Исследование моторной функции желудка методом электрогастрографии: от первых открытий до наших дней

Л.Б. Репина, Б.М. Блохин, Н.Б. Троицкая, В.Ю. Стешин

В статье рассматриваются вопросы диагностики заболеваний желудка с помощью электромиографии в историческом аспекте и перспективы применения метода в гастроэнтерологической практике, в том числе в педиатрии. Анализируются типы ритмов биологических биопотенциалов желудка и их диагностическое значение. Обращается внимание на высокую информативность и неинвазивность метода. Указывается на то, что внедрение современных компьютерных технологий позволяет максимально объективизировать оценку полученных результатов с целью определения степени моторно-эвакуаторных нарушений при хронических заболеваниях гастродуоденальной зоны.

Подчеркивается возможность применения электромиографии на доклиническом этапе для выявления патологии желудка. Ключевые слова: электромиография, электрогастрограмма, миоэлектрическая активность.

Electrogastrography of the stomach motility: from the days of origination to nowadays

Repina L B.r Blokhin B. M., Troitskaya N. В., Steshin V. Yu.

The paper describes diagnostic issues of gastric disorders with the help of electromyography from a historic point of view and its prospective application in gastroenterology including pediatrics. Rhythm types of gastric biological biopotentials and their diagnostic value are analysed. Particularly emphasized is a high information value of this non-invasive test. It is also noted that the latest computer technologies make it possibLe to objectificate to the maximum the evaluation of the findings in order to recognize the extent of the motor-evacuation disorders in chronic diseases of the gastroduodenal area. Potential application of electromyography at the pre-clinical stage to detect gastric pathology is also emphasized. Key words: electromyography, electrogastrogram, myoelectrical activity.

Электрофизиологические явления в стенке желудка были обнаружены раньше, чем в сердечной мышце и ЦНС. Первые исследования электрической активности желудка, известные истории медицины, относятся к середине XIX в. В 1848 г. немецкий физиолог Э. Дюбуа-Реймон в острых опытах на лягушках с помощью зеркального гальванометра доказал, что все участки пищеварительной трубки, имеющие железистый аппарат, обладают электрической активностью. Термин «электрогастрография» впервые использовали в своих работах физиологи А. Чермак (1919 г.) и У. Альварец (1922 г.) для обозначения «кривых хода изменений электрических потенциалов мышечных элементов стенки желудка». Дальнейшее изучение электрической активности стенки желудка велось по трем направлениям [1,18,19].

Представители первого направления (школа В.Ю. Чаговца) с 1926 г. разрабатывали методы отведения электропотенциалов от слизистой оболочки желудка. Им удалось доказать присутствие очень медленных часовых колебаний электропотенциала стенки желудка, связанного с его секреторной деятельностью. Исследователи второго направления (Я.И. Дайковский, В.С. Русинов, П.Г. Богач) зарегистрировали быстрые (пиковые) потенциалы на плато медленной волны. Частота этих потенциалов не совпадала с частотой сердечных сокращений, а форма и величины амплитуд зависели от способа отведения. Представители третьего направления (А. Чермак и др.) занимались изучением электропотенциалов, изменения которых совпадали с сокращениями гладкой мускулатуры желудка, т.е. регистрировали гладкие волны потенциала [1, 14, 19].

Эти исследования позволили выделить три вида электрических потенциалов гладких мышц пищеварительного тракта: трансмембранные потенциалы покоя, медленные электрические волны и пиковые потенциалы.

Трансмембранные потенциалы покоя обусловлены разностью электропотенциалов между поверхностью клеточных мембран и внутриклеточной средой при отсутствии изменений электрической активности органа. Трансмембранные потенциалы находятся в пределах 20-90 мВ и могут изменяться под воздействием различных факторов внешней среды.

Медленные электрические волны (pacesetter-потенциалы, базальный ритм, ритмозадающие потенциалы) являются основным ритмом пищеварительного тракта. Они исходят от пейсмейкерной зоны, расположенной в проксимальной части большой кривизны, и распространяются в каудальном направлении со скоростью 0,3-0,5 см/сек. Медленные волны представляют собой периодические изменения мембранного потенциала гладкомышечных клеток от фазы деполяризации к фазе реполяризации; при этом значения потенциалов являются подпороговыми. Данный процесс не зависит от внешних воздействий и, очевидно, связан с гомеостазом клетки. Медленный компонент имеет пологий вид и большую продолжительность и является отражением двигательной функции органа. Амплитуда быстрого компонента напрямую зависит от насыщения тканей кислородом. В последние годы получено множество фактов, свидетельствующих о связи миоэлектрической активности (МЭА) с тканевым метаболизмом, который, в свою очередь, обусловлен адекватностью микроциркуляции. Многие исследователи трактуют электрогастрограмму (ЭГГ) как тест тканевого обмена [1, 19]. Медленные волны постоянно проводятся в каудальном направлении независимо от числа и амплитуды возникающих на них потенциалов действия. Амплитуда медленных волн нарастает в каудальном направлении. Частота медленных волн является устойчивым показателем для каждого отдела ЖКТ. Так, в эксперименте было показано, что частота медленных волн максимальна в ДПК, проксимальных отделах тощей кишки и уменьшается в направлении прямой кишки [3, 9, 10]. Этот феномен, названный проктодистальным градиентом частот, позволил исследователям считать ДПК водителем ритма пищеварительного тракта.

Пиковые потенциалы (спайковая активность, потенциалы действия) возникают на плато медленной волны и представляют собой быстрые изменения электрического потенциала. Их амплитуда тесно связана с амплитудой медленной волны и совместно с численностью обусловливает силу сокращения мышечного волокна. Сила сокращения мышечного волокна коррелирует с численностью потенциалов действия в единицу времени. Потенциалы действия возникают под влиянием некоторых фармакологических препаратов: ацетилхолина, атропина, адреналина, морфина, кокаина, никотина, гистамина [24].

Электрогастрография как медицинский метод была предложена инженером М.А. Собакиным в 1952 г. Аналогичные исследования в США состоялись только в 1961 г.

Дальнейшие исследования, проведенные в разных странах, показали, что электрической и механической деятельностью желудка отражаются разные стороны его сократительной деятельности: электрической - функциональное состояние мышечного слоя; механической - наличие реализованных скоординированных сокращений. Характер и величина МЭА совпадают с изменениями механической активности. Было показано также, что медленные волны несколько опережают механические сокращения стенки желудка. В 1974 г. для расшифровки ЭГГ была применена компьютерная техника со спектральным анализом. В дальнейшем получили применение бегущий спектральный анализ, анализ спектральной плотности и адаптивный спектральный анализ.

С 1972 г. в отечественной литературе публикуются материалы по использованию электрогастрографии в педиатрической практике [7].

В настоящее время существуют два метода регистрации МЭА желудка: внеклеточный и внутриклеточный.

Внеклеточный метод, наиболее интересующий физиологов и клиницистов, осуществляется с применением трех способов отведения: от слизистой оболочки, от мышечной оболочки (при расположении электродов под серозной оболочкой), с поверхности тела.

Внутриклеточный метод, предполагающий вживление микроэлектродов в стенку желудка, не пользуется популярностью из-за сложности выполнения и инвазивности [1, 3-5, 14, 18]. Изначально считалось, что регистрация биопотенциалов с помощью вживленных в стенку желудка электродов является наиболее точной методикой, так как исключает наведение электрических потенциалов с других органов. Однако сам М.А. Собакин доказал, что идентичные данные можно получить при отведении с поверхности тела человека. При записи биопотенциалов в диапазоне частот 0,02-0,80 Гц с передней брюшной стенки в проекции антрального отдела регистрируется основной ритм желудка, совпадающий с частотой его механических сокращений. Доказано также, что уровень электрической активности различных отделов желудка не одинаков [11,13,14,17].

Отечественными и зарубежными учеными достоверно выделены три типа ритмов пищеварительного тракта [2, 3, 5, 11,14,15,20,21]:

основной ритм (базальный, секундный) определяет максимальную пропульсивную способность пищеварительного тракта и является его собственным ритмом. Основной электрический ритм желудка представлен первичными и вторичными электрическими волнами, которые характеризуются одинаковыми текущими значениями периодов в проксимальной и дистальной частях и амплитудой, нарастающей от проксимальной части к пилорическому жому. Скорость распространения основного электрического ритма между кардиальным и антральным отделами желудка составляет 0,4 см/сек.;

околочасовые ритмы, частота которых колеблется от 7 до 14 циклов за 24 часа, тоже являются рабочими ритмами пищеварительного тракта. Среди них наибольший интерес представляет «голодный» ритм. В состоянии физиологического голода наблюдается периодическая ритмическая активность желудка и тонкого кишечника в виде 20-30-минутных периодов моторной и секреторной деятельности, возникающих с интервалами в 80-90 минут. Такая периодическая деятельность называется межпищеварительным мигрирующим электрическим комплексом. Она возникает сначала в ДПК, через 1-3 минуты в желудке, а заканчивается в желудке и только через 7-10 минут в ДПК. Предполагается, что пейсмейкер ДПК расположен в ее верхней горизонтальной ветви в зоне впадения панкреатического и билиарного протоков;

ритмы потребления пищи возникают с частотой от 1 до 14 циклов в минуту и подчиняются всем правилам циркадных ритмов, т.е. тесно связаны со временем суток, периодами сна и бодрствования, временем года, солнечной активностью и т. п.

Процессы продвижения химуса по пищеварительному тракту регулируются подслизистым (мейснеровым) и межмышечным (ауэрбаховым) сплетениями. В ходе глотания дно и проксимальная часть желудка расслабляются с участием неадренергической и нехолинергической системы при вовлечении в процесс оксида азота, для того чтобы вместить принятые внутрь пищу и жидкость. Этот процесс рецептивной релаксации позволяет желудку получить значительный объем пищи без увеличения внутрижелудочного давления. На продвижение и депонирование пищевого комка оказывает влияние также блуждающий нерв. Большое влияние на моторику желудка оказывает ДПК- механизм этого воздействия гуморальный. При поступлении в ДПК химуса, содержащего жиры и соляную кислоту, из нее высвобождаются секретин, холецистокинин и желудочно-ингибирующий пептид. Химус, переместившийся из проксимального отдела желудка в антральный, малыми порциями, по 3-4 мл, поступает в луковицу ДПК, где смешивается с пищеварительными соками. В ответ на сокращение антрального отдела желудка возникает сокращение проксимального отдела ДПК, что является важным звеном моторики и именуется антродуоденальной координацией. После попадания порции химуса в ДПК сокращается привратник и вместе с ним - нисходящий отдел ДПК, что принято обозначать термином «антродуоденальная резистентность» [2, 8, 19]. Гладкие мышцы желудка и ДПК непрерывно генерируют и проводят в каудальном направлении основной электрический ритм с частотой 4-5 циклов в минуту в желудке и 18-19 циклов в минуту в ДПК. Во время покоя пиковые потенциалы желудка и ДПК отсутствуют и вторичная электрическая волна представлена практически изолинией. Вне пищеварения 42% групп пиковых потенциалов желудка и ДПК возникают одновременно, а во время пищеварения их число увеличивается вдвое, что указывает на скоординированность работы этих отделов пищеварительного тракта. Основной электрический ритм является синхронизатором сокращений желудка и ДПК.

Регистрация параметров МЭА желудка проводится при помощи полиграфов, которые записывают электрические сигналы с электродов, расположенных на коже пациента. На протяжении нескольких последних десятилетий исследователями и клиницистами применялись разные способы анализа ЭГГ. Основными параметрами оценки являются преобладающий ритм, частота и амплитуда ритма, его устойчивость, коэффициент аритмии, а также присутствие других ритмов [6, 7,15,16,18, 21, 22, 27].

В.А. Ступиным и соавт. на 112 здоровых добровольцах были разработаны нормы электромиографических показателей для различных отделов ЖКТ у взрослых и предложена методика анализа полученных данных. Авторы предлагают считать нормальной частоту основного электрического ритма от 2,4 до 3,6 цикла в минуту. Следовательно, частоты менее 2,4 будут лежать в пределах патологического брадигастритического ритма, а частоты более 3,6 - тахигастритического [5,16].

Амплитуда основного электрического ритма для желудка, по данным большинства исследователей, колеблется от 0,04 до 0,06 мВ. На моторику желудка угнетающее воздействие оказывает физическая нагрузка. Исследованиями М.И. Расулова было доказано, что у здоровых людей существуют сезонные колебания амплитуды и в осенний период она повышается, при этом показатели частоты остаются неизменными [12]. Тип питания тоже оказывает влияние на МЭА желудка.

В исследованиях Д.Б. Закирова были выявлены следующие характеристики нормальной электрофизиологической активности желудка и ДПК:

• базальная тощаковая активность желудка и ДПК находится в пределах существующей нормы;
• нормальный по времени возникновения электрофизиологический ответ на пищевую стимуляцию в желудке начинается с 10-14-й минуты после приема пищи и заканчивается не позднее 16-22-й минуты;
• адекватным по силе электрофизиологическим ответом желудка и ДПК на пищевую стимуляцию считается увеличение электрической активности каждого из этих отделов в 1,5-2 раза по сравнению с тощаковыми значениями. При этом длительность ответа должна быть не менее 5-7 минут. Важным показателем является сохраненная фазовость ответа на пищевую стимуляцию. После стандартного завтрака ЭГГ должна иметь 2-3 пика повышения электрической активности;
• повышение коэффициента ритмичности в 3 раза и более является показателем непропульсивных сокращений.

Кроме того, Д.Б. Закиров выделяет четыре типа патологической МЭА желудка: 1) гиперкинетический с нормальной координацией; 2) гиперкинетический с нарушенной координацией; 3) гипокинетический с нормальной координацией; 4) гипокинетический с нарушенной координацией [7].

С.А. Выскребенцева выделила два типа патологической МЭА желудка: хронотропный, характеризующийся нестабильным ритмом с преобладанием брадигастрии, и инотропный, характеризующийся нестабильным ритмом до и после пищевой нагрузки и снижением мощности при нормальных частотных значениях [4].

В последнее десятилетие электрогастрография все чаще используется для изучения моторной функции желудка у детей и подростков. Большой вклад в изучение МЭА желудка у детей внесли Л.Г. Красильникова, М.Я. Евтодьева, Л.Г. Дисенбаева, Ю.Б. Ханин. В клинической практике принято подразделять ЭГГ у детей на три типа по уровню биопотенциалов: 1) нормокинетический тип с величиной потенциала в пределах 0,20-0,40 мВ; 2) гиперкинетический - более 0,40 мВ; 3) гипокинетический - менее 0,20 мВ. У доношенных новорожденных в пищеварительной фазе во всех случаях регистрируется ЭГГ низкой амплитуды (гипокинетический тип) с величиной потенциала около 0,14 мВ; число перистальтических волн составляет 2-4 в минуту. У недоношенных новорожденных с массой тела 1800-2450 г ЭГГ отличается еще меньшей амплитудой (0,12 мВ) при той же частоте. На первом году жизни величина потенциала ЭГГ существенно нарастает, достигая максимальных значений у детей 1-3 лет. Затем в возрасте от 3 до 7 лет она снижается и остается стабильной у детей старше 7 лет. Частота перистальтических сокращений у новорожденных также оказывается наименьшей, затем она нарастает в течение первых 3 лет жизни и устанавливается на стабильных уровнях после 3 лет. Регистрация у новорожденных только гипокинетического типа ЭГГ свидетельствует о том, что в этом возрасте типологические различия моторики еще не проявляются. У 56% школьников регистрируется гипокинетический тип ЭГГ, у 42% - нормокинетический, у 2% - гиперкинетический. У подростков как амплитуда ЭГГ, так и частота колебаний остается на том же уровне, что и у детей от 7 до 10 лет. Мышечный слой стенки желудка завершает свое развитие к 15-16 годам, но, тем не менее, в этом возрасте гиперкинетический тип ЭГГ практически не встречается. У большинства детей школьного возраста отмечен гипокинетический тип моторики. Однако ряд авторов утверждают, что только частота МЭА желудка отражает его истинную двигательную функцию [2, 6, 23].

Л.Г. Дисенбаева и Г.В. Хорунжий (1982 г.) показали, что у детей с пилоростенозом амплитуда сокращений желудка после пищевой нагрузки возрастает в 3 раза, в то время как частота снижается [6]. Аналогичные данные получены многими исследователями и у взрослых пациентов [5, 7, 13, 16,26].

Общепринятой считается оценка ЭГГ по частоте с выделением трех типов МЭА желудка:

1) нормогастрия - преобладающие частоты МЭА желудка находятся в пределах от 2 до 4 циклов в минуту;

2) брадигастрия - преобладающий уровень частот МЭА желудка ниже 2 циклов в минуту;

3) тахигастрия - преобладающий уровень частот МЭА желудка выше 4 циклов в минуту.

Существует оценка ЭГГ по величине средней амплитуды с выделением трех типов МЭА: нормокинетического, брадикинетического и тахикинетического.

Заключение

Исследование миоэлектрической активности позволяет клиницистам существенно расширить представление о виде и степени нарушения двигательной функции желудка. Кроме того, информация, полученная в ходе такого исследования, дает возможность врачу индивидуально подойти к подбору терапии. С появлением компьютерных программ, позволяющих максимально объективизировать оценку полученных результатов, электрогастрография вступила в качественно новый этап своего развития. Метод широко используется для оценки состояния двигательной функции после оперативных вмешательств на органах брюшной полости, в клинической практике для выявления степени моторно-эвакуаторных нарушений при хронических заболеваниях гастродуоденальной зоны, для контроля эффективности медикаментозной терапии, а в педиатрической практике и для диагностики обострений хронических воспалительных заболеваний желудка [5,12,13,16, 20, 24, 25, 27].

Современные исследователи сосредоточивают свои усилия в направлении единой трактовки получаемых данных, создания системы их объективной оценки и классификации типов нарушения миоэлектрической активности желудка. Речь идет о создании единой системы оценки электрогастрограмм в норме и при основных патологических состояниях гастродуоденальной зоны, которая позволит в ряде случаев минимизировать применение инвазивных интраскопических методов диагностики в гастроэнтерологии, что особенно актуально в педиатрической практике.

Литература

1. Алешин И.А. Очерки частной электрофизиологии желудка. - Л.: Наука, 1958. - 205 с.
2. Баранов А.Ю., Климанская Е.В., Римарчук Г.В. Детская гастроэнтерология. - М.: Изд-80 НЦЗД РАМН, - 2002. - С. 28-31.
3. Ворновицкий Е.Г. Использование накожной злектрогастрографии для оценки состояния желудочно-кишечного тракта // Бюл. жперим. биологии и медицины.- 1998. - Т. 126. - №11. - С. 597-600.
4. Выскребенцева С.А. Диагностика и лечение нарушений миоэлектрической активности желудка у больных с гастроэзофагальной рефлюксной болезнью: Автореф. дис. канд. мед. наук. - М., 2006. - 24 с.
5. Пономарева А.П. и др. Диагностические возможности электрогастрографии у детей при различных заболеваниях желудочно-кишечного тракта // Мат-лы XIII конгр. детских гастроэнтерологов «Актуальные проблемы детской гастроэнтерологии». - М., 2006. - С. 168-174.
6. Евтодьева М.Я., Дисенбаева Л.Г., Хорунжий Г.В. Электрогастрография здоровых детей // Мат-лы I Всесоюз. конф. по электрогастрографии. - Новосибирск, 1975. - С. 53-61.
7. Закиров Д.Б. Оценка моторно-эвакуаторной функции у хирургических больных: Автореф. дис. канд. мед. наук. - М., 1993.- 23 с.
8. Климов П.К., Барашкова Г.Н. Физиология желудка: механизмы регуляции. - Л.: Наука. - С. 57-69.
9. Лебедев Н. Н.Биоритмы пищеварительной системы // - М.: Медицина, 1987. - 210 с.// Физиол. журн. им. И. М. Сеченова. - 1998. - 7". LXXIV. - № 10. - С. 145-160.
10. Михайлов Д.А. Широкополосная электрогастрография апериодическая моторика желудочно-кишечного тракта // Физиология человека. - 1992. - №4. - С. 54-66.
11. Расулов М.И. Эндоскопические и электрогастрографические особенности сезонного течения язвенной болезни двенадцатиперстной кишки: Автореф. дис. канд. мед. наук. М. - 1988. - 19 с.
12. Ребров В.Г. Диагностическое значение электрогастрографии при заболеваниях гастродуоденальной системы: Автореф. дис. канд. мед. наук. - М., - 1975. - 21 с.
13. Собакин М.А. Физиологические поля желудка. - Новосибирск: Наука, 1978. - С. 3-33.
14. Собакин М.А., Привалов И.А., Махнев В.Н. Корреляция электропотенциалов дистальных участков поверхности тела с электрической активностью желудка // - Новосибирск: Наука, 1975. -15 с.
15. Ступин В.А., Богданов А.Е., Закиров Д.Б. Применение периферической компьютерной электрогастрографии для обследования больных с заболеваниями пищеварительной системы // Мат-лы конф. «Казуистика, диагностические и лечебные ошибки, аппаратные и инструментальные методы диагностики в гастроэнтерологии». - Смоленск, 1990. - С. 93-94.
16. Устинов В. Н. Конфигурация биопотенциалов гладких мышц желудка и двенадцатиперстной кишки // Физиол. журн. им. И. М. Сеченова. - 1976. - Т. 6. - С. 961-970.
17. Храмцов В. Г. Методика съема, регистрации и анализа электрогастрограммы // Сб. мат-лов науч.-практич. конф. Центрального военно-морского госпиталя N° 32. - М„ 2003. - С. 87-89.
18. Виряльцев В.Н. и др. Электрогастрография в хирургической гастроэнтерологии // - Казань: Изд-во Казан, гос. технич. ун-та, 2003. - С. 7-41.
19. Abnormalities of the electrogastrogram in functional gastrointestinal disorders/ A. Leahy et at // Am. J. Gastroenterology, 1999 Apr.; 94 (4): 1023-1028.
20. Alvarez W. C, Mahoney L. J. The relations between gastric and duodenal peristalsis // Am. J. PhysioL, 1923; 64 (2): 371-376.
21. Buss P. The relationship of electric activity to contraction // Gastrointestinal motility. New York, London, 1971: 59-66.
22. Cheng W., Tarn P. К. H. Gastric electrical activity normalizes in the first decade of life// Eur. J. Pediat. Surg., 2000: 295-299.
23. Clemenson G. H., Finger J., Fehr H. F. The role taurocholic acid, glicocholic acid and lisolecithin in experimental stress ulcer in the rat // Scand. J. GastroenteroL, 1981; 16 (67): 137-140.
24. Phaffenbach R. J., Adamek G. L. The place of electrogastrography in the diagnosis of gastroenterological function // Deut. Medizinische Wochenschrift, 1998; 123 (28, 29): 855-860.
25. Tanaka M., Sarr M. G. Role of Duodenum in the control of canine gastrointestinal motility// Gastroenterology, 1988; 94 (3): 622-629.
26. Transcutaneus electrogastrography, a non-invasive method to evaluate post operativ gastric disorders? // W. K. Kauer et al. // Hepatogastroenterology, 1999 Mar. - Apr.; 46 (26): 1244-1248.

Статья опубликована на сайте http://www.gastroscan.ru