Способ стимуляции метаболических процессов в органах мочеполовой системы при их хроническом воспалении акустическими ударно-волновыми импульсами Российский патент 2020 года по МПК A61N7/00 A61B17/225 A61N5/00 

Способ относится к области медицины, в частности к урологии, и предназначен для стимуляции метаболических процессов с целью ускорения восстановления функции органов мочеполовой системы при хроническом воспалительном процессе, например, при хроническом пиелонефрите и хроническом простатите и улучшения результатов лечения этих больных.

Хронический пиелонефрит и хронический простатит являются наиболее распространенными и трудноизлечимыми воспалительными заболеваниями органов мочеполовой системы.

Хронический пиелонефрит является самым частым заболеванием мочевой системы во всех возрастных группах (1-4 случая на 1000 взрослого населения), с тенденцией к увеличению распространенности в различных возрастных группах. Он является одной из частых причин развития хронической почечной недостаточности (ХПН) и нефрогенной гипертензии в связи с низкой эффективностью терапии (выздоравливают от 40 до 65% больных) и частыми рецидивами заболевания. Низкая эффективности антибиотикотерапии при хроническом пиелонефрите связана с полирезистентностью штаммов микроорганизмов к антибиотикам, ухудшением кровоснабжения органа и снижением функциональных резервов при длительном течении заболевания. Применение физиотерапевтических методов терапии у больных хроническим пиелонефритом практически не используется.

Лечение хронического бактериального простатита требует длительной терапии антибиотиками в высоких дозах, причем, как правило, одного курса антибиотика оказывается недостаточно и возникает необходимость в дополнительных курсах терапии антибактериальными препаратами других фармакологических групп. Одной из причин этого является низкая проницаемость ткани предстательной железы (ПЖ) для антибиотиков. При длительно текущем хроническом воспалении ПЖ происходит прогрессирующее склерозирование ее ткани и обеднение сосудистого русла, что еще больше ухудшает доставку антибиотиков к очагу воспаления и уменьшает эффективность антибиотикотерапии. При хроническом абактериальном простатите/синдроме хронической тазовой боли (хронический простатит IIIB) медикаментозное лечение малоэффективно и требуется дополнительные физиотерапевтические воздействия.

Известен способ акустического физиотерапевтического воздействия на органы мочеполовой системы с использованием стимулятора типа "Интрафон-1" с воздействием акустическими колебаниями в звуковом диапазоне с волновой нагрузкой длительностью 7,5-10,5 милисекунд для каждого импульса и группами импульсов длительностью 170-230 милисекунд (Звуковой стимулятор "Интрафон-I". Рекламный проспект ВНИИМТ, N Л-55765, изд. ЦБНТИлесхоза, 1987). Недостатком данного способа является то, что стимуляция с миллисекундной длительностью импульсов соответствует длинам волн метрового диапазона (или диапазона в десятки сантиметров) и является неэффективной с точки зрения воздействия на ткани на клеточном уровне. Кроме того, проницаемость акустических волн звукового диапазона в тканях организма не превышает 10 см, что не позволяет рассчитывать на реализацию стимулирующего эффекта более глубоко расположенных органов и тканей.

Известен также способ физиотерапевтического лечения хронических андрологических и гинекологических заболеваний с использованием аппаратно-программного комплекса «Андро-Гин» с воздействием светодиодным и лазерным излучением низкой интенсивности, электростимуляцией органов, цветоимпульсным воздействием и магнитотерапией (Александров В.П., Кореньков Д.Г., Николаева Е.В. Эффективность аппарата "андрогин" в лечении хронического простатита и секреторного бесплодия Урология. 2006. №3. С. 71-73). Недостатком метода является возможность физиотерапевтического воздействия лишь на органы малого таза, но не на почку из-за более глубокого расположения этого органа и недостаточного проникновения физиотерапевтических факторов в глубоко расположенные органы и ткани.

Известен также способ ударно-волновой литотрипсии, направленный на разрушение камней почки и мочевых путей (Лопаткин Н.А. и др. "Экспериментальное, клиническое и экономическое обоснование дистанционной ударно-волновой литотрипсии на комплексе "УРАТ-П". В сб.: "Эндоскопическая хирургия и дистанционная литотрипсия". Изд. РГМУ, М., 1992, стр. 98-123). Ударная волна, используемая при литотрипсии характеризуется высокой положительной амплитудой давления (до 140 МПа), короткой продолжительностью импульса (<1 мкс), быстрым нарастанием пиковой амплитуды давления (<10 нс.) с крутым передним фронтом, а также наличием пологого заднего фронта, сменяющегося незначительной по амплитуде отрицательной фазой (растяжения). Важной характеристикой является наличие терапевтического фокуса - зоны сигарообразной формы длиной до 90 мм и диаметром от 2,2 до 6,9 мм, где достигается максимальная амплитуда давления ударной волны. Недостатком способа является высокая вероятность повреждения органов и тканей вследствие развития больших градиентов давления на ткань, вызываемых мощными акустическими импульсами высокой энергии.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является способ стимуляции метаболических процессов в тканях, заключающийся в воздействии акустическими волнами низкой интенсивности на поврежденный орган или ткань (Гарилевич Б.А., Захаров В.Н., Кудрявцев Ю.В., Кирпатовский В.И. Способ стимуляции метаболических процессов в тканях. // Патент РФ на изобретение №2076641. Бюл. 1997. N 10). Способ заключается в воздействии на объект ударными акустическими волнами импульсами микросекундного диапазона в пределах от 3 до 20 МПа по амплитуде и в диапазоне от 15 до 30° по углу наклона фронта ударно-волнового импульса к оси времени на полумикросекундной развертке, при котором характерные размеры возмущения соответствуют 1-3 мм, Подачу ударно-волновых импульсов проводят при длительности импульса на полувысоте его амплитуды от 0,6 до 2,0 мксек.

Недостатком данного способа является относительно небольшая площадь эффективного воздействия на ткань (до 3 мм), что не позволяет рассчитывать на эффективное стимулирование объемных органов, в частности, почки или увеличенной предстательной железы, в том числе за счет активизации их кровоснабжения. Ультразвуковые волны имеют синусоидальную форму с относительно медленным нарастанием переднего фронта и небольшой амплитудой давления (обычно до 0,5 МПа). Глубина проникновения ультразвуковой волны в ткани тела обратно пропорциональна частоте. При частоте 1 МГц (длительность одного колебания 1 мкс) глубина проникновения составляет около 30 мм, что ограничивает возможности воздействия на глубже расположенные внутренние органы. Площадь терапевтической зоны зависит от излучателя, но, как правило, не превышает 4 см². Кроме того, в фокусной зоне, имеющей сигарообразную форму, могут формироваться участки с высоким градиентом давления, что является неблагоприятным фактором. При использованных в данном способе параметрах акустического воздействия стимулирующий эффект достигается преимущественно за счет формирования положительного давления на ткань, поскольку фаза отрицательного давления в этом случае слабо выражена. Это ограничивает терапевтические возможности способа.

Целью изобретения является повышение эффективности стимуляции метаболических процессов в органах и тканях за счет модификации параметров акустического воздействия (амплитуда давления 5-10 МПа с отрицательной фазой импульса 2,5-5,0 МПа, длительность импульсов до 2-4 мксек) и использования расфокусировки акустических импульсов в зоне воздействия. При этом диаметр терапевтической области воздействия составляет до 60 мм, а глубина проникновения ударной волны - до 150 мм с энергией от 15 до 30 Дж. Предлагается терапевтическое воздействие акустическими ударно-волновыми импульсами осуществлять в виде пяти-семи процедур через день при количестве импульсов от 1500 до 2000 импульсов с частотой повторения импульсов 2,0-3,0. Гц.

Ударно-волновой импульс в заявляемом способе и заданных режимах имеет колоколообразную форму с углом наклона фронта ударной волны к оси времени при полумикросекундной развертке от 70 до 80°. Именно такая форма ударной волны обладает оптимальным стимулирующим действием на органы и мягкие ткани. В отличие от ультразвука, ударная волна обладает значительно большей глубиной проникновения в ткани, достигающей 150 мм, что позволяет эффективно воздействовать на внутренние органы. Вследствие большого диаметра терапевтической зоны (60 мм), более половины паренхимы почки и вся предстательная железа одновременно подвергается терапии, что сокращает время терапевтической процедуры без снижения ее эффективности по сравнению со способом-прототипом. В отличие от сфокусированной ударно-волновой терапии, распределение давления в терапевтической зоне происходит равномерно по всей площади. Отсутствие фокусной зоны с избыточным давлением снижает риск повреждения ткани. При этом расширяются возможности варьирования мощности воздействия без увеличения риска повреждения ткани (таблица 1).

Способ осуществляется следующим образом.

Воздействие на предстательную железу.

Для проведения ударно-волновой терапии специальных условий и подготовки больного не требуется. Положение больного во время процедуры на спине с полусогнутыми в коленях и слегка разведенными ногами. Воздействие осуществляется через промежность. После нанесения звукопроводящего геля под ультразвуковым контролем осуществляется наведение головки генератора на область предстательной железы. Параметры воздействия: длительность импульса 4,0 мкс, частота импульсов 2-3 Гц, амплитуда давления в режиме 2-3. общее количество импульсов составляет 1500-2000. Продолжительность сеанса составляет в среднем 10-15 минут. После сеанса больному рекомендует отдых в течение 10-15 минут. После каждой процедуры головку генератора следует обработать стандартным дезинфицирующим раствором. Процедуры выполняются через день. Курс лечения 5-7 процедур.

Воздействие на почки. Положение больного во время процедуры на животе. После нанесения звукопроводящего геля осуществлялось наведение генератора ударных волн на область почки при помощи УЗИ. Ударно-волновое воздействие выполнялось в вышеуказанных параметрах в количестве 5-7 сеансов с интервалом в 2 дня и подачи 2000 импульсов.

Эффективность заявляемого способа подтверждается следующими примерами.

Пример 1. Доказательство безопасности и стимуляции метаболических процессов при использовании заявляемого способа

Шесть интактных белых беспородных крыс подвергали низкоинтенсивному ударно-волновому воздействию на область почки в режиме, соответствующему заявляемому способу (С=4 мкФ, U=3,5 кВ, W=24,5 Дж) с генерацией давления в зоне воздействия 6 МПа при длительности импульса 4 мкс. В каждом режиме на почку подавали 1000 ударно-волновых импульсов. Через 1, 7 и 14 суток удаляли почки и проводили их гистологическое и гистоферментохимическое исследование.

У опытных крыс после ударно-волнового воздействия при гистологическом исследовании не выявили морфологических признаков повреждения ткани почки при исследовании от 1 до 14 суток наблюдения.. Почечные клубочки (Фиг. 1А) и канальцевый аппарат почки (Фиг. 1Б) при всех сроках исследования имел нормальную структуру. При этом уже через 1 сутки выявляли полнокровие клубочков и перитубулярных капилляров (Фиг. 1Б), которое сохранялось до 14 суток наблюдения.

При гистоферментохимическом исследовании определяли соотношение активностей сукцинатдегидрогеназы (СДГ), служащей маркером активности аэробных путей генерации АТФ, и активности лактатдегидрогеназы (ЛДГ), являющейся показателем активности анаэробных гликолитических процессов обеспечения клеток энергией. Результаты показали, что, если в первые сутки после ударно-волнового воздействия соотношение активности этих ферментов изменилось незначительно, то начиная с 3-х суток отмечается достоверное преобладание аэробных путей синтеза АТФ. Если принять исходное соотношение СДГ/ЛДГ за 1, то через 1 сутки оно возрастало до 1,22, через 7 суток - до 1,72, а через 14 суток - до 2,33.

Эти данные свидетельствуют об интенсификации аэробного метаболизма в ткани почки после низкоинтенсивного ударно-волнового воздействия.

Таким образом, воздействие акустическими волнами низкой интенсивности на почки в режиме заявляемого способа не оказывает повреждающего эффекта, но способствует интенсификации микроциркуляции в органе и стимулирует аэробные метаболические процессы в почечных клетках, что является признаком повышения регенераторного потенциала клеток.

Пример 2. Доказательство положительного влияния заявляемого способа на состояние микроциркуляции в почке у больных хроническим пиелонефритом и в предстательной железе больных хроническим простатитом

Известно, что при длительно текущем хроническом воспалительном процессе происходит прогрессивное склерозирование ткани органа и ухудшение микроциркуляции. Низкоинтенсивная ударно-волновая терапия, проводимая в режиме заявляемого способа, способна улучшить микроциркуляцию в пораженном органе, что мы доказали при обследовании больных хроническим пиелонефритом и хроническим простатитом.

У 10 больных хроническим пиелонефритом проводили 5-7 сеансов терапии с интервалом 1-2 дня с проведением допплерографии и определением скорости кровотока по внутрипочечным сегментарным сосудам со сроком наблюдения до 1 месяца. Другим 10 пациентам терапии не проводили.

Результаты обследования показатели, что, если в контрольной группе состояние кровотока по сегментарным артериям почти во все сроки наблюдения существенно не менялось, то у больных, получавших терапию в соответствии с заявляемым способом, происходила стойкая интенсификация кровоснабжения органа. Уже через 2 часа после первого сеанса происходило значительно увеличение скорости кровотока по сегментарным артериям почки (Фиг. 2А), но через 1 сутки этот показатель возвращался к нормальным значениям. После повторных сеансов ударно-волновой терапии происходило прогрессивное возрастание кровотока по внутрипочечным артериям, который, начиная с 5-х суток достоверно превышал значения в группе ставрения (Фиг. 2А). Достоверное возрастание внутрипочечного кровотока сохранялось и в более отдаленном периоде (от 9 дней до 1 месяца (Фиг. 2Б).

У 35 больных хроническим простатитом также провели 5-7-дневный курс низкоинтенсивной ударно-волновой терапии в соответствии с заявляемым способом.

Анализ показателей спектральной допплерографии показал значительное статистически достоверное увеличение как максимальной систолической, так и минимальной диастолической скоростей кровотока в сосудах предстательной железы. Максимальная систолическая скорость кровотока через 14 дней после начала лечения увеличилась в среднем на 80%. Динамика изменений минимальной диастолической скорости имела схожий характер, была менее выражена (возрастание в среднем на 45%), но также статистически достоверна. Через 1 месяц после начала лечения повышенные значения кровотока сохранялись

Данный пример иллюстрирует способность заявляемого способа стимулировать кровоснабжение почки и предстательной железы, пораженных хроническим воспалительным процессом, что обеспечивает лучшие условия для достижения эффекта антибактериальной терапии и сохранении функциональной активности органов, профилактируя развитие хронической почечной недостаточности и склероза предстательной железы.

Пример 3. Доказательство терапевтического действия заявляемого способа при терапии хронического пиелонефрита

У 10 самок белых беспородных крыс моделировали хронический пиелонефрит путем 3-кратного введения культура Е. coli в титре 10⁹ КОЕ/мл с интервалом в 1 неделю в условиях нарушенного пассажа мочи, вызванного скелетизацией мочеточника. Развитие хронического пиелонефрита подтверждали стойкой лейкоцитурией, бактериурией и ухудшением показателей функционального состояния почек (повышение уровня мочевины и креатинина в крови). У пяти животных никаких воздействий не проводили, а у других 5 крыс выполняли 5 сеансов низкоинтенсивной ударно-волновой терапии в соответствии с заявляемым способом с интервалом в 4-5 дней. Животных выводили из эксперимента через 1 месяц после начала терапии с проведением гистологического исследования почек и биохимического исследования крови канальцев.

В этих контрольных экспериментах, где терапию не проводили, выявляли инфильтрацию ткани почек клетками воспаления, склероз многих клубочков, выраженные дистрофические изменения почечных канальцев, во многих канальцах просвет заполнен белковым содержимым, выраженный склероз интерстиция (рис. 3A). В опытной серии, где проводили низкоинтенсивную ударно-волновую терапию соответствии с заявляемым способом, в ткани почек отмечается уменьшение выраженности воспалительных инфильтратов в ткани почки и уменьшение выраженности дистрофических изменений эпителия почечных канальцев, а также уменьшение склероза интерстицая по сравнению с животными контрольной группы (Фиг. 3Б). При этом в клеточном составе инфильтратов в опытной группе преобладали макрофаги и гистиоциты, а также активированные фибробласты, количество которых в контрольной группе было значительно ниже, что свидетельствовало о большей активности репаративных процессов. В опытной серии в меньшей степени были выражены дегенеративные изменения в почечных клубочках извитых канальцах. В то же время степень склерозирования интерстициальной ткани почек в контрольной и экспериментальной группах, была практически равнозначна.

Исследование биохимического состава крови выявило, что у крыс контрольной группы отмечено достоверное возрастание уровня креатинина и мочевины крови, тогда как в опытной группе значения этих показателей, хоть и несколько повышались, но достоверно не отличались от нормальных значений (таблица. 2).

Данный пример иллюстрирует, что курсовое низкоинтенсивное ударно-волновое воздействие на почку при хроническом пиелонефрите способствует уменьшению выраженности воспалительной реакции, что положительно сказывается на сохранности элементов нефрона и сохранности азотовыделительной функции почек.

Пример 4. Влияние заявляемого способа на проницаемость антибиотика в ткань предстательной железы

Лечение хронического бактериального простатита требует длительной терапии антибиотиками в высоких дозах, причем, как правило, одного курса антибиотика оказывается недостаточно, что во многом связано с низкой проницаемостью ткани предстательной железы для антибиотиков, что обусловлено прогрессирующим склерозированием ее ткани и обеднением сосудистого русла. Доказанная способность заявляемого способа улучшать микроциркуляцию в органе в условиях хронического воспалительного процесса обеспечивает существенное повышение доступности антибиотика к органу-мишени.

Пятнадцати крысам производили внутрибрюшинную инъекцию антибиотика гентамицина в терапевтической дозе 1 мг/кг. Через 5 минут 10 крысам осуществляли низкоинтенсивное ударно-волновое воздействие на тазовую область в режиме, соответствующем заявляемому способу при различном количестве импульсов. Другим 5 животным никаких дополнительных воздействий не проводили. Через 2 часа брали пробу крови и ткань предстательной железы для определения в них концентрации антибиотика.

Результаты исследования показали, что если в контрольных опытах концентрация гентамицина в ткани предстательной железы составляла 32±3 мкг/г ткани, то в опытной группе она возрастала почти на 2 порядка, составляя 3186±213 мкг/г ткани (p<0,001). Соотношение концентрации гентамицина в крови и ткани предстательной железы в контрольной группе составило 2,3±0,1, тогда как в опытной группе в зависимости от количества импульсов оно колебалось от 42±4 при 500 импульсах до 97±6 при 1500 импульсах.

Таким образом, заявляемый способ значительно увеличивает доступность антибиотика тканям предстательной железы, способствуя тем самым повышению эффективности лечения больных хроническим бактериальным простатитом, причем наибольший эффект достигается при использовании 1500 импульсов.

Пример 5. Сравнительная оценка эффективности терапии больных хроническим простатитом с использованием заявляемого способа и способа-прототипа

Мы оценили результаты комплексного лечения 68 пациентов, страдающих хроническим простатитом, из которых 35 больным наряду со стандартным протоколом лечения провели расфокусированную низкоинтенсивную ударно-волновую терапию в соответствии с заявляемым способом (основная группа), а 33 больным провели ударно-волновую терапию в соответствии со способом-прототипом (группа контроля).

На фоне проведения комплексной терапии у всех пациентов как основной, так и контрольной групп отмечалось уменьшение основных клинических проявлений заболевания: болей, нарушений мочеиспускания. При этом у пациентов основной группы отмечался более быстрый и выраженный обезболивающий эффект, наступавший после 1-2 процедур (таблица 3).

Антибактериальное и противовоспалительное действие ударных волн в режиме заявляемого способа обусловило уменьшение количества лейкоцитов в секрете предстательной железы на фоне лечения у пациентов основной группы, а статистически значимое увеличение лецитиновых зерен свидетельствует об улучшении функционального состояния простаты.

Под воздействием ударно-волновой терапии в режиме заявляемого способа происходило значительное улучшение параметров мочеиспускания: максимальная скорость увеличилась в среднем на 36%, в то время как в группе контроля - лишь на 19%.

Обнадеживающие результаты были получены нами при лечении пациентов с фиброзными изменениями предстательной железы на фоне длительно протекающего хронического простатита. Среди пациентов основной группы у 10 при УЗИ выявлялись более или менее выраженные фиброзно-склеротические изменения простаты. После проведения курса ударно-волновой терапии по заявляемому способу у 7 из них (70%) было отмечено уменьшение размеров и эхоплотности участков фиброза.

Данный пример иллюстрирует, что при использовании заявляемого способа в комплексном лечении хронического простатита достигается более высокая эффективность терапии с более ранним уменьшением болевого синдрома, более выраженным антибактериальным эффектом, более выраженным улучшением параметров мочеиспускания и уменьшением склерозирования стромы железы.

Таким образом, заявляемый способ способствует улучшению лечения больных с хроническими воспалительными заболеваниями органов мочеполовой системы, в частности хроническим пиелонефритом и хроническим простатитом, за счет стимуляции микроциркуляции и метаболической активности клеток пораженного органа, обеспечения лучшей доступности антибиотиков и повышения эффективности антибактериальной терапии, а также уменьшения выраженности фиброзно-склеротических изменений в тканях. Заявляемый способ обеспечивает лучшие результаты лечения этих заболеваний и может способствовать ускорению реабилитации этих больных с сохранением их трудоспособности, что имеет важное экономическое значение.

Изобретение относится к области медицины, а именно к урологии. Осуществляют стимуляцию метаболических процессов в органах мочеполовой системы воздействием низкоинтенсивных ударно-волновых импульсов микросекундного диапазона от 2 до 4 мкс в пределах 5-10 МПа по амплитуде положительной фазы импульса 2,5-5 МПа, с амплитудой отрицательной фазы импульса и энергией от 15 до 30 Дж. В частном случае воздействие ударно-волновыми импульсами на органы мочеполовой системы производится расфокусированным фронтом волны с диаметром фокальной области до 60 мм и глубиной проникновения ударной волны до 150 мм. В частном случае воздействие ударно-волновыми импульсами на органы мочеполовой системы производят в количестве 5-7 сеансов с интервалом в 1-2 суток. В частном случае ударно-волновое воздействие осуществляется при количестве импульсов 1500-2000. В частном случае ударно-волновое воздействие осуществляется на область почек или на область предстательной железы. Способ позволяет восстановить микроциркуляцию в пораженном органе и активизировать аэробные окислительные процессы, повысить регенераторные потенциалы клеток и функциональное состояние органа. 5 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл., 5 пр.

1. Способ стимуляции метаболических процессов в органах мочеполовой системы, включающий воздействие низкоинтенсивными ударно-волновыми импульсами микросекундного диапазона от 2 до 4 мкс в пределах 5-10 МПа по амплитуде положительной фазы импульса 2,5-5 МПа, с амплитудой отрицательной фазы импульса и энергией от 15 до 30 Дж.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздействие ударно-волновыми импульсами на органы мочеполовой системы производится расфокусированным фронтом волны с диаметром фокальной области до 60 мм и глубиной проникновения ударной волны до 150 мм.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздействие ударно-волновыми импульсами на органы мочеполовой системы производится в количестве 5-7 сеансов с интервалом в 1-2 суток.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ударно-волновое воздействие осуществляется при количестве импульсов 1500-2000.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ударно-волновое воздействие осуществляется на область почек.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ударно-волновое воздействие осуществляется на область предстательной железы.