Данная информация предназначена для специалистов в области здравоохранения и фармацевтики. Пациенты не должны использовать эту информацию в качестве медицинских советов или рекомендаций.
О достоверных показателях кислотности в желудке и
пищевода человека
Г.А. Яковлев
Старший научный сотрудник, к.т.н.
Применение достоверного диагностически значимого показателя оценки
кислотности в желудке и пищеводе необходимо для правильного диагностирования
кислотозависимых болезней, развитие которых в значительной мере определяется
агрессивным воздействием желудочного сока по отношению к верхним отделам
пищеварительного тракта. Одним из основных методов диагностики кислотозависимых
болезней является зондовая суточная рН-метрия пищевода и желудка [1]. При
определении кислотообразующей функции желудка больных ЯБДК, ЯБЖ, ГЭРБ многие
врачи используют функциональные интервалы базального рН: гиперацидность рН 1,5 и
ниже; нормацидность рН 1,6-2,0; гипоацидность рН 2,1-5,9; анацидность рН выше
6,0.
При анализе суточной рН-метрии выделяют следующие промежутки в
течение суток: базальный период (в течение 30-60 минут утром до еды, натощак),
общее время исследования (24 часа); день с 8.00 до 20.00; пищеварительный период
(время приема пищи и 1 час спустя после него); межпищеварительный период; 5)
ночь с 20.00 до 8.00 и другие.
В качестве показателей кислотности ЖКТ человека в основном
используются различные средние величины кислотности (рН). Так, программный
комплекс «GastroScan», поставляемый в составе приборов («Гастроскан-24», «Гастроскан-ГЭМ»,
«Гастроскан-ИАМ»), автоматически определяет среднеарифметический рН и
среднеквадратичный рН («индекс агрессивности»). Среднеарифметическое значение рН
это сумма логарифмов концентраций водородных ионов, деленная на число значений
рН рН-граммы. Среднеквадратичным значением рН является квадратный корень из
среднеарифметического значения квадратов логарифмов концентраций ионов водорода.
Кроме этих параметров программный комплекс «GastroScan» рассчитывает медиану рН,
индекс кислотности (ИК), индекс DeMeester и другие.
Следует отметить, что при выборе диагностически значимого
показателя для оценки кислотности необходимо учитывать приказы Минздрава РФ от
09.11.2012г №773н и №722н, согласно которых внутрижелудочное определение
концентрации водородных ионов (рН) в желудочном содержимом и в пищеводе входит в
перечень обязательных методов исследования при язвенной болезни желудка,
двенадцатиперстной кишки и гастроэзофагеальной рефлюксной болезни. Из указанных
приказов следует, что основным показателем (критерием) оценки кислотности в ЖКТ
человека должна быть фактическая концентрация ионов водорода в желудочном
содержимом и в пищеводе.
В ряде работ [2-5 и др.] установлено, что логарифмические значения
рН и медиану рН нельзя использовать для определения средних величин рН суточных
рН-грамм с целью оценки кислотности верхних отделов ЖКТ. В основе метода
рН-метрии ЖКТ человека лежит определение концентрации свободных положительных
водородных ионов Н+. Активную кислотность (или щелочность) содержимого ЖКТ
человека оценивают по величине водородного показателя рН, равного минус
lg αH+
.
Очень часто безразмерный показатель рН путают с такими параметрами,
как кислотность или щелочность желудочного содержимого. Главное отличие
заключается в том, что рН это показатель интенсивности, но не количества.
Активная кислотность αH+
равна 10-рН. То есть рН отражает только степень кислотности в желудке
(или в пищеводе), в то время как кислотность характеризует количественное
содержание в воде свободных ионов водорода. Используемая в суточных рН-граммах
шкала рН состоит из 11 степеней кислотности (рН): 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9;
10, соответствующих значениям концентраций свободных ионов водорода: 10-0
,10-1 ,10-2 ,10-3 ,10-4 ,10-5
, 10-6 , 10-7 , 10-8 , 10-9,
10-10 моль/л.
Видно, что при увеличении рН, например, с 1 до 2; с 1 до 4; с 1 до
6 кислотность уменьшается соответственно в 10, 1000, 100000 раз. Другими
словами, кислотность (концентрация ионов H+) 0,1 моль/л (рН=1) превышает
кислотности 0,01; 0,0001; 0,000001 моль/л, соответствующие значениям рН 2; 4; 6,
соответственно в 10, 1000, 100000 раз.
Таким образом, одно значение рН=1 эквивалентно сумме 10 значений рН=2
или сумме 1000 значений рН=4 или сумме 100000 значений рН=6, соответственно.
Если с величинами рН, равными 1, 2, 4, 6, обращаться как с простыми числами, то
среднеарифметический рН будет равен 3,25 ((1+2+4+6) /4). Величине рН 3,25
соответствует кислотность 0,000562 моль/л.
А фактическая кислотность для указанных 4-х величин рН будет равна
0,027525 моль/л ((0,1+0,01+0,0001+0,000001)/4). Фактической средней величине
кислотности 0,027525 моль/л соответствует фактический средний рН, равный 1,56.
Фактический рН 1,56 меньше рН 3,25 в 2,1 раза, а фактическая кислотность
0,027525 моль/л превышает кислотность 0,000562 моль/л в 50 раз.
Очевидно, что использование среднеарифметического рН и
среднеквадратичного рН при оценке кислотности желудка и пищевода необоснованно
завышает среднюю величину рН и значительно занижает среднюю величину
кислотности.
Обращаем внимание врачей, что программный комплекс «GastroScan»
может преобразовывать значения рН на анализируемых участках суточной рН-граммы в
концентрации ионов водорода H+ и вычислять фактические средние значения рН*
через средние концентрации ионов водорода [H+]ср суточной рН-граммы или ее
отдельных участков. К сожалению, многие практические врачи до сих пор используют
для оценки кислотности желудка, пищевода, а также антисекреторного действия
лекарств среднее арифметическое значений рН, измеренных регистрирующим блоком
суточного ацидогастрометра, или медиану рН.
В настоящей работе мы проверили точность оценки кислотности в
желудке и пищеводе на реальных суточных рН-граммах при использовании следующих
показателей: среднеарифметического рН, индекса агрессивности, медианы рН и
среднего значения рН*, вычисленного через среднюю концентрацию свободных ионов
H+ с помощью программного комплекса «GastroScan» прибора «Гастроскан-24». Кроме
того, для оценки достоверности указанных показателей мы с помощью калькулятора
для научных расчетов Casio fx-570MS определяли средние концентрации [H+]ср
свободных ионов водорода H+ в желудочном содержимом через десятичные
антилогарифмы отрицательных средних значений рН и рН*.
При анализе суточной рН-граммы тела желудка обследованного № 1
(рис.1) установлено следующее. Базальный рН равен 1,8, то есть соответствует
нормацидности. Среднее арифметическое значение рН, индекс агрессивности, медиана
рН и рН*, вычисленный через среднюю концентрацию водородных ионов, равны
соответственно 3,1; 3,6; 2,5 и 1,8 для тела желудка, 2,6; 3,1; 1,7 и 1,7 для
кардии желудка и 5,9; 5,9; 6,0 и 3,9 для пищевода.
Таким образом, базальный рН 1,8 для тела желудка равен показателю
рН* 1,8 за сутки, то есть фактической средней величине рН, вычисленной через
среднесуточную фактическую концентрацию свободных ионов водорода. А среднее
арифметическое значение рН 3,1 и медиана рН 2,5 больше базального рН (1,8 ед. рН),
а следовательно, и показателя рН*, на 72% и 38,9% соответственно.
Среднеарифметический рН 3,1, индекс «агрессивности» 3,6 и медиана
рН 2,5 значительно превышают среднее значение фактического рН* 1,8, вычисленное
по концентрации ионов H+ .
Фактическая среднесуточная концентрация свободных ионов водорода,
соответствующая рН* 1,8, равна 0,015849 моль/л.
Указанная фактическая концентрация ионов водорода, то есть
фактическая кислотность 0,015849 моль/л тела желудка, больше концентрации ионов
водорода 0,0007943 моль/л, соответствующей среднеарифметическому рН 3,1, в 20
раз и больше концентрации ионов водорода 0,0002512 моль/л, соответствующей
индексу «агрессивности» 3,6, в 63 раза.
Рис. 1 Суточные
рН-граммы тела, кардии желудка и пищевода обследованного №1
Среднеарифметическое значение рН 5,9, индекс «агрессивности» 5,9 и
медиана рН 6,0 в нижней части пищевода превышают фактическое среднее значение рН*
3,9 в 1,51 – 1,54 раза. Концентрации ионов водорода, соответствующие значениям
рН 5,9 и рН* 3,9, равны соответственно 0,000001259 моль/л и 0,0001259 моль/л.
Следовательно, использование среднего арифметического рН и индекса
«агрессивности» необоснованно занижает фактическую концентрацию свободных ионов
водорода 0,0001259 моль/л, то есть фактическую кислотность в нижней части
пищевода в 100 раз.
При анализе суточной рН-граммы тела желудка обследованного № 2
(рис.2) установлено следующее. Базальный рН равен 2,8, то есть соответствует
гипоацидности. Среднее арифметическое значение рН, индекс агрессивности, медиана
рН и рН*, вычисленный через среднюю концентрацию ионов H+, равны соответственно
3,8; 4,0; 3,4 и 2,9 для тела желудка, 4,2; 4,6; 3,5 и 2,9 для кардии желудка и
6,5; 6,7; 6,9 и 3,8 для пищевода.
Таким образом, базальный рН 2,8 для тела желудка практически
соответствует показателю рН* 2,9 за сутки, то есть фактической средней величине
рН за сутки, вычисленной через среднесуточную концентрацию свободных ионов
водорода.
Среднее арифметическое значение рН 3,8, индекс агрессивности 4,0 и
медиана рН 3,4 превышают правильный фактический показатель рН*, равный 2,9, на
31%, 38% и 17% соответственно. То есть использование показателей
среднеарифметический рН, среднеквадратичный рН и медиана рН необоснованно
завышает среднее значение фактического рН* 2,9 для тела желудка, а
следовательно, занижает кислотность в теле желудка. То же самое наблюдается и
для кардии желудка и пищевода.
Фактическая среднесуточная концентрация свободных ионов водорода,
соответствующая рН* 2,9, равна 0,001259 моль/л. Следовательно, указанная
концентрация ионов водорода, то есть фактическая кислотность 0,001259 моль/л
тела желудка, больше среднесуточной концентрации ионов H+ 0,0001585 моль/л,
соответствующей среднеарифметическому рН 3,8, в 8 раз, и больше среднесуточной
концентрации ионов H+ 0,0001 моль/л, соответствующей среднеквадратичному рН 4,0,
в 12,6 раза.
Понятно, что среднее арифметическое значение рН, среднеквадратичный
рН (индекс агрессивности), медиана рН это неправильные показатели Поэтому их не
следует применять для оценки кислотности суточных рН-грамм пищевода и желудка.
Рис. 2 Суточные рН-граммы тела, кардии желудка и
пищевода обследованных № 2
Среднеарифметическое значение рН 6,5, среднеквадратичный рН 6,7 и
медиана рН 6,9 в нижней части пищевода превышают фактическое среднее значение рН*
3,8 соответственно в 1,71, 1,76 и 1,82 раза. Концентрации ионов водорода,
соответствующие значениям рН 6,5 и рН* 3,8, равны соответственно 0,000000316
моль/л и 0,0001585 моль/л. Следовательно, использование среднеарифметического рН
6,5 занижает фактическую концентрацию свободных ионов водорода 0,0001585 моль/л,
то есть фактическую кислотность в нижней части пищевода в 502 раза.
Известно, что нормальная кислотность в пищеводе равна 6,0-7,0 рН.
Поэтому согласно значений среднеарифметическиго рН 6,5, среднеквадратичного рН
6,7 и медианы рН 6,9 в нижней трети пищевода обследованного № 2 кислотность
нормальная. А у обследованного № 2 показатель DeMeester равен 28,66. То есть
показатель DeMeester превосходит величину 14,72, то это указывает на наличие
ГЭРБ. На наличие ГЭРБ указывает также и вычисленный через концентрации ионов
средний рН* 3,8, который значительно меньше нижнего уровня нормальной
кислотности пищевода рН 6,0.
При анализе суточной рН-граммы тела желудка обследованного № 3
(рис.3) установлено, что среднеарифметический рН, индекс агрессивности, медиана
рН и рН*, вычисленный через среднюю концентрацию водородных ионов H+, равны
соответственно 2,7; 3,0; 2,5 и 1,9 для тела желудка, 3,0; 3,6; 2,1 и 1,6 для
кардии желудка и 6,6; 6,6; 6,6 и 4,2 для нижней
части пищевода. Среднеарифметический рН 2,7, индекс агрессивности
3,0 и медиана рН 2,5 превышают показатель рН*, равный 1,9, в 1,42; 1,58 и в 1,32
раза соответственно. Значения среднеарифметического рН 2,7, среднеквадратичного
рН 3,0 и медианы рН 2,5, указывают на гипоацидность тела желудка обследованного
№ 3, а фактический средний рН* 1,9 указывает на нормацидность тела желудка.
Концентрация ионов H+, соответствующая рН 2,7 и равная 0,001995
моль/л, меньше фактической кислотности 0,01259 моль/л, соответствующей рН* 1,9,
в 6,3 раза.
Среднеарифметическое значение рН 6,6 и медиана рН 6,6 нижней части
пищевода превышают фактическое среднее значение рН* 4,2 в 1,57 раза.
Концентрации ионов водорода, соответствующие значениям рН 6,6 и рН* 4,2, равны
соответственно 0,000000251 и 0,0000631 моль/л. Следовательно, использование
среднеарифметического рН 6,6 занижает фактическую кислотность в нижней части
пищевода в 251 раз.
Рис. 3 Суточные рН-граммы тела, кардии желудка
и пищевода обследованного № 3
Таким образом, достоверными показателями оценки кислотности в
желудке и пищеводе, вычисленными с помощью программного комплекса «GastroScan»
прибора «Гастроскан-24» и научного калькулятора, являются средние величины рН*,
вычисленные через концентрации ионов Н+
, и средние концентрации ионов Н+
в желудочном содержимом и в пищеводе, вычисленные через антилогарифмы
αH+ = 10-рН.
Использование для оценки кислотности в желудке и пищеводе
среднеарифметического рН, среднеквадратичного рН и медианы рН существенно
занижает средние концентрации ионов Н+ в желудке и пищеводе, то есть
фактическую кислотность, поэтому указанные показатели являются недостоверными.
Следовательно эти показатели не следует применять для оценки кислотности в
желудке и пищеводе.
Кроме указанных показателей средней величины кислотности (рН) также
существуют
индекс кислотности (ИК) и показатель DeMeester. Так., Tutuian R.,
Castell D.O., Xue S., Katz P.O. с целью повышения точности определения времени с
рН менее 4 предложили в 2004 году упрощенный по сравнению с расчетом показателя
DeMeester расчет индекса кислотности (ИК) по формуле, учитывающей, по мнению
авторов, логарифмическую зависимость рН от концентрации ионов водорода [Н+]
: ИК = (1000 х (% времени с 0,8 ≤ рН < 1) + 100 х (% времени с 1 ≤ рН <
2) + 10 х (% времени с 2 ≤ рН < 3) + (% времени с 3 ≤ рН < 4 ))/100% .
Из предложенной указанными авторами формулы расчета ИК следует, что
измеренный процент времени самого кислого интервала с 0,8≤рН<1 увеличивается в
10 раз. Измеренный процент времени интервала с 1≤рН<2 не изменяется. Измеренный
процент времени интервала с 2≤рН<3 уменьшается в 10 раз, а процент времени
интервала с 3 ≤ рН < 4 уменьшается в 100 раз. То есть в самый кислый интервал рН
входят значения рН от 0,80 до 0,99, а в следующий интервал рН - значения рН от
1,0 до 1,99. Кислотность [H+] рН 0,8 равна 0,16 моль/л. Кислотности [H+],
соответствующие значениям рН 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1.6; 1,7; 1,8; 1,99,
равны соответственно 0,1; 0,0794; 0,063; 0,051; 0,0398; 0,0316; 0,0251; 0,02;
0,0159; 0,0102 моль/л.
Кислотность 0,16 моль/л самого кислого значения рН в желудке,
равного 0,8 ед. рН, превышает кислотности 0,1; 0,0794; 0,063; 0,051; 0,0398;
0,0316; 0,0251; 0,02 соответственно в 1,6; 2,01; 2,54; 3,14; 4,02; 5,06; 6,37; 8
раз, а не в 10 раз. Очевидно, что применение указанными авторами коэффициентов
10, 1, 0,1 и 0,01 при расчете времени с рН менее 4 неправомерно. Считаем оценку
времени с рН менее 4 с помощью показателя ИК недостоверной потому, что формула
неправильно учитывает логарифмическую зависимость значений рН в интервалах рН
1,00-1,79, 2,00-2,79 и 3,00-3,79 из-за необоснованного значительного занижения %
времени в последних. Поэтому показатель ИК не следует использовать для оценки
кислотности желудка и пищевода.
Методы интегральной оценки кислотности пищевода, в том числе, и
индекс кислотности пищевода не нашли широкого применения [6]. Комплексные
показатели закисления пищевода, например, индекс DeMeester, хотя и оценивают
одновременно несколько параметров суточной рН-метрии (общее количество эпизодов
снижения рН менее 4, количество эпизодов рефлюксов в вертикальном и
горизонтальном положении тела больного, доля время исследования со значениями рН
менее 4, количество зарегистрированных снижений рН длительностью более 5 минут),
в настоящее время считаются недостаточно эффективными вследствие невысокой
чувствительности.
Согласно данных авторов [6] патологический рефлюкс выявлялся у 25,8
% больных с НЭРБ и у 61,1 % больных в группе с ЭРБ, при этом у 62 % больных НЭРБ
результаты 24-часовой рН-метрии укладывались в пределы нормы. По их мнению,
индекс DeMeester не является диагностически значимым показателем для пациентов с
НЭРБ, нормальные значения которого могут приводить к неправильной трактовке и
ошибочной тактике ведения больного.
Авторы [7] считают, что несмотря на достаточно высокую
информативность суточной рН-метрии, у части больных с эндоскопическими
признаками рефлюкс-эзофагита и наличием симптомов ГЭРБ регистрируются нормальные
результаты исследования. Авторами [8] на основании результатов изсследования 120
пациентов с эрозивной и неэрозивной формами ГЭРБ, у которых диагноз заболевания
определялся на основании выявления изжоги и отрыжки кислым с частотой более двух
раз в неделю, а также результатов эндоскопического обследования, установлено,
что патологический гастроэзофагеальный рефлюкс (индекс DeMeester больше 14,72 и
доля времени суток более 4 % со значением рН в пищеводе менее 4) был выявлен у
31,9 % больных в группе НЭРБ и у 47,1 % больных в группе ЭРБ, при этом у 47 %
больных НЭРБ результаты 24-часовой рН-метрии укладывались в пределы нормы.
Мы предлагаем для повышения точности диагностики ГЭРБ новый
показатель кислотности, а именно, среднюю величину рН*<4,0 ,
вычисленную через концентрации ионов H+ для всех измеренных (на уровне 5 см выше
края нижнего пищеводного сфинктера) значений рН менее 4.
Также предлагаем использовать для оценки кислотности фактическую
среднюю кислотность за сутки (среднюю концентрацию ионов H+) в моль/л,
вычисленную через рН* за сутки, и фактическую среднюю кислотность в моль/л
за время с рН < 4, вычисленную через показатель кислотности РН*<4,0 .
Считаем, что введение в протокол четырех новых
достоверных показателей фактической кислотности, а именно: среднего рН*
за сутки; среднего рН*<4,0 за время с рН < 4 (вычисленных через
концентрации ионов Н+); средней концентрации ионов Н+ за
сутки, вычисленной через среднесуточный рН*; средней концентрации ионов Н+
за время с рН < 4, вычисленной через показатель кислотности рН*<4,0
, повысит информативность, достоверность и значимость суточной
рН-метрии при диагностировании кислотозависимых болезней в желудке и пищеводе.
Границы нормы и патологии для предложенных нами четырех показателей кислотности
должны установить практические врачи.
Литература:
1. А.С. Артемьев, И.А. Ильин, Л.В. Кононенко, А.Г. Михеев, Л.Е.
Мишулин, Т.В. Никитина, Б.В.Ракитин, М.М.Трифонов, С.И.Щукин, Г.А.Яковлев
Импедансоацидомонитор «Гастроскан-ИАМ» // Медицинская техника. 2013. № 6 (282).
С. 10–14.
2. Г.А. Яковлев Модернизация метода определения средней величины рН
в медицине.//21.07.2010, www.medlinks.ru
3. Яковлев Г.А. О выборе метода расчета средней величины кислотности при
24-часовой рН-метрии // 29/12/2015, www.medlinks.ru
4. Яковлев Г.А. Основы зондовой рН-метрии, 2009, М., «Медицина», 175с.
5. Яковлев Г.А. 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//
16-12-2015, www.medlinks.ru
.
6. Кукушкина М. Д., Морозов С. В., Исаков В. А. Роль
комбинированной 24-часовой рН-импедансометрии пищевода в диагностике различных
клинических форм гастроэзофагеальной рефлюксной болезни,- Экспериментальная и
клиническая гастроэнтерология, 2012, № 7, с.91-96.
7. Ю. В. Васильев, О. Б. Янова Интерпретация результатов
ацидификации пищевода и желудка (по данным 24-часовой pH-метрии),
Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. – 2011, N 5, с. 75-79.
8. Frootan M., Choobtashani S., Azargashb
E. et al. Non-erosive reflux disease compared
with erosive esophagitis with regards to acid reflux and symptom patterns //
Turk J Gastroenterol. — 2011. — Vol. 22. — P. 464 – 471.