СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРАЖЕННЫХ КЛЕТОК ЖИВОТНОЙ ТКАНИ Российский патент 1997 года по МПК G01N33/483 

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для диагностики патологических клеток.

Известно использование оптических свойств тканей организма для решения задачи диагностики, в частности, коэффициента поглощения k гемоглобина в инфракрасной области спектра (Петляев М.М. Биофизические подходы к диагностике злокачественных опухолей. М. Медицина, 1972. 240 с.)
Способ реализуется следующим образом. На этапе обучения препараты крови здорового и больного организмов помещают в установку, где подвергаются воздействию света с длинами волн в инфракрасной области спектра. В итоге определяются их инфракрасные спектры коэффициента поглощения k гемоглобиновой фракции крови. Рабочими длинами волн считаются те, которые дают устойчивую существенную разницу коэффициентов поглощения для здорового и больного организма. На этапе диагностики препарат крови исследуемого организма помещают в установку и облучают рабочей длиной волны с целью определения коэффициента поглощения k, который далее сравнивается с критическим значением коэффициента поглощения. Отличие коэффициента поглощения k от критического значения в ту или иную сторону является основанием для диагноза.

В качестве недостатка данного способа следует отметить сложности в диагностике, если имеют место патологии нескольких типов. Инфракрасные спектры коэффициента поглощения k гемоглобиновой фракции крови становятся смазанными, что снижает качество диагностики. Данный способ косвенно фиксирует динамику изменения обменных процессов в здоровых и патологических клетках и не определяет стратегии лечения заболевания.

Наиболее близким по сути к заявляемому способу диагностики является способ флюоресцентной диагностики, в частности, гиперплазии молочной железы /1/. Флюоресцентный метод используется для решения задачи экспресс-диагностики при патологических состояниях тканей организма.

Основу способа составляет эффект люминесценции излучение света атомами и молекулами вещества, переведенными предварительно в некоторое возбужденное состояние достаточной продолжительности. В случае флюоресценции люминесценция индуцирована лучами света, при этом длительность люминесценции не превышает t<10^-8 oC.

Способ реализуется следующим образом. На этапе обучения препараты здоровой и патологической тканей подвергаются оптическому облучению длинами вол в ультрафиолетовой областях спектра с длительностью 10^-9 - 10^-8 oC. Это приводит к возбуждению валентных электронов веществ, составляющих клеток тканей. После снятия воздействия валентные электроны возвращаются в исходное состояние, создавая в течение времени t<10^-8 oC свечение исследуемых препаратор тканей. Флюоресцентные картины здоровой и патологической тканей имеют существенные различия, которые визуально фиксируется. На этапе диагностики препарат исследуемой ткани облучается рабочей длиной волны и фиксируется флюоресцентная картина. Различие флюоресцентных картин является основанием для диагностики наличия или отсутствия патологии в ткани.

Данный способ позволяет косвенно оценить изменения обменных процессов в тканях живых организмов. Флюоресцентные картины зависят лишь от количественного и качественного химического состава клеток. В итоге стратегия лечения заболевания также не определена.

Проанализируем в совокупности недостатки данных способов диагностики. Известно, что обмен веществ для здоровой и патологической клеток существенно различен. Это приводит к изменению их количественного и качественного химического состава. Основу известных способов диагностики составляют биофизические методы, направленные на выявление этого различия. Главный недостаток такого подхода констатация факта наличия состояния клетки и косвенная оценка обмена веществ в клетках живых тканей. Стратегию лечения заболевания данные способы диагностики не определяют.

Техническим результатом изобретения является упрощение способа, ускорение процесса диагностики, а также снижение субъективного факта на этапе принятия решения.

Предлагаемый способ диагностики патологических клеток состоит в том, что исследуемая ткань помещается в замкнутую среду, плотность которой отличается от плотности исследуемых клеток и облучается светом из диапазона длин волн 10^-3 10^-7 м, а диагностику производят путем сравнения собственных резонансных частот здоровой и патологической клеток.

При практической реализации в качестве среды может быть использована жидкость, а длины волн, вызывающие резонанс собственных частот здоровой и патологической клеток, фиксируются визуально по интерференционной картине или с помощью фотоприемника, регистрирующего амплитуду интерференционной картины.

Пример 1. Препарат исследуемой ткани помещают в кювету, наполненную жидкостью, например дистиллированной водой, и устанавливают под микроскоп. От источника когерентного излучения (лазера) с помощью световода зондирующий луч направляют на препарат исследуемой ткани. Мощность облучения регулируется аттенюатором на выходе источника. При воздействии зондирующего луча из диапазона с длинами волн 10^-3 10^-7 м, близкого к собственной частоте исследуемых клеток, на поверхности жидкости визуально фиксируется интерференционная картина. Интенсивность возмущения поверхности жидкости зависит от разности длины волны зондирующего луча и собственной частоты клеток. В случае резонанса имеет место максимальная амплитуда интерференционной картины.

Пример 2. В данном случае отличия по сравнению с примером 1 касаются лишь в части объективности фиксации момента явления резонанса. Для этого в схему эксперимента включается фотоприемник, узко направленный на поверхность жидкости и имеющий жесткую фиксацию относительно световода. Эффект регистрации связан с тем, что с изменением амплитуды интерференционной картины, в частности, при приближении к резонансу, увеличивается коэффициент рассеивания луча света. Последнее приводит к уменьшению фототока и изменению показаний индикатора, в качестве которого может служить, например микроамперметр. Если применить измерительную схему, то максимальное показание микроамперметра можно связать с моментом наступления явления резонанса.

Установлено, что в зависимости от патологии разница собственных частот здоровой и пораженной клеток может составлять в случае представления в единицах длин волн от нескольких десятков н.м. до единиц н.м.

Определение собственных частот здоровой и пораженной (патологической) клеток тканей по заявляемому методу позволяет не только диагностировать состояние, но и определять стратегию лечения заболевания.

Известно, что обменный процесс в общем случае зависит от энергетики клетки, а последняя однозначно связана с ее собственной частотой. Следовательно, знание собственных частот клеток позволяет влиять на их энергетику.

Использование: медицина, для определения пораженных клеток живой ткани. Сущность изобретения: исследуемая ткань помещается в замкнутую среду, плотность которой отличается от плотности исследуемых клеток и облучается светом из диапазона длин волн 10^-3 - 10^-7 м, а диагностику производят путем сравнения собственных резонансных частот здоровой и патологической клеток. В качестве среды может быть использована жидкость, а длины волн, вызывающие резонанс собственных частот здоровой и патологической клеток, фиксируются визуально по интерференционной картине или с помощью фотоприемника, регистрирующего амплитуду интерференционной картины. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ определения пораженных клеток животной ткани, включающий облучение ткани светом с последующей регистрацией физического показателя и сравнением полученных характеристик здоровых и пораженных клеток, отличающийся тем, что исследуемую ткань помещают в замкнутую среду с плотностью, отличной от плотности исследуемых клеток, облучают ткань светом из диапазона с длинами волн 10^-3 10^-7 м, а в качестве физического показателя регистрируют собственные резонансные частоты клеток. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве среды используют жидкость. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что длины волн, вызывающие резонанс собственных частот здоровой и пораженной клеток фиксируют по интерференционной картине. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что длины волн, вызывающие резонанс собственных частот здоровой и пораженной клеток фиксируют с помощью фотоприемника, регистрирующего амплитуду интерференционной картины.