Глава I
Элементный состав желчных конкрементов
Для разработки новых методов разрушения желчных камней необходимо иметь представление об устойчивости конкрементов к воздействию химических и физических факторов. Плотность и хрупкость желчных камней определяется их составом, структурой, соотношением органического и неорганического компонентов и в большей степени от содержания макроэлементов. В связи с этим, был исследован состав желчных камней и они были классифицированы по содержанию кальция, как основного элемента, содержащегося в конкрементах.
Для исследования были отобраны 105 желчных камней, извлеченных у пациентов, оперированных по поводу желчнокаменной болезни.
Каждый конкремент оценивался макроскопически по следующим критериям (А.Е. Борисов, 2003, Н.А. Майстренко, 2000):
1. Премущественно холестериновые камни, белого или желтоватого цвета, имеют округлую или овальную форму, легкие (не тонут в воде), при сжигании горят ярким пламенем. На разрезе имеют лучистое строение вследствие радиального расположения кристаллов холестерина.
2. Пигментные камни состоят из билирубина и извести. Различают черные и коричневые пигментные конкременты. Черные – чисто пигментные камни составляют 20—30% от общего количества камней и чаще встречаются у пожилых больных. Их размер составляет 3—5 мм. Конкременты черного цвета, по внешнему виду напоминают угольный шлак. Коричневые конкременты достигают довольно крупных размеров, до 35 мм, имеют округлую форму, отличаются повышенной ломкостью и хрупкостью. Структура пористая, ноздреватая, поры сообщаются между собой, каркас слабый, в центре структура более рыхлая, у края уплотнена, оболочка слоистая, расположение слоев продольно-поперечное, состоит из минералов и органических веществ. На шлифе они выглядят состоящими из отдельных центров, каждый из которых, в свою очередь, состоит из тонких слоев. Между отдельными центрами имеется беловатый налет, напоминающий иней и состоящий из отдельных очень мелких песчинок.
3. Смешанные холестериново-известково-пигментные камни находят наиболее часто: они тонут в воде и плохо горят, на распиле имеют слоистый рисунок. По форме и величине смешанные камни разнообразны, но чаще они мелкие и множественные. Если камни туго набивают желчный пузырь, поверхность их приобретает фасетированный вид от давления одного на другой (Борисов А.Е., 2003).
Взвешивание камней производилось после их высушивания при помощи лабораторных весов ВЛТЭ-1100 («Госметр», Санкт-Петербург).
Элементный состав желчных конкрементов определяли атомно-эмиссионным спектральным методом анализа (АЭСА) на спектрографе ИСП-30 и методом молекулярного спектрального анализа на спектрометре «Инфралюм ФТ-801» в диапазоне волновых чисел 4000-500см-1 посредством усреднения 16-ти интерферограмм и последующем их преобразованием Фурье, с разрешением 4см-1.
В основу работы спектрометра ИСП-30 положен метод атомного эмиссионного спектрального анализа, использующий зависимость интенсивности спектральных линий от содержания элемента в пробе.
Спектрометр состоит из источника возбуждения спектров ИВС-29, в состав которого входят генератор ИВС-29 и штатив ШТ-23; оптической системы, состоящей из спектрографа ИСП-30 ТУЗ-3.1258-75 и анализатора атомных спектров «МАЭС» ВМК «Оптоэлектроника» г.Новосибирск, а также автоматизированной системы управления на базе IBM-совместимого компьютера.
Проба, химический состав которой надо определить, устанавливается в специальный штатив ШТ-23, выполняющего функцию одного из электродов. Между пробой и подставным электродом при помощи источника возбуждения спектров генерируется дуга постоянного тока, в котором при переходе электронов возбужденных атомов и ионов на нижние электронные уровни происходит излучение характерного спектра. Каждому элементу соответствует своя совокупность спектральных линий, интенсивность которых зависит от концентрации элементов в пробе. В качестве приемников излучения применяются 5 фотодиодных линеек, входящие в состав анализатора атомных спектров.
Управление процессом измерения и обработки выходной информации осуществляется с помощью программного комплекса «Атом» (версия 3.2) являющегося составной частью анализатора атомных спектров «МАЭС».
Для определения элементного состава с применением АЭСА проводили предварительную подготовку проб (конкрементов) к исследованиям. Для чего, конкременты помещали в фарфоровые тигли и озоляли в муфельной печи при температуре 450ºС в течение 2,5ч. Зольность образцов определяли в % путем взвешивания до и после озоления.
Спектрометр «Инфралюм ФТ-801» предназначен для спектрального анализа электромагнитного излучения в ближней и средней инфракрасной (ИК) – области, для получения спектров пропускания и поглощения твердых, жидких и газообразных веществ с их последующей идентификацией, а также для качественного и количественного анализа смесей, содержащих несколько компонентов.
Конструктивно спектрометр выполнен в виде подключаемого к персональному компьютеру настольного прибора, работающего под управлением программного комплекса «Заир».
Основным узлом спектрометра является интерферометр типа «двойной кошачий глаз», в котором при движении светоделителя происходит изменение разности хода между интерферирующими лучами. На выходе интерферометра регистрируется интерферограмма, которая представляет собой фурье-образ регистрируемого оптического спектра.
Интерферограмма регистрируется в виде конечного числа значений сигнала, снимаемых с фотоприемника, преобразуемых аналого-цифровым преобразователем (АЦП) в цифровой код. Аналого-цифровое преобразование осуществляется через равные интервалы оптической разности хода. Опорная шкала разности хода формируется в опорном канале, состоящем из гелий-неонового лазера, оптического тракта интерферометра, совмещенного с трактом ИК излучения, фотоприемника и формирователя импульсов, управляющих АЦП. Из АЦП цифровой код поступает в системный регистрирующий порт.
Спектр излучения в шкале волновых чисел получается после выполнения обратного преобразования Фурье, осуществляемого над оцифрованной интерферограммой в персональном компьютере.
Процессом первичного сбора измерительной информации управляет встроенный в спектрометр микроконтроллер. Персональный компьютер, к которому подключается спектрометр, осуществляет управление режимами работы спектрометра, чтение измерительной информации из буферной памяти спектрометра, ее математическую обработку и осуществляет вывод результатов измерений (Размахнин Е.В. с соавт., 2014).
Конкременты, забранные от одного пациента, считались идентичными по составу, ввиду схожести макроскопической картины и общности патофизиологических механизмов их образования.
Состав конкрементов оценивался по макроскопическим характеристикам и с использованием атомно-эмиссионного анализа с определением количественного состава 19 основныхэлементов: B, Ba, Bi, Co, Cr, Ni, P, Pb, Sr, V, Li, Al, Ca, Mg, Fe, K, Na, Si, Ti.
В результате анализа получен достаточно большой разброс показателей зольности камней. При сухом озолении, зольность конкрементов (n=105), т.е. масса неорганического вещества составила в среднем 3,41±3,34% от общей массы камня; от 0,07% до 24,14%.
Значительный разброс показателей выявлен также при анализе количественного элементного состава желчных конкрементов.
Наиболее значимым минеральным компонентом желчных конкрементов является кальций. Известно, также, что этот элемент является основой структуры большинства желчных камней, который «цементирует» входящие в состав камня органические соединения и тем самым является «скелетом» конкрементов, сопротивляющимся лизису (Асланов А.М. с соавт., 2014). В связи с этим, при разделении конкрементов на группы по степени их минерализации, основывались на содержание именно этого элемента. Минерализация – насыщенность чего-либо минеральными солями (Ефремова Т.Ф., 2000).
По преимущественному содержанию Са²+, отобранные конкременты были условно разделены на 3 группы: низкоминерализованные (до 20% от массы золы), среднеминерализованные (20 – 60%), и высокоминерализованные (60% и более). При этом в группе низкоминерализованных конкрементов (n=42) содержание Са²+ составило 5,62 (3,71; 10,05), в группе среднеминерализованных (n=37) 31,44 (26,99; 40,30), высокоминерализованных (n=26) 88,13 (77,10; 100,09)%. Статистическая значимость различий между всеми группами р<0,001.
