Производство первого литотриптера «УРАТ-П» было поручено оборонному ПО «Маш-Прибор» г. Ярославля в 1988 г

Отечественный «УРАТ-П»

Для меня до сих пор остается немного загадкой, каким образом в центре Сибири, в снежном городе Новосибирске, в ОКБ был получен и установлен в декабре 1990 года литотриптер «УРАТ-П» № 003 – единственный тогда за Уралом. В Областной Клинической Больнице было создано первое Отделение Рентгеновского Ударно-Волнового Дистанционного Дробления Камней (ОРУДДК). Не меньшей загадкой для меня является, как оно выживало в «лихие 90-е»…

Несомненная и безоговорочная заслуга в этом Главного Уролога Области, ДМН, профессора Исаенко Валентина Ильича – первого и основного заведующего ОРУДДК. Это его главное и любимое детище – сейчас он куратор нашего отделения.

Аппараты серии «УРАТ» относятся к первому поколению литотриптеров. Основное их отличие от современных собратьев – это «открытый», «мокрый» способ дистанционного дробления, доставшийся в наследство от экспериментальных установок. Ближайшие аналоги «УРАТа» – литотриптеры первого поколения фирмы «Дорнье» (ФРГ). Его достоинства и недостатки определяются именно этим – все последующие поколения литотриптеров являются дальнейшим логическим развитием и усовершенствованием данного типа. Тем более интересно, что на месте первого «УРАТА-П» (мы успели поработать на нем полгода) на данный момент работает «УРАТ-ПП» № 098… и неплохо работает уже 17 лет!

Всю «сказочность» дистанционного («бесконтактного») дробления определяет несколько необычное использование мягких тканей Пациента в качестве проводящей среды для фронта ударной гидравлической волны. Но об этом чуть ниже…

Сердцем» любого (!) литотриптера данного типа является Генератор Ударной Волны (ГУВ). Для «УРАТа» (первое поколение) – его работа основана на электроискровом способе ее возбуждения, наверное, одном из самых востребованных. Между двумя электродами («кольцо-штырь») в разрядном промежутке (0,5–1,5 мм) происходит подводный электрический искровой разряд (напряжение 12–18 kV). Плазменный сгусток, «искорка» вызывает в жидкости микровзрыв – в первый момент возникает расширяющийся со сверхзвуковой скоростью парогазовый пузырь. Естественно, что при этом возбуждается сферическая гидравлическая ударная волна, которая («по радиусам» со скоростью звука в жидкости) достигает стенок рефлектора (концентратора энергии).

Рефлектор представляет собой латунный эллипсоид вращения со срезанной вершиной, выполненный с микронной точностью. А по физическим законам (оптика и математика), «угол падения равен углу отражения» - любой луч, вышедший из фокуса F1, отразившись от поверхности эллиптического зеркала, придет строго во второй фокус F2. Пример из геометрии. Возьмите доску и вбейте в нее 2 гвоздика на расстоянии 156 мм друг от друга – это фокусное расстояние. Затем накиньте петлю из нитки, несколько большую, чем расстояние от F1 до F2. Концом карандаша натяните нить по треугольнику и, не ослабляя натяга, проведите вокруг эллипс. Сумма лучей (нить-треугольник) будет всегда одинакова – грифель построит идеальный эллипс (см.).

Теперь вспомним, что мягкие ткани человека почти на 90% состоят из воды и… Представьте себе ровную поверхность озера на которой плавают желтые осенние листья – волна, прошедшая через них, заставляет их колебаться на месте, свободно проходит, не вызывая повреждений (до определенного предела, конечно). Так и мягкие ткани человеческого тела пропускают разряженную (до F2) энергию ударной волны практически без повреждений. Основной сложностью является обеспечение плавного входа волны в тело и отсутствие акустических препятствий (кости, газовые полости), которые нарушают однородность волны.

До тела проводящей средой для ударной волны является «обычная» дистиллированная вода (дегазированная, деионизированная, прошедшая антиионную и бактерицидную обработку и подогретая почти до 40оС (до комфортной температуры)). Для электроискрового способа возбуждения ударной волны важно так же, что дистиллят – это диэлектрик.

Далее отраженная от рефлектора ударная волна проходит через воду в тело человека, звуковой импеданс мягких тканей которого на пути прохождения волны очень близок к импедансу воды и фокусируется в фокальной области F2 (второй фокус эллипсоида, «в пространстве»). За счет конечной длительности ударных волн и возникших при отражении гидродинамических эффектов фокусировка волны осуществляется в области с конечными размерами. При помещении в F2 конкремента (камня) с акустическим импедансом, отличным от импеданса окружающей его жидкости и мягких тканей – на его границах с тканями и жидкостью возникают сжимающие и растягивающие силы, разрушающие кристаллическую решетку камня. Чем сильнее различие звукового импеданса твердого конкремента и проводящей жидкой среды, тем большие «разрывающие» силы возникают. На передней поверхности камня волна вызывает в основном сжимающие усилия, а отраженная от задней поверхности – растягивающие. Т.к. сопротивление камня на сжатие существенно больше сопротивления его на растяжение, то именно отраженная волна вызывает наибольшие эрозионные разрушения камня.

Экспериментально установлено, что для эрозионного разрушения большинства типов камней (с учетом затухания ударной волны в мягких тканях) давление фронта ударной волны (в свободной жидкости) должно составлять 30-100 MPa. Это ответ на «обычный» вопрос об эффективности дробления – среднестатистически 85–87 % камней нормально попадают в область этого разрушающего давления и разрушаются, все остальное – частичное разрушение, либо «неподдающиеся». Все созданные ранее, современные и вновь создаваемые дистанционные литотриптеры (любого типа, марки и принципа дробления) имеют ограниченный (и одинаковый для всех) Верхний Порог Энергии в зоне дробления. Ограничение это накладывает прочность тканей человеческого организма, а среднестатистическая вероятность раздробления четко отражает распространенность камней в Природе по шкале твердости.

Т.е. в среднем полное раздробление происходит у 8-9 Пациентов из 10, у остальных – частичное разрушение либо камень не поддается дистанционному дроблению. В этом случае могут быть предложены другие методы экстракции камня – по выбору лечащего врача.

Разумеется, что с высоты современных достижений науки и техники многое в комплексе «УРАТ-П» кажется архаичным. Но стоит вспомнить, что радиотехника 80-х годов в большинстве случаев пользовалась дискретными элементами, а микросхемы (МС) использовались в небольшом количестве, да и сами они были еще низкой степени интеграции. Поэтому первые комплексы для дистанционной литотрипсии, достаточно еще громоздкие, появились только в тот момент, когда физический принцип ДЛТ был поддержан соответствующим развитием радиоинженерного обеспечения.

Ярким представителем литотриптеров первого поколения является «УРАТ-ПП» (г. Ярославль) – это сложнейший комплекс медицинского оборудования, размещенный в отдельном рентген-операционном кабинете.

Комплекс радиоэлектронной аппаратуры, прежде всего, призван обеспечить нормальную работу ГУВ (Генератора Ударной Волны). Он выполняет регулирование энергии инициирующего импульса, количества импульсов, их подсчет и параметры. Важнейшая часть аппаратного комплекса – система рентгеновской наводки и визуального контроля, предназначенная для нахождения камня и помещения его в область дробления, удержания его в фокусе в процессе операции ДЛТ. Это и медицинское кресло-ложемент с тремя степенями подвижности и электронная система управления его приводов - оно позволяет задать достаточно сложное пространственное положение тела Пациента в процессе операции и выводит конкремент в фокус дроблении. TV-система и система Электронно-Оптических Преобразователей (ЭОПов) позволяет уменьшить уровень рентгеновского излучения в зоне Пациента (по сравнению со снимками), а оперативная память изображения позволяет проводить основную грубую наводку на конкремент по занесенному в нее снимку – движение системы позицирования медицинского кресла условно отражается на нем. Для особо сложных случаев имеется синхронизация по дыханию и (или) по кардиоритмам Пациента.

Добавьте сюда систему водоподготовки (СВП), блоки питания (БП) и пультовые устройства (ПУ), мониторы и систему промышленного TV (ПТУ-83), приборы анестезиологического обеспечения и кардиоконтроля и пр. и пр. – получим комплекс оборудования рентген-операционного кабинета «УРАТ-ПП»