СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ ОСТРОЙ ПОЧЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОЛИГУРИИ Российский патент 1994 года по МПК G01N33/70 

Изобретение относится к медицине, преимущественно к урологии, предназначено для определения функционального состояния почек.

Примером аналога является способ оценки нарушения функции почек, который основан на прямой регистрации почечного кровотока с помощью меченого гиппурана (131-йодгиппурана). Основной недостаток аналога заключается в том, что почечный кровоток вследствие механизмов его ауторегуляции является малоинформативным показателем дифференциальной диагностики, функционального состояния почек, например острой почечной недостаточности (ОПН) и функциональной олигурии. При развитии и функциональной олигурии и ОПН почечный кровоток может быть резко снижен, однако при его восстановлении в случае функциональной олигурии происходит увеличение парциальных функций почек, например реабсорбции ионов и воды, а при ОПН реабсорбция ионов и воды снижается, более того, прогрессируют метаболические нарушения.

Известен способ, который позволяет проводить дифференциальную диагностику ОПН и функциональной олигурии путем определения экскретируемой фракции натрия и включает следующие приемы:
сбор мочи; получение крови из периферической вены; определение в плазме и моче концентрации натрия и креатинина; расчет экскретируемой фракции натрия по формуле:
FE_Na= : 100% ;
При величине экскретируемой фракции выше 1% , делают заключение о развитии ОПН; значение этого показателя ниже 1% свидетельствует о функциональной олигурии.

Основной недостаток способа-прототипа заключается в том, что биохимические показатели мочи и плазмы являются следствием возникших в почках метаболических нарушений, прежде всего, энергетических процессов. Поэтому даже динамическое наблюдение за биохимическими показателями не дает возможность установить начальный этап формирования ОПН, характеризующийся развитием энергодефицита транспортных процессов. Поскольку основной энергоемкой функцией эпителия почек является реабсорбция натрия, то наиболее информативным показателем их функционального состояния могло бы явиться определение "энергетической стоимости" затрат, идущих на реабсорбцию натрия в нефронах, что позволит установить наиболее ранние, доклинические нарушения функционального состояния почек.

Цель изобретения состоит в ранней дифференциальной диагностике ОПН и функциональной олигурии путем сбора мочи, взятия проб крови из периферической вены, определения в моче и плазме содержания натрия и креатинина, определения почечного кровотока, содержания кислорода в артериальной и венозной крови почки, расчета артерио-венозной разницы содержания кислорода, определения общей реабсорции натрия и коэффициента отношения реабсорбции натрия к потреблению почкой кислорода. Указанный коэффициент определяют до и после введения фармакологических препаратов, активирующих энергетику почек, например после введения инфузионного раствора, включающего глюкозу, инсулин, никотинамид и калий. При возрастании этого коэффициента через 40 мин после проведения инфузии на 19% и более, делают заключение о наличии функциональной олигурии, если показатель возрастает на 19% и ниже, то диагностируют ОПН.

Существенными новыми признаками способа, обеспечивающего достижение цели являются:
использование в качестве информативного параметра функционального состояния почек коэффициента отношения реабсорбции натрия нефронами к потреблению ими кислорода.

Информативность указанного параметра обусловлена тем, что наиболее объективным критерием, отражающим состояние того или иного органа, является определение его коэффициента полезного действия (КПД). Для почки КПД представляет собой отношение основной энергоемкой функции - реабсорбции натрия к затраченной энергии, которая определяется по потреблению кислорода;
определение коэффициента отношения реабсорбции натрия нефронами к потреблению ими кислорода в динамике патологического процесса. Преимуществом динамического определения данного параметра является возможность установления наиболее ранних этапов развития почечной недостаточности, проявляющейся прогрессирующим снижением данного коэффициента;
определение коэффициента отношения реабсорбции натрия нефронами к потреблению ими кислорода до и после введения инфузионных растворов, стимулирующих энергетику почек. Это представляет возможность определить скрытые резервы почек, поскольку при сохранении внутрипочечных компенсаторных механизмов, введение стимуляторов энергообмена приводит к увеличению производимой работы - реабсорбции натрия.

Проведенные экспериментальные исследования показали, что увеличение коэффициента отношения реабсорбции натрия к потреблению кислорода (после введения препаратов, активирующих энергетику почек) на 19% и более, свидетельствует о сохранении компенсаторных возможностей почек и дают основание расценить развивающиеся изменения как обратимые, функциональные нарушения; при возрастании этого показателя менее чем на 19% , делают вывод об органическом поражении почек - развитии ОПН.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

Под местной анестезией 0,5% -ным раствором новокаина выделяют и катетеризируют бедренную артерию и вену. Проводят рентгенконтрастный катетер из бедренной вены в почечную; вводят в мочеточник катетер с имплантированным электродом и устанавливают его в лоханку изучаемой почки. Второй электрод располагают в поясничной зоне в области проекции почки. Регистрируют почечный кровоток методом тетраполярной реографии через 30 мин после введения катетера в лоханку. Измеряют количество мочи, выделенной почкой за 30 мин. К концу 30 мин периода из катетера, расположенного в бедренной артерии и почечной вене, набирают по 2 мл крови, измеряют содержание кислорода в артериальной и венозной крови почки, определяют артерио-венозную разницу по кислороду, определяют концентрацию гемоглобина, например методом Сали. В плазме и моче определяют концентрацию креатинина, например реакцией с пикриновой кислотой, концентрацию натрия, например, методом пламенной фотометрии. Рассчитывают скорость клубочковой фильтрации и реабсорбции натрия по стандартным формулам. Рассчитывают скорость потребления кислорода по формуле Фика. Определяют коэффициент отношения реабсорбции натрия к потреблению кислорода. Вводят внутривенно капельно (в течение 30 мин) фармакологические препараты, стимулирующие энергообразование в почках, например, глюкозо-инсулин-калиевую смесь из расчета: 10% -ный р-р глюкозы 20 мл/кг; инсулин - 0,1 ЕД на 1 г сухой глюкозы; 4% -ный р-р хлорида калия 1 мл/кг; 1% -ный р-р никотинамида 0,3 мл/кг). Через 40 мин после окончания введения фармакологических препаратов повторяют измерения, рассчитывают прирост коэффициента отношения реабсорбции натрия к потреблению кислорода до и после введения фармакологических препаратов и оценивают полученные результаты. При увеличении коэффициента на 19% и более, делают заключение о наличии функциональной олигурии, если ниже 19% , то диагностируют ОПН.

П р и м е р конкретной реализации. Эксперимент проведен на беспородной собаке массой 14 кг. После премедикации (р-р дроперидола 0,2 мл/кг; фентанил 0,1 мл/кг; атропин сульфат 0,1 мл/кг) под местной анестезией 0,5% -ным р-ром новокаина обнажали левую бедренную артерию и вену и вводили в них катетеры, причем в вену - рентгенконтрастный катетер. Через уретру в мочеточник вводили двухпросветный катетер с имплантированным электродом и проводили его в лоханку исследуемой почки. Сосудистые катетеры фиксировали и заполняли раствором гепарина.

ОПН моделировали пережатием левой почечной артерии на 60 мин, после чего турникет с артерии снимали и измеряли количество мочи, выделенной почкой за 30 мин. К концу этого периода регистрировали реонефрограмму на четырехканальном реографе РПГ 2-02, при этом один электрод располагался в катетере, введенном в лоханку, второй - в области проекции почки на кожу по известной формуле:
ПК = · · T_и·ЧСС , где ПК - почечный кровоток, мл/мин;
ρ - удельное сопротивление крови, Ом/см;
R - общий импеданс органа, ОМ;
ЧСС - частота сердечных сокращений, уд/мин;
Т_и - период изгнания, с;
- производная амплитуды дифференцированного пика реонефрограммы;
l - расстояние между электродами, см.

Через катетеры, введенные в почечную вену и бедренную артерию, получали по 2 мл крови.

В артериальной и венозной крови почки определяли содержание кислорода на оксигемометре ОМ-057 и рассчитывали артерио-венозную разницу содержания кислорода об. % .

АВР_O2= А_O2-В_O2 , где АВР_O2 - артерио-венозная разница по кислороду;
А_O2иВ_O2 - содержание кислорода в артериальной и венозной крови, об. % .

АВР_O2 = 84 - 46 = 38 об% .

В артериальной крови определяли концентрацию гемоглобина (об. % )гемометром Сали реакцией с 0,1 н. соляной кислотой.

Нв= 12 об. % . По формуле Фика определяли потребление почкой кислорода:
, где Нв - концентрация гемоглобина, об. % ;
АВР_O2- артерио-венозная разница по кислороду, об. % ;
ПК - почечный кровоток, мл/мин;
1,34 и 1000 - константы;
m - масса почки, г;
Q= = 0.39.

В плазме и моче определяли концентрацию креатинина реакцией с пикриновой кислотой, концентрацию натрия - методом пламенной фотометрии, рассчитывали скорость клубочкой фильтрации и общую реабсорбцию натрия:
CKФ = , где СКФ - скорость клубочковой фильтрации, мл/мин;
D - диурез, мл/мин;
U_сr и Р_cr - концентрация креатинина в моче и плазме, ммоль/мл,
CKФ = = 5.24.

Т^Na = СКФ ˙U_Na - D˙ P_Na.

СКФ - скорость клубочковой фильтрации, мл/мин;
D - диурез, мл/мин;
U_Na и Р_Na - концентрация натрия в моче и плазме, ммоль/мл,
Т_Na = 5, 25˙ 0,8 - 0,2 ˙1,61 = 4,2
Вычисляли коэффициент отношения общей реабсорции натрия к потреблению почкой кислорода:
K = = = 10,8
Затем внутривенно капельно в течение 30 мин вводили раствор следующего состава: 10% -ный р-р глюкозы 20 мл/кг; инсулин 0,1 ЕД на 1 г сухой глюкозы; 4% -ный р-р хлорида калия 1 мл/кг; 1% -ный р-р никотинамида 0,3 мл/кг.

После окончания введения фармакологических препаратов проводили определение тех же показателей аналогичным образом. При этом
ПК = 59,2 мл/мин;
АРВ = 38 об% ;
Нв = 12 об% ;
Q = 0,59 мл/мин 100 г;
СКФ = 16,3 мл/мин;
Т_Nа = 5,6 мкмоль/мин;
К₂ = 11,2.

Рассчитывали прирост коэффициента отношения скорости реабсорбции натрия к потребленному почкой кислорода, которой в данном случае составил 3,7% ,
Δ K= 3,7% .

Незначительное увеличение коэффициента (3,7% ) позволяет говорить о развитии серьезных повреждений в энергетическом состоянии нефроцитов, что является начальным этапом формирования ОПН.

Следует отметить, что экскретируемая фракция натрия до введения препаратов, активирующих энергетику почек, составила 0,94% , после инфузии 0,92% , что согласно данным, предлагаемым для дифференциальной диагностики ОПН и функциональной олигурии (способ-прототип), является показателем функциональной олигурии.

Для уточнения полученных данных было проведено сравнение предлагаемых показателей с традиционными критериями ОПН через 24ч и 48ч после начала эксперимента на основании морфологических и функциональных исследований.

Морфологические изменения экспериментальной почки через 48ч после начала эксперимента характеризовались фокальным некрозом коркового вещества почек, резко выраженными дистрофическими изменениями проксимальных и дистальных извитых канальцев и собирательных трубок: значительным снижением высоты щеточной каемки в проксимальных канальцах, набуханием клеток с десквамацией их в просвет. В мозговом веществе почек отмечался резкий отек интерстиция, явления лимфостаза, в большинстве сосудов мозгового вещества отмечаются микротромбы, аггрегация и сладжирование эритроцитов.

Данные о функциональном состоянии экспериментальной почки суммированы в табл. 1.

В функциональном отношении исследуемая почка характеризовалась низкой скоростью клубочковой фильтрации, резким снижением общей реабсорбции натрия и концентрированного индекса, повышением экскретируемой фракции натрия более 1% , что согласуется с известными данными и позволяет сделать вывод о развитии ОПН.

Таким образом функциональные и морфологические изменения почек и более поздние периоды исследования (через 24 и 48 ч после начала эксперимента) подтверждают развитие острой почечной недостаточности.

П р и м е р 2. Эксперимент проведен на беспородной собаке массой 12 кг. После премедикации (р-р дроперидола 0,2 мл/кг; фентанил 0,1 мл/кг; атропин сульфат 0,1 мл/кг) под местной анестезией 0,5% -ным раствором новокаина обнажали левую бедренную артерии и вену и вводили в них катетеры, причем в вену - рентгенконтрастный катетер. Через уретру в мочеточник вводили двухпросветный катетер с имплантированным электродом и проводили его в лоханку исследуемой почки. Сосудистые катетеры фиксировали и заполняли раствором гепарина. Функциональную олигурию моделировали пережатием левой почечной артерии на 30 мин. После чего турникет с артерии снимали и измеряли количество мочи, выделенной почкой за 30 мин. К концу этого периода регистрировали реонефрограмму на четырехканальном реографе РПГ 2-02, при этом один электрод располагался в катетере, введенном в лоханку, второй - в области проекции почки на кожу по известной формуле:
ПK = · ·P_ц ЧСС где ПК - почечный кровоток, мл/мин;
ρ - удельное сопротивление крови, Ом/см;
R - общий импеданс органа, Ом;
ЧСС - частота сердечных сокращений, уд/мин;
Т_и - период изгнания, с;
- производная амплитуды дифференцированного пика реонефрограммы;
l - расстояние между электродами, см,
ПК = 150˙ 3²: 23,5² ˙28 ˙0,1 ˙75 = 51,3
Через катетеры, введенные в почечную вену и бедренную артерию, получали по 2 мл крови.

В артериальной и венозной крови почки определяли содержание кислорода на оксигемометре ОМ-057 и рассчитывали артерио-венозную разницу содержания кислорода, об% :
АВР_O2= А_O2-В_O2, где АВР_O2 - артерио-венозная разница по кислороду;
А_O2иВ_O2 - содержание кислорода в артериальной и венозной крови,
АВР_O2 = 84 - 44 = 40 об% .

В артериальной крови определяли концентрацию гемоглобина (об. % ) гемометром Cали реакцией с 0,1 н. соляной кислотой. Нв = 12 об% .

По формуле Фика определяли потребление почкой кислорода
где Нв - концентрация гемоглобина, об. % ;
АВР_O2 - артерио-венозная разница по кислороду, об% ;
ПК_O2 - почечный кровоток, мл/мин;
1,34 и 1000 - константы;
m - масса почки, г,
Q= .

В плазме и моче определяли концентрацию креатинина реакцией с пикриновой кислотой: концентрацию натрия - методом пламенной фотометрии, рассчитывали скорость клубочковой фильтрации и общую реабсорбцию натрия:
CKФ = , где СКФ - скорость клубочковой фильтрации, мл/мин;
D - диурез, мл/мин;
U_cr и Р_сr - концентрация креатинина в моче и плазме, ммоль/мл,
CKФ = = 13,3 .

СКФ - скорость клубочковой фильтрации, мл/мин;
D - диурез, мл/мин;
U_Na и Р_Na - концентрация натрия в моче и плазме, ммоль/мл;
Т_Na = СКФ˙ U_Na -D˙ P_Na.

Т_Na = 13,3 ˙0,67 - 0,3˙ 1,65 = 8,9
Вычисляли коэффициент отношения общей реабсорбции натрия к потреблению почкой кислорода:
K₁= = = 14,2
Затем внутривенно капельно в течение 20 мин вводили раствор следующего состава: (10% -ный р-р глюкозы 20 мл/кг; инсулин 0,1 ЕД на 1 г сухой глюкозы; 4% -ный р-р хлорида калия 1 мл/кг; 1% -ный р-р никотинамида 0,3 мл/кг).

После окончания введения фармакологических препаратов проводили определение тех же показателей аналогичным образом. При этом
ПК = 63,4 мл/мин;
АРВ_O2 = 40 об% ;
Нв = 12 об% ;
Q_O2 = 0,77 мл/мин 100 г;
СКФ = 37,5 мл/мин;
Т^Na = 14,9 мкмоль/мин;
К₂ = 18,3.

Рассчитывали прирост коэффициента отношения скорости реабсорбции натрия к потребленному почкой кислорода, которой в данном случае составил 29,1% :
Δ К = 29,1% .

Увеличение коэффициента отношения скорости реабсорбции натрия к потреблению кислорода на 29,1% позволяет сделать вывод о сохранении компенсаторных возможностей почек и, следовательно, о развитии функциональной олигурии.

При этом экскретируемая фракция натрия до и после введения фармакологических препаратов, активирующих энергетику почек составила соответственно 0,89% и 0,85% , что согласно данным, приведенным в прототипе, также свидетельствует о развитии функциональной олигурии. Однако величины экскретируемой фракции натрия находились в пределах пограничных величин (между значениями, характеризующими ОПН и функциональную олигурию), что затрудняет постановку правильного диагноза.

Для подтверждения полученных данных было проведено морфологическое и функциональное исследование экспериментальной почки.

Данные о функциональном состоянии экспериментальной почки суммированы в табл. 2.

Морфологическое исследование экспериментальной почки через 48 ч после начала эксперимента не выявило каких-либо серьезных структурных изменений. Так, отмечались незначительные дистрофические изменения проксимальных извитых канальцев, некоторое снижение в них высоты щеточной каемки, незначительное спадение их просвета, набухание клеток извитых канальцев, однако без явлений тубулорексиса и некроза нефроцитов.

Таким образом исследование функционального и морфологического состояния почки, подвергнутой 30-минутной ишемии через 24ч и 48 ч после моделирования ишемии, подтвердило отсутствие выраженных структурных и функциональных изменений и позволило трактовать указанные изменения как функциональную олигурию.

Преимуществами предлагаемого способа является возможность установления функционального состояния почек на раннем, доклиническом этапе (в течение первых 2-3ч), что позволяет прогнозировать дальнейшее развитие изменений в почках - формирование ОПН (органических, как правило, необратимых или тяжело обратимых изменений при поздней постановке диагноза), либо функциональной олигурии (функциональных, легко обратимых изменений, не требующих экстренных лечебных мероприятий).

Сопоставление предлагаемого коэффициента с традиционными критериями дифференциальной диагностики ОПН и функциональной олигурии обнаружило высокую степень совпадения в постановке диагноза по данным изменения коэффициента отношения реабсорбции натрия к потреблению кислорода, величинами экскретируемой фракции натрия и традиционными критериями ОПН и функциональной олигурии. Результаты исследований сведены в табл. 3.

Развитие в 2 случаях функциональной олигурии при постановке по данным изменения коэффициента отношения реабсорбции натрия к потреблению кислорода диагноза ОПН, может быть объяснено высокой степенью развития регенераторных процессов в почках в интервале между измерением указанного коэффициента (первые часы после начала эксперимента) и функциональными определениями (через 48 ч). По-видимому, уровень развития компенсаторных механизмов в этих почках был развит настолько, что несмотря на серьезность первоначальных повреждений, оказался достаточным для восстановления функционального состояния почек в течение последующих 2 сут постишемического периода.

Таким образом определение изменения коэффициента отношения реабсорбции натрия к потреблению почками кислорода до и после введения фаpмакологических препаратов, активирующих энергетику почек, позволяет правильно диагностировать функциональное состояние почек в 94% . Преимуществами данного способа является возможность более ранней диагностики (первые 2-3ч после действия повреждающих факторов), а также более высокий процент совпадения правильного диагноза по сравнению со способом прототипом (94% по сравнению с 80-85% ).

Данный способ определения функционального состояния почек может быть использован в клинике при наличии необходимых условий для получения проб крови из почечной вены. В настоящее время может быть использован в клинике для определения функционального состояния почки при оперативных вмешательствах на данном органе, например при операциях, связанных с выключением почечного кровотока. (56) J. Pediatr. 1986. v. 109, N 5, р. р. 401-408.

Использование: медицина, в частности в урологии для дифференциальной диагностики острой почечной недостаточности (ОПН) и функциональной олигурии. Цель: ранняя диагностика. Сущность изобретения: у лабораторных животных регистрируют почечный кровоток, оценивают диурез и содержание электролитов в крови и моче. При этом определяют содержание кислорода в артериальной и венозной крови органа, рассчитывают потребление почкой кислорода и определяют коэффициент отношения реабсорбции натрия нефроцитами к потреблению ими кислорода. Затем вводят фармакологические препараты, активирующие энергетику почек, например глюкозу, инсулин, никотинамид и калий. Через 40 мин повторно проводят те же исследования и, если величина этого коэффициента возрастает на 19% и более, то делают заключение о наличии функциональной олигурии, если ниже 19% , то диагностируют ОПН. При использовании заявляемого способа диагностики ОПН по сравнению с традиционными критериями была достигнута более ранняя дифференциальная диагностика ОПН и функциональной олигурии (в течение 2 - 3 первых часов постишемического периода). 3 табл.

СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ ОСТРОЙ ПОЧЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОЛИГУРИИ, включающий сбор мочи, взятие пробы крови из периферической вены, определение в моче и плазме содержания натрия и креатинина, расчет по полученным данным экскретируемой фракции натрия и анализ результатов, отличающийся тем, что, с целью ранней диагностики, у лабораторных животных дополнительно определяют почечный кровоток, содержание кислорода в артериальной и венозной крови почки, определяют артериально-венозную разницу содержания кислорода в процентах, по полученным результатам рассчитывают потребление кислорода почкой, затем в плазме и моче определяют содержание креатинина и натрия, по значению которых рассчитывают общую реабсорбцию натрия с последующим вычислением отношения показателя общей реабсорбции натрия к показателю потребления почкой кислорода, при этом отношение указанных показателей определяют до и через 40 мин после внутривенного введения раствора, состоящего из 10% -ного раствора глюкозы из расчета 20 мл на 1 кг массы, 0,1 ЕД инсулина на 1 г сухой глюкозы, 4% -ного раствора хлористого калия из расчета 1 мл на 1 кг массы, 1% -ного раствора никотинамида из расчета 0,3 мл на 1 кг массы, и при значении этого отношения ниже 19% диагностируют острую почечную недостаточность, а при значении 19% и выше - функциональную олигоурию.