СПОСОБ РАДИОНУКЛИДНОЙ ОЦЕНКИ РЕПАРАТИВНОГО КОСТЕОБРАЗОВАНИЯ Российский патент 2007 года по МПК A61K49/04 A61B6/00 

Предлагаемое изобретение относится к медицине, а именно к нуклеарной диагностике, и может быть использовано для оценки процессов репаративного костеобразования.

Известен способ оценки процессов репаративного костеобразования путем исследования клеточного состава периферической крови /1/.

Известный способ осуществляют следующим образом. В периферической крови больного определяют число эозинофилов до операции и после операции через две недели, один, два и три месяца. Далее сравнивают число эозинофилов в послеоперационном периоде с их дооперационным уровнем. При отсутствии изменения числа эозинофилов после операции и увеличении их уровня до 30% на протяжении первых двух-трех месяцев послеоперационного периода процесс костеобразования считают благоприятным. При снижении числа эозинофилов в периферической крови на 40-50% относительно исходных данных и сохранении этого уровня на протяжении первых двух-трех месяцев послеоперационного периода процесс костеобразования считают замедленным.

К недостаткам данного способа следует отнести косвенность оценки процессов репаративного костеобразования, так как костную репарацию оценивают по изменению клеточного состава периферической крови, что является следствием реактивных изменений со стороны системы кроветворения в ответ на восстановительные процессы, протекающие в костной ткани. Способ не предусматривает оценку структуры и функции непосредственно самой регенерирующей костной ткани.

Кроме того, известный способ не позволяет проводить количественную оценку процессов репаративного костеобразования. По известному способу возможна лишь качественная оценка, которая позволяет установить либо благоприятное, либо неблагоприятное течение костной репарации. Следовательно, данный способ не может быть использован для оценки интенсивности процессов репаративного костеобразования и сравнения результатов проводимого лечения при различных видах оперативных вмешательств.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ оценки процессов репаративного костеобразования путем проведения полифазной сцинтиграфии с остеотропным радиофармпрепаратом (РФП) и сравнения уровня накопления РФП в исследуемой большеберцовой кости с контрольной величиной /2/.

Известный способ осуществляют следующим образом. В положении больного лежа на спине детектор гамма-камеры устанавливают над передней поверхностью исследуемой области. Меченое остеотропное соединение (^99mTc-пирофосфат, ^99mТс-фосфон, ^99mТс-дифосфонат) активностью 296-370 МБк вводят в локтевую вену. Исследование состоит из двух частей: динамической и статической. Сразу после введения препарата начинают динамическую регистрацию появления активности в травмированной конечности со скоростью 1 кадр в минуту на протяжении 15 минут. В первую минуту после введения сбор информации проводят более подробно, получая 20 кадров в минуту. Для записи на компьютер используют матрицу 64×64. Статическую часть исследования проводят через 3 ч после инъекции препарата одновременно в двух проекциях: передней и задней. Запись осуществляют на матрицу 128×128 набором 400000 импульсов с каждого детектора. Обработку данных проводят на компьютере путем построения динамической кривой "активность-время" и профильных кривых динамической и статической части исследования. Динамическую кривую используют для оценки интенсивности кровотока в исследуемой области. Оценку интенсивности процессов репаративного костеобразования выполняют путем сопоставления профильных кривых больной и здоровой конечностей. По профильным кривым определяют разницу накопления РФП в симметричных участках больщеберцовых костей травмированной и не травмированной конечностей.

К недостаткам известного способа относится неточность оценки процессов репаративного костеобразования, которая обусловлена использованием в качестве контрольной величины уровня накопления РФП в не травмированной конечности. При этом не учитывается, что при ряде патологических состояний интенсивность обменных процессов в тканях не травмированной конечности меняется, что отражается на уровне накопления РФП в костной ткани. Так, при облитерирующем атеросклерозе, облитерирующем эндартериите, сахарном диабете и др., уровень накопления РФП в не травмированной конечности существенно отличается от нормы /3/. Наличие таких изменений вносит ошибку в оценку репаративного костеобразования по известному способу у данной категории пациентов, травмированная конечность которых сравнивается не с "нормой", а с "патологией".

Кроме того, необходимо учитывать, что в процессе лечения пациентов с переломами костей голени меняется уровень накопления РФП в не травмированной конечности, что вызвано изменением осевой нагрузки на нее.

Задачей заявляемого изобретения является разработка способа радионуклидной оценки репаративного костеобразования, позволяющего сравнивать уровень накопления РФП в травмированной конечности с референтными величинами (нормой).

Техническим результатом заявляемого решения является повышение точности оценки процессов репаративного костеобразования путем введения количественного показателя, характеризующего уровень накопления РФП в исследуемой кости от общей дозы введенного препарата.

Технический результат заявляемого способа достигается тем, что способ радионуклидной оценки репаративного костеобразования включает проведение полифазной сцинтиграфии с остеотропным РФП и сравнение уровня накопления РФП в исследуемой большеберцовой кости с контрольной величиной.

Отличие заявляемого способа заключается в том, что уровень накопления РФП в большеберцовой кости устанавливают по величине локальной костной фракции аккумуляции РФП по формуле:

где:

ЛКФА_РФП - локальная костная фракция аккумуляции РФП,

А - сцинтилляционный счет в исследуемой кости в течение 5 минут,

к - коэффициент изменения исходной активности радионуклида ^99mТс от момента введения РФП,

Ш_пл - преинъекционный сцинтилляционный счет шприца с РФП в течение 1 минуты,

Ш_пт - постинъекционный сцинтилляционный счет шприца в течение 1 минуты,

5 - поправка на время определения сцинтилляционного счета.

Отличительным приемом заявляемого способа также является и то, что при ЛКФА_РФП в верхней трети большеберцовой кости >0,50-0,67%, ЛКФА_РФП в средней трети большеберцовой кости >0,25-0,31%, ЛКФА_РФП в нижней трети большеберцовой кости >0,23-0,35% определяют повышение интенсивности процессов репаративного костеобразования.

Сопоставительный анализ заявляемого решения и прототипа показывает, что предлагаемый способ отличается от известного определением преинъекционного и постинъекционного сцинтилляционного счета шприца, используемого для введения РФП, введением нового количественного показателя - ЛКФА_РФП, характеризующего интенсивность процессов репаративного костеобразования.

Из приведенного сопоставительного анализа следует, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Известно, что уровень накопления остеотропного РФП костной тканью характеризует интенсивность процессов репаративного костеобразования.

На основании данных проведенных исследований авторами предлагаемого способа установлен количественный показатель уровня накопления остеотропного РФП костной тканью - ЛКФА_РФП.

Авторами заявляемого способа также установлены нормальные (референтные) величины ЛКФА_РФП для большеберцовой кости, ее верхней (в/3), средней (с/3) и нижней (н/3) трети (табл. №1).

Таблица №1Нормальные (референтные) величины ЛКФА_РФП для большеберцовой кости (медиана, нижний и верхний квартили)Исследуемая областьЛКФА_РФП, %большеберцовая кость1,20(1,02-1,28)в/30,58(0,50-0,67)с/30,27(0,25-0,31)н/30,30(0,23-0,35)

Показатели, принятые за норму, были получены в ходе обследования по заявляемому способу группы практически здоровых добровольцев из 12 человек (мужчин - 9, в возрасте 25-39 лет; женщин - 3, в возрасте 24-40 лет). Значимых различий значений ЛКФА_РФП в правой и левой большеберцовых костях выявлено не было (табл. №2).

Таблица №2Нормальные (референтные) величины ЛКФА_РФП в правой и левой большеберцовых костях (медиана, нижний и верхний квартили)Исследуемая областьЛКФА_РФП, %p_uПЛбольшеберцовая кость1,24(1,01-1,28)1,20(1,02-1,31)0,66в/30,62(0,51-0,69)0,58(0,50-0,67)0,82с/30,27(0,25-0,31)0,27(0,25-0,31)0,98н/30,31(0,24-0,35)0,30(0,23-0,35)0,66

Исследованиями авторов заявляемого способа определены референтные величины ЛКФА_РФП для большеберцовой кости, превышение которых свидетельствует о повышении интенсивности процессов репаративного костеобразования.

Предлагаемый авторами новый количественный показатель - ЛКФА_РФП позволяет сравнивать уровень накопления РФП в исследуемой кости не с аналогичным уровнем в симметричном участке противоположной кости, как в прототипе, а с референтными величинами (нормой). Это исключает возможность ошибки в оценке интенсивности репаративного костеобразования у пациентов с ишемическими ангиопатиями и пациентов с измененной осевой нагрузкой на не травмированную конечность.

Кроме этого предлагаемый способ позволяет проводить оценку репаративного костеобразования у пациентов с одной конечностью, что было невозможно осуществить по способу-прототипу, поскольку уровень накопления РФП в травмированной конечности необходимо сравнивать с аналогичным показателем в контролатеральной конечности.

Следовательно, предлагаемый способ обеспечивает достижение поставленного заявителем технического результата, а именно - повышение точности оценки процессов репаративного костеобразования путем введения количественного показателя - ЛКФА_РФП, характеризующего интенсивность обменных процессов в костной ткани.

Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию "изобретательский уровень".

Способ, составляющий заявляемое изобретение, предназначен для использования в ядерной медицине. Возможность его осуществления подтверждена описанными в заявке приемами и средствами. Из изложенного следует, что заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

На этапе сбора данных шприц с РФП ^99mТс-технефор активностью 370 МБк помещают под детектор гамма-камеры на расстоянии 15 см от последнего. Регистрацию преинъекционного сцинтилляционного счета проводят в статическом режиме в течение 1 мин в матрицу 128×128.

Далее в положении пациента лежа на спине детектор гамма-камеры устанавливают над голенями с захватом в поле зрения детектора области от бугристости большеберцовой кости до лодыжек. Расстояние от поверхности детектора до бугристости большеберцовой кости составляет 15 см.

После внутривенного введения РФП проводят регистрацию распределения РФП в голени в динамическом режиме при следующих параметрах записи: в течение первой минуты - 60 кадров, 1 кадр - 1 секунда, матрица 64×64; в течение следующих 19 минут - 57 кадров, 1 кадр - 20 секунд, матрица 64×64. Далее, не меняя положения пациента, регистрацию проводят в статическом режиме в течение 5 мин, матрица 128×128. После чего регистрируют постинъекционный сцинтилляционный счет шприца (использовавшегося для введения РФП) в статическом режиме в течение 1 мин в матрицу 128×128.

Спустя 3 часа после введения РФП проводят регистрацию накопления РФП в большеберцовой кости в статическом режиме в течение 5 мин, матрица 128×128, при этом укладка пациента аналогична предыдущей.

На этапе обработки данных проводят выделение зон интереса, построение кривых "активность-время", определение сцинтилляционного счета. Кривые "активность-время" используют для оценки интенсивности кровотока в исследуемой области.

Оценку интенсивности процессов репаративного костеобразования проводят по величине ЛКФА_РФП, которую устанавливают по формуле:

где ЛКФА_РФП - локальная костная фракция аккумуляции РФП,

А - сцинтилляционный счет в исследуемой кости в течение 5 минут,

к - коэффициент изменения исходной активности радионуклида ^99mТс от момента введения РФП, который через 3 часа равен 1,41,

Ш_пл - преинъекционный сцинтилляционный счет шприца с РФП в течение 1 минуты,

Ш_пт - постинъекционный сцинтилляционный счет шприца (использовавшегося для введения РФП) в течение 1 минуты,

5 - поправка на время определения сцинтилляционного счета.

Полученное значение ЛКФА_РФП сравнивают с референтной величиной, отражающей уровень накопления РФП от общей дозы введенного препарата в исследуемой кости в норме.

Заявляемый способ поясняется примерами конкретного выполнения, подтверждающими возможность осуществления изобретения.

Пример №1.

Пациентка Кудзина В.А., 35 л., ж. Поступила в отделение гнойной хирургии №2 ГУ НЦ РВХ ВСНЦ СО РАМН 05.07.04 г. Диагноз: Медленно срастающийся перелом костей с/3 левой голени. Нестабильность аппарата внешней фиксации. Воспаление мягких тканей в месте выхода костных элементов.

14.07.04 г. выполнено оперативное вмешательство, направленное на стимуляцию процессов репаративного костеобразования в травмированной конечности, перемонтаж аппарата внешней фиксации.

Полифазную остеосцинтиграфию проводили до операции и после операции через 7, 14, 28 дней и 6 мес. На сцинтиграммах через 3 часа от момента введения РФП визуализировали повышенное включение препарата в месте перелома (фиг.1, где стрелкой указана область повышенного накопления РФП в месте перелома, см. Приложение к описанию по заявке).

В ходе обработки данных рассчитывали ЛКФА_РФП для левой большеберцовой кости и средней трети левой большеберцовой кости - области перелома. Полученные значения сравнивали с референтными величинами, характеризующими интенсивность обменных процессов в большеберцовой кости в норме. Динамика значений ЛКФА_РФП, рассчитанных по заявляемому способу, при оперативном лечении медленно срастающегося перелома средней трети левой голени у пациентки Кудзиной В.А. представлена в нижеприведенной таблице 3 и на диаграмме (см. фиг.2, Приложение к описанию по заявке).

Таблица 3Сроки проведения исследованияЛКФА, % б/берцовая костьс/3до операции2,200,667 дней п/о2,820,9014 дней п/о3,220,9828 дней п/о2,920,926 мес п/о1,880,55референтные величины1,20(1,02-1,28)0,27(0,25-0,31)

Полученные данные отражают следующее:

- в дооперационном периоде интенсивность метаболизма костной ткани в области перелома превышает показатели нормы на 144%;

- на 7 сутки после операции интенсивность метаболизма костной ткани в области перелома превышает норму на 233%, т.е. интенсивность процессов репаративного костеобразования увеличена по сравнению с дооперационным уровнем на 89%;

- на 14 сутки после операции интенсивность метаболизма костной ткани в области перелома продолжает увеличиваться и составляет 263% от нормы. Интенсивность процессов репаративного костеобразования увеличена по сравнению с дооперационным уровнем на 119%;

- на 28 сутки после операции уровень метаболизма костной ткани в области перелома превышает норму на 241%, т.е. интенсивность процессов репаративного костеобразования приобретает тенденцию к снижению;

- через 6 месяцев после операции уровень метаболизма костной ткани в области перелома превышает норму на 104% - интенсивность процессов репаративного костеобразования продолжает снижаться, т.е. появилась устойчивая тенденция к нормализации метаболических процессов костной ткани. Это позволяет сделать благоприятный прогноз для выздоровления у данной пациентки.

Пример №2.

Пациент Желудков М.В., 32 г., м. Поступил в отделение гнойной хирургии №2 ГУ НЦ РВХ ВСНЦ СО РАМН 22.03.04 г. Диагноз: Медленно срастающийся открытый перелом костей с/3-н/3 левой голени, наличие аппарата внешней фиксации. Хронический травматический остеомиелит левой большеберцовой кости в фазе неполной ремиссии. Длительно незаживающая рана с/3 левой голени.

07.04.04 г. выполнено оперативное вмешательство, направленное на санацию гнойно-некротического очага, стимуляцию процессов репаративного костеобразования в травмированной конечности. Проведена внеочаговая фиксация чрескостным аппаратом.

Из анамнеза известно: через 3 месяца после операции аппарат внешней фиксации демонтирован, достигнута консолидация перелома при ремиссии хронического травматического остеомиелита. Больной пользовался конечностью. На амбулаторном этапе через 4 месяца после операции в результате повторной травмы получил не полную рефрактуру левой большеберцовой кости на границе средней и нижней трети.

Полифазную остеосцинтиграфию проводили до операции, через 7, 14, 28 дней и 4 мес. после операции. На сцинтиграммах через 3 часа после введения препарата визуализировали повышенное включение РФП в месте перелома (фиг.3, где стрелкой указана область повышенного накопления РФП в месте перелома, см. Приложение к описанию по заявке).

В ходе обработки данных были установлены величины ЛКФА_РФП для левой большеберцовой кости и области перелома. Полученные значения ЛКФА_РФП сравнивали с референтными величинами, характеризующими интенсивность обменных процессов в большеберцовой кости в норме. Динамика значений ЛКФА_РФП, рассчитанных по заявляемому способу, при оперативном лечении медленно срастающегося перелома средней трети левой голени у пациента Желудкова М.В. представлена в нижеприведенной таблице 4 и на диаграмме (фиг.4, Приложения к описанию по заявке).

Таблица 4Сроки проведения исследованияЛКФА, % б/берцовая костьс/3до операции4,501,417 дней п/о4,891,8214 дней п/о4,511,5328 дней п/о3,461,134 мес/ п/о6,061,89референтные величины1,20(1,02-1,28)0,27(0,25-0,31)

Полученные данные отражают следующее:

- в дооперационном периоде интенсивность метаболизма костной ткани в области перелома превышает показатели нормы на 422%;

- на 7 сутки после операции интенсивность метаболизма костной ткани в области перелома превышает норму на 574%, т.е. интенсивность процессов репаративного костеобразования увеличена по сравнению с дооперационным уровнем на 152%;

- на 14 и 28 сутки после операции уровень метаболизма костной ткани в области перелома превышает норму на 467% и 319% соответственно, т.е. интенсивность процессов репаративного костеобразования приобретает тенденцию к снижению;

- через 4 месяца после операции интенсивность метаболизма костной ткани в области перелома превышает норму на 600%, что обусловлено воспалительными, реактивными и репаративными изменениями в левой большеберцовой кости, развившимися в результате острой травмы (рефрактуры). Интенсивность процессов репаративного костеобразования в травмированной конечности достигает в этот период максимальных значений.

На настоящее время авторами заявляемого способа была проведена оценка процессов репаративного костеобразования у 7 больных с переломами костей голени. У всех пациентов интенсивность процессов репаративного костеобразования возрастала в ранних сроках послеоперационного периода и снижалась в дальнейшем, что подтверждали величины ЛКФА_РФП.

Таким образом, заявляемый способ позволяет проводить количественную оценку процессов репаративного костеобразования. Достоинством способа является возможность сравнения уровня накопления меченного радионуклидом остеотропного соединения с референтными величинами, а не с аналогичным показателем контролатеральной конечности.

По мнению авторов предлагаемого способа, он может быть использован для оценки интенсивности процессов репаративного костеобразования в любых других костях скелета. Для этого предварительно необходимо установить референтные величины ЛКФА_РФП исследуемой кости, превышение которых и будет характеризовать интенсивность процессов костной репарации.

Данный способ может быть использован в травматологии и ортопедии:

- для оценки нарушений метаболических процессов в костной ткани пораженной конечности;

- для оценки динамики процессов репаративного костеобразования как в раннем, так и в отдаленном послеоперационном периоде;

- для оценки прогноза регенеративных процессов в костной ткани у пациентов во время лечения;

- для выбора наиболее эффективной оперативной и консервативной лечебной тактики.

Список литературы

1. Способ оценки костеобразования при лечении ложных суставов и несросшихся переломов: Пат. 2156462 РФ: МПК⁷ G 01 N 33/48/ С.В.Гюльназарова, В.И.Мамаев (РФ). Заявлено 23.08.99; Опубл. 20.09.00.

2. Свешников А.А. Радионуклидные исследования репаративного костеобразования, кровообращения, тока лимфы в конечности при чрескостном остеосинтезе по Г.А.Илизарову: Метод. рекомендации /Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия". - Курган, 1987. - 16 с. - Прототип.

3. Tawn D.J., O′Hare J.P., O′Brien I.A., et al. Bone scintigraphy and radiography in the early recognition of diabetic osteopathy //Br. J.Radiol. - 1988. - Vol.61, №4. - P.273-279.

Изобретение относится к области медицины, в частности к нуклеарной диагностике. Способ обеспечивает повышение точности оценки радионуклидной оценки репаративного костеобразования. Проводят полифазную сцинтиграфию с остеотропным радиофармпрепаратом (РФП) и сравнение уровня накопления РФП в исследуемой большеберцовой кости с контрольной величиной, причем уровень накопления РФП в большеберцовой кости устанавливают по величине локальной костной фракции аккумуляции РФП по формуле: где ЛКФА_РФП - локальная костная фракция аккумуляции РФП, А - сцинтилляционный счет в исследуемой кости в течение 5 минут, к - коэффициент изменения исходной активности радионуклида ^99mТс от момента введения РФП, Ш_пл - преинъекционный сцинтилляционный счет шприца с РФП в течение 1 минуты, Ш_пт - постинъекционный сцинтилляционный счет шприца в течение 1 минуты, 5 - поправка на время определения сцинтилляционного счета, и при ЛКФА_РФП в верхней трети большеберцовой кости >0,50-0,67%, ЛКФА_РФП в средней трети большеберцовой кости >0,25-0,31%, ЛКФА_РФП в нижней трети большеберцовой кости >0,23-0,35%, определяют повышение интенсивности процессов репаративного костеобразования. 4 табл., 4 ил.

Способ радионуклидной оценки репаративного костеобразования, включающий проведение полифазной сцинтиграфии с остеотропным радиофармпрепаратом (РФП) и сравнение уровня накопления РФП в исследуемой большеберцовой кости с контрольной величиной, отличающийся тем, что уровень накопления РФП в большеберцовой кости устанавливают по величине локальной костной фракции аккумуляции РФП по формуле

где ЛКФА_РФП - локальная костная фракция аккумуляции РФП, А - сцинтилляционный счет в исследуемой кости в течение 5 мин, к - коэффициент изменения исходной активности радионуклида ^99mТс от момента введения РФП, Ш_пл - преинъекционный сцинтилляционный счет шприца с РФП в течение 1 мин, Ш_пт - постинъекционный сцинтилляционный счет шприца в течение 1 мин, 5 - поправка на время определения сцинтилляционного счета, и при ЛКФА_РФП в верхней трети большеберцовой кости >0,50-0,67%, ЛКФА_РФП в средней трети большеберцовой кости >0,25-0,31%, ЛКФА_РФП в нижней трети большеберцовой кости >0,23-0,35%, определяют повышение интенсивности процессов репаративного костеобразования.