📄Работа №200581
Тема: РАЗРАБОТКА РАБОЧИХ ИНСТРУМЕНТОВ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОЙ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ УРОЛОГИЧЕСКИХ И КАРДИОЛОГИЧЕСКИХ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ КОНКРЕМЕНТОВ
Тип работы
Диссертация
Предмет
медицина
Объем:
153 листов
Год:
2013
Просмотров:
35
700
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Список используемых сокращений 4
Введение 5
ГЛАВА 1. Способы разрушения органоминеральных конкрементов в
организме человека. Обзор литературных источников 13
1. 1 Проблема образования конкрементов в урологии и кардиологии 13
1.2 Способы разрушения органоминеральных конкрементов. Их
достоинства и недостатки 15
1.2.1 Неинвазивные методы разрушения 15
1.2.2 Инвазивные методы разрушения 18
1.2.3 Малоинвазивные методы разрушения 19
1.3 Особенности электроразрядных методов разрушения объектов 32
Постановка цели и задач исследования 41
ГЛАВА 2. Прибор для разрушения ОМК и методики проведения
экспериментов 45
2.1 Прибор для электроимпульсной литотрипсии 45
2.1.1 Технические параметры прибора 45
2.1.2 Принцип работы прибора 46
2.2 Разработка экспериментального стенда и методик проведения
экспериментов 49
2.2.1 Анализ свойств ОМК и создание модельных объектов с учетом их
особенностей 49
2.2.2 Выбор жидкой среды для проведения исследований 52
2.2.3 Экспериментальный стенд и методики проведения экспериментов
53 ГЛАВА 3. Разработка и испытания конструкции зондов 59
3.1 Измерение и анализ выходных электрических характеристик
электроимпульсного литотриптора 59
3.2 Разработка общих требований к исходным материалам и
конструкции зондов 60
3.3 Разработка конструкции зондов разного назначения 65
3.3.1 Разработка конструкции и испытания зондов для дезинтеграции
уролитов 65
3.3.2 Сравнительные испытания различных методов контактной
литотрипсии 79
3.3.3 Разработка конструкции и испытания зондов для дезинтеграции
тотальных коронарных окклюзий 83
3.4 Разработка методики подсчета остаточного ресурса зондов 99
ГЛАВА 4. Исследования эффективности и безопасности дезинтеграции патогенных органоминеральных конкрементов 104
4.1 Исследование эффективности и безопасности электроимпульсной литотрипсии уролитов в клинической практике 104
4.2 Исследование эффективности и безопасности разрушения коронарных окклюзий на аутопсийном материале 114
ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ 120
Список используемой литературы 123
Приложение А. Результаты гистологического исследования мочевых путей
собак после электроимпульсной литотрипсии 137
Приложение Б. Результаты анализа строения и состава мочевых камней 141 Приложение В. Результаты гистологического анализа мочевых путей человека после электроимпульсного воздействия 142
Приложение Г. Результаты гистологического и визуального анализа степени поражения кровеносных сосудов 146
Приложение Д. Акты внедрения результатов диссертационной работы 148 Приложение Е. Патенты и методические рекомендации для врачей 151
Список используемых сокращений
Введение 5
ГЛАВА 1. Способы разрушения органоминеральных конкрементов в
организме человека. Обзор литературных источников 13
1. 1 Проблема образования конкрементов в урологии и кардиологии 13
1.2 Способы разрушения органоминеральных конкрементов. Их
достоинства и недостатки 15
1.2.1 Неинвазивные методы разрушения 15
1.2.2 Инвазивные методы разрушения 18
1.2.3 Малоинвазивные методы разрушения 19
1.3 Особенности электроразрядных методов разрушения объектов 32
Постановка цели и задач исследования 41
ГЛАВА 2. Прибор для разрушения ОМК и методики проведения
экспериментов 45
2.1 Прибор для электроимпульсной литотрипсии 45
2.1.1 Технические параметры прибора 45
2.1.2 Принцип работы прибора 46
2.2 Разработка экспериментального стенда и методик проведения
экспериментов 49
2.2.1 Анализ свойств ОМК и создание модельных объектов с учетом их
особенностей 49
2.2.2 Выбор жидкой среды для проведения исследований 52
2.2.3 Экспериментальный стенд и методики проведения экспериментов
53 ГЛАВА 3. Разработка и испытания конструкции зондов 59
3.1 Измерение и анализ выходных электрических характеристик
электроимпульсного литотриптора 59
3.2 Разработка общих требований к исходным материалам и
конструкции зондов 60
3.3 Разработка конструкции зондов разного назначения 65
3.3.1 Разработка конструкции и испытания зондов для дезинтеграции
уролитов 65
3.3.2 Сравнительные испытания различных методов контактной
литотрипсии 79
3.3.3 Разработка конструкции и испытания зондов для дезинтеграции
тотальных коронарных окклюзий 83
3.4 Разработка методики подсчета остаточного ресурса зондов 99
ГЛАВА 4. Исследования эффективности и безопасности дезинтеграции патогенных органоминеральных конкрементов 104
4.1 Исследование эффективности и безопасности электроимпульсной литотрипсии уролитов в клинической практике 104
4.2 Исследование эффективности и безопасности разрушения коронарных окклюзий на аутопсийном материале 114
ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ 120
Список используемой литературы 123
Приложение А. Результаты гистологического исследования мочевых путей
собак после электроимпульсной литотрипсии 137
Приложение Б. Результаты анализа строения и состава мочевых камней 141 Приложение В. Результаты гистологического анализа мочевых путей человека после электроимпульсного воздействия 142
Приложение Г. Результаты гистологического и визуального анализа степени поражения кровеносных сосудов 146
Приложение Д. Акты внедрения результатов диссертационной работы 148 Приложение Е. Патенты и методические рекомендации для врачей 151
Список используемых сокращений
📖 Введение
Патологические органоминеральные конкременты (ОМК), образующиеся при нарушении функционирования организма, встречаются практически во всех органах и тканях человека. Образование конкрементов приводит, в частности, к закупорке кровеносных сосудов (атеросклерозу) и мочекаменной болезни (уролитиазу). Заболевания кровеносной системы занимают 13,5 % среди всех болезней, регистрируемых в мире ежегодно, и являются причиной самой высокой смертности (около 30 %) [1]. Мочекаменной болезнью страдают 2-3 % людей, при этом уролитиаз может стать причиной серьезных осложнений и даже летального исхода [2].
В настоящее время проблема разрушения и извлечения органоминеральных конкрементов из организма человека остается достаточно актуальной. Для решения данной проблемы интенсивно развиваются и внедряются в клиническую практику малоинвазивные и неинвазивные технологии. К неинвазивным технологиям в первую очередь относятся медикаментозное лечение и ударно-волновая терапия [3-6]. Не смотря на то, что неинвазивные технологии не требуют хирургического вмешательства и исключают риск занесения инфекций в организм, они имеют множество недостатков, среди которых низкая эффективность (медикаментозное лечение), длительность проведения терапии, большой риск повреждения мягких тканей при прохождении ударных волн, ограничения в использовании, сложность в эксплуатации и дороговизна (ударно-волновая терапия) [7, 8, 9].
Альтернативными методами лечения больных, страдающих заболеваниями, приводящими к образованию ОМК, являются малоивазивные хирургические процедуры с использованием эндоскопических устройств [10, 11]. Благодаря активному внедрению эндоскопических методов в хирургию стало возможным сократить число открытых операций и уменьшить риск возникновения послеоперационных осложнений.
В настоящее время для дезинтеграции (разрушения) ОМК в урологии, активно применяется контактная литотрипсия (от греческого «lithos» - камень, «tripsy» - фрагментация, дробление), использующаяся, в последнее десятилетие и в кардиологии [12]. Принцип работы малоинвазивных контактных методов разрушения ОМК заключается в сдавливании, дроблении и испарении патогенных образований.
Дезинтеграция мочевых камней малоинвазивными методами осуществляется с помощью лазерной, пневматической, ультразвуковой, электрогидравлической и электроимпульсной контактной литотрипсии [13, 14, 15]. Для разрушения ОМК кровеносных сосудов в последние десятилетия применяются методы, сходные по принципу действия с контактной литотрипсией для урологии. В приборах для разрушения коронарных окклюзий используются рабочие инструменты лазерного, радиочастотного, механического, либо ультразвукового действия [16-19]. Однако, не смотря на наличие различных методов разрушения ОМК, они имеют существенные недостатки: относительно высокую травматичность, длительность проведения процедуры и ограниченную гибкость рабочего инструмента. Способов дезинтеграции ОМК, удовлетворяющих всем потребностям медицинской практики, в настоящее время не существует. Из вышеизложенного, следует, что исследования и разработки, направленные на развитие новых малоинвазивных методов разрушения органоминеральных конкрементов образующихся в организме человека, являются актуальными.
Среди малоинвазивных методов, имеющих возможность точной дозировки энергии, гибкие рабочие инструменты (зонды) малого диаметра, относительно низкую стоимость и высокую эффективность, обращают на себя внимание методы, основанные на разрушении конкрементов с помощью энергии искрового электрического разряда. В медицине способы разрушения ОМК, посредствам электрического разряда в жидкой среде, реализованы в электроимпульсном и электрогидравлическом методах литотрипсии в урологии [20, 21].
Электрогидравлический метод, основанный на воздействии ударной волны на камень, в результате формирования электрического пробоя в жидкости, является эффективным методом дробления мочевых камней. Однако, по данным отечественных и зарубежных публикаций, метод является травматичным и его применение ограничено. При электрогидравлическом воздействии существует высокий риск перфорации, либо повреждения близлежащих органов и тканей в результате воздействия ударной волны и локального нагрева среды вблизи рабочего инструмента [22, 23]. Относительно новый электроимпульсный метод (используется в урологии с 2006 г.) является не только эффективным, но и, в сравнении с электрогидравлическим, безопасным методом [24]. При электроимпульсном разрушении мочевых камней в жидкой среде, электрический пробой развивается в камне, а не в окружающей жидкости, что способствует безопасному разрушению материала при энергиях в разрядном канале существенно меньших по сравнению с электрогидравлическим способом [25]. Однако, электроимпульсная литотрипсия не получила широкого распространения по причине низкой надежности рабочего инструмента (зонда литотриптора). Разработка новых, более совершенных зондов позволит использовать электроимпульсную литотрипсию, как эффективный и относительно безопасный метод для разрушения ОМК. Однако разработка зондов потребует проведения дополнительных исследований по выявлению закономерностей разрушения ОМК, т.к. эффективность дезинтеграции определяет не только метод, но и инструмент, посредством которого осуществляется воздействие на конкремент.
В кардиологии методы электроразрядной литотрипсии не используется. Однако интенсивное развитие эндоскопических методов в кардиологии и опыт применения электроразрядной литотрипсии в урологии, позволяет предположить, что использование электрического разряда может быть эффективно и для дезинтеграции окклюзий кровеносных сосудов.
Таким образом, разработка зондов для электроразрядного разрушения ОМК мочевыделительной и кровеносной систем и проведение исследований по выявлению закономерностей процесса дезинтеграции конкрементов имеют как научную, так и практическую ценность. Полученные результаты позволят увеличить эффективность и безопасность процедуры электроимпульсной литотрипсии в урологии и создать научные основы для применения электроразрядных методов в кардиологии.
Целью диссертационной работы является разработка рабочих инструментов и исследование закономерностей электроразрядной дезинтеграции органоминеральных конкрементов, образующихся в мочевыделительной и кровеносной системах человека.
Для реализации поставленной цели определены основные задачи исследования:
1. Разработка методик для проведения исследований по разрушению модельных и реальных ОМК и определению параметров безопасного воздействия электрического разряда на живую ткань.
2. Разработка конструкции зондов для проведения литотрипсии в мочевыделительной и кровеносной системах и исследование особенностей их работы (ресурс, надежность, дефекты, возникающие в процессе эксплуатации).
3. Выявление закономерностей эффективного и безопасного разрушения мочевых камней и коронарных окклюзий в зависимости от энергии и частоты следования электрических импульсов, особенностей конструктивного исполнения зондов.
4. Разработка рекомендаций по выбору режимов работы контактного электроразрядного прибора (энергии и частоты следования импульсов) и конструкций зондов для проведения литотрипсии мочевых камней и коронарных окклюзий.
Для решения поставленных задач используются методы теоретической электротехники, техники высоких напряжений, методы, основанные на теории разработки биотехнических систем и методы математической статистики.
Объектом исследования является процесс дезинтеграции органоминеральных конкрементов мочевыделительной и кровеносной систем при воздействии энергии электрических разрядов посредством зондов, разработанных при выполнении работы.
Предметом исследования является конструкция, ресурс, показатели надежности работы зондов, эффективности и безопасности разрушения ОМК мочевыделительной и кровеносной систем при воздействии энергии электрических разрядов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Предложено оригинальное конструктивное исполнение зондов для проведения электрогидравлической дезинтеграции коронарных окклюзий, позволяющее решить проблему реканализации тромбированных сосудов, и конструктивное исполнение зондов для электроимпульсной дезинтеграции мочевых камней, позволяющее осуществлять литотрипсию совместно с экстракцией фрагментов камней.
2. Установлены параметры эффективности и безопасности разрушения модельных и реальных ОМК в мочевыделительной системе в зависимости от конструктивных особенностей зондов, энергии и частоты следования электрических импульсов.
3. Впервые получены данные, на основе испытаний модельных и аутопсийных объектов, демонстрирующие возможность использования электрогидравлического метода для эффективного и безопасного разрушения тотальных окклюзий кровеносных сосудов.
Практическая значимость:
1. Разработаны конструкции зондов, совместимые с современными эндоскопическими инструментами (литоэкстракторами), что позволяет использовать их для проведения процедуры литоэкстрактотрипсии (разрушения камней и извлечения их осколков с помощью экстракторов).
2. Предложена методика подсчета остаточного ресурса зонда, позволяющая врачу своевременно оценивать работоспособность инструмента и оперативно заменять зонды в момент подготовки к процедуре литотрипсии, а не во время её.
3. Даны рекомендации по выбору значений энергии и частоты электрических импульсов для разработанных типов зондов, позволяющие обеспечить эффективность и безопасность проведения электроимпульсной литотрипсии в клинической практике.
4. Результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, легли в основу разработки технологии производства электроимпульсных зондов в ООО «МедЛайн» (г. Томск). Зонды успешно применяются в клинической практике для лечения мочекаменной болезни в госпитальных клиниках им. А.Г.Савиных СибГМУ, МЛПУ «Медико-санитарная часть № 2» (г.Томск), МУЗ «Городская клиническая больница № 11» (г. Новосибирск), ЗАО «Медицинский центр «Авиценна»» (г. Новосибирск), МБУ «Центральная городская больница» (г. Железнодорожный).
5. Полученные результаты исследований электрогидравлической дезинтеграции тотальных коронарных окклюзий позволяют приступить к созданию нового медицинского аппарата для разрушения ОМК в кровеносной системе.
Достоверность полученных результатов подтверждается большим объемом экспериментальных данных, воспроизводимостью и повторяемостью результатов, а так же использованием современных методов исследования.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Конструкции зондов для электроимпульсной литотрипсии мочевых
камней и электрогидравлического разрушения тотальных окклюзий, позволяющие проводить процедуру совместно с современным
эндоскопическим оборудованием.
2. Методика подсчета остаточного ресурса работы электроимпульсных зондов.
3. Закономерности дезинтеграции ОМК в зависимости от величины энергии в импульсе, конструктивных особенностей зондов (диаметра разрядной головки, величины заглубления центрального электрода) и физико-химических свойств конкрементов.
4. Результаты по безопасности и эффективности разрушения реальных ОМК мочевыделительной и кровеносной систем, используя разработанные зонды.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 16-ой, 17-ой и 18-ой Международный научнопрактических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Томск, 2012, 2011,2012), 1-ой и 3-ей Международных научно-практических конференциях «Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования в физиологии и медицине» (Санкт-Петербург, 2010, 2012), 16-ом Международном симпозиуме «High
Current Electronics» (Томск, 2010), 1-ой Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Электронные приборы, системы и технологии» (Томск, 2012), 1-ом конгрессе урологов Сибири (Кемерово, 2012), 25-ой Всероссийской научно-практической
конференции студентов, молодых ученых и специалистов «Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы» (Рязань, 2012).
Личный вклад автора заключается в постановке и проведении экспериментов, анализе и интерпретации полученных результатов. Основные результаты, научные положения и выводы получены на основе исследований, проведенных при непосредственном участии автора. В том числе, личный вклад автора состоит:
- в проведении исследований по разработке, испытанию и выбору оптимальных конструкций зондов для разрушения мочевых камней и коронарных окклюзий;
- в исследовании закономерностей разрушения мочевых камней и кровеносных окклюзий в зависимости от конструктивных особенностей зондов и параметров импульсов воздействия;
- в анализе результатов гистологических исследований и определении границ безопасного электроразрядного воздействия на ткани мочевыделительной системы и кровеносных сосудов ;
- в разработке методики подсчета остаточного ресурса зонда для оценки состояния работоспособности инструмента и рекомендаций по выбору режима работы прибора и зондов для обеспечения эффективности и безопасности проведения литотрипсии.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, 1 патент на изобретение и 1 патент на полезную модель, 1 методические рекомендации для врачей и 8 тезисов докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и заключения, списка литературы из 128 наименований и шести приложений. Основное содержание работы изложено на 136 страницах, включая 43 рисунка и 21 таблицу.
В настоящее время проблема разрушения и извлечения органоминеральных конкрементов из организма человека остается достаточно актуальной. Для решения данной проблемы интенсивно развиваются и внедряются в клиническую практику малоинвазивные и неинвазивные технологии. К неинвазивным технологиям в первую очередь относятся медикаментозное лечение и ударно-волновая терапия [3-6]. Не смотря на то, что неинвазивные технологии не требуют хирургического вмешательства и исключают риск занесения инфекций в организм, они имеют множество недостатков, среди которых низкая эффективность (медикаментозное лечение), длительность проведения терапии, большой риск повреждения мягких тканей при прохождении ударных волн, ограничения в использовании, сложность в эксплуатации и дороговизна (ударно-волновая терапия) [7, 8, 9].
Альтернативными методами лечения больных, страдающих заболеваниями, приводящими к образованию ОМК, являются малоивазивные хирургические процедуры с использованием эндоскопических устройств [10, 11]. Благодаря активному внедрению эндоскопических методов в хирургию стало возможным сократить число открытых операций и уменьшить риск возникновения послеоперационных осложнений.
В настоящее время для дезинтеграции (разрушения) ОМК в урологии, активно применяется контактная литотрипсия (от греческого «lithos» - камень, «tripsy» - фрагментация, дробление), использующаяся, в последнее десятилетие и в кардиологии [12]. Принцип работы малоинвазивных контактных методов разрушения ОМК заключается в сдавливании, дроблении и испарении патогенных образований.
Дезинтеграция мочевых камней малоинвазивными методами осуществляется с помощью лазерной, пневматической, ультразвуковой, электрогидравлической и электроимпульсной контактной литотрипсии [13, 14, 15]. Для разрушения ОМК кровеносных сосудов в последние десятилетия применяются методы, сходные по принципу действия с контактной литотрипсией для урологии. В приборах для разрушения коронарных окклюзий используются рабочие инструменты лазерного, радиочастотного, механического, либо ультразвукового действия [16-19]. Однако, не смотря на наличие различных методов разрушения ОМК, они имеют существенные недостатки: относительно высокую травматичность, длительность проведения процедуры и ограниченную гибкость рабочего инструмента. Способов дезинтеграции ОМК, удовлетворяющих всем потребностям медицинской практики, в настоящее время не существует. Из вышеизложенного, следует, что исследования и разработки, направленные на развитие новых малоинвазивных методов разрушения органоминеральных конкрементов образующихся в организме человека, являются актуальными.
Среди малоинвазивных методов, имеющих возможность точной дозировки энергии, гибкие рабочие инструменты (зонды) малого диаметра, относительно низкую стоимость и высокую эффективность, обращают на себя внимание методы, основанные на разрушении конкрементов с помощью энергии искрового электрического разряда. В медицине способы разрушения ОМК, посредствам электрического разряда в жидкой среде, реализованы в электроимпульсном и электрогидравлическом методах литотрипсии в урологии [20, 21].
Электрогидравлический метод, основанный на воздействии ударной волны на камень, в результате формирования электрического пробоя в жидкости, является эффективным методом дробления мочевых камней. Однако, по данным отечественных и зарубежных публикаций, метод является травматичным и его применение ограничено. При электрогидравлическом воздействии существует высокий риск перфорации, либо повреждения близлежащих органов и тканей в результате воздействия ударной волны и локального нагрева среды вблизи рабочего инструмента [22, 23]. Относительно новый электроимпульсный метод (используется в урологии с 2006 г.) является не только эффективным, но и, в сравнении с электрогидравлическим, безопасным методом [24]. При электроимпульсном разрушении мочевых камней в жидкой среде, электрический пробой развивается в камне, а не в окружающей жидкости, что способствует безопасному разрушению материала при энергиях в разрядном канале существенно меньших по сравнению с электрогидравлическим способом [25]. Однако, электроимпульсная литотрипсия не получила широкого распространения по причине низкой надежности рабочего инструмента (зонда литотриптора). Разработка новых, более совершенных зондов позволит использовать электроимпульсную литотрипсию, как эффективный и относительно безопасный метод для разрушения ОМК. Однако разработка зондов потребует проведения дополнительных исследований по выявлению закономерностей разрушения ОМК, т.к. эффективность дезинтеграции определяет не только метод, но и инструмент, посредством которого осуществляется воздействие на конкремент.
В кардиологии методы электроразрядной литотрипсии не используется. Однако интенсивное развитие эндоскопических методов в кардиологии и опыт применения электроразрядной литотрипсии в урологии, позволяет предположить, что использование электрического разряда может быть эффективно и для дезинтеграции окклюзий кровеносных сосудов.
Таким образом, разработка зондов для электроразрядного разрушения ОМК мочевыделительной и кровеносной систем и проведение исследований по выявлению закономерностей процесса дезинтеграции конкрементов имеют как научную, так и практическую ценность. Полученные результаты позволят увеличить эффективность и безопасность процедуры электроимпульсной литотрипсии в урологии и создать научные основы для применения электроразрядных методов в кардиологии.
Целью диссертационной работы является разработка рабочих инструментов и исследование закономерностей электроразрядной дезинтеграции органоминеральных конкрементов, образующихся в мочевыделительной и кровеносной системах человека.
Для реализации поставленной цели определены основные задачи исследования:
1. Разработка методик для проведения исследований по разрушению модельных и реальных ОМК и определению параметров безопасного воздействия электрического разряда на живую ткань.
2. Разработка конструкции зондов для проведения литотрипсии в мочевыделительной и кровеносной системах и исследование особенностей их работы (ресурс, надежность, дефекты, возникающие в процессе эксплуатации).
3. Выявление закономерностей эффективного и безопасного разрушения мочевых камней и коронарных окклюзий в зависимости от энергии и частоты следования электрических импульсов, особенностей конструктивного исполнения зондов.
4. Разработка рекомендаций по выбору режимов работы контактного электроразрядного прибора (энергии и частоты следования импульсов) и конструкций зондов для проведения литотрипсии мочевых камней и коронарных окклюзий.
Для решения поставленных задач используются методы теоретической электротехники, техники высоких напряжений, методы, основанные на теории разработки биотехнических систем и методы математической статистики.
Объектом исследования является процесс дезинтеграции органоминеральных конкрементов мочевыделительной и кровеносной систем при воздействии энергии электрических разрядов посредством зондов, разработанных при выполнении работы.
Предметом исследования является конструкция, ресурс, показатели надежности работы зондов, эффективности и безопасности разрушения ОМК мочевыделительной и кровеносной систем при воздействии энергии электрических разрядов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Предложено оригинальное конструктивное исполнение зондов для проведения электрогидравлической дезинтеграции коронарных окклюзий, позволяющее решить проблему реканализации тромбированных сосудов, и конструктивное исполнение зондов для электроимпульсной дезинтеграции мочевых камней, позволяющее осуществлять литотрипсию совместно с экстракцией фрагментов камней.
2. Установлены параметры эффективности и безопасности разрушения модельных и реальных ОМК в мочевыделительной системе в зависимости от конструктивных особенностей зондов, энергии и частоты следования электрических импульсов.
3. Впервые получены данные, на основе испытаний модельных и аутопсийных объектов, демонстрирующие возможность использования электрогидравлического метода для эффективного и безопасного разрушения тотальных окклюзий кровеносных сосудов.
Практическая значимость:
1. Разработаны конструкции зондов, совместимые с современными эндоскопическими инструментами (литоэкстракторами), что позволяет использовать их для проведения процедуры литоэкстрактотрипсии (разрушения камней и извлечения их осколков с помощью экстракторов).
2. Предложена методика подсчета остаточного ресурса зонда, позволяющая врачу своевременно оценивать работоспособность инструмента и оперативно заменять зонды в момент подготовки к процедуре литотрипсии, а не во время её.
3. Даны рекомендации по выбору значений энергии и частоты электрических импульсов для разработанных типов зондов, позволяющие обеспечить эффективность и безопасность проведения электроимпульсной литотрипсии в клинической практике.
4. Результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, легли в основу разработки технологии производства электроимпульсных зондов в ООО «МедЛайн» (г. Томск). Зонды успешно применяются в клинической практике для лечения мочекаменной болезни в госпитальных клиниках им. А.Г.Савиных СибГМУ, МЛПУ «Медико-санитарная часть № 2» (г.Томск), МУЗ «Городская клиническая больница № 11» (г. Новосибирск), ЗАО «Медицинский центр «Авиценна»» (г. Новосибирск), МБУ «Центральная городская больница» (г. Железнодорожный).
5. Полученные результаты исследований электрогидравлической дезинтеграции тотальных коронарных окклюзий позволяют приступить к созданию нового медицинского аппарата для разрушения ОМК в кровеносной системе.
Достоверность полученных результатов подтверждается большим объемом экспериментальных данных, воспроизводимостью и повторяемостью результатов, а так же использованием современных методов исследования.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Конструкции зондов для электроимпульсной литотрипсии мочевых
камней и электрогидравлического разрушения тотальных окклюзий, позволяющие проводить процедуру совместно с современным
эндоскопическим оборудованием.
2. Методика подсчета остаточного ресурса работы электроимпульсных зондов.
3. Закономерности дезинтеграции ОМК в зависимости от величины энергии в импульсе, конструктивных особенностей зондов (диаметра разрядной головки, величины заглубления центрального электрода) и физико-химических свойств конкрементов.
4. Результаты по безопасности и эффективности разрушения реальных ОМК мочевыделительной и кровеносной систем, используя разработанные зонды.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 16-ой, 17-ой и 18-ой Международный научнопрактических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Томск, 2012, 2011,2012), 1-ой и 3-ей Международных научно-практических конференциях «Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования в физиологии и медицине» (Санкт-Петербург, 2010, 2012), 16-ом Международном симпозиуме «High
Current Electronics» (Томск, 2010), 1-ой Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Электронные приборы, системы и технологии» (Томск, 2012), 1-ом конгрессе урологов Сибири (Кемерово, 2012), 25-ой Всероссийской научно-практической
конференции студентов, молодых ученых и специалистов «Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы» (Рязань, 2012).
Личный вклад автора заключается в постановке и проведении экспериментов, анализе и интерпретации полученных результатов. Основные результаты, научные положения и выводы получены на основе исследований, проведенных при непосредственном участии автора. В том числе, личный вклад автора состоит:
- в проведении исследований по разработке, испытанию и выбору оптимальных конструкций зондов для разрушения мочевых камней и коронарных окклюзий;
- в исследовании закономерностей разрушения мочевых камней и кровеносных окклюзий в зависимости от конструктивных особенностей зондов и параметров импульсов воздействия;
- в анализе результатов гистологических исследований и определении границ безопасного электроразрядного воздействия на ткани мочевыделительной системы и кровеносных сосудов ;
- в разработке методики подсчета остаточного ресурса зонда для оценки состояния работоспособности инструмента и рекомендаций по выбору режима работы прибора и зондов для обеспечения эффективности и безопасности проведения литотрипсии.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ, 1 патент на изобретение и 1 патент на полезную модель, 1 методические рекомендации для врачей и 8 тезисов докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и заключения, списка литературы из 128 наименований и шести приложений. Основное содержание работы изложено на 136 страницах, включая 43 рисунка и 21 таблицу.
✅ Заключение
В диссертационной работе были разработаны рабочие инструменты (зонды) и исследованы закономерности электроразрядной дезинтеграции ОМК образующихся при урологических и кардиологических заболеваниях.
Результаты диссертационной работы следующие:
1. Разработаны конструкции зондов для проведения
электрогидравлической дезинтеграции окклюзий и конструкции урологических зондов, позволяющие проводить процедуру литотрипсии совместно с другим эндоскопическим инструментом.
2. Разработана конструкция ручки-манипулятора для совместной литотрипсии и экстракции мочевых камней разработанными зондами и существующими экстракторами.
3. Выявлена зависимость изменения ресурса зондов от их типоразмера и режима работы прибора. Определены поправочные коэффициенты для расчета ресурса зондов.
4. Разработана методика подсчета остаточного ресурса зондов, позволяющая врачу своевременно оценивать работоспособность инструмента и оперативно заменять зонды в момент подготовки к процедуре литотрипсии, а не во время её.
5. Получены зависимости эффективности разрушения ОМК в мочевыделительной и кровеносной системах от конструктивных особенностей зондов и режимов работы литотриптора: энергии и частоты следования электрических импульсов.
6. Определены границы максимально допустимых энергий, не приводящих к перфорации в тканях мочевыделительной и кровеносной систем.
7. Впервые получены данные, демонстрирующие возможность применения электрогидравлического метода для разрушения тотальных окклюзий кровеносных сосудов, позволяющие приступить к созданию нового медицинского прибора.
8. Приведены рекомендации по использованию режимов работы электроимпульсного прибора и типоразмеров зондов для обеспечения эффективности и безопасности проведения литотрипсии.
По результатам диссертационной работы сделаны следующие выводы:
1. Оптимальная конструкция головки зонда для электроимпульсной литотрипсии представляет собой два коаксиально расположенных цилиндрических электрода длиной до 10 мм, разделенных комбинированной изоляцией, с внешним диаметром головки зонда не более 1,6 мм. Такая конструкция позволяет надежно передавать импульсное напряжение с амплитудой до 10 кВ, длительностью импульсов до 5000 нс и фронтом импульса менее 50 нс от 893 до 2295 импульсов (для зондов с диаметром 0,90 и 1,49 мм, соответственно) с энергией в импульсе 1,0 Дж.
2. Оптимальная конструкция разрядной головки зонда для электрогидравлической дезинтеграции ОМК кровеносных сосудов представляет собой два коаксиально расположенных цилиндрических электрода длиной до 2 мм, разделенных комбинированной изоляцией, с внешним диаметром головки зонда не более 1,1 мм. При этом, центральный электрод полый и смещен внутрь относительно дистального конца внешнего электрода на 0,7 мм. Такая конструкция позволяет надежно передавать импульсное напряжение с амплитудой до 10 кВ и фронтом импульса менее 50 нс в течении 200 импульсов с энергией в импульсе 0,1 Дж.
3. Эмпирически установлено, что ресурс работы зондов зависит от конструктивных особенностей зондов и режима работы прибора, и может быть определен по формуле:
Nwf =N x kwf, где NWf - ресурс зонда для конкретного сочетания «энергия - частота»; N - ресурс зонда при максимальном значении энергии 1,0 Дж и максимальной частоте следования импульсов 5 Гц (для каждого типоразмера зонда значение N индивидуально); kWf - эмпирически установленный коэффициент, зависящий от уровня энергии (W) и частоты (f). Зонды диаметром 0,90; 1,27 и 1,49 мм имеют
ресурс работы N - (893,00±181,75), (1437,78±193,36) и
(2295,42±223,90) импульсов, соответственно.
4. Суммарная энергия, требуемая для разрушения мочевых камней электроимпульсным методом, в среднем составляет от 30,0 до 173,7 Дж, коронарных окклюзий электрогидравлическим методом - от 12,0 до 25,8 Дж, и зависит от физико-химических свойств и размеров конкремента. При этом, безопасная энергия одиночного импульса при воздействии на стенку мочеточника составляет не более 0,7 Дж, мочевого пузыря не более 1,0 Дж, суммарная энергия, приводящая к перфорации кровеносного сосуда 1,48 Дж и более.
5. Для снижения суммарной энергии дезинтеграции ОМК и, как следствие, риска повреждения тканей организма, необходимо использовать: для камней почек зонды с диаметрами 0,9 мм, для камней мочеточника - с диаметром 1,27 мм и мочевого пузыря - 1,49 мм. Для разрушения коронарных окклюзий, предпочтительно использовать зонды с диаметром 1,1 мм со смещенным центральным электродом внутрь относительно дистального конца внешнего на 0,7 мм.
6. Электроимпульсная литотрипсия, в сравнении с
электрогидравлической и лазерной, позволяет разрушать конкременты более эффективно и имеет меньший риск миграции камня в труднодоступные отделы мочевыделительной системы.
Автор признателен коллективу врачей д.м.н. А.В. Гудкову, к.м.н. А.В. Петлину и к.м.н. К.А. Петлину и сотрудникам ООО «МедЛайн» к.т.н В. П. Черненко и А. В. Дутову за помощь в проведении экспериментов и обсуждении результатов исследований.
Результаты диссертационной работы следующие:
1. Разработаны конструкции зондов для проведения
электрогидравлической дезинтеграции окклюзий и конструкции урологических зондов, позволяющие проводить процедуру литотрипсии совместно с другим эндоскопическим инструментом.
2. Разработана конструкция ручки-манипулятора для совместной литотрипсии и экстракции мочевых камней разработанными зондами и существующими экстракторами.
3. Выявлена зависимость изменения ресурса зондов от их типоразмера и режима работы прибора. Определены поправочные коэффициенты для расчета ресурса зондов.
4. Разработана методика подсчета остаточного ресурса зондов, позволяющая врачу своевременно оценивать работоспособность инструмента и оперативно заменять зонды в момент подготовки к процедуре литотрипсии, а не во время её.
5. Получены зависимости эффективности разрушения ОМК в мочевыделительной и кровеносной системах от конструктивных особенностей зондов и режимов работы литотриптора: энергии и частоты следования электрических импульсов.
6. Определены границы максимально допустимых энергий, не приводящих к перфорации в тканях мочевыделительной и кровеносной систем.
7. Впервые получены данные, демонстрирующие возможность применения электрогидравлического метода для разрушения тотальных окклюзий кровеносных сосудов, позволяющие приступить к созданию нового медицинского прибора.
8. Приведены рекомендации по использованию режимов работы электроимпульсного прибора и типоразмеров зондов для обеспечения эффективности и безопасности проведения литотрипсии.
По результатам диссертационной работы сделаны следующие выводы:
1. Оптимальная конструкция головки зонда для электроимпульсной литотрипсии представляет собой два коаксиально расположенных цилиндрических электрода длиной до 10 мм, разделенных комбинированной изоляцией, с внешним диаметром головки зонда не более 1,6 мм. Такая конструкция позволяет надежно передавать импульсное напряжение с амплитудой до 10 кВ, длительностью импульсов до 5000 нс и фронтом импульса менее 50 нс от 893 до 2295 импульсов (для зондов с диаметром 0,90 и 1,49 мм, соответственно) с энергией в импульсе 1,0 Дж.
2. Оптимальная конструкция разрядной головки зонда для электрогидравлической дезинтеграции ОМК кровеносных сосудов представляет собой два коаксиально расположенных цилиндрических электрода длиной до 2 мм, разделенных комбинированной изоляцией, с внешним диаметром головки зонда не более 1,1 мм. При этом, центральный электрод полый и смещен внутрь относительно дистального конца внешнего электрода на 0,7 мм. Такая конструкция позволяет надежно передавать импульсное напряжение с амплитудой до 10 кВ и фронтом импульса менее 50 нс в течении 200 импульсов с энергией в импульсе 0,1 Дж.
3. Эмпирически установлено, что ресурс работы зондов зависит от конструктивных особенностей зондов и режима работы прибора, и может быть определен по формуле:
Nwf =N x kwf, где NWf - ресурс зонда для конкретного сочетания «энергия - частота»; N - ресурс зонда при максимальном значении энергии 1,0 Дж и максимальной частоте следования импульсов 5 Гц (для каждого типоразмера зонда значение N индивидуально); kWf - эмпирически установленный коэффициент, зависящий от уровня энергии (W) и частоты (f). Зонды диаметром 0,90; 1,27 и 1,49 мм имеют
ресурс работы N - (893,00±181,75), (1437,78±193,36) и
(2295,42±223,90) импульсов, соответственно.
4. Суммарная энергия, требуемая для разрушения мочевых камней электроимпульсным методом, в среднем составляет от 30,0 до 173,7 Дж, коронарных окклюзий электрогидравлическим методом - от 12,0 до 25,8 Дж, и зависит от физико-химических свойств и размеров конкремента. При этом, безопасная энергия одиночного импульса при воздействии на стенку мочеточника составляет не более 0,7 Дж, мочевого пузыря не более 1,0 Дж, суммарная энергия, приводящая к перфорации кровеносного сосуда 1,48 Дж и более.
5. Для снижения суммарной энергии дезинтеграции ОМК и, как следствие, риска повреждения тканей организма, необходимо использовать: для камней почек зонды с диаметрами 0,9 мм, для камней мочеточника - с диаметром 1,27 мм и мочевого пузыря - 1,49 мм. Для разрушения коронарных окклюзий, предпочтительно использовать зонды с диаметром 1,1 мм со смещенным центральным электродом внутрь относительно дистального конца внешнего на 0,7 мм.
6. Электроимпульсная литотрипсия, в сравнении с
электрогидравлической и лазерной, позволяет разрушать конкременты более эффективно и имеет меньший риск миграции камня в труднодоступные отделы мочевыделительной системы.
Автор признателен коллективу врачей д.м.н. А.В. Гудкову, к.м.н. А.В. Петлину и к.м.н. К.А. Петлину и сотрудникам ООО «МедЛайн» к.т.н В. П. Черненко и А. В. Дутову за помощь в проведении экспериментов и обсуждении результатов исследований.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.