Автореферат и диссертация по медицине (14.00.40) на тему:Клинико-экспериментальное обоснование выбора оптимального способа контактной пневматической уретеролитотрипсии

На правах рукописи

ООЗ170240

ФОМКИН РОМАН НИКОЛАЕВИЧ

КЛИНИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬЙОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО СПОСОБА КОНТАКТНОЙ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ УРЕТЕРОЛИТОТРИПСИИ

14.00.40 - урология 14.00.02 - анатомия человека

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

2 з г;дп 2:сз

Саратов - 2008

003170240

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Научные руководители: член-корреспондент РАМН,

профессор

Глыбочко Петр Витальевич;

доктор медицинских наук, профессор

Николенко Владимир Николаевич.

Официальные оппоненты: академик РАМН,

профессор

Колесников Лев Львович;

доктор медицинских наук, профессор

Борисов Владимир Викторович.

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Уральская государственная медицинская

академия Росздрава» Защита диссертации состоится «26» июня 2008 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 208 094 01 при ГОУ ВПО «Саратовский ГМУ Росздрава» по адресу 410012, г Саратов, ул Б Казачья, 112

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Саратовский ГМУ Росздрава»

Автореферат разослан «_» мая 2008 г

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор медицинских наук, профессор

Маслякова Г Н

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследования. Мочекаменная болезнь (уролитиаз) - одно из наиболее частых заболеваний, которое занимает ведущее место в структуре урологической патологии В России оперативные вмешательства, выполняемые по поводу уролитиаза, составляют около 20% (Борисов В В , 2005, Даренков А Ф , Дзеранов Н К, 2005) Среди разнообразных форм проявления мочекаменной болезни более 50% клинических случаев приходится на уретеролитиаз (Новиков И Ф, Довлатян А А ,1995, Dretler S Р .Weinstein А А, 2005)

В настоящее время на основе существующих методологических принципов лечения мочекаменной болезни разработаны новые оперативные технологии лечения уретеролитиаза, позволяющие в большинстве случаев избежать открытых операций и достичь того же результата, но со значительно меньшим риском для дисфункции органа и здоровья пациента (Сергиенко Н Ф , Кучиц С Ф , Шаплыгин JIВ и соавт, 2006) Из них наиболее прогрессивным является эндоскопическая контактная уретеролитотрипсия (Сиваков А А, 2005, Зедан Ф Ф , 2006, Росляков А Ю, и соавт, 2007), причем «золотым стандартом» эффективности и безопасности признан метод пневматической уретеролитотрипсии (Олефир Ю В , Авдейчук Ю И, Акименко М Ю и соавт, 2007, Gonzalez-Enguita С , Rodriguez-Minon-Cifuentes J, 2007) Вместе с тем анализ отдаленных результатов контактной уретеролитотрипсии показал, что частота интраоперационных осложнений травматического генеза остается достаточно высокой и достигает 10% К ним относят баллистический удар (3%), образование гематомы (3%), перфорацию мочеточника (1%), надрыв (2%), разрыв стенки и полный отрыв мочеточника (1%) (Marberger М , Fitzpatrick J М, Jenkins AD et al, 1998, 2004)

Ведется дискуссия о зависимости частоты осложнений от размера, состава и уровня локализации конкремента в мочеточнике Так, при диаметре камня до 5 мм осложнения наблюдаются в единичных случаях, а с увеличением его размера частота интраоперационных осложнений возрастает в 2,5 раза (Erhard А, 2001, Netto N R, 2003, Zanetti G , 2004) Кроме того, отмечено, что при одних и тех же условиях у одних пациентов возникают вышеуказанные осложнения, а у других -

нет Однако комплексных клинико-экспериментальных исследований обоснования необходимости индивидуализации выбора оптимальной мощности и режима контактной пневматической уретеролитотрипсии в зависимости от особенностей макро-микроскопической анатомии и биомеханических свойств различных уровней мочеточника, прочности, размера и химического состава камня у больных различного пола и возраста не проводилось Решению данной научно-практической задачи и посвящено наше исследование

Цель исследования. Клинически и экспериментально обосновать выбор оптимального способа и режима контакгной пневматической уретеролитотрипсии с учетом морфобиомеханических характеристик различных уровней мочеточника, прочности, размера, химического состава и уровня локализации конкремента у пациентов различного возраста и пола Задачи исследования

1. Изучить макро- и микроскопические особенности строения различных уровней правого и левого мочеточников взрослых людей различного пола и возраста

2 Дать качественную и количественную характеристику деформативно-прочностных свойств различных уровней мочеточника при продольной и поперечной растягивающих деформациях у взрослых людей различного пола и возраста с учетом парности органа

3 Исследовать прочностные свойства уролитов различного химического состава при одноосной сжимающей деформации

4 Выявить характер корреляционных и регрессионных взаимоотношений между морфометрическими характеристиками и биомеханическими свойствами мочеточников взрослых людей

5 С помощью математического и компьютерного моделирования определить оптимальные параметры мощности ударной волны для контактной пневматической уретеролитотрипсии у пациентов различного возраста с учетом локализации, размеров и химического состава конкрементов

6 Провести сравнительный анализ результатов лечения больных уретеролитиазом методом пневматической контактной литотрипсии с использованием разработанной методики индивидуализации выбора оптимальных параметров мощности литотриптера и традиционной методики Научная новизна исследования

Впервые проведено комплексное изучение макро- и микроскопических особенностей строения и деформативно-прочностных свойств мочеточников взрослых людей с учетом анатомо-топографического уровня, парности органа, полового диморфизма и возрастной изменчивости Получены новые данные о прочностных свойствах конкрементов различного химического состава

Установлен ряд статистически значимых корреляционных взаимосвязей морфометрических характеристик мочеточника и его деформативно-прочностных свойств Не имеют аналогов составленные на основании корреляционного и регрессионного анализов уравнения парных и множественных регрессий для расчета основных биомеханических характеристик мочеточников взрослых людей

Созданы математическая и компьютерная трехмерная модели мочеточника с конкрементом в его просвете, и смоделирован процесс виртуальной пневматической уретеролитотрипсии

Разработаны экспертно-консультативные таблицы для выбора оптимальных параметров мощности пневматического литотриптера и режима подачи ударной волны, эффективных для фрагментации конкремента и наименее травматичных для стенки мочеточника, с учетом пола и возраста субъекта, размера, химического состава и локализации конкремента

Научно-практическая значимость исследования Полученные данные о макро-микроскопическом строении, размерных характеристиках и деформатавно-прочностных свойствах различных уровней мочеточника с учетом возрастной изменчивости у взрослых людей различного пола необходимых для индивидуализации выбора способа и режима мощности контактного литотриптера, а также для морфобиомеханического обоснования предельно

допустимой тракции мочеточника при выполнении реконструктивно-пластических оперативных вмешательств

Результаты исследования внедрены в учебный процесс кафедр урологии, анатомии человека, топографической анатомии и оперативной хирургии, лучевой диагностики и лучевой терапии ГОУ ВПО «Саратовский ГМУ Росздрава» при изучении разделов «Мочеполовой аппарат», «Оперативные вмешательства в урологии» и «Лучевые методы диагностики в урологии»

Материалы диссертации используются в лечебной деятельности урологических отделений клиники урологии Клинической больницы № 3 ГОУ ВПО «Саратовский ГМУ Росздрава», ГУЗ «Областная клиническая больница», ММУ «Городская клиническая больница № 8» (г Саратов) Полученные данные о корреляционных взаимоотношениях, билатеральных, возрастных и половых особенностях морфобиомеханических характеристик мочеточников используются для математического моделирования и создания биомоделей уродинамики в норме и при патологии на кафедре математической теории упругости и биомеханики ГОУ ВПО Саратовского государственного университета им Н Г Чернышевского

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1 Макро-микроскопические характеристики (наружный и внутренний диаметры, толщина стенки, гистологическое строение) и биомеханические свойства (общая прочность, предел прочности, модуль Юнга, абсолютная и относительная деформации) мочеточников неодинаковы на его различных уровнях и имеют возрастные различия

2 Математическая и компьютерная модели контактной пневматической уретеролитотрипсии, включающие комплексную оценку деформативно-прочностных свойств различных уровней мочеточника, прочности, химического состава, размеров и уровня локализации конкремента в мочеточнике с учетом возраста и пола пациента, позволяют определить

оптимальные параметры длительности импульса и мощности литотрипгера

индивидуально для каждого больного Связь с планом научно-исследовательских работ университета

Диссертация выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ГОУ ВПО «Саратовский ГМУ Росздрава», номер государственной регистрации 01 98 0005303

Апробация результатов исследования

Основные материалы диссертационного исследования доложены и обсуждены на научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов с международным участием «Молодые ученые - здравоохранению региона» и «Молодежь и наука- итоги и перспективы» (Саратов, 2004, 2005, 2006, 2007), межрегиональной научно-практической конференции с международным участием «Реабилитационные технологии XXI века» (Саратов, 2006), научно-практической конференции «Актуальные проблемы современной медицины» (Саратов, 2006), заседании Пленума правления Российского научного медицинского общества урологов (Екатеринбург, 2006; Москва, 2007), заседании Саратовского отделения Российского научного медицинского общества урологов (Саратов, 2006, 2007), межрегиональной конференции «Аспирантские чтения» (Саратов, 2007), областной научно-практическои конференции «Актуальные вопросы урологии и нефрологии» (Саратов, 2007)

Публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 17 научных работ, го которых 2 в журналах, входящих в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК Минобрнауки России для опубликования основных результатов диссертационных исследований

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 198 страницах и состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, главы собственных исследований с 7 подглавами, заключения, выводов, практических рекомендаций

и списка литературы, содержащего 153 работы отечественных и 57 иностранных авторов Иллюстративный материал представлен 58 рисунками, фотографиями и диаграммами Работа содержит 48 таблиц

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Объекты, материал и методы исследования

Материалом исследования послужили мочеточники, взятые при аутопсии взрослых людей, причина смерти которых не была связана с заболеваниями мочевых органов Время от момента смерти до исследования не превышало 15-16 часов, так как механические свойства биологических тканей в течение этого времени изменяются незначительно (Иоффе И Л, Черноматпснцев А Н, Ярцев Ю.А, 1971, Обысов АС, 1971, Николенко В Н, 1984, 1992, 1993, Калмин ОВ , 1992; 1993, БгоШЕ, 1978)

Группировка материала по возрасту проводилась на основании периодизации, рекомендованной VII Всесоюзной научной конференцией по проблемам возрастной морфологии, физиологии и биохимии (Москва, 1965) (табл 1)

Таблица 1

Количество исследованных препаратов в различных возрастно-половых группах

Возрастные группы Пол Количество препаратов Всего Количество экспериментов

1 -й период зрелого возраста Муж 16 34 48

Жен 18 54

2-й период зрелого возраста Муж 16 32 48

Жен 16 48

Пожилой возраст Муж 12 24 36

Жен 12 36

Старческий возраст Муж 10 20 30

Жен 10 30

Итого 110 330

В исследование были включены три группы мочевых камней - ураты (п=12), оксалаты (п== 12) и фосфаты (п=12), удаленные хирургическим путем

Длину мочеточника измеряли цифровым штангенциркулем от лоханочно-мочеточнжового сегмента до места впадения в мочевой пузырь, наружный диаметр и толщину стенки - с помощью тринокулярного микроскопа «MICROS MS-300AT» (Австрия) Диаметр просвета органа рассчитывали как разность наружного диамегра и удвоенной толщины стенки

Размеры конкрементов измеряли цифровым штангенциркулем Масса конкрементов определялась с помощью весов Mettler (точность до 10'5 г), объем -способом погружения в воду мерных сосудов Качественный состав камня исследовался методом оптической кристаллографии с использованием поляризационной микроскопии (микроскоп «MICROS MS-300», Австрия), а также путем проведения классических методов химического анализа

Гистологические исследования выполнены на базе Центральной научно-исследовательской лаборатории ГОУ ВПО «Саратовский ГМУ Росздрава» (зав лабораторией - проф H Б Захарова) Использовались классические методы окраски препаратов мочеточников окраска гематоксилином - эозином, по Ван-Гизону и Вейгерту

Изучение биомеханических свойств мочеточников, математическое и компьютерное моделирование контактной пневматической уретеролитотрипсии выполнены в лаборатории математического моделирования в биомеханике (зав -кандидат физ -мат наук, доцент И В Кириллова) кафедры математической теории упругости и биомеханики механо-математического факультета ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им ИГ Чернышевского» (ректор, заведующий кафедрой доктор физ -мат наук, профессор Л Ю Коссович)

Биомеханические свойства мочеточников и уролитов изучали в эксперименте на разрывной машине «Tira Test 28005» (Германия) с нагрузочной ячейкой 100 H На стандартных по длине и ширине образцах, взятых из верхней, средней и нижней третей мочеточника, определяли обшую прочность, предел прочности, модуль Юнга, максимальную и относительную деформации при продольном и поперечном растяжениях Исследовали прочность уролитов на сжатие

Построение трехмерной модели мочеточника и конкремента проводилось с использованием системы автоматизированного проектирования (САПР) SolidWorks (SohdWorks Corporation) Построенная трехмерная модель геометрии мочеточника с камнем импортировалась в конечно-элементный пакет ADINA 8 4 4 (ADINA R&D, inc ), где для расчетов использован метод конечных элементов

С целью определения клинической эффективности предложенной методики расчета мощности литотриптера с учетом возраста пациента, локализации, размера и предполагаемого химического состава конкремента анализу подвергнуты результаты лечения 178 больных уретеролитиазом в двух группах группе сравнения (п=97), в которой контактная литотрипсия выполнялась без учета дозирования мощности литотриптера, и аналитической (п=81), в которой дезинтеграция камня проводилась с учетом длительности импульса и мощности ударной волны, оптимальными для конкретного больного, определяемыми по данным авторских экспертно-консультативных таблиц Для фрагментации конкрементов применяли пневматический литотриптер «LITHOCLAST- Wolf» фирмы EMS (Швейцария)

Все полученные данные обрабатывали вариационно-статисгическим методом с использованием пакета прикладных программ «Statistica-6»

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Индивидуальная, возрастная изменчивость и половой диморфизм макро-микроморфометрических параметров различных уровней мочеточников

Длина мочеточника у взрослых людей колеблется от 24,00 до 32,25 см, в среднем составляя 28,15±0,37 см, наружный диаметр - 6,28±0,20 мм (А=4,33-9,5 мм), толщина стенки - 0,24±0,02 мм (А=0,06-0,43 мм), диаметр просвета -5,77±0,19 мм (А=3,90-8,92 мм) Величины всех вышеуказанных морфологических параметров, кроме длины, несущественно преобладают у мужчин - на 0,03-0,67 мм (р>0,05) У женщин мочеточник в среднем на 8,5 мм длиннее, чем у мужчин

Морфометрические параметры правого и левого мочеточников не имеют статистически значимых различий (р>0,05).

По направлению от верхней трети к нижней наружный диаметр и диаметр просвета мочеточника увеличиваются на 0,3 мм (4,7%), при р<0,05, а толщина стенки практически не изменяется (р>0,05) (рис.1).

0 Наружный диметр □ Диаметр просвета В Толщина стенки

Рис. 1. Изменчивость морфометрических параметров различных уровней мочеточников, мм

зрелого возраста зрелого возраста возраст возраст

0 Наружный диметр □ Диаметр просвета В Толщина стенки

Рис. 2. Возрастная изменчивость морфометрических параметров мочеточников, мм

С возрастом происходят следующие статистически значимые изменения размеров мочеточника наружный диаметр уменьшается к старческому возрасту на 0,5 мм (8,3%), при р<0,05, толщина стенки к пожилому возрасту увеличивается на 0,09 мм (45,0%), при р<0,01, а затем уменьшается к старческому на 0,06 мм (26,0%), при р<0,001 Диаметр просвета с возрастом изменяется незначительно (р>0,05) (рис 2) Отмечена возрастная динамика длины мочеточника в 1-м периоде зрелого возраста она составляет 28,7 см, во 2-м уменьшается до 28,0 см, в пожилом - до 27,3 см (р<0,05), а в старческом увеличивается в среднем до 28,6 см (р<0,05)

Индивидуальная, возрастная изменчивость и половой диморфизм биомеханических свойств различных уровней мочеточников при продольной и поперечной деформации

Общая прочность стенки мочеточника у взрослых людей варьирует от 9,73 до 53,1 Н, в среднем составляя 24,69±2,67 Н, предел прочности - 1,09±0,23 Н/мм2 (А=0,23-5,1 Н/мм2), модуль Юнга - 4,64±0,64 Н/мм2 (А=1,07-13,13 Н/мм2), максимальная деформация - 11,19±1,32 мм (А=3,82-25,05 мм), относительная деформация - 44,85±5,28% (А=15,5-100,33%) Величины всех вышеуказанных биомеханических параметров, кроме максимальной и относительной деформации, преобладают у мужчин в среднем на 5,7-18,2% (р>0,05) Максимальная и относительная деформации мочеточника у женщин в среднем на 7,3 и 3,14% (соответственно) больше, чем у мужчин Биомеханические свойства правого и левого мочеточников не имеют статистически достоверных различий (р>0,05)

По направлению от верхней трети мочеточника к нижней общая прочность, предел прочности, максимальная и относительная деформация его стенки увеличиваются на 5,4 Н (24,7%), 0,02 Н/мм2 (2,2%), 4,0 мм (46,5%), 16,5% (47,7%), соответственно (р<0,05), а модуль Юнга уменьшается на 1,18 Н/мм2 (29,4%) от верхней к средней трети, увеличиваясь затем от средней к нижней трети на 0,81 Н/мм2 (р>0,05) (рис 3)

Верхняя треть

Средняя треть

Нижняя греть

в Общая прочность, Н □ Предел прочности, Н/мм2

□ Модуль Юнга, Н/мм2 В Максимальная деформация, мм

□ Относительная деформация, %

Рис. 3. Изменчивость биомеханических параметров различных уровней

мочеточников

В возрастном аспекте общая прочность, предел прочности, модуль Юнга, относительная деформация стенки мочеточника достоверно (р<0,001) уменьшаются на I 7,8 Н; 1,4 Н/мм ; 3,1 HW; 32,5% (coo тветственно) от 1-го периода зрелого возраста до старческого (рис. 4).

1-й период зрелого возраста

2-й период зрелого возраста

Старческий возраст

Я Общая прочность

□ Модуль Юнга

□ Относительная деформация

□ Предел прочности 0 Максимальная деформация

Рис. 4. Изменчивость биомеханических параметров мочеточников с

возрастом

Максимальная деформация уменьшается- в-возрастном интервале от 1-го периода зрелого возраста до пожилого на 8,1 мм (р<0,001), дальнейшее снижение к старческому возрасту не достигает статистической значимости (р>0,05) (рис 4)

При поперечной деформации общая прочность и предел прочности стенки мочеточника в 2 и 3,4 раза больше, чем при продольном растяжении (р<0,05) Максимальная, относительная деформация и модуль Юнга, наоборот, в 1,6-2,3 раза больше при продольной тракции, чем при растяжении в поперечном направлении (р<0,05) Таким образом, для мочеточников характерна анизотропия их деформативно-прочностных свойств при взаимно перпендикулярных направлениях деформаций

Корреляционный и регрессионный анализ взаимосвязи морфобиомеханических

характеристик мочеточников

Между морфометрическими параметрами и деформативно-прочностными свойствами мочеточников имеется различная по силе и направлению корреляционная зависимость (табл 2)

Таблица 2

Корреляционные взаимоотношения морфометрических характеристик и биомеханических свойств мочеточников

Корреляты 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Возраст Длин а НД ТС ДП ОП ПП МЮ од МД

1 Возраст 1 -0,11 -0,26 0,27 -0,16 -0,32 0,41 0,12 -0,11 0,06

2 Длина -0,11 1 0,23 -0,80 0,05 0,25 -0.90 -0,29 0,35 0,06

3 НД -0,26 0,23 I -0,19 0,96 0,18 -0,32 0,06 0,21 0,11

4 ТС 0,27 -0,80 -0,19 1 0,03 -0,35 0}93 0,34 -0,33 -0,01

5 ДП -0,16 0,05 0,96 0,03 1 0,10 0,05 0,21 0,07 0,08

6 ОП -0,32 0,25 0,18 -0,35 0,10 1 -0,23 0,08 0,37 0,28

7 ПП 0,41 -0,90 -0,32 0,93 0,05 -0,23 1 0,59 -0,16 0,14

8 мю 0,12 -0,29 0,06' 0,34 0,21 0,08 0,59 1 0,15 0,27

9 од -0,11 0,35 0,21- -0,33 0,07 0,37 -0,16 0,15 1 0,95

10 вд 0,0 6 0,06 Го,п ,-0,01 0,08 0,28 0,14 0,27 0,95 1

Примечание НД - наружный диаметр, ТС - толщина стенки, ДП - диаметр просвета, ОП -общая прочность, ГШ - предел прочности, ДОЮ - модуль Юнга, ОД -относительная деформация, МД - максимальная деформация Сильные связи (г>0,70), умеренные связи (г =0,30-0,70), слабые связи (г <0,30)

На основе статистически значимых корреляций нами получены регрессионные уравнения, с помощью которых по морфометрическим данным и с учетом возраста субъекта можно рассчитать ряд биомеханических параметров мочеточников взрослых мужчин и женщин

1) Для определения преде па прочности (у;) по известному возрасту индивидуума получено следующее уравнение (1 1)

1 1

у,=2,09-0,03х2±0,42Н/м2

Коэффициент детерминации = 0,76

2) Для определения общей прочности (у2) получены 4 регрессионных уравнения с различными экспериментальными вводными (2 1, 2 2, 2 3,2 4)

2 1

у2=39,84-72,13х,±5,47Н

Коэффициент детерминации = 0,72

у2=41,46-0,49х2±5,88 Н

Коэффициент детерминации = 0,89

23

у2=45,82-60,25х,х2±5,01Н

Коэффициент детерминации - 0,86

2 4 у2=36,95+Хз-72,80х!±5,53Н

Коэффициент детерминации = 0,79

3) Для определения модуля Юнга (у3) получены 3 регрессионных уравнения с различными экспериментальными вводными (3 1,3 2, 3 3)

у з=9,67-0,15х2 -х3±1,57Н/м2

Коэффициент детерминации = 0,81

у3=9,63-0,15х2 ±1,57Н/м2

Коэффициент детерминации = 0,88

3 3

у3=9,50-0,17х2 +х,±1,65Н/м2

Коэффициент детерминации = 0,76

Примечание X] - толщина стенки (мм), х2 - возраст (годы), х3 - наружный диаметр (мм) Прочностные свойства уролитов различного химического состава

При анализе зависимости нагрузка-деформация при разрушении уратных камней отмечены колебания прочностных характеристик при переходе от одной

16

концентрической зоны к другой. Для оксалатов зафиксированы максимальные прочность и жесткость. Фосфатные камни обладают невысокой твердостью; они легко разрушаются (табл. 3).

Таблица 3

Прочностные свойства уролитов различного химического состава

Химический состав конкремента 11 Показатели прочности

Общая прочность, Н Модуль Юнга, Н/мм2, 105 Плотность, кг/м3

Ураты 12 80,0±2,17 14,3±1,09 2156±2,17

Оксалаты 12 85,0±1,39 14,6±1,04 2595±2,22

Фосфаты 12 55,0±3,44 7,3±2,08 1530±3,83

Математическое и компьютерное моделирование пневматической контактной уретеролитотрипсии

С использованием системы автоматизированного проектирования построена трехмерная модель мочеточника с конкрементом в его просвете (рис. 5). Мочеточник моделировался как тело цилиндрической формы с заданными усредненными морфометрическими и биомеханическими характеристиками, полученными в морфобиомеханическом эксперименте. При этом указанные параметры изменяли в динамике с учетом возраста, пола и топографических особенностей органа.

*

/

Рис. 5. Трехмерная модель геометрии мочеточника с конкрементом

(система автоматизированного проектирования 8оИс1\Уогк8 2007): а - фронтальная плоскость; б - сагиттальная плоскость

5 бар (500000 Па)

PRESCRIBED PRESSURE TIME 1.000

П 500000-

ШР

Рис. 6. Приложение виртуальной нагрузки мощностью 5 бар на конкремент в мочеточнике: а - сагиттальная плоскость, б - ЗЭ реконструкция (конечно-элементный пакет моделирующих программ АО^А)

Моделировали процесс литотрипсии с учетом размера конкремента, его прочности, морфобиомеханических параметров стенки мочеточника для 4 возрастных групп (рис. 6). Выявлены области распределения давления, критических и допустимых напряжений стенки мочеточника и конкремента при эффективном разрушении последнего (рис. 7; 8; 9; 10).

Полученные и преобразованные для практического применения данные представлены в виде экспертно-консультативных таблиц (табл. 4,5,6).

татщ =ЕЕЯ BTC« Ml®

[ ш.

-Ж

(- 1Ш

^ I« Й»

h

дада

Рис. 7. Области распределения в камне: а - давления;

б - эффективных напряжений

ЙЮОТНЕЭ

effe:m

STRESS PS'CALC [InE 1.0!»

?

MAXIMUM д 3902/. MINIMUM * 23Ш-

SnoOTHEC

MA*

№S

STRESS

RSTOIC

TIME

-ИГ50.

Г®

F- »51 15Г50.

MAXIMUM & 45256. MINIMUM * 13310.

Рис. 8. Зоны распределения напряжений в стенке мочеточника: а - эффективные напряжения; б — максимальные сдвиговые напряжения

атапи яаил вас ТЯ-1Е 1.000

ьвдга ьия -мои р-МЮТ

Ь-сяю»

»01®

яжн-п «5ЧЖС

иеэд

Г М®» - Л».

^ША тт г \

I :

шШШ И»» м■■

Щ№Ш Щлшш

^Мяг°г {--ояюис

£ -ШЛИ!

ГВШ1 к 00004690 МММ

* шт

Рис. 9. Зоны распределения деформаций в стенке мочеточника: а - в направлении XX; б - в направлении УУ

Рис. 10. Распределение в направлении ЪЪ.

а - наибольших перемещений; б - деформаций; в - напряжений

Таблица 4

Оптимальные параметры режима и мощности пневматического лптотриптера для пациентов 1-го и 2-го периодов зрелого возраста

Пневматический

Возрастной Локализация Размер Химический литотриптер

период конкремента конкремента состав Мощность, Бар Режим

Оксалат 3,0 одиночный

>0,5 Урат 2,6 одиночный

Верхняя треть Фосфат 1,9 одиночный

Оксалат 3,1 одиночный

0,5-1,5 см Урат 2,8 одиночный

Фосфат 2,0 одиночный

Оксалат 3,4 одиночный

1-11 периоды зрелого возраста >0,5 Урат 3,0 одиночный

Средняя треть Фосфат 2,4 одиночный

Оксалат 3,6 импульс

0,5-1,5 см Урат 3,3 имггульс

Фосфат 3,0 импульс

Оксалат 3,5 импульс

>0,5 Урат 3,0 импульс

Нижняя треть Фосфат 2,6 импульс

Оксалат 4,0 импульс

0,5-1,5 см Урат 3,8 импульс

Фосфат 3,2 импульс

Таблица 5

Оптимальные параметры режима и мощности пневматического литотриитера для пациентов пожилого возраста

Возрастной Локализация Размер Химический Пневматический литотриптер

Мощность, Бар

период конкремента конкремента состав Режим

Оксалат 2,3 одиночный

>0,5 Урат 2,0 одиночный

Верхняя треть Фосфат 1,6 одиночный

Оксалат 2,9 одиночный

0,5-1,5 см Урат 2,1 одиночный

Фосфат 1,8 одиночный

Оксалат 3,0 одиночный

>0,5 Урат 2,2 одиночный

Пожилой Средняя треть Фосфат 2,0 одиночный

возраст Оксалат 3,2 одиночный

0,5-1.5 см Урат 2,5 одиночный

Фосфат 2,1 одиночный

Оксалат 3,5 одиночный

>0,5 Урат 2,8 одиночный

Нижняя треть Фосфат 2,4 одиночный

Оксалат 3,6 импульс

0,5-1,5 см Урат 3,0 импульс

Фосфат 2,6 импульс

Таблица 6

Оптимальные параметры режима и мощности пневматического литотриитера для пациентов старческого возраста

Возрастной Локализация Размер Химически Пневматический литотриптер

Мощность, Бар

период конкремента конкремента и состав Режим

Оксалат 2,1 одиночный

>0,5 Урат 1,9 одиночный

Верхняя треть Фосфат 1,8 одиночный

Оксалат 2,2 одиночный

0,5-1,5 см Урат 2,0 одиночный

Фосфат 1,9 одиночный

Оксалат 2,9 одиночный

>0,5 Урат 2,7 одиночный

Старческий Средняя треть Фосфат 2,0 одиночный

возраст Оксалат 3,0 одиночный

0,5-1,5 см Урат 2,2 одиночный

Фосфат 2,1 одиночный

Оксалат 3,0 одиночный

>0,5 Урат 2.9 одиночный

Нижняя треть Фосфат 2,1 одиночный

Оксалат 3,5 одиночный

0,5-1,5 см Урат 3,2 одиночный

Фосфат 2,8 одиночный

Анализ результатов лечения больных уретеролитиазом методом пневматической контактной уретеролитотрипсии в группах сравнения

У больных группы сравнения длительность операции в среднем составляет 30,0±1,5 мин (п=97; з=3,5; Су=10,1%). В аналитической группе - статистически достоверно (р<0,05) в 1,4 раза меньше и составляет 21,5±1,4 мин (п=81; б=3,2; 0=14,0%).

Послеоперационный койко-день в группе сравнения в среднем составил 13,0±0,8 дня (п=97; в=2,4; 0=18,5%). В аналитической группе продолжительность послеоперационной реабилитации больных была практически в 2 раза меньше, чем в группе сравнения, и составила 7,5±0,2 дня (п=81; Мт-Мах=5-10 дней; 5=0,9; 0=12,0%).

И Перфорация мочеточника 0 Кровотечение из слизистой оболочки

И Миграция в Ч/1С почки Ш Острый серозный пиелонефрит

Н Острый гнойный пиелонефрит В Острый простатит

Рис. 11. Характер и частота выраженности интра- и послеоперационных осложнений в группах сравнения

Таким образом, с учетом возраста пациента использование экспертно-консультативных таблиц для выбора оптимального режима импульса и параметров мощности пневматического литотриптера, созданных на основании морфобиомеханических исследований мочеточников и содержащихся в них

конкрементов и апробированных с помощью математических и компьютерных моделей процесса литотрипсии, позволили снизить риск возникновения интра- и послеоперационных осложнений в 2-3,5 раза (рис 11)

Полученные результаты позволяют рекомендовать экспертно-консультативные таблицы для широкого внедрения в практическую работу урологический отделений

ВЫВОДЫ

1. Наружный диаметр, толщина стенки и диаметр просвета мочеточника у мужчин на 8,3-13,0% больше, чем у женщин Половой диморфизм более выражен у толщины стенки, наименее - у наружного диаметра и длины мочеточника Длина мочеточника у женщин больше, чем у мужчин на 3,1% Размерные характеристики мочеточников на разных уровнях неодинаковы его наружный диаметр и диаметр просвета от верхней к нижней трети увеличиваются в среднем на 0,3 мм (5,0%) (р<0,05-0,001)

2. Длина мочеточника к пожилому возрасту уменьшается на 1,4 см (5,1%) (р<0,05), несколько увеличиваясь затем в старческом Наружный диаметр в старческом возрасте уменьшается на 0,5 мм (8,3%), толщина стенки сначала увеличивается к пожилому возрасту на 0,09 мм (45,0%), а затем также уменьшается к старческому на 0,06 (26,0%)

3 У мужчин общая прочность, предел прочности, модуль Юнга и максимальная деформация на 5,7-18,2% больше, чем у женщин Относительная деформация, наоборот, у женщин статистически достоверно больше, чем у мужчин на 3,1%

4 По направлению от верхней к нижней трети мочеточника общая прочность максимальная и относительная деформация увеличиваются в среднем на 24,8%» -47,0% (р<0,05-0,0001) С возрастом биомеханические свойства, кроме максимальной деформации, уменьшаются к старческому возрасту в среднем в 1,8 - 3,4 раза, а максимальная деформация - к пожилому в 2 раза

5 Общая прочность, предел прочности и модуль Юнга при поперечной деформации мочеточника в 2 - 2,6 раза больше, чем в продольном,

максимальная и относительная'деформации, наоборот, в 1,5 - 2,3 раза меньше при поперечной деформации Билатеральные различия морфобиомеханических свойств несущественны (р>0,05)

6 Морфобиомеханические характеристики мочеточников взаимосвязаны различной силы корреляционной связью Предел прочности сильно коррелирует с длиной (г=-0,90) и умеренно с наружным диаметром мочеточника (г=-0,32) и возрастом субъекта (г=+0,41), общая прочность связана обратной корреляцией с толщиной стенки (г=-0,35) и возрастом (г=-0,32)

7 Наиболее прочными и жесткими являются уролиты оксалатного и уратного составов (модуль Юнга составляет 14,6±1,04 и 14,3±1,09 Н/мм2, соответственно), наименьшей прочностью характеризуются конкременты фосфатного состава (модуль Юнга - 7,3±2,08 Н/мм2) Оксалаты обладают максимальной плотностью (2595±2,22 кг/м3), фосфаты - минимальной (1530±3,83 кг/м3), ураты занимают промежуточное положение (2156±2,17 кг/м3)

8 Использование методов математического и компьютерного моделирования и экспертно-консультативных таблиц позволяет определить оптимальные параметры мощности литотриптера, наиболее эффективные для фрагментации конкремента и наименее травматичные для стенки мочеточника, что делает возможным эффективно и безопасно выполнить деструкцию камня в мочеточнике, снизить вероятность интраоперационной травмы и послеоперационных осложнений в 2-3,5 раза, сократить длительность операции в 1,4 раза, продолжительность лечения и реабилитации в 2 раза.

Практические рекомендации 1 Для больных 1-го и 2-го периодов зрелого возраста при наличии камня, размерами от 0,5 до 1,5 см, локализующегося в нижней трети мочеточника, оптимальна мощность литотриптера для оксалатов - 4 бар, для уратов - 3,8 бар, фосфатов - 3,2 бар, в средней трети мочеточника эффективная мощность для оксалатов составляет - 3,6 бар, для уратов - 3,3 бар, фосфатов - 3,0 бар с импульсным режимом подачи ударной волны При уретеролитотрипсии в

верхней трети мочеточника целесообразно применять одиночный режим с мощностью 3,1, 2,8, 2,0 бар для оксалатов, уратов и фосфатов соответственно 2 Для пациентов пожилого возраста, при локализации камня размерами от 0,5 до 1,5 см в нижней трети мочеточника, возможен импульсный режим подачи ударной волны с градацией мощности литотриптера для оксалатов - 3,6 бар, уратов - 3,0 бар, фосфатов - 2,6 бар При локализации камня в средней грети мочеточника рекомендован одиночный режим подачи ударной волны, при этом рекомендуемая эффективная мощность для оксалатов составляет 3,2 бар, для уратов - 2,5 бар, фосфатов - 2,1 бар При уретеролитотрипсии в верхней трети мочеточника оправдан только одиночный режим, при этом рекомендуемая мощность аппарата для камней оксалатного, уратного и фосфатного составов составляет 2,3, 2,0, 1,6 бар (соответственно) Для пациентов этой возрастной группы допустим только одиночный режим подачи ударной волны

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1 Фомкин, Р.Н Неотложная контактная уретеролитотрипсия / С А Коротков, РН Фомкин, НС Емелина // Молодые ученые здравоохранению региона Материалы 67-й весенней научно-практической конференции студентов и молодых специалистов СГМУ - Саратов, 2006 - С 221-222

2 Фомкин, Р Н Реабилитация больных с камнями мочеточника путем пневматической контактной уретеролитотрипсии / П В Глыбочко, В Н Николенко, Р Н Фомкин // Реабилитационные технологии XXI века Сб науч трудов межрегиональной научно-практической конференции с международным участием - Саратов, 2006 - С 34-36

3 Фомкин, Р Н Показания к экстренной контактной уретеролитотрипсии / П В Глыбочко, В М Попков, Р Н Фомкин // Материалы пленума правления Российского общества урологов - Екатеринбург, 2006 - С 140

4 Фомкин, Р Н Сравнительная оценка результатов контактной уретеролитотрипсии различными типами литотриптеров / Р Н Фомкин // Молодые ученые здравоохранению региона Материалы 67-й весенней научно-

практической конференции студентов и молодых специалистов СГМУ -Саратов, 2006 - С 225

5 Фомкин, Р Н Морфометрическая изменчивость параметров мочеточников у взрослых людей / П В Глыбочко, В Н Николенко, Р Н Фомкин // Актуальные проблемы современной медицины Материалы научно-практической конференции, посвященной 80-летию клинической больницы № 3 СГМУ -Саратов, 2006 - С 16-19

6 Фомкин, Р Н Лечение больных с камнями мочеточника путем пневматической контактной уретеролитотрипсии аппаратом «ЫТОСЬАБТ-\yOLF» / П В Глыбочко, В М Попков, Р Н Фомкин // Актуальные проблемы современной медицины Материалы научно-практической конференции, посвященной 80-летию клинической больницы № 3 СГМУ - Саратов, 2006 -С 19-23

7 Фомкин, РН Изменчивость размерных характеристик мочеточников у взрослых людей / Р Н Фомкин // Молодежь и наука итоги и перспективы Материалы межрегиональной научно-практической конференции студентов и молодых ученых с международным участием - Саратов, 2006 - С 219

8 Фомкин, Р Н Эндоскопическая контактная уретеролитотрипсия Учебно-методическое пособие / П В Глыбочко, В М Попков, Р Н Фомкин - Саратов Изд-во СГМУ, 2006 -36 с

9 Фомкин, Р Н Изменчивость морфометрических параметров мочеточников у взрослых людей с учетом возраста и полового диморфизма/ П В Глыбочко, В Н Николенко, Р Н Фомкин // Саратовский научно-медицинский журнал -2006 -№4 - С 29-32.

10 Фомкин, РН Макро-микроскопические особенности и деформативно-прочностные свойства мочеточников взрослых людей / Р Н Фомкин // Молодые ученые - здравоохранению региона Материалы 68-й весенней научно-практической конференции студентов и молодых специалистов СГМУ -Саратов, 2006 - С 225-227

11 Фомкин, Р Н Диссимметрия морфометрических параметров мочеточников у взрослых людей с учетом топографических особенностей / Р Н Фомкин // Аспирантские чтения Материалы межрегиональной конференции, выпуск I — СГМУ -Саратов,2007 - С 165

12. Фомкин, Р Н Деформативно-прочностные свойства мочеточников взрослых людей / П В Глыбочко, В Н Николенко, Р Н Фомкин // Материалы пленума правления Российского общества урологов - М , 2007 - С 131 13 Фомкин, Р Н Математическое моделирование деформирования стенки мочеточника взрослых людей под действием внутреннего давления и одноосного растяжения / П В Глыбочко, В Н Николенко, Р Н Фомкин // Актуальные вопросы урологии и нефрологии Сб материалов областной научно-практической конференции - Саратов Изд-во СГМУ, 2007 - С 126 14. Фомкин, Р Н Анализ нелинейного распределения напряжений по толщине стенки мочеточника при экспериментальном моделировании / П В Глыбочко, В Н Николенко, Р Н Фомкин // Актуальные вопросы урологии и нефрологии Сб материалов областной научно-практической конференции - Саратов Изд-во СГМУ, 2007 - С 123

15 Фомкин, РН Изменчивость прочностных свойств мочеточников взрослых людей I П В Глыбочко, В Н Николенко, Р Н Фомкин // Саратовский научно-медицинский журнал - 2007 - № 3 - С 94-97

16 Фомкин, РН Гистотопоморфометрические особенности мочеточников взрослых людей/ П.В Глыбочко, В Н. Николенко, Р Н Фомкин // Медицинский вестник Башкортостана, научно-практический журнал - 2007 - Т 2 - №2 - С 258-260

17 Влияние соматотипа больных мочекаменной болезнью на структуру и выраженность осложнений дистанционной литотрипсии/ П В Глыбочко, В Н Николенко, О В Основин, Р Н Фомкин // Российский медико-биологический вестник имени академика И П Павлова -2007 -№3 -С 71-74.

Подписано к печати 15 05 2008 г Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная Печать офсетная Гарнитура «Тайме» Объем 1,0 уел печ л Тираж 100 экз Заказ № 76

Отпечатано в типографии «Саратовский источник» г. Саратов, Университетская, 42

АКТУАЛЬНОСТЬ. За последние десятилетия в результате внедрения инновационных технологий в медицину изменились подходы к диагностике и лечению большинства заболеваний органов и систем человека. Урология как клиническая дисциплина представляет собой один из ярких примеров, когда в результате внедрения новых технологий произошло не просто улучшение методов лечения ряда заболеваний, а буквально переворот, повлекший за собой разработку принципиально новой лечебно-диагностической тактики в отношении большинства урологических заболеваний, в том числе и мочекаменной болезни (Мартов А.Г., Лопаткин Н.А., 2005).

Мочекаменная болезнь носит эндемический характер и занимает одно из ведущих мест в структуре урологической патологии. Около 5-10% всего населения Европы страдают уролитиазом. Ежегодный уровень первичной заболеваемости составляет 0,1% (Трапезникова М.Ф., Дутов В.В., 1998). В России заболеваемость уролитиазом достигает в среднем 35-40% всех урологических заболеваний. В структуре операций, выполняемых на органах мочеполовой системы в России, вмешательства по поводу мочекаменной болезни составляют около 20% (Даренков А.Ф., Дзеранов Н.К., 2005).

Увеличение заболеваемости уролитиазом значительно повышает социальные затраты на его лечение. Расходы на амбулаторное и стационарное лечение больных мочекаменной болезнью и связанных с ней осложнений составляют значительную и ежегодно возрастающую часть бюджета многих стран. Снижение производительности труда и потеря трудоспособности из-за заболеваемости уролитиазом также являются серьезной проблемой. Все это послужило побудительным мотивом к поиску принципиально новых подходов к лечению (Лопаткин Н.А., 1995; Борисов В.В., 2004).

До последнего времени это заболевание лечилось преимущественно путем открытой, нередко повторной и травматичной операции, требующей определенного хирургического опыта и нередко сопровождающейся развитием осложнений. Лечение требовало длительного нахождения пациентов в стационаре и продолжительной реабилитации больных (Dretler S.P. et al., 1995).

В настоящее время освоены и продолжают разрабатываться новые оперативные пособия, позволяющие в большинстве случаев избежать открытой операции, и, не меняя фундаментальных принципов и основ лечения, достичь того же результата, но со значительно меньшим риском для органа и больного. Одной из перспективных методик лечения уретеролитиаза является контактная литотрипсия, основанная на фрагментации конкремента путем его контактного разрушения (Сергиенко Н.Ф., Кучиц С.Ф., Шаплыгин J1.B., и др., 2002).

Существует несколько типов контактных литотриптеров: электрогидравлический, лазерный, ультразвуковой, пневматический. Различие их заключается в источнике и физико-механических параметрах генерируемой ударной волны. «Золотым стандартом» контактной уретеролитотрипсии относительно эффективности и безопасности признан метод пневматической литотрипсии (Олефир Ю.В., Авдейчук Ю.И., Акименко М.Ю. и др., 2004). Однако в ходе накопления опыта и анализа отдаленных результатов лечения уретеролитиаза путем контактной деструкции выявлено, что частота интраоперационных осложнений травматического и механического характера достаточно высока. Общий процент подобных осложнений достигает 10%. Сюда относятся -баллистический удар (3%), образование гематомы (3%), перфорацию мочеточника (1%), надрыв (2%), разрыв стенки и полный отрыв мочеточника (1%) (Marberger М., Fitzpatrick J.M., Jenkins A.D., et al., 1998; 2004). По данным исследования зарубежных коллег, отмечено, что частота осложнений зависит от размера конкремента и уровня его локализации. Так, при размере камня до 5 мм осложнения встречаются в единичных случаях. С увеличением диаметра конкремента частота интраоперационных осложнений существенно увеличивается (Erhard А., 2001; Netto N.R., 2003; Zanetti G., 2004).

Эндоскопическая уретеролитотрипсия, наряду с разрушением конкремента, должна обеспечивать минимальное травматическое воздействие на стенку мочеточника. Однако, при одних и тех же условиях у ряда пациентов все же возникают вышеуказанные осложнения, причина которых, с учетом индивидуализации выбора мощности литотриптера, в зависимости от биомеханических свойств различных уровней мочеточника, прочности камня и его химического состава у больных различных возрастных групп не рассматривалась в литературе до настоящего времени.

В связи с вышеизложенным, актуальным является комплексное изучение морфобиомеханических параметров мочеточников на разных уровнях, прочностных свойств и химического состава уролитов у пациентов различного возраста и пола с целью научного обоснования выбора оптимального режима и способа контактной литотрипсии для прогнозирования и предупреждения интраоперационных осложнений. ;

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Клинически и экспериментально обосновать выбор оптимального способа контактной пневматической уретеролитотрипсии с учетом морфобиомеханических свойств различных уровней мочеточника, прочности, размера, химического состава и уровня локализации конкремента, у пациентов различного возраста и пола.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

1. Изучить макро- и микроскопические особенности строения различных уровней правого и левого мочеточников взрослых людей различного пола и возраста.

2. Дать качественную и количественную характеристику деформативно-прочностных свойств различных уровней мочеточника при продольной и поперечной растягивающих деформациях у взрослых людей различного пола и возраста с учетом парности органа.

3. Исследовать прочностные свойства уролитов различного химического состава при одноосной сжимающей деформации.

4. Выявить характер корреляционных и регрессионных взаимоотношений между морфометрическими характеристиками и биомеханическими свойствами мочеточников взрослых людей.

5. С помощью математического и компьютерного моделирования определить оптимальные параметры мощности ударной волны для контактной пневматической уретеролитотрипсии у пациентов различного возраста с учетом локализации, размеров и химического состава конкрементов.

6. Провести сравнительный анализ результатов лечения больных уретеролитиазом методом пневматической контактной литотрипсии с использованием разработанной методики индивидуализации выбора оптимальных параметров мощности литотриптера и традиционной методики.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

Впервые проведено комплексное изучение макро- и микроскопических, особенностей строения и деформативно-прочностных свойств мочеточников взрослых людей с учетом анатомического уровня, полового диморфизма., билатеральных различий и возраста. Изучены прочностные свойства конкрементов различного химического состава.

Установлен ряд статистически значимых корреляционных зависимостей морфологических свойств стенки мочеточника и его деформативно-прочностных свойств.

Не имеют аналогов полученные на основании корреляционного и регрессионного анализов уравнения парных и множественных регрессий для расчета основных биомеханических параметров мочеточников взрослых людей.

Создана математическая и трехмерная компьютерная модель мочеточника с конкрементом и смоделирован процесс виртуальной пневматической уретеролитотрипсии.

Разработаны экспертно-консультативные таблицы, в которой представлены оптимальные параметры мощности пневматического литотриптера наиболее эффективные для фрагментации конкремента и наименее травматичные для стенки мочеточника с учетом пола, возраста субъекта, размера, химического состава и локализации конкремента.

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Полученные данные о макро-микроскопическом строении, размерных характеристиках и деформативно-прочностных свойствах различных уровней мочеточника с учетом возрастной изменчивости у взрослых людей различного пола необходимых для индивидуализации выбора способа и режима мощности контактного литотриптера, а также для морфобиомеханического обоснования предельно допустимой тракции мочеточника при выполнении реконструктивно-пластических оперативных вмешательств.

Результаты исследования внедрены в учебный процесс кафедр урологии, анатомии человека, топографической анатомии и оперативной хирургии, лучевой диагностики и лучевой терапии ГОУ ВПО «Саратовский ГМУ Росздрава» при изучении разделов «Мочеполовой аппарат», «Оперативные вмешательства в урологии» и «Лучевые методы диагностики в урологии».

Материалы диссертации используются в лечебной деятельности урологических отделений клиники урологии Клинической больницы № 3 ГОУ ВПО «Саратовский ГМУ Росздрава», ГУЗ «Областная клиническая больница», ММУ «Городская клиническая больница № 8» (г. Саратов). Полученные данные о корреляционных взаимоотношениях, билатеральных, возрастных и половых особенностях морфобиомеханических характеристик мочеточников используются для математического моделирования и создания биомоделей уродинамики в норме и при патологии на кафедре математической теории упругости и биомеханики ГОУ ВПО Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Макро - микроскопические характеристики (наружный и внутренний диаметры, толщина стенки, гистологическое строение) и биомеханические свойства (общая прочность, предел прочности, модуль Юнга, абсолютная и относительная деформации) мочеточников неодинаковы на его различных уровнях и имеют возрастные различия.

2. Математическая и компьютерная модели контактной пневматической уретеролитотрипсии, включающие комплексную оценку деформативно-прочностных свойств различных уровней мочеточников, прочности, химического состава, размеров и уровня локализации конкремента в мочеточнике с учетом возраста и пола пациента, позволяют определить оптимальные параметры длительности импульса и мощности литотриптера индивидуально для каждого больного.

ВЫВОДЫ

1. Наружный диаметр, толщина стенки и диаметр просвета мочеточников у мужчин на 8,3-13,0% больше, чем у женщин. Половой диморфизм более выражен у толщины стенки, наименее - у наружного диаметра и длины мочеточника. Длина мочеточника у женщин больше, чем у мужчин на 3,1%. Размерные характеристики мочеточников на разных уровнях неодинаковы: его наружный диаметр и диаметр просвета от верхней к нижней трети увеличиваются в среднем на 0,3 мм (5,0%) (р<0,05-0,001).

2. Длина мочеточника к пожилому возрасту уменьшается на 1,4 см (5,1%) (р<0,05), несколько увеличиваясь затем в старческом. Наружный диаметр в старческом возрасте уменьшается на 0,5 мм (8,3%); толщина стенки сначала увеличивается к пожилому возрасту на 0,09 мм (45,0%), а затем также уменьшается к старческому на 0,06 (26,0%).

3. У мужчин общая прочность, предел прочности, модуль Юнга и максимальная деформация на 5,7-18,2% больше, чем у женщин. Относительная деформация, наоборот, у женщин статистически достоверно больше, чем у мужчин на 3,1%.

4. По направлению от верхней к нижней трети мочеточника общая прочность, максимальная и относительная деформация увеличиваются в среднем на 24,8% - 47,0% (р<0,05-0,0001). С возрастом биомеханические свойства, кроме максимальной деформации, уменьшаются к старческому возрасту в среднем в 1,8 - 3,4 раза, а максимальная деформация — к пожилому в 2 раза.

5. Общая прочность, предел прочности и модуль Юнга при поперечной деформации мочеточника в 2 - 2,6 раза больше, чем в продольном; максимальная и относительная деформации, наоборот, в 1,5 - 2,3 раза меньше при поперечной деформации. Билатеральные различия морфобиомеханических свойств несущественны (р>0,05).

6. Морфобиомеханические характеристики мочеточников взаимосвязаны различной силы корреляционной связью. Предел прочности сильно коррелирует с длиной (г=-0,90) и умеренно с наружным диаметром мочеточника (г=-0,32) и возрастом субъекта (г=+0,41); общая прочность связана обратной корреляцией с толщиной стенки (г=-0,35) и возрастом (г=-0,32).

7. Наиболее прочными и жесткими являются уролиты оксалатного и уратного составов (модуль Юнга составляет 14,6±1,04 и 14,3±1,09 Н/мм2, соответственно); наименьшей прочностью характеризуются конкременты л фосфатного состава (модуль Юнга - 7,3±2,08 Н/мм ). Оксалаты обладают максимальной плотностью (2595±2,22 кг/м3), фосфаты - минимальной о

1530±3,83 кг/м ), ураты занимают промежуточное положение (2156±2,17 кг/м3).

8. Использование методов математического и компьютерного моделирования и экспертно-консультативных таблиц позволяет определить оптимальные параметры мощности литотриптера, наиболее эффективные для фрагментации конкремента и наименее травматичные для стенки мочеточника, что делает возможным эффективно и безопасно выполнить деструкцию камня в мочеточнике, снизить вероятность интраоперационной травмы и послеоперационных осложнений в 2-3,5 раза, сократить длительность операции в 1,4 раза, продолжительность лечения и реабилитации в 2 раза.

Практические рекомендации

1. Для больных 1-го и 2-го периодов зрелого возраста при наличии камня, размерами от 0,5 до 1,5 см, локализующегося в нижней трети мочеточника, оптимальна мощность литотриптера для оксалатов - 4 бар, для уратов - 3,8 бар, фосфатов - 3,2 бар; в средней трети мочеточника эффективная мощность для оксалатов составляет - 3,6 бар, для уратов - 3,3 бар, фосфатов — 3,0 бар с импульсным режимом подачи ударной волны. При уретеролитотрипсии в верхней трети мочеточника целесообразно применять одиночный режим с мощностью 3,1; 2,8; 2,0 бар для оксалатов, уратов и фосфатов соответственно.

2. Для пациентов пожилого возраста, при локализации камня размерами от 0,5 до 1,5 см в нижней трети мочеточника, возможен импульсный режим подачи ударной волны с градацией мощности литотриптера для оксалатов - 3,6 бар, уратов - 3,0 бар, фосфатов - 2,6 бар. При локализации камня в средней трети мочеточника рекомендован одиночный режим подачи ударной волны, при этом рекомендуемая эффективная мощность для оксалатов составляет 3,2 бар, для уратов — 2,5 бар, фосфатов — 2,1 бар. При уретеролитотрипсии в верхней трети мочеточника оправдан только одиночный режим, при этом рекомендуемая мощность аппарата для камней оксалатного, уратного и фосфатного составов составляет 2,9, 2,1, 1,9 бар (соответственно).

3. Для пациентов старческого возраста допустим только одиночный режим подачи ударной волны. При локализации конкремента оксалатного состава размерами от 0,5 до 1,5 см в нижней трети мочеточника безопасная и эффективная мощность литотриптера составляет - 3,6 бар, для камней уратного состава - 3,2 бар, фосфатного состава - 2,8 бар. При наличии камня в средней трети мочеточника рекомендованы следующие параметры мощности аппарата: для оксалатов - 3,0 бар, для уратов — 2,2 бар, фосфатов - 2,1 бар. При уретеролитотрипсии в верхней трети мочеточника рекомендуемая мощность аппарата для камней оксалатного, уратного и фосфатного составов составляет 2,2, 2,0, 1,8 бар (соответственно).

156