СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НОРМАЛЬНОЙ МАССЫ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНОГО Российский патент 2003 года по МПК A61B5/107 

Изобретение относится к медицине и биологии и может быть использовано для определения долженствующей нормальной массы исследуемых биообъектов (человека и животных) по одному линейному параметру без использования весов для определения дозировки лекарств, назначения диеты и других целей.

В клинической и научно-исследовательской деятельности часто возникает необходимость определения не истинной, а именно долженствующей массы изучаемого биообъекта (например, для дозировки лекарств, коррекции питания и др. ). Под долженствующей массой биообъекта следует понимать ту массу человека или животного, которую они должны иметь при данных внешних условиях для более лучшего сохранения гомеостаза, то есть речь идет о нормальной массе человека или животного. Термин "долженствующая" масса ребенка (человека) наиболее часто используется в педиатрической практике при расчете питания.

Целью изобретения является создание способа определения долженствующей массы изучаемых биообъектов путем использования одного индивидуального линейного параметра.

Указанная цель достигается следующим образом. У исследуемого биообъекта пальпируют лучевую кость на предплечье и линейкой измеряют ее длину в сантиметрах от локтевого до лучезапястного сустава (от проекции головки лучевой кости до сочленения с кистью или до копыта [7]. Полученный результат принимают за показатель R (см. пояснение ниже по тексту). Далее по формуле: V_д= 4/3πR³ определяют долженствующий нормальный объем (V_д) биомассы изучаемого биообъекта в кубических сантиметрах (см³).

Долженствующую (нормальную) массу (М_д) биообъекта в граммах (г) определяют по формуле: M_д = ρV_д = ρ×4/3×πR³г, где ρ - показатель средней интегральной плотности клеточной массы (СИПКМ), из которой состоит биообъект, (г/см³) (см. пояснение ниже по тексту). Численное значение СИПКМ, характерное для данного возраста, находится по таблице или по графику (см. пояснение ниже по тексту).

Организм представителей животного мира состоит из клеток и имеет определенный объем и массу. Автор изобретения в своих рассуждениях в качестве точки отсчета использовал величину средней интегральной плотности клеточной массы (далее по тексту - СИПКМ).

Обязательным требованием к точке отсчета является ее малая вариабельность при изменении других параметров исследуемой системы в заданных условиях окружающей среды. Именно таким требованиям, по мнению автора, удовлетворяет показатель СИПКМ [4].

Ответ на актуальный вопрос, имеется ли в биологии и в медицине такая малая величина, которая устроила бы биологов и врачей всех специальностей, прежде всего заключается в определении систем координат, в которых мы ищем эту величину. В медицинской практике врачи сталкиваются с этой величиной, анализируют ее, используют ее в качестве определяющего термина. Например, пальпируя живот, врачи оценивают плотность и упругость тканей и органов. На рентгенограммах врачи обращают внимание на изменение формы и плотности изучаемого изображения. Изменение концентраций биологических жидкостей - это тоже химический показатель плотности. Морфологи и патологоанатомы используют термин "плотность" при описании свойств тканей.

Первая система координат, в которой работают врачи и биологи, - это система, отображающая корреляционную связь между массой и объемом исследуемого биообъекта или его части. А отношение массы к объему биообъекта, как известно, - это и есть его плотность. Вторая же система координат связана с первой и показывает изменение плотности биомассы во времени.

Таким образом, прямо или косвенно, при оценке состояния организма или процессов, протекающих в нем, мы подразумеваем физическую величину - "плотность" и ее изменение во времени. Определившись с системами координат, остается вычислить численные значения этой точки отсчета. Состав животной клетки, как структурной и функциональной единицы органов и тканей, известен, известна также и плотность животной клетки (см. Таблицу).

Из сказанного выше и приведенных табличных данных в биообъектах наблюдается корреляционная зависимость между массой и объемом.

Зная процентное содержание и массу веществ в единице объема, которые указаны в первом и втором столбиках таблицы, можно рассчитать среднюю интегральную плотность этих веществ и границы ее возможных колебаний. Произведенные автором расчеты по табличным данным показывают средние границы колебания плотности от 1,05-1,25 г/см³ и в среднем составляют (1,15±0,03) г/см³, что совпадает с данными других исследователей, полученными при использовании других методик (1-6).

В контексте данных ниже рассуждений и в клинической практике при расчетах логичнее использовать термин "объем клеточной массы", не имеющей пустот, в отличие от понятия "объем тела", которое предполагает наличие полости таза, брюшной полости и т.д., которые не имеют массы, но увеличивают объем биообъекта.

Так как под термином "масса" подразумевается клеточная масса, из которой состоит биообъект, то понятие плотность, применительно к клиническим исследованиям, означает среднюю интегральную плотность клеточной массы (СИПКМ).

Для простоты рассуждений и дальнейших вычислений представим объем клеточной массы, из которой состоит изучаемый биообъект, в виде шара с одинаковой плотностью - средней интегральной плотностью клеточной массы (СИПКМ). Тогда объем клеточной массы можно будет вычислить по формуле: V=4/3πR³, в которой неизвестным является лишь показатель R.

Поиск и определение инварианта R у человека и животных
А) Поиск инварианта R путем математического моделирования
При клинических исследованиях за среднестатистический стандарт нормы принято брать условного здорового человека массой 70 кг и ростом 170 см. Зная массу (М) человека и СИПКМ, можно рассчитать объем, который займет среднестатистический гипотетический человек массой 70 кг, представленный в виде шара, состоящего из гомогенной массы:
V=M/ρ=70000 г : 1,15 г/см³≈60870 см³.

Так как V=4/3πR³, то R=³√V:4/3π.
При ρ =(1,15±0,03) г/см³, объем такого человека в виде гомогенного шара будет равен V= М/ρ= 70000 г : 1,15 г/см³ ≈60870 см³, а радиус равен - R= ³√V:4/3π ≈ ³√14493 см³ ≈ 24,5 см.

Таким образом, предварительные математические расчеты привели нас к выводу, что у среднестатистического человека с массой 70 кг и СИПКМ, равной 1,15 г/см³, инвариант R = 24,5 см.

Б) Поиск инварианта R при клинических исследованиях
Известно, что имеются существенные отличия в физиологии и морфологии детей и стариков. При старении организма в клетках уменьшается количество воды, накапливаются белки и соли. Уместно предположить, что СИПКМ стариков будет большей, чем у детей. Такое предположение будет логичным и для других представителей животного мира: лошадей, собак, кошек и др.

Исследования среднестатистических параметров биообъектов должны проводиться в период их среднестатистического возраста, когда закончены процессы формирования и не начаты процессы старения организма.

Средняя продолжительность жизни человека при клинических и физиологических исследованиях считается равной 70 годам. Середина возраста при такой продолжительности жизни равна 35 годам.

1. Для поиска инварианта-радиуса были отобраны здоровые лица разного пола в возрасте от 30 до 40 лет средней массой (70±2) кг и среднего роста (170±2) см, всего 137 человек. Исследования показали, что только размер лучевой кости у всех исследуемых был наиболее стабилен и совпадал с предварительно определенной величиной R=(24,5±0,01) см (при р<0,05). Линейные размеры других параметров: длин стоп, локтей, размер надплечий, окружности головы и т.д. колебались в широких пределах и не могли быть взяты за инвариант R.

Таким образом, клинические исследования показали, что у здорового человека с массой 70 кг, ростом 170 см в возрасте 35 лет отмечается стабильный линейный размер длины лучевой кости, равный 24,5 см, позволяющий предварительно принять его за инвариант R.

2. Затем были исследованы группы здоровых лиц различного возраста, но также имеющие исходные данные: рост 170, масса 70 кг.

Исследование здоровых лиц показало возрастание СИПКМ при увеличении возраста. От 25 до 75 лет СИПКМ находится в пределах от 1,14 до (1,31±0,02) г/см³ (см. чертеж, график 1).

Пример 1
Так как процесс старения сопровождается многочисленными деструктивными изменениями в организме (склерозирование сосудов, деформации костной системы) и аналогичен многим патологическим состояниям, то можно предположить, что и при патологических состояниях будет наблюдаться увеличение СИПКМ.

Нашими исследованиями установлено, что при патологических состояниях организма СИПКМ увеличивается и колеблется в широких пределах.

Этот факт можно использовать при массовых обследованиях и оценке лечебных мероприятий.

Исследовано 315 человек в возрасте от 25 до 75 лет различного пола, роста и веса, из них здоровых было 92 человека, а больных, с различными патологиями - 223. Массу (М) исследуемых в граммах (г) определяли взвешиванием. Объем (V) клеточной массы тела исследуемого определяли в см³ по описанному выше методу. СИПКМ исследуемых определяли по формуле ρ=M/V (г/см³).

У 223 больных с различной патологией отмечены значения СИПКМ больше верхней границы, установленной нами для соответствующих возрастных групп у здоровых лиц, но не выше 1,36±0,04 г/см³.

Увеличение СИПКМ на 0,05 г/см³ и более в исследуемой возрастной группе позволило предположить наличие патологии, что подтвердилось при дальнейших обследованиях. У этих исследуемых отмечались следующие заболевания: деформирующий артрозоартрит, остеохондроз, болезнь Бехтерева, гипертоническая болезнь, бронхиальная астма, ожирение 2-3 ст, сахарный диабет, сердечные пороки и др. Проведенное лечение в 64% случаев привело к снижению СИПКМ, но не достигло показателей, установленных для здоровых лиц такого же возраста.

Таким образом, нами установлено, что плотность биомассы находится в прямой линейной зависимости от возраста исследуемых людей и животных. При патологических состояниях показатель средней плотности биомассы меняется в сторону увеличения, что связано с потерей жидкости, накоплением неорганических и органических субстратов. Снижение изначально повышенного показателя плотности биомассы в результате лечебных мероприятий свидетельствует о позитивных процессах, происходящих в организме.

Пример 2
Пациентка М. , 38 лет, страдающая головными болями, находится на диете, назначенной диетологом, который увидел причину головных болей в неправильном питании и рекомендовал ей за счет диеты уменьшить массу на 8-10 кг.

Через полгода после назначенной диеты, которая не давала эффекта снижения массы и не приводила к уменьшению головной боли, больная обратилась за помощью к нам. Масса при обследовании равна 65 кг. Рост 162 см. Длина лучевой кости пациентки равна 23,5 см. Решено определить сколько должна весить пациентка в таком возрасте при указанных параметрах.

Учитывая, что ρ=1,15 г/см³ в соответствии с проведенными исследованиями, то
Таким образом, было установлено, что фактическая масса больной почти соответствует долженствующей и нет необходимости соблюдать диету с целью снижения массы. По поводу головных болей больная направлена на дообследование и у нее было обнаружено объемное образование в головном мозге.

Данный пример свидетельствует о полезности предлагаемого изобретения при диагностике больных и принятия тактических решений.

Пример 3
При определении массы лошади породы Буденовец в возрасте 7 лет, выставленной на продажу, возник спор между продавцом и покупателем. Учитывая, что лошади указанной породы живут до 15 лет, возраст 7 лет равнялся половине длительности жизни. По графику этому возрасту соответствует величина СИПКМ 1,15 г/см³. Размер лучевой кости R оказался равным 67 см. Произведенные далее вычисления показали, что масса лошади в этом возрасте должна быть примерно 345877 г. Фактическая масса лошади оказалась равной 350 кг, что соответствовало ее возрасту и указывало на хорошее физическое состояние. Покупатель согласился с указанными доводами.

Данный пример демонстрирует возможность определения массы у представителей животного мира по одному линейному параметру, если за точку отсчета берется СИПКМ.

Литература
1. Артюхов В.Г. и соавт. Биофизика. Воронеж. "Издательство Воронежского университета". 1994. с. 46.

2. Вилли К., Детье В. Биология. М., "МИР". 1974, с. 17.

3. Гюнтер Э. и соавт. Основы общей биологии. М., "МИР" 1982, с. 17-28.

4. Качесов В.А., Стороженко И.Н. Средняя интегральная плотность клеточной массы, как критерий нормы. Материалы 3 международной конференции по восстановительной медицине (реабилитологии). 6-8 декабря 2000 г. Москва. "Златограф". С.333-334.

5. Мецлер Д. Биохимия. Москва. "МИР". 1980. т.1. с. 14.

6. Марри Р. и соавт. Биохимия человека. М., "МИР" 1996, т.1, с.13-14.

7. Ромер А., Парсонс Т. Анатомия позвоночных. М., "МИР". 1992, т.1, с. 25, 252.

Изобретение относится к медицине и ветеринарии и предназначено для определения долженствующей нормальной массы человека или животного. Способ заключается в следующем: у исследуемого биообъекта пальпируют лучевую кость на предплечье и линейкой измеряют ее длину в сантиметрах от локтевого до лучезапястного сустава, полученный результат принимают за показатель R и по формуле V_д=4/3πR³ определяют объем V_д средней интегральной плотности клеточной массы изучаемого биообъекта в см³, массу М_д биообъекта определяют по формуле M_д = ρV_д = ρ×4/3πR³, где ρ - показатель средней интегральной плотности клеточной массы (СИМПК), из которой состоит биообъект, г/см³, а численное значение СИМПК, характерное для данного возраста, определяют по графику. Способ обеспечивает возможность определения нормальной массы у представителей животного мира по одному линейному параметру. 1 табл., 1 ил.

Способ определения нормальной массы человека и животного, заключающийся в том, что у исследуемого биообъекта пальпируют лучевую кость на предплечье и линейкой измеряют ее длину в сантиметрах от локтевого до лучезапястного сустава, полученный результат принимают за показатель R и по формуле V_д= 4/3πR³ определяют объем V_д средней интегральной плотности клеточной массы изучаемого биообъекта, см³; массу М_д биообъекта определяют по формуле M_д = ρV_д = ρ×4/3πR³, г, где ρ - показатель средней интегральной плотности клеточной массы (СИМПК), из которой состоит биообъект, г/см³, а численное значение СИМПК, характерное для данного возраста, определяют по графику.