут 3 раза в неделю. Физические характеристики ультразвукового воздействия: частота - 26 КГц, мощность - 100-150 Вт, максимальная амплитуда в пике амплитудно-модулированного сигнала - 20 мкм. Оценивались: наличие атак обструктивного пиелонефрита, морфология удаленного через один месяц мочеточникового стента (диаметр просвета, протекаемость мл/мин, объемная скорость потока), наличие побочных эффектов. В лаборатории нанотехнологий оценивались ультраструктурная плотность и пластичность биопленки.

В течение месяца наблюдения: в группе 1 - три атаки пиелонефрита, в группе 2 - одна атака пиелонефрита, в группах 3 и 4 - атак пиелонефрита не наблюдали. Исследуя морфологию удаленного стента: лучшие физические параметры протекаемости были в 4 группе и несколько хуже в 3 группе. И на порядок хуже были показатели в 1 и 2 группах. При электронной микроскопии на стенде оценивались ультраструктурная плотность (Ultrastructuraldensity) с определением коэффициента UD-1 и коффициент пластичности DF (Ductilityfactor). На стентах, подвергшихся ультразвуковому озвучиванию, ультраструктурная плотность биопленки была значительно ниже, так же как и коэффициент пластичности, что свидетельствует о более слабых внутренних связях в ультраструктуре биопленки. Побочных эффектов от ультразвуковой терапии не наблюдали ни у одного пациента.

Таким образом, предложенное устройство ультразвукового озвучивания над проекцией мочеточникового стента является дешевым, эффективным и безопасным средством уменьшения солевой обструкции и может быть рекомендовано к применению в составе комплекса лечебных мероприятий, направленных на профилактику обструктивного пиелонефрита.