СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ СТАДИЙ ЖЕЛЧНО-КАМЕННОЙ БОЛЕЗНИ Российский патент 1997 года по МПК G01N33/487 G01N33/52 

Изобретение относится к медицине, а именно к аппаратным методам диагностики.

Существующие методы диагностики желчно-каменной болезни (ЖКБ) не всегда дают объективную информацию о наличии камней. Наиболее широко используемые рентгенологические методы исследования имеют ряд существенных недостатков. В частности, известно, что в 1/3 случаев желчный пузырь рентгенологически не идентифицируется при использовании внутривенных и оральных контрастных веществ у больных острым холециститом, осложненном желтухой. Рентгенологически не всегда выявляются холестериновые камни, являющиеся в ряде случаев рентген-неактивными. Использование ультразвукового сканирования и компьютерной томографии в диагностике ЖКБ является наиболее обоснованным, однако данные методы только констатируют наличие конкремента в желчном пузыре, не определяя нарушений физико-химических свойств желчи.

Известны способы определения литогенности (риска камнеобразования) пузырной желчи основаны на определении спектра поглощения ИК и УФ излучения, а также на определении проводимости и диэлектрической проницаемости желчи по величине протекающего через желчь переменного электрического тока. В первом случае вывод о литогенности делается на основе измерения интенсивности поглощения ИК и УФ излучения в определенных участках спектра. В свою очередь спектр поглощения определяется химическим составом желчи. Во втором случае при регистрации активной и реактивной составляющих импеданса, на основании которых рассчитывается проводимость и диэлектрическая проницаемость, выводы обсеменении состояния желчи также связаны с изменением химического состава. Кроме того, на результаты измерения может непосредственно оказывать влияние состояние поверхности электродов: реакция с электролитами желчи, конденсация эмульгированных жиров и т.д.

Этот способ является наиболее близким к заявленному [1]
Оценивая особенности существующих приборных методов, можно отметить их основные недостатки: 1) изменение коллоидного равновесия желчи определяется посредством регистрации изменений в химическом составе; 2) отсутствие в ряде случаев прямой зависимости между наличием ответственных за определенные полосы поглощения излучения химических групп и веществ и коллоидным состоянием желчи в целом; 3) значительные изменения в спектрах поглощения вследствие приема лекарственных веществ при их выделении (или их дериватов) с желчью; 4) трудности интерпретации результатов ИК и УФ спектроскопии при различных нарушениях пигментного обмена; 5) малые отклонения низкочастотной проводимости и диэлектрической проницаемости при значительных нарушениях коллоидного равновесия.

Технической задачей изобретения являлось повышение эффективности инструментальной диагностики ранних форм желчно-каменной болезни.

Она достигается тем, что величину комплексной относительной диэлектрической проницаемости ε определяют по величине комплексного коэффициента отражения в микроволновом диапазоне на удвоенной частоте излученного сигнала, и при величине комплексной диэлектрической проницаемости e <17,5 диагностируют желчно-каменную болезнь с тенденцией к дальнейшему камнеобразованию, при 17,5 <e <18,5 прекалькулезное состояние, а при e >18,5 желчно-каменную болезнь без прогрессирования холелетиаза или ее отсутствие.

Предлагаемый способ по сравнению с уже имеющимися обладает следующими преимуществами:
позволяет оценивать коллоидное состояние желчи и риск камнеобразования по характерному времени межмолекулярного взаимодействия, которое связано с действительной и мнимой компонентами комплексной диэлектрической проницаемости;
изменения в химическом составе настолько отражаются на значении мнимой компоненты комплексной диэлектрической проницаемости, насколько они влияют на коллоидное состояние;
при наличии камней в желчном пузыре возможна не только диагностика ЖКБ, но и определение тенденции к дальнейшему камнеобразованию, либо констатация отсутствия таковой при однократном исследовании, а не в динамике;
простота методики исследования, быстрота получения результата (время измерения t <30 с), простота интерпретации результатов в терминах и категориях, удобных для врачей.

Из анализа патентной и биомедицинской литературы следует, что заявленный способ неизвестен, т.е. он соответствует критерию "новизна".

Поскольку имеется потребность в такого рода способах и данный способ реализуется на основе известных элементов, то заявленное соответствие критерию "промышленная применимость".

Так как в результате применения заявленного способа получается новый эффект, состоящий в более высокой эффективности, надежности и достоверности диагностики стадий ЖКБ, что достигнуто вследствие специальных экспериментальных исследований и очевидным образом не вытекает из уровня развития медицины и медицинской техники, то заявленное соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 представлена схема устройства для реализации способа; на фиг.2
рупорный излучатель.

Устройство включает генератор 1 на 31ГГЦ, аттенюатор (вентиль) 2, разделитель мощности 3, модуляторы 4,5, циркулятор 6, сумматор 7, квадратичный детектор 8, усилитель частоты модуляции 9, синхронный детектор 10, усилитель постоянного тока 11, плату интерфейса 12, компьютер 13, цифровой вольтметр 14, рупорный излучатель 15.

Способ при работе устройства осуществляется следующим образом. Желчь больного, полученная при дуоденальном зондировании, берется в количестве 1-2 мл для определения ее диэлектрических свойств.

Определение комплексной диэлектрической проницаемости в микроволновом диапазоне осуществляется посредством измерения комплексного коэффициента отражения СВЧ-излучения, связанного с электрическими параметрами желчи формулами Френеля.

Для регистрации более тонких отклонений в межмолекулярном взаимодействии компонентов желчи, измерение комплексного коэффициента отражения осуществляется на удвоенное по отношению к основной частоте генератора (второй гармонике).

Сигнал СВЧ-генератора 1 с основной частотой 31 ГГц через вентиль 2 поступает на разветвитель 3, где ослабляется и делится на опорный и зондирующий. Зондирующий сигнал через модулятор 4 и циркулятор 6 поступает на вход рупорного облучателя 15, представляющего собой открытый участок прямоугольного волновода, заполненный диэлектриком, обеспечивающим достаточный коэффициент отражения от биологической ткани в микроволновом диапазоне. Таким требованиям отвечает лейкосапфир, у которого относительная диэлектрическая проницаемость порядка 10 и малый тангенс диэлектрических потерь.

Отраженный сигнал через рупорный облучатель 15, циркулятор 6 и сумматор 7 поступает на синхронный детектор 10. Опорный сигнал через модулятор 5, идентичный модулятору 4, поступает в сумматор 7 и далее на синхронный детектор 10, где происходит выделение сигналов, пропорциональных мощности отраженного, опорного и суммарного сигналов. С выхода синхронного детектора 10 после усилителя постоянного тока 11 на плату интерфейса 12 поступают три сигнала:

где Г характеристика отражения от желчи; a коэффициент пропорциональности,
U₂=aP₂₀,

где P₁₀ мощность отраженного сигнала; P₂₀ мощность опорного сигнала; Φ фаза отраженного сигнала, причем

U₂ и Φ_o определяются конструкцией прибора и являются постоянными величинами.

После обработки в персональном компьютере на экран монитора выводятся гистограммы двух сигналов:

где Г_эт характеристика выбранного калибровочного раствора (например, воды).

Относительная точность определения амплитуды и фазы комплексного коэффициента отражения не хуже 1%
Независимо от наличия компьютера на цифровом вольтметре 14 возможна последовательная индикация сигналов U₁; U₂; U₃.

Измерение комплексного коэффициента отражения СВЧ-излучения на удвоенной основной частоте генератора 1 обеспечивается конструкцией рупорного излучателя 15 с лейкосапфировым клином (фиг.2), причем наклонная плоскость клина образует такой угол с продольной осью волновода, что излучение H_OI волны, отраженное от торца рупора на основной частоте, испытывает полное внутреннее отражение на границе раздела наклонной поверхности "лейкосапфир полость волновода". У волны с удвоенной по отношению к основной частоте (вторая гармоника резонатора генератора) угол падения на наклонную поверхность меньше критического, и отраженное от торца излучение проходит черед границу раздела "лейкосапфир полость волновода". Эффективность применения данного способа апробирована при обследовании 46 человек. Ряд величин указан в единицах автоанализатора "СПЕКТРУМ".

Пример 1. Обследуемый В. 19 лет, поступил на плановое обследование. В анамнезе нейроциркуляторная дистония по кардиальному типу, хронический гастрит. При поступлении жалоб не предъявлял. При объективном обследовании патологии не выявлено. Результаты обследования: общий анализ крови и мочи в норме, биохимические показатели крови в норме. При проведении ФГДС, УЗИ органов брюшной полости, 5-фракционного дуоденального зондирования патологии не выявлено. Холестерин пузырной желчи 1,15 ммоль/л.

Диагноз: здоров.

Измерена комплексная диэлектрическая проницаемость (КДП) пузырной желчи: E'' (мнимая компонента КДП) 19,0, что свидетельствует о стабильным коллоидном состоянии пузырной желчи, отсутствии склонности к камнеобразованию в желчном пузыре.

Пример 2. Больная П. 66 лет, поступила с жалобами на боли в области правого подреберья, горечь во рту. Из анамнеза заболевания: страдает хроническим бескаменным холециститом в течение 15 лет.

Результаты обследования: общий анализ крови СОЭ 30 мм за 1 ч, остальные показатели в норме; общий анализ мочи в норме. Биохимическое исследовали крови на автоанализаторе "СПЕКТРУМ": холестерин 7,3 ммоль/л (N-3,7-7,0), триглицериды 0,8 ммоль/л. АЛТ 14 (N-8-54), АСТ 18 (N-16-40), ЛДГ- 187,9 (N-109-193), общий билирубин 9,2, щелочная фосфатаза 38 (N-36-92).

Сиаловая кислота 2,8 ммоль/л, протромбиновый индекс 100% фибриноген 4,4 г/л, сахар крови 5,3 ммоль/л.

5-фракционное дуоденальное зондирование: гипомоторная дискинезия желчевыводящих путей. Порция "B", мутная, хлопьевидный осадок в большом количестве; микроскопия; лейкоциты 8-10 в п/эр, эпителий 4-5 в п/эр, слизь в большом количестве, кристаллы холестерина, билирубината кальция в большом количестве. Холестерин пузырной желчи 4,3 ммоль/л. ФГДС- язва луковицы 12-перстной кишки размером 0,6x0,6 см; рубцовоязвенная деформация луковицы 12-перстной кишки, УЗИ органов брюшной полости; печень в размерах не увеличена, структура ее уплотнена; желчный пузырь без конкрементов, стенки его утолщены; поджелудочная железа не увеличена, структура с признаками стеатоза.

Окончательный диагноз основного заболевания: язвенная болезнь в фазе обострения. Язва луковицы 12-перстной кишки. Хронический холецистит в фазе обострения.

Сопутствующие заболевания: алиментарно-конституциональное ожирение II степени, гипертоническая болезнь II стадии.

Измерена комплексная диэлектрическая проницаемость пузырной желчи: ε″ - 17,8, что свидетельствует о дестабилизации коллоидного состояния пузырной желчи. Больная нуждается в динамическом наблюдении и контролируемом лечении ввиду высокого риска образования камней в желчном пузыре.

Пример 3. Больная С. 27 лет, поступила с жалобами на боли в эпигастральной области, возникающие через 1,5-2 ч после приема пищи и в ночное время, изжогу.

Результаты обследования: общий анализ крови и мочи в норме. Биохимическое исследование крови на автоанализаторе "СПЕКТРУМ": АЛТ-14, АСТ-18, общий билирубин 17,4, сахар крови 4,2 ммоль/л, холестерин 4,6 ммоль/л, триглицериды 0,8 ммоль/л, щелочная фосфатаза 70,4. ФГДС язва луковицы 12-перстной кишки размером 0,8х0,6 см. УЗИ органов брюшной полости: печень не увеличена; желчный пузырь грушевидной формы, без конкрементов; поджелудочная железа обычных размеров, структура нормогенная.

5-фракционное дуоденальное зондирование: гипомоторная дискинезия желчевыводящих путей. Порция "B", прозрачная, без осадка, микроскопия - лейкоциты 0-2 в п/эр, эпителий 1-2 в п/эр, слизи нет, кристаллы холестерина и билирубината кальция в большом количестве. Холестерин пузырной желчи 2,7 ммоль/л.

Диагноз: язвенная болезнь в фазе обострения. Язва луковицы 12-перстной кишки.

Значение комплексной диэлектрической проницаемости ε″ 18,2, что свидетельствует о дестабилизации коллоидного состояния желчи. Больная нуждается в динамическом наблюдении и контролируемом лечении ввиду предрасположенности к образованию камней в желчном пузыре.

Пример 4. Больной М. 28 лет, поступил с жалобами на боли в эпигастральной области, возникающие через 1,5-2 ч после приема пищи, в ночное время, изжогу.

Результаты обследования: общий анализ крови и мочи в норме; биохимические показатели в норме. ФГДС язва луковицы 12-перстной кишки 0,8x0,8 см.

5-фракционное дуоденальное зондирование, сократительная способность желчного пузыря в норме. Порция "B", прозрачная, без осадка, слабо щелочная, лейкоциты 2-4 в п/эр, эпителий 0-2 в п/эр, слизи нет, кристаллы холестерина и билирубината кальция в незначительном количестве, УЗИ брюшной полости: в просвете желчного пузыря единичный конкремент до 12 мм в диаметре с УЗ-дорожкой (камень в желчном пузыре явился случайной находкой). Холестерин желчи 1,8 ммоль/л.

Диагноз: язвенная болезнь в фазе обострения. Язва луковицы 12 перстной кишки, ЖКБ. Камень желчного пузыря.

Значение комплексной диэлектрической проницаемости пузырной желчи ε′ - 19,1, что свидетельствует о стабильном коллоидном состоянии желчи и об отсутствии в настоящее время тенденции к дальнейшему камнеобразованию. Больной нуждается в динамическом наблюдении и проведении литолитической терапии.

Пример 5. Больная Г. 45 лет, поступила с жалобами на боли в области правого подреберья, возникающие после приема острой, жирной пищи, горечь во рту, повышение температуры тела до 37,5^oC в вечернее время. Из анамнеза известно, что больная в течение трех лет страдает портальным циррозом печени, хроническим калькулезным холециститом.

Результаты обследования: общий анализ крови СО9 20 мм за 1 ч, остальные показатели в норме. Биохимические показатели крови: общий билирубин 0,6 мг% (0,7-1,4), АЛТ-32 ( N-40), АСТ=30( N-7-40), холестерин-4,6 ммоль/л (3,7-7,0), сахар крови 4,2 ммоль/л, ГГТП-142,8 (N до 69), ЛАП-43,0 (N до 35). ФГДС-атрофический гастрит, 5-фракционное дуоденальное зондирование: гипомоторная дискинезия желчевыводящих путей. Порция "В": мутная, лейкоциты 10-12 в п/эр, эпителий 4-6 в п/эр, слизь в большом количестве; кристаллы холестерина и билирубината кальция в большом количестве. УЗИ брюшной полости: толщина правой доли печени 14 см, вертикальный размер левой доли 8 см, структура уплотнена, умеренно неоднородная, сосудистый рисунок обеднен, желчный пузырь уменьшен в размерах (4-1,5 см), стенки утолщены, на отдельных участках словистые, в просвете одиночный конкремент до 2,5 см в диаметре (50% от объема желчного пузыря); воротная вена 16 мм, гептохоледох не расширен; поджелудочная железа обычных размеров, структура по плотности равна печени.

Холестерин пузырной желчи 2,08 ммоль/л.

Диагноз: ЖКБ. Хронический калькулезный холецистит в фазе обострения. Портальный цирроз печени токсико-аллергического генеза в стадии стойкой компенсации.

Значение мнимой компоненты комплексной диэлектрической проницаемости пузырной желчи ε″ 17,3 что свидетельствует о дестабилизации коллоидного состояния пузырной желчи и тенденции к дальнейшему камнеобразованию. Больной рекомендовано оперативное лечение. При проведении холецистактомии взята биопсия печени, диагноз цирроза печени подтвержден морфологически, в желчном пузыре одиночный конкремент размером 2,5 см.

Результаты клинического применения способа обобщены в таблице.

Таким образом, исследование комплексной диэлектрической проницаемости позволяет определять ранние нарушения коллоидного состояния пузырной желчи, что может быть использованo в диагностике ранней стадии желчно-каменной болезни, а также позволяет прогнозировать дальнейший рост камней в желчном пузыре у больных ЖКБ.

Использование: медицина, а именно, методы диагностики. Сущность изобретения: регистрируют величину комплексной относительной диэлектрической проницаемости желчи в микроволновом диапазоне излученного сигнала-посылки. Отраженный сигнал содержит информацию о диэлектрических свойствах образца желчи и при величине диэлектрической проницаемости менее 17,5 диагностируют желчно-каменную болезнь с тенденцией к дальнейшему камнеобразованию. При превышении диэлектрической проницаемости величины 18,5 диагностируют желчно-каменную болезнь без прогрессирования холелетиаза или ее отсутствие, а в диапазоне между указанными величинами диагностируют прекалькулезное состояние.1 табл., 2 ил.

Способ диагностики стадий желчно-каменной болезни, включающий регистрацию физического параметра при воздействии на желчь электромагнитного излучения, отличающийся тем, что в качестве физического параметра используют величину комплексной относительной диэлектрической проницаемости, которую определяют по величине комплексного коэффициента отражения излучения от желчи в микроволновом диапазоне на удвоенной частоте излученного сигнала, и при величине диэлектрической проницаемости менее 17,5 диагностируют желчно-каменную болезнь с тенденцией к дальнейшему камнеобразованию, при величине диэлектрической проницаемости от 17,5 до 18,5 диагностируют прекалькулезное состояние, а при большем значении данной величины диагностируют желчно-каменную болезнь без прогрессирования холелетиаза или отсутствие этой болезни.