СПОСОБ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ ПРИ ИММОБИЛИЗАЦИОННОМ ОСТЕОПОРОЗЕ Российский патент 2011 года по МПК A61B10/00 G01N33/50 

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедии, и может быть использовано для выявления иммобилизационного остеопороза у лабораторных животных.

В клинической практике для исследования состояния метаболизма костной ткани используют определение многих параметров в сыворотке крови, в том числе активности маркеров остеобластов и остеокластов, например тетрамобильной фракции щелочной фосфатазы и тартратрезистентной кислой фосфатазы, а в суточной моче - концентрации общего гидрооксипролина, кальция, неорганического фосфата и др. (1, 2, 3, 4). Однако указанные параметры не достаточно чувствительны к иммобилизационному остеопорозу, так как особенностью иммобилизационного остеопороза является отсутствие нагрузки на конечность и поэтому снижение минеральной плотности кости (МПК) отличается от изменения МПК при системном остеопорозе.

Известен способ диагностики остеопороза у лабораторных животных (пат. РФ 2325107), основанный на выявлении отношений диаметра диафиза берцовой кости к ее массе, и при возрастании этого показателя делается вывод о наличии остеопороза у животных.

Однако известный биометрический показатель не является чувствительным и достоверным для оценки состояния костной ткани при иммобилизационном остеопорозе, так как иммобилизационный остеопороз является вторичным и по механизму образования отличается от первичного системного остеопороза.

Задача изобретения: повышение точности и чувствительности способа при иммобилизационом остеопорозе, решается следующим образом.

Для оценки состояния костной ткани при иммобилизационном остеопорозе у лабораторного животного исследуют гомогенаты костной и мышечной тканей, костный мозг и периферическую кровь, определяют биохимические параметры, в том числе интегральные (X₁-Х₄₄ - таблица 1), рассчитывают пять факторных переменных (F₁-F₅) и значение дискриминантной функции (канонического корня - Y) по формулам:

где а_0-44, b_0-44, c_0-44, d_0-44, g_0-44 - постоянные значения факторных коэффициентов биохимических параметров и свободные коэффициенты (таблица 2),

где F₁, F₂, F₃, F₄, F₅ - значения факторных переменных с округленными числовыми коэффициентами,

и при Y>0 определяют наличие иммобилизационного остеопороза.

Выбор биохимических параметров, в том числе интегральных, обусловлен экспериментальными исследованиями. В эксперименте участвовали 136 лабораторных животных: 32 - интактные, 64 - с иммобилизационным остеопорозом. Моделирование иммобилизационного остеопороза проводилось путем резекции костей голени правой задней конечности на уровне ее проксимального отдела. Экспериментальные условия ограничения двигательной функции крыс вследствие ампутации голени вызвали явление иммобилизационного остеопороза, которое было четко выражено к 90 дню после операции (по данным морфологии).

У всех животных были определены 80 лабораторных показателей, включая интегральные в различном биологическом материале: костный гомогенат, мышечный гомогенат, костный мозг, периферическая кровь. Все показатели определены унифицированными методами на анализаторах Specific basic, Stat Fax 1904, Gell Dyn 1300. Из всего массива данных выбраны наиболее значимые показатели - 44 параметра (таблица 1). Значения этих показателей посредством дисперсионного, корреляционного, дискриминантного, канонического и факторного анализа обработаны (5), и выявлены пять независимых переменных факторов, определяющих вклад биохимических показателей на биологические процессы в костной ткани, что позволяет более точно оценить состояние костной ткани лабораторного животного, причем для определения показателей можно использовать биологический материал любой конечности животного.

Независимые факторы:

F₁ - фактор детерминирован с содержанием кальция в костной ткани,

F₂ - фактор связан с концентрацией магния в костной ткани,

F₃ - фактор связан с гомеостазом кальция в организме лабораторного животного,

F₄ - фактор связан с динамикой концентрации неорганического фосфата в костной ткани,

F₅ - фактор связан с гомопоэзом крови.

Факторные коэффициенты биохимических параметров представлены в таблице 2 с точностью до четырех значащих цифр после запятой.

Используя независимые переменные факторы (F₁-F₅), рассчитывают линейную дискриминантную функцию (канонический корень -Y), значение которой четко распределяет животных по группам: интактные (Y<0) и с иммобилизационным остеопорозом (Y>0). Чувствительность - 93-95%. Таким образом, более точная оценка состояния костной ткани позволяет выявить иммобилизационный остеопороз.

Способ осуществляют следующим образом.

У лабораторного животного (используют любую конечность) определяют количественные значения 44 показателей, рассчитывают переменные факторы и значение дискриминантной функции (формулы 1-6) и по значению дискриминантной функции определяют у животного наличие иммобилизационного остеопороза.

Пример. В таблице 3 представлены значения биохимических параметров двух лабораторных крыс (с нормальным состоянием кости и при наличии иммобилизационного остеопороза) и значения факторных коэффициентов.

Свободные коэффициенты в формулах 1-5 равны: а₀ 1,257; b_o -0,041; c₀ 4,396; d₀ -0,495; g_o -2,511.

Подставляют значения показателей крысы «Вера» и факторные коэффициенты из таблицы 3 в формулы (1-5) и рассчитывают значения факторов:

F₁=а₁Х₁+…а₄₄Х₄₄-а₀=(-0,02512)×5,1+…0,001022×4,5-1,257=-1,0109

F₂=b₁X₁+…b₄₄X₄₄-b₀=(-0,01584)×5,1+... 0,005399×4,5-(-0,041)=-0,8867

F₃=с₁Х₁+…с₄₄Х₄₄-с₀=0,06755×5,1+…0,04365×4,5-4,396=0,1615

F₄=d₁X₁+…d₄₄X₄₄-d₀=(0,01372)×5,1+…(-0,05111)×4,5-(-0,495)=-0,1084

F₅=g₁X₁+…g₄₄X₄₄-g₀=(0,06803)×5,1+…0,1966×4,5-(-2,511)=1,6728

Рассчитываем для крысы «Вера» значение дискриминантной функции (канонический корень -Y) по формуле (6):

Y=0,01003×(-1,0109)+0,5207×(-0,8867)-1,0369×0,1615+0,7815×(-0,1084)-0,4994×1,6728= -1,558

Значение дискриминантной функции меньше нуля (Y<0), поэтому состояние костной ткани крысы «Вера» оценивается нормальным.

Рассчитывают значения факторов крысы «Орион» (значения показателей из таблицы 3) по формулам (1-5):

F₁=а₁Х₁+…а₄₄Х₄₄-а₀=(-0,02512)×5,7+…0,001022×5,0-1,257=-0,9742

F₂=b₁X₁+…b₄₄X₄₄-b₀=(-0,01584)×5,7+…0,005399×5,0-(-0,041)=0,1287

F₃=с₁Х₁+…с₄₄Х₄₄-с₀=0,06755×5,7+…0,04365×5,0-4,396=-0,8754

F₄=d₁X₁+…d₄₄X₄₄-d₀=(0,01372)×5,7+…(-0,05111)×5,0-(-0,495)=0,4576

F₅=g₁X₁+…g₄₄X₄₄-g₀=(0,06803)×5,7+…0,1966×5,0-(-2,511)=1,9427

Определяют значение дискриминантной функции (канонический корень -Y) по формуле (6):

Y=0,01003×(-0,9742)+0,5207×0,1287-1,0369×(-0,8754)+0,7815×0,4576-0,4994×1,9427=0,3526

Значение дискриминантной функции составляет больше нуля (Y>0), поэтому у крысы «Орион» определяют наличие иммобилизационного остеопороза.

Таким образом, предлагаемый способ эффективен, имеет высокую устойчивость распознавания иммобилизационного остеопороза, что может быть использовано при исследованиях по оптимизации регенерации костной ткани после оперативной коррекции несращений костей.

Используемая литература

1. Долгов В.В., Ермакова И.П. Лабораторная диагностика обмена костной ткани. //Остеопороз и остеопатии, 2000 - №4. - С.29-39.

2. Корж А.А., Дедух Н.В., Шевченко С.Д., Филипенко В.А. и др. Диагностика и консервативное лечение заболеваний и повреждений опорно-двигательной системы. // Книга 1: Остеопороз. - Харьков. - «Основа». - 1995. - 52 с.

3. Тиц Н. Энциклопедия клинических лабораторных тестов. М.6, Лабинформ, 1997, 960 с.

4. Франке Ю., Рунге Г. Остеопороз. Перевод с немецкого. - М.: Медицина, 1995, с.27, 30.

5. Драйпер Н.Р., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. - М.: Диалектика. 2007. - 911 с.

Изобретение относится к области медицины, а именно к ортопедии. Для оценки состояния костной ткани при иммобилизационном остеопорозе у лабораторного животного исследуют гомогенаты: костный, мышечный, костный мозг любой конечности и периферическую кровь. Определяют биохимические и интегральные параметры. Рассчитывают пять факторных переменных F₁-F₅, используя значения биохимических и интегральных параметров, постоянные значения факторных коэффициентов биохимических параметров и свободные коэффициенты. Далее рассчитывают значение дискриминантной функции, по значению которой оценивают состояние кости как нормальное или делают вывод о наличии иммобилизационного остеопороза. Способ повышает точность и эффективность, имеет высокую устойчивость распознавания иммобилизационного остеопороза. 3 табл.

Способ оценки состояния костной ткани при иммобилизационном остеопорозе путем исследования костной ткани, отличающийся тем, что у лабораторного животного исследуют костный гомогенат, мышечный гомогенат, костный мозг любой конечности и периферическую кровь, определяют биохимические и интегральные параметры Х₁-Х₄₄ по таблице 1, представленной в описании; рассчитывают пять факторных переменных F₁-F₅ и значение дискриминантной функции (Y) по формулам: F₁=a₁X₁+…a₄₄X₄₄-a₀; F₂=b₁X₁+…b₄₄X₄₄-b₀; F₃=c₁X₁+…c₄₄X₄₄-c₀; F₄=d₁X₁+…d₄₄X₄₄-d₀; F₅=g₁X₁+…g₄₄X₄₄-g₀, где X₁-X₄₄ - значения биохимических и интегральных параметров; а_0-44, b_0-44, с_0-44, d_0-44, g_0-44 - постоянные значения факторных коэффициентов биохимических параметров и свободные коэффициенты, представленные в таблице 2, содержащейся в описании, Y=0,01003F₁+0,5207F₂-1,00369F₃+0,7815F₄-0,4994F₅, где F₁, F₂, F₃, F₄, F₅ - значения факторных переменных с округленными числовыми коэффициентами, и при Y>0 состояние кости оценивается нормальным, а при значении дискриминантной функции больше нуля Y>0 определяют наличие иммобилизационного остеопороза.