Некоторые рекомендации о проведении измерений, анализа и оценки кислотности в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) по величинам рН, измеренным рН-зондом (или Z-рН-зондом) с сурьмяными электродами

К.т.н. Г.А. Яковлев

При диагностике базальной кислотности используются различные функциональные интервалы водородного показателя рН в теле желудка, например для гиперацидности (0,9-1,5) и (0,9-1,7), нормацидности (1,6-2,0) и (1,8-2,9), гипоацидности (2,1-5,9) и (3,0-4,9), анацидности (6,0 и более) и (5,0-7,0).

У разных авторов существуют различия между базальными уровнями кислотности при определении рН в теле желудка больных и здоровых людей с помощью кратковременной (до 3 ч) и суточной рН-метрии (до 24 ч). Уровни рН в базальный период для тела желудка выходят за границы указанных нормативов рН-метрии прошлого века. Так, в теле желудка больных ЯБДК одни авторы определяли гиперацидность (рН 0,9-1,2) у преобладающей части обследованных, а другие авторы определяли гиперацидность (1,3-1,5), нормацидность (1,6-2,0) и даже гипоацидность (рН 2,1 и более). При суточной рН-метрии в теле желудка у 40% здоровых людей в одних случаях диагностировалась гиперацидность (рН 0,9-1,3), а в других, - среднесуточный уровень рН, например, для здоровых людей достигает значений 3,2 ед. рН. Так, значения рН, измеренные Е.Ю. Линаром [1] в корпусе желудка 19 больных ЯБДК с помощью разработанного им двухэлектродного рН-зонда с внутриполостным ртутно-каломельным электродом сравнения, составляли 1,3-1,5; 1,6-1,9; 2,2-2,4 и 3,8-5,5 ед. рН соответственно у 8-ми, 4-х, 3-х и 4-х обследованных, то есть у большей части обследованных наблюдалась нормацидность и гипоацидность, а у меньшей части умеренная гиперацидность.

На основе анализа ряда публикаций и результатов собственных исследований нами предложены некоторые рекомендации по повышению точности определения кислотности в ЖКТ человека и методика определения истинного значения рН на участках рН-грамм.

Большое внимание должно быть обращено на правильность оценки результатов рН-метрии. Следует отметить, что в 60-е годы прошлого века в клинической медицине использовались рН-зонды с двумя измерительными сурьмяными электродами и внутриполостным ртутно-каломельным электродом сравнения на дистальном конце рН-зонда, расположенным рядом с антральным сурьмяным электродом, и методика одновременного измерения корпусным и антральными сурьмяными электродами рН в кислотообразующей и нейтрализующей зонах желудка. Теоретически можно было ожидать, что рН нейтрализующей зоны должен превышать рН кислотообразующей зоны. Однако оказалось, что зачастую не было разницы между показаниями антрального и корпусного электрода, в ряде случаев рН нейтрализующей зоны был менее рН кислотообразующей зоны. Исследователями называли различные причины этого, например, неправильную установку рН-зонда в желудке; сдвиг антрального сурьмяного электрода вверх антиперистальтикой; прекращение кислотообразования; и другие когда рН кислотообразующей зоны будет повышаться, а рН нейтрализующей зоны до эвакуации желудочного содержимого оставаться кислым.

В настоящее время также существуют достаточно существенные различия между определенными разными авторами средними значениями рН (за сутки, ночь, день) при анализе суточных рН-грамм, измеренных посредством современных рН-зондов и ацидогастрометров производства НПП "Исток-Система".

Следует отметить, что нами в период с 1995 до 2004г [2-6] была установлена причина отсутствия разницы между величинами рН антрального и корпусного сурьмяных электродов. Корпусной электрод рН-зонда с внутриполостным ртутно-каломельным электродом сравнения не обеспечивал необходимой точности измерения рН желудка в теле желудка из-за наличия диффузионного потенциала на границе тела желудка и его антрального отдела в случае разницы величин рН на поверхности слизистой оболочки тела и антрального отдела желудка. Наличие диффузионного потенциала, достигающего 40 мВ и более, приводило к завышению величины измеряемого рН в теле желудка на 0,5-0,8 ед.рН и более.

Применение с 1999-2000гг созданных в НПП "Исток-Система" 2-5-электродных рН-зондов с внешним хлорсеребряным электродом сравнения позволило исключить ошибку измерения рН в ЖКТ человека из-за наличия диффузионных потенциалов на границах пищевод-желудок, тело желудка-антральный отдел. На основе проведенного нами в 2004г [5] анализа базального периода (продолжительностью до 30 минут рН-грамм больных ЯБДК, измеренных с помощью ацидогастрометра "Гастроскан-5М" у 170 больных рН-зондами с внутриполостным ртутно-каломельным электродом сравнения (1-я группа) и у 202 больных рН-зондами с хлорсеребряным накожным электродом сравнения (2-я группа), было установлено [5, 6], что средний рН в теле желудка 51% больных 1-й группы был равен 1,87 (нормацидность), а во 2-й группе больных ЯБДК преобладала гиперацидность (81%) со средним рН, равным 1,08.

Следовательно, в 1-ой группе больных ЯБДК величина рН была завышена в среднем на 0,79 из-за использования рН-зондов с внутриполостным ртутно-каломельным электродом сравнения, закрепленном на дистальном конце рН-зонда.

Разные авторы на основе анализа суточных рН-грамм, измеренных посредством рН-зондов с внешним хлорсеребряным накожным электродом сравнения и ацидогастрометра АГМ ・ 24 МП Гастроскан-24, установили, что выраженная гиперацидность (рН 0,8-1,19) имеет место у 75-80% больных неосложненной ЯБДК, а гиперацидность (рН 1,5 и менее) - у 87% больных.

Следует отметить, что при суточной рН-метрии или импеданс-рН-метрии в случае использования зарубежных рН-зондов с внутриполостным электродом сравнения, закрепленным на дистальном конце рН-зонда или ZрН-зонда, величина рН, измеряемая в пищеводе сурьмяным электродом зонда, может быть занижена по сравнению с истинным рН на 0,5-0,8 ед.рН при нахождении электрода сравнения в теле желудка с рН 0,9-2,0.

Мы установили также, что нельзя проводить калибровку прибора с помощью рН-зонда или Z-рН-зонда с сурьмяными электродами в буферных растворах комнатной температуры (ниже 20-25?С) из-за снижения точности измерения рН. Это обусловлено тем, что сурьмяной электрод непригоден для определения рН в сильнокислых растворах с рН 1,2-1,3 и менее при температуре 20-25ｺС и менее. Е.Ю. Линар тоже не рекомендовал применять сурьмяной электрод для определения рН сильнокислых растворов при таких температурах.

Следует отметить, что средние (среднеарифметическое, медианное и др.) значения рН могут недостоверно отражать преобладающий по времени уровень кислотности в желудке и пищеводе. Об этом сообщалось в ряде публикаций. Так, Златкина А.Р., Беззубик К.В., Гордева Т. К. считали [7] , что часто используемый в практической деятельности средний арифметический рН не может быть использован в качестве меры кислотности ЖКТ, поскольку при его расчете игнорируется логарифмическая зависимость рН от концентрации ионов водорода. Горшков В.А. [8] и другие авторы [6] предлагали значения рН необходимо сначала преобразовывать в концентрационные, затем находить их среднее значение и только потом это среднее значение выражать в единицах рН. Но, к сожалению, такой расчет далеко не всегда делается на практике. Горшков В.А. считал, что отчасти поэтому приводимые разными исследователями средние показатели рН при кислотозависимых заболеваниях не всегда хорошо согласуются.

Таким образом, можно сделать следующий вывод: со средними значениями рН нельзя обращаться, как со средними значениями простых чисел, поскольку рН это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода, выраженной в моль/литр. То есть рН= -lg[Н⁺ ], где кислотность [Н+] —концентрация ионов водорода. Важно понимать разницу между рН и кислотностью. С увеличением рН с 1 до 2, с 1 до 3, с 1 до 4 кислотность, то есть концентрация ионов водорода [Н⁺ ] в ммоль/л, уменьшается соответственно в 10, 100 и 1000 раз (см. таблицу).

Приведем пример расчета среднего рН некоторыми авторами. Для более достоверного снятия показаний они проводят троекратное измерение рН в одной точке желудка и высчитывают средний рН. Если измеренные величины рН равны, например, 1, 2 и 3, то средний рН (далее-рНср) будет равен: рНср = (1+2+3)/3 =2. Но величины кислотности [Н⁺ ] для значений рН 1, 2 и 3 равны соответственно 0,1; 0,01 и 0,001 моль/л (см. таблицу). Средняя кислотность [Н⁺ ]ср =(0,1+0,01+0.001)/3=0,037 моль/л а истинный рНср = -lg 0,037=1,43. То есть среднеарифметическое значение рНср превышает истинный рНср на 0,57. Правильный расчет "превратил" нормацидность (рН=2) в гиперацидность (рН=1,43).

Таблица. Значения кислотности [ Н⁺ ] для уровней рН в базальный период для тела желудка

Поэтому при определении средней величины рН необходимо сначала установить примерные величины рН на основных участках рН-граммы, а также продолжительности (t в час) этих участков рН-граммы. При этом участки суточной рН-граммы, на которых присутствуют величины рН менее 0,7-0,8 ед. рН, необходимо исключать как неверные (недостоверные) при математической обработке суточной рН-граммы для каждого измерительного электрода рН-зонда в отдельности [9]. Кроме того, при расчете средней величины рН за сутки, день и ночь можно пренебречь участками буферного действия пищи с величиной рН до 4-6 ед. рН потому, что кислотность на участках с рН=4-6 меньше на 2-4 порядка кислотности на участках гиперацидности и нормацидности.

Затем с помощью таблицы определяем среднюю величину кислотности, например, в теле желудка на всей рН-грамме по формуле: [ Н⁺ ]ср = [ Н⁺ ]1 х t1 + [ Н⁺ ]2 х t2 + ...+ [ Н⁺ ]n х tn )/ (t1 + t2....+ tn).

Пример расчета истинного рНср. На суточной рН-грамме установлены участки гиперацидности (рН=1,4±0,1), нормацидности (рН=1,8±0,2) и участки буферного действия пищи (рН=5±1), продолжительностью соответственно 12, 5 и 7 часов. Среднеарифметический рНср равен: (1,4х12+1,8х5+5х7)/24=60,8/24=2,53, что соответствует гипоацидности.

Найдем теперь истинный средний рН. Согласно таблицы величинам рН 1,4 и 1,8 соответствуют величины кислотности [ Н⁺ ] 0,04 и 0,016 моль/л. Участок с рН=5 продолжительностью 7 часов с кислотностью [ Н⁺ ] = 0,00001 моль/л можно не учитывать при расчете средней величины кислотности [Н⁺ ]ср за сутки (за 24 час) потому, что его вклад в [Н⁺ ]ср ничтожен.

Средняя суточная кислотность [Н⁺ ]ср = (0,04 х 12 + 0,016 х 5)/24 = 0,56/24 = 0,0233 моль/л, а суточный истинный рНср = -lg[Н⁺ ]ср= -lg 0,0233 = 1,63, что соответствует нормацидности.

Истинный суточный рНср меньше среднеарифметического суточного рНср на 0,9 ед. рН.

Таким образом, применение средних (среднеарифметического и др.) значений рН при анализе рН-граммы может необоснованно завышать уровни рН на анализируемых участках и, как следствие, приводить к необоснованному занижению истинной кислотности на участках рН-грамм.

Предложенный нами метод, состоящий в преобразовании значений рН на анализируемых участках суточной рН-граммы с различными уровнями водородного показателя рН в концентрации ионов водорода [Н⁺ ] в соответствии с данными таблицы, определении среднеарифметического значения кислотности [Н⁺ ]ср, а затем средней величины рНср по формуле: рНср = -lg[Н⁺ ]ср, устранит необоснованное завышение уровней рН и повысит достоверность оценки кислотности в ЖКТ человека.

Литература:

1. Линар Е.Ю. Кислотообразовательная функция желудка в норме и патологии. -Рига: Зинатне, 1968.- 281с.

2. Яковлев Г.А. Хлорсеребряные рН-зонды. Разработка и исследование параметров. Электронная техника. Сер. СВЧ-электроника, 1995, вып. 2(466), с.40-44.

3. Яковлев Г.А. Современные медицинские рН-зонды., Биомедицинская радиоэлектроника, 2000г., №11, с.48-53.

4. Яковлев Г.А. О точности измерения кислотности внутри желудочно-кишечного тракта посредством рН-зондов с внутренним и внешним электродом сравнения. Медицинская техника, 2003, № 4, с.42-46.

5. Яковлев Г.А. Современная оценка точности определения кислотообразующей функции желудка методом внутрижелудочной рН-метрии. Медицинская техника, 2004, № 6, с.20-23.

6. Яковлев Г.А. Основы зондовой рН-метрии, 2009, М.,Медицина, 175с.

7. Златкина А.Р., Беззубик К.В., Гордева т.к. Количественная обработка данных рН-метрии желудочно-кишечного тракта. Методические рекомендации, М.:1988, с.13.

8. Горшков В.А. Кислотозависимые заболевания и кризис функциональных методов исследования желудка./ Сучасна гастроэнтерология, 2002, № 3 (9), с. 7-12.

9. Яковлев Г.А., Сторонова О.А., Трухманов А.С. Отклонения ниже нормальных минимальных значений рН желудочного сока, Материалы Ххl Объединенной Российской Гастронедели РЖГГК.,2015, Т.ХХV.№ 5, прил.46, с.107.