автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.09, диссертация на тему:Математическое моделирование метаболических процессов патогенеза мочекаменной болезни

г 1 МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РФ

1 Шш ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК 616.61-003:577.118--074(575.2)

ГРИШКОВА Наталья Викторовна

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПАТОГЕНЕЗА МОЧЕКАМЕННОЙ БОЛЕЗНИ.

05.13.09 - Управление в биологических и медицинских системах 03.00.04. - Биохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Москва - 1993 г.

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте уролог Минздрава РФ.

Научные руководители:

доктор биологических наук Чудновская М.В. кандидат медицинских наук Поповкин H.H.

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Устинов А. Г. доктор медицинских наук, профессор Юрьева Э.А.

Ведущее учреждение:

Институт медико-биологических проблем Минздрава РФ

Защита состоится "_"_1993 г. в_часов на

заседании Специализированного Ученого Совета К-084.14.СМ Российском Государственном медицинском университете Минздрава (117513, Москва, ул.Островитянова, 1).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского Государственного медицинского университета.

Автореферат разослан "_"_1993 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, канд медицинских наук

И.В.Буромс

Актуальность работы. В настоящее время мочекаменная болезнь представляет собой важную проблему во многих странах мира в связи с широким его распространением. Несмотря на многочисленные исследования, вопросы этиологии и патогенеза нефролитиаза остаются не вполне понятными, а это не позволяет подойти к кардинальному решению проблемы профилактики и лечения заболевания.

Общепризнанно, что нарушения метаболизма занимают центральное место в патогенезе мочекаменной болезни. Их изучению посвящено много научных трудов, которые в подавляющем большинстве освещают отдельные узкие специальные вопросы и не содержат комплексного анализа проблемы. Использование в урологической практике современных методов лечения и профилактики мочекаменной болезни подразумевает индивидуальный подход к лечению каждого пациента, так как уже является очевидным, что нефролитиаз - заболевание неоднородное и может проявляться образованием в почках камней совершенно различных по химическому составу и строению. Однако, такой подход не может быть в полной мере реализован, так как особенности обмена веществ у больных с различными типами мочевых камней все еще окончательно не установлены.

Отдельной проблемой является оценка состава мочевых камней у пациентов in vivo (не отходивших самостоятельно или ранее не удалявшихся). Она приобретает значительный практический интерес не только в связи с необходимостью выбора действительно адекватных методов и схем консервативного лечения и профилактики заболевания, но и в связи с целесообразностью оптимизации режимов дробления конкрементов методами дистанционной литотрипсии.

Вышеперечисленное определило актуальность темы исследования и необходимость ее углубленной разработки.

Работа выполнена в соответствии с научным планом НИИ урологии Миздрава РФ, номер государственной регистрации 01.89.0082756.

Цель работы. Используя методы многомерной статистики, изучить особенности обмена веществ больных мочекаменной болезнью с конкрементами различного химического состава.

Для осуществления цели предстояло решить следующие задачи:

1. Определить основные отклонения метаболизма при мочекаменной болезни в целом.

2. Смоделировать и изучить патогенетические процессы обмена веществ у лиц с мочевыми камнями разного химического состава.

3. Охарактеризовать особенности метаболизма больных нефроли-тиазом, имеющих конкременты различного состава.

4. Разработать аналитический способ оценки состава мочевых кам ней in vivo на основании биохимических показателей крови и мочи и оценить его эффективность.

Научная новизна исследований, С помощью многомерных статистических методов смоделированы и изучены метаболические аспекты патогенеза нефролитиаза, связанные с образованием конкрементов различного химического состава (моногидрата оксалата кальция,

iá

дигидрата оксалата кальция, карбонатапатита, струвита, моче] кислоты, урата аммония, витлокита).

Определены конкретные особенности обмена веществ больных i чекаменной болезнью с разными мочевыми камнями, которые заклю ются в специфических взаимосвязанных отклонениях в систе белкового и водно-солевого обмена.

Дифференцированы метаболические процессы, связанные с обра ванием различных типов оксалатных камней.

Конкретизирована роль отклонений в обмене натрия и магни: патогенезе нефролитиаза.

Показана возможность с помощью математических методов биохимическим показателям проводить с достаточно высокой точност оценку состава мочевых камней in vivo, основывающуюся на их подр< ной классификации.

Использован новый научно-методический подход, заключающга в применении многомерных математических методов для комплекс» анализа сразу многих показателей обмена веществ и моделировав патогенетических процессов.

Практическая значимость результатов исследованияо. Полученн данные об особенностях процессов метаболизма у больных i фролитиазом с мочевыми камнями различного химического состг представляют собой научную основу для развития одного из актуальн направлений медицины и практического здравоохранения - создания j карственных средств и развития дифференцированного подхода профилактике камнеобразования в почках.

Создан диагностический алгоритм и аналитический способ опре; ления химического состава мочевых камней по биохимическим пока: телям in vivo, основывающийся на их подробной классификац] моногидрат оксалата кальция, дигидрат оксалата кальция, карбона'; патит, струвит, мочевая кислота, урат аммония, витлокит, а также со' тания этих минералов. Точность оценки состава конкремент составляет в среднем 80,6%. Способ может быть реализован с помощ калькулятора или на персональном компьютере. Он важен для: объективизации выбора методов лечения и профилактики мочекаменн болезни; 2) выбора оптимальных режимов дробления конкрементов установках дистанционной литотрипсии.

Оценена информативность широкого спектра биохимических по* зателей, используемых при обследовании больных нефролитиазс Определены наиболее важные и целесообразные биохимические hccj дования при мочекаменной болезни в целом, а также у пациентов с w чевыми камнями разного химического состава.

Основные положения, выносимые на защиту. У больных мочек менной болезнью с конкрементами различного состава (моногидр оксалата кальция, дигидрат оксалата кальция, карбонатапатит, струв1 мочевая кислота, урат аммония, витлокит) имеются отличные откл нения метаболизма, создающие в мочевой среде условия для формирования.

При нефролитиазе, в целом, наиболее часто происходят нарушения обмена кальция, которые носят компенсированный характер и проявляются гиперкальциурией, сочетающейся с нормальной концентрацией общего кальция в сыворотке крови. При камнях различного химического состава метаболизм кальция существенно отличается, а его отклонения связаны с изменением показателей в системе обмена белков, фосфатов, магния и хлоридов.

Больных с оксалатными мочевыми камнями из моногидрата оксала-та кальция отличает относительное снижение сывороточной концентрации общего белка и глобулинов (часто в пределах нормы), которое происходит на фоне изменений электролитного обмена, проявляющихся тенденцией к повышению содержания натрия в сыворотке крови и увеличением показателя титруемой кислотности мочи.

Характерными метаболическими особенностями патогенеза больных с оксалатными конкрементами из дигидрата оксалата кальция являются тенденция к повышению общего белка и глобулинов крови в сочетании с относительной задержкой магния в организме.

Включение кристаллов струвита и карбонатапатита в конкремент связано с инфекционно-воспалительным процессом в паренхиме почки и сопутствующей гиперэкскрецией хлоридов.

Тенденция к повышению сывороточного содержания общего белка и глобулинов в сочетании с возмущениями в обмене кальция - характерные метаболические черты патогенеза больных с мочевыми камнями из витлокита.

При мочекислом литиазе нарушаются биохимические процессы в печени, обеспечивающие метаболизм пуринов. Включение в мочевой камень кристаллов урата аммония связано с защелачиванием мочи.

На основании результатов дискриминантного анализа биохимических исследований больных нефролитиазом с мочевыми камнями различного состава создан аналитический способ, позволяющий по данным сывороточного содержания мочевины, креатинина, общего кальция, общего белка, мочевой кислоты, глобулинов, глюкозы, экскреции калия, натрия, хлоридов, оксалатов и диуреза оценить химический состав камня больного in vivo с ошибкой, в среднем, не превышающей 19,4%.

Апробация работы. Материалы исследования должены на заседании Координационного Совета N 3 Научно-исследовательского института урологии Минздрава РФ 24 марта 1993 г., на совместном заседании кафедры медицинской и биологической кибернетики и проблемной научно-исследовательской лаборатории по разработке медицинских информационных систем Российского Государственного медицинского университета 13 апреля 1993 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, имеется изобретение (а.с. N 1339447 от 18.09.1985) "Способ определения химического состава мочевых камней".

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 181 странице машинописного текста: состоит из введения, пяти глав, заклю-

чения, выводов, практических рекомендаций, указателя литератур] включающего 58 отечественных и 94 иностранных источника, прил жения. Иллюстративный материал составляет 51 таблицу и 4 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Материалом для работы послужили результаты клинико-лабор торных исследований 190 больных мочекаменной болезнью: 60,5% (11 женщин и 39,5% (75) мужчин. Каждому больному проводило биохимическое исследование проб крови и мочи первично, до оп ративного или консервативного лечения, включающее определение сл дующих характеристик - сывороточного содержания: калия, натри общего кальция, неорганических фосфатов, магния, мочевой кислот мочевины, креатинина, глюкозы, общих липидов, триглицеридс холестерина, общего белка, альбуминов, глобулинов, билирубина и е фракций, хлоридов, сывороточной активности щелочной фосфатаз аланиновой и аспарагиновой трансаминаз, осмолярности сыворот: крови, а также показателей перекисного окисления липидов в плг ме:малонового диальдегида, диеновых коньюгатов, холестери липопротеидов низкой и высокой плотности. Изучалась суточная Э1 креция калия, натрия, общего кальция, неорганических фосфат« магния, мочевой кислоты, хлоридов, белка, а также оксалатов. Пр водилось определение осмолярности и рН утренней порции мочи.

Результаты, приводимые в работе, получены при рассмотрен общей, а также отдельных групп больных нефролитиазом, выделенн; исходя из особенностей химического состава мочевых конкременте удаленных оперативно или отошедших: самостоятельно, пос дистанционной литотрипсии или консервативного лечения. Анал почечных камней проводился методом инфракрасной спектрофо' метрии.на основании которого было зарегистрировано 23 типа конк] ментов, причем в 78% случаев мочевой камень содержал окс^ кальция (табл.1).

Случаи, когда у больных был известен не только качественный с тав мочевого конкремента, но и относительное (процентное) содержа! в нем отдельных компонентов, послужили основанием ; формирования самостоятельной группы, использовавшейся для и: чения зависимости "включения" в мочевой камень отдельн кристаллических веществ от показателей обмена веществ.

Сравнение средневыборочных значений биохимических показа лей с нормативами показало, что большинство характеристик обмена ществ в группах больных с мочевыми камнями различного химическ состава было в пределах физиологической нормы, за исключением точной экскреции кальция, которая оказалась повышена у подавляки го большинства пациентов, в 80% случаев (во всех рассматриваем группах). Из других биохимических показателей отклонения от н мативов имели место в среднегрупповых оценках сывороточного сод жания глобулинов, показателей перекисного окисле! липидов,суточной экскреции хлоридов, белка, титруемой кислотносп

Таблица 1.

Частота встречаемости различных минералов в мочевых камнях больных мочекаменной болезнью.

Название минерала Абсолютная Частота

или частота встречаемости

сочетания минералов (частость) <%)

Вевеллит (оксалат кальция моногидрат) 7 3,7

Ведделлит (оксалат кальция дигидрат) 10 5,3

Карбонатапатит 3 1,6

Струвит (фосфат аммония-магния 1 0,5

гексагидрат)

Безводная мочевая кислота 3 1,6

Урат аммония 2 1,0

Витлокит (ортофосфат трикальция) 8 4,2

Цистин 1 0,5

Вевеллит + ведделлит 47 24,7

Вевеллит + карбонатапатит 14 7,4

Ведделлит + карбонатапатит 25 13,2

Вевеллит + ведделлит + карбонатапатит 29 15,3

Вевеллит + безводная мочевая кислота 7 3,7

Ведделлит + безводная мочевая кислота 1 0,5

Вевеллит + ведделлит + безводная мочевая 2 . 1,0

кислота

Безводная мочевая кислота + урат аммония 5 2,6

Вевеллит + витлокит 3 1,6

Ведделлит + витлокит 2 1,0

Ведделлит + брушит (гидрофосфат кальция 1 0,5

дигидрат)

Струвит + карбонатапатит 7 3,7

Струвит + безводная мочевая кислота 2 1,0

Струвит + урат аммония 6 3,2

Витлокит + урат аммония 4 2,3

мочи. Характеристики очистительной функции почек были в пределах нормы. Лишь в единичных случаях наблюдалась тенденция к их снижению. Средние показатели экскреции оксалатов, мочевой кислоты и фосфатов в изучаемых группах также не выходили за пределы диапазона нормальных значений, хотя у отдельных больных и имели место различные нарушения.

На первом этапе работы, также, проводилось исследование средних тенденций показателей метаболизма в группах больных с камнями

различной химической природы по t - критерию Стьюдента. Получ( ные результаты показали, что у пациентов с разными мочевыми кг нами имеются отличия в уровне различных биохимическ характеристик. Это указывает, во-первых, на наличие особенносте] обмене веществ и обосновывает их дальнейшее исследование в наел щей работе, во-вторых, свидетельствует о правомочности использовав принятой классификации мочевых камней для дифференцированн изучения аспектов патогенеза нефролитиаза.

В частности, полученные данные позволили сделать вывод о cyi ствовании особенностей электролитного обмена у больных с разны оксалатными мочевыми камнями (из моно- и дигидрата оксал; кальция). Показано, что отличия показателей метаболизма пациенте оксалатсодержащими конкрементами связаны, в основном, с наличие них примесей других веществ, включение которых может быть обусл лено, в том, числе неметаболическими факторами.

Метаболизм больных с оксалатнесодержащими камнями имел ci отличительные особенности, которые определялись мочекислым i фосфатным компонентом конкремента, и проявились не тол] отличиями в экскреции камнеобразующих веществ, но и в noKa3aTej белкового (пуринового обмена) и характеристиках очистительной с собности почек.

Результаты данного этапа работы заключают в себе, в основ» относительную информацию, недостаточную для представления о pea ных метаболических процессах, происходящих в организме при от жении в камне тех или иных кристаллов. Поэтому для их углубленн изучения, на втором этапе работы был применен математический ме - факторный анализ. Он позволил построить комплекс линейс статистических моделей, на основании отдельных показателей ме болизма - факторов риска нефролитиаза (результатов биохимичеа исследований), а также сведений о составе и структуре мочевых конк ментов. Содержательная интерпретация моделей, предположител описывающих объективно существующие в организме, но непосре? венно не наблюдаемые патофизиологические процессы, дала возм< ность проследить причины и пути развития некоторых наруше! обмена веществ.

Исходя из существования особенностей метаболизма у больных фролитиазом с конкрементами различного состава, выявленных на п вом этапе работы, при постановке задачи к применению мет факторного анализа было сделано предположение о возможно описания с его помощью процессов, приводящих к формированию мо вых камней в почках. Также был сделан ряд допущений, связанных с рощениями в рассмотрении изучаемых процессов и явлений. Во-перв при изучении мочевых конкрементов методом инфракрасной спектра тометрии не могла учитываться их структура. А в камне иногда опре ляется ядро, наблюдаются включения, послойная неоднородно* Во-вторых, при оценке процентного соотношения литогенных веще исходили из того, что 100% массы камня состояло только из опре

лявшихся веществ. Третье допущение касалось метаболических показателей больных нефролитиазом. Так как исследования метаболизма производились однократно, (до лечения) то предполагалось, что у больных имеются относительно стойкие изменения и особенности гомеоста-за.

Для выделения факторов использовался метод главных компонент. Значимыми считались факторы с собственным значением большим 1. Выделенные факторы подвергались вращению с помощью алгоритма "варимакс". Для содержательной интерпретации из них отбирались лишь те, в которые переменные, характеризующие количественное содержание химических веществ в мочевом камне вошли с коэффициентом не меньшим 0,3. В этих, отобранных таким образом, факторах принимались во внимание только показатели метаболизма, вклад которых не был ниже 0,3. Показатели, имеющие более низкие коэффициенты корреляции с факторами, затрудняли содержательную интерпретацию и считались несущественными (табл.2).

В результате анализа наиболее информативных факторов представилось возможным сделать следующие предположения, относительно некоторых механизмов патогенеза, рассматриваемых в работе форм не-фролитиаза.

Количественное содержание вевеллита в мочевом камне, согласно смоделированной закономерности, возрастает при относительном снижении характеристик белкового обмена (сывороточного содержания общего белка и глобулинов) и повышении значений показателей титруемой кислотности мочи и сывороточной концентрации натрия (в пределах нормы). Данная модель демонстрирует не только участие белкового обмена, но и роль сдвигов кислотно-щелочного равновесия в формировании конкрементов из моногидрата оксалата кальция. Полученные результаты, также конкретизируют роль отклонений в обмене натрия в патогенезе нефролитиаза. С ними, как оказалось, связано формирование именно кристаллов вевеллита.

Согласно модели, объединившей показатели содержания вед-деллита (%) и метаболические характеристики крови и мочи, "отложение" ведделлита связано с возмущениями в обмене магния и кальция. При этом, происходит диссонанс между содержанием в сыворотке кальция и магния (находящихся в "конкурентных отношениях"), который проявляется относительным повышением содержания магния и не сопровождается интенсификацией его выведения почками. Напротив, наблюдалось снижение экскреции магния, что позволило говорить об относительной задержке его в организме. Результаты свидетельствуют, что рассмотренный процесс сопровождается некоторым снижением осмо-лярности мочи. Таким образом, смоделированная зависимость показывает, что уменьшение экскреции магния почками, которое многими авторами (Leman JJr. 1991, Freitag J.,1983 и др.) считалось фактором риска камнеобразования в целом, имеет значение прежде всего при образовании (включении в мочевой камень) кристаллов ведделлита. Второй фактор, связывающий показатели метаболизма и содержание

Таблица 2.

Результаты факторного анализа: моделирующие зависимость компонентов мочевого камня

от показателей метаболизма.

Название химического вещества камня Вевел-лит Ведделлит Карбонат-апатит Стру-вит Мочевая кислота Урат аммония Витлокит

Факторная нагрузка % содержания вещества в камне 0,85 0,51 0,33 0,30 0,75 0,86 0,68 0,86 0,42 0,48

Факторные нагрузки показателей иетабошзна: Диурез Сывороточное содержание: натрия кальция магния мочевой кислоты общего белка глобулинов Осмолярность крови Суточная экскреция мочи: магния кальция фосфатов хлоридов Осмолярность мочи Титруемая кислотность мочи рН мочи 0,33 -0,56 -0,33 0,40 -0,3? 0,37 -0,30 -0,35 -0,63 0,85 0.71 0.31 0.78 0,60 0,35 .0,47 0,50 -0,34 0,39 -0,76 -0,33 -0,33 0,68 -0,32 0,91 0,78 0.37 -0,78 -0,46

Номер фактора модели 6 4 8 6 9 10 6 9 2 6

Собственные значения факторов 1,55 1,85 1,34 1,54 1,23 1Д 1,57 1,28 3,23 1,59

X выделяемой дисперсии 6,5 6,6 4,8 5,5 4,4 4,1 5.6 4,6 11,6 5.7

ведделлита в мочевом камне определялся характеристиками состояний обмена белков и мочевой кислоты (пуринового). Выделенная зависимость указывает на увеличение риска образования ведделлитногО компонента в мочевых камнях при возрастании концентрации в сыво-1 ротке крови общего белка и глобулинов и снижении содержания мочевой кислоты. Как отмечалось, в механизме образования вевеллита, также большую роль играют отклонения белкового обмена. Однако, как оказалось, сдвиги его показателей имеют противоположный характер. В этом, возможно, состоит одно из главных отличий в патофизиологических процессах образования моно- и дигидрата оксалата кальция.

Модель факторного анализа, построенная на основании данных, о процентном содержании в мочевом конкременте карбонатапатита И результатах биохимических исследований, позволила выделить также два значимых фактора, объединяющих эти характеристики. Зависимость, описываемая первым фактором, показывает, что риск "появления" в мочевом камне карбонатапатита увеличивается при одновременном усилении выведения с мочой кальция, фосфатов, хлоридов, и водородных ионов, связанных с величиной суточного диуреза. Другой фактор указывает на существование пока не вполне понятного механизма, связывающего процентное содержание апатитов в конкременте с концентрацией мочевой кислоты в крови.

Что касается струвита, то его процент в конкременте, по полученным данным (табл.2), прямо пропорционален уровню экскреции хлоридов и обратно пропорционален сывороточной концентрации кальция. Это, видимо, указывает на то, что одной из причин образования камней из струвита является дисфункция околощитовидных желез, в то же время известно, что струвит или магний-аммоний фосфат относится "инфекционным камням", в развитии которых ведущую рол' играет хронический инфекционно-воспалительный процесс в почках вызываемый микроорганизмами, продуцирующими уреазу. Данны? указывающих на зависимость струвита от инфекционно-воспалительно го процесса в работе получено не было. Это, видимо, связано с тем, что р работе рассматривались лишь косвенные (биохимические) характеристики активности воспалительного процесса, а больные имели, в основном, "компенсированную" (латентную) стадию пиелонефрита.

Содержание в мочевом камне кристаллов мочевой кислоты значимо коррелировало лишь с одним из выделенных факторов. Он характеризовал зависимость "включения" мочевой кислоты в конкремент от показателей осмотической концентрации веществ в крови и моче и интенсивности выведения почками ионов магния. Смоделированная закономерность указывает на снижение риска образования мочекислых камней в условиях повышенной осмотической концентрации крови и мочи. Особенностью данного фактора является, во-первых, отсутствие в нем показателей пуринового обмена и ацидификации мочи. Во-вторых, он указывает на относительное снижение экскреции ионов магния, которое, видимо, может выступать в качестве фактора риска не только окса-латного, но и мочекислого литиаза. Сильная обратная связь фактора с

осмотической концентрацией крови и мочи, скорее всего обусловл имевшими место в данной группе больных нарушениями очистителы функции почек и сопутствующим инфекционновоспалительным прои сом.

Результаты моделирования причин "включения" урата аммони мочевой конкремент указывают на важную роль показат ацидификации мочи. Урат аммония в мочевых камнях, согласно по ченным данным, появляется лишь тогда, когда для этого создаются пр посылки, приводящие к повышению рН, например, при моче инфекции.

С помощью факторного анализа были также смоделированы две кономерности, касающиеся содержания витлокита в конкременте, анализ позволил сделать предположение, что "отложение" кристал витлокита в мочевом камне связано с двумя разными процессами или ловиями. Во-первых, риск "отложения" витлокита в мочевом ка1 повышается при возрастании сывороточного содержания общего белк глобулинов, причем этот процесс сопровождается некотор относительным снижением сывороточной концентрации моче кислоты. Интересно, что точно такое же соотношение биохимичес; показателей наблюдалось и во втором факторе, моделирующем "нак ление" в мочевом камне дигидрата оксалата кальция. Возмо» патофизиологические механизмы образования этих кальцийсодержа! веществ имеют сходство. Во-вторых, можно говорить о существован* организме некоторой закономерности, состоящей в том, что относите ное уменьшение содержания магния в сыворотке крови связано с по шением концентрации в крови общего кальция. Действительно, ра уже было показано, что два этих элемента находятся в "конкурент! отношениях". Процесс сопровождается снижением осмолярности мс возможно, вследствие снижения функциональной способности почек неадекватной водной нагрузки.

Таким образом, содержательная интерпретация построенных м< лей позволила частично подтвердить и, в значительной мере, уточи результаты, полученные на предыдущем этапе работы, а также ра известные сведения об этиологии и патогенезе нефролитиаза.

Следующий этап работы был связан с применением другого mí матического метода - дискриминантного анализа. Метод использу« для уточнения различий обмена веществ в группах больных фролитиазом с различными мочевыми камнями, а также для созда алгоритма оценки химического состава конкрементов у конкрет! больного in vivo.

Для построения разделяющих правил был применен метод лине! го пошагового дискриминантного анализа, программно реализованно пакете прикладных программ BMDP для персонального компьютера ] PC/AT.

На основании полученных данных представилось возмож] построить алгоритм распознавания состава мочевого камня in vive биохимическим показателям крови и мочи. С его помощью по n¡

варительно нормализованным данным, таким как диурез, сывороточное содержание креатинина, мочевины, общего кальция, мочевой кислоты, глюкозы, общего белка и глобулинов, суточной экскреции калия, натрия, хлоридов и оксалатов, можно вычислить дискриминантные функции, а по ним с определенной точностью оценить химический состав и структуру мочевого камня (рис.1).

Первоначально алгоритм предполагает разделение на три класса: оксалатные камни ("чистые", с примесью карбонатапатита или мочевой кислоты), оксалатные камни с примесью витлокита и неоксалатные камни. Переменные, необходимые для распознавания: концентрация мочевины, экскреция калия и натрия. Эти показатели, определенные е помощью дискриминантного анализа, как наиболее информативные для разделения всего множества больных на три класса, еще раз подтвердили роль электролитного обмена и состояние очистительной способности почек в патогенезе различных форм нефролитиаза. В дальнейшем, если оцениваемый конкремент отнесен к группе оксалатных камней распознавание продолжается. Можно определить: является он чисто окса-латным или имеет примесь карбонатапатита и мочевой кислоты. Для этого требуются следующие показатели метаболизма: диурез, экскреция хлоридов и оксалатов. Существенно, что в предыдущем разделе настоящей работы уже были получены данные, свидетельствующие о том, что показатели экскреции хлоридов и оксалатов достоверно отличаются в рассматриваемых группах. Если камень относится к чисто оксалатные, можно оценить химическую структуру оксалата кальция (вевеллит ид, ведделлит) по сывороточной концентрации общего белка и глобулинов. Эти результаты также согласуются с выводами предыдущих фрагментов работы: состояние белкового обмена влияет на патогенез оксалатною литиаза. Далее, если камень оказался неоксалатным по своей природе, возможно более подробно оценить его химический состав (струвит с кар-бонатапатитом, фосфат с уратом аммония или мочевой кислотой, витлокит, мочевая кислота с уратом аммония) по следующим показателям обмена: диурезу, сывороточному содержанию креатинина, мочевины, общего кальция, глюкозы, мочевой кислоты. Выбор этих показателей в процессе дискриминантного анализа, также не был случайным, а подтвердил уже полученные ранее результаты об участи^ отдельных показателей обмена, как то: общего кальция и мочевой кислоты крови в процессах, связанных с формированием мочевых камней из оксалатнесодержащих минералов.

Построенный диагностический алгоритм основывается на современной и достаточно детальной классификации конкрементов, учитывак-щей особенности их состава, и может использоваться как для развит^ дифференцированного подхода к профилактике камнеобразования, тек и для оптимизации режимов работы литотрипторов, зависящих от минералов, составляющих мочевой камень.

Поскольку в основе способа лежит многоэтапный диагностически.! алгоритм, оценка эффективности распознавания была проведена на каждом этапе на независимой выборке (контрольная группа больных из

Рис. 1

АЛГОРИТМ РАСПОЗНАВАНИЯ СОСТАВА МОЧЕВЫХ КАШЕЙ IN VIVO ГО ПОКАЗАТЕЛЯМ МЕТАБОЛИЗМА БОЛЬНЫХ НЕФР0ЛИГИА30М.

31 человека), и в в целом, показала, что правильное распознавание (диагностика) достигается, в среднем, в 80,6% случаев, что дает возможность признать алгоритм удовлетворительным и рекомендовать его к практическому применению. Точность распознавания конкрементов на каждом шаге оказалась различной.

Наилучшие результаты получены на шаге 4Ь' при разделении окса-латнесодержащих конкрементов на две группы и на шаге 5 при распознавании различных чисто оксалатных камней (100% и 87,5% правильных решений соответственно). Несколько хуже (66,6% верных заключений) распознавались оксалатсодержащие конкременты при разделении классификации на три группы (шаг 4а) и оксалатнесодержащие при классификации на четыре группы (шаг 4Ь).

ВЫВОДЫ

1. При почечнокаменной болезни наиболее часто наблюдаются

неглубокие компенсированные нарушения обмена кальция, которые проявляются гиперкальциурией в сочетании с нормальной концентрацией общего кальция в сыворотке крови. При камнях различного химического состава метаболизм кальция существенно отличается. С его отклонениями связаны изменения показателей в системе обмена белков, фосфатов, магния и хлоридов.

2. Согласно построенным математическим моделям процессов метаболизма, характерной чертой обмена веществ больных с мочевыми камнями, состоящими из моногидрата оксалата кальция является относительное снижение сывороточной концентрации общего белка и глобулинов (часто в пределах нормы) на фоне увеличения титруемой кислотности мочи и изменений электролитного обмена, которые проявляются в тенденции к повышению содержания натрия в сыворотке крови. Метаболизм больных с конкрементами из дигидрата оксалата кальция, напротив, характеризуется взаимосвязанными тенденциями к повышению сывороточного содержания общего белка и глобулинов ь относительной задержке магния в организме. При оксалатном не фролитиазе наблюдается более низкий уровень экскреции почками хлоридов, влияющих на растворимость оксалата кальция.

3. Появление в мочевом камне кристаллов струвита и карбоната-патита, в большей степени, связано с инфекционно-воспалительным процессом в паренхиме почки и сопутствующей гиперэкскрецией хлоридов.

4. Обмен веществ больных с конкрементами из витлокита характеризуется тенденцией к повышению сывороточного содержания общего белка и глобулинов, которая в отличие от больных с камнями из дигидрата оксалата кальция сопровождается возмущениями в обмене кальция. Образование кристаллов витлокита в смешанных мочевых камнях может происходить при снижении очистительной функции почек. 5. В патогенезе мочекислого литиаза - ведущую роль играют нарушения функции печени, участвующей в метаболизме пуринов. Включение в

мочевой камень кристаллов урата аммония, в основном, связано с за лачиванием мочи.

6. На основании результатов дискриминантного анал биохимических исследований больных нефролитиазом с мочевыми к нями различного состава создан аналитический способ, позволяющих показателям сывороточного содержания мочевины, креатинина, обп кальция, мочевой кислоты, общего белка, глобулинов, глюкозы, г креции калия, натрия, хлоридов, оксалатов и диуреза оцен химический состав камня больного in vivo. Процент правилы решений в среднем составляет 80,6.

7. При определении состава мочевых камней с помощью создан* способа наилучшие результаты достигаются при распознавании "чш оксалатных (вевеллита и ведделлита), а также оксалатнесодержаг (мочекислых и фосфатных) конкрементов. В первом случае процент i ных заключений составляет 87,5, а во-втором - приближается к 100.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ,

Для оценки состава мочевого камня in vivo может быть приме разработанный математический способ, основывающийся на резул] тах биохимических исследований проб крови и мочи. Способ целесс разно применять: 1) для объективизации выбора индивидуальных схе средств выбора медицинской профилактики и лечения мочекаменной лезни; 2) для оптимизации режимов дробления мочевых камней на у< новках дистанционной литотрипсии, зависящих от состава прочностных свойств конкрементов; 3) при отсутствии возможностей посредственного исследования состава мочевого камня. Способ мо быть реализован с помощью калькулятора или на пресональном комп тере.

Полученные результаты, характеризующие метаболические асг ты патогенеза больных с мочевыми конкрементами различного сост; целесообразно принять во внимание при разработке схем и методов чения нефролитиаза, создании новых лекарственных средств профилактики и растворения конкрементов.

Основные положения диссертации отражены в следующих работ;

1. М.В.Чудновская, Н.В.Гришкова, Н.Н.Поповкин. Способ ощ ления химического состава мочевых камней. A.C. N: 1339447, М.Кл. 01N 33/48,18 сентября 1985 г.

2. Н.Н.Поповкин, Н.В.Гришкова. Определение химического cocí мочевых камней по результатам дискриминантного анал биохимических исследований водно-солевого обмена. // 7-я Всесоюэ конференция по физиологии почек и водно-солевому обмену Чернигов, 1985.C.107.

3. Н.Н.Поповкин, М.В.Чудновская, Н.В.Гришкова. Аналитичес способ определения состава мочевых камней.// 1-й Болгаро-советс симпозиум по урологии, - София, 1988, с.48-49.

4. М.В.Чудновская, Н.Н.Поповкин, G.Schubert, Н.В.Грипш G.Brien, B.Domurath, В.В.Киликовский. О возможности определения

става конкрементов у больных нефролитиазом по метаболическим показателям. Урология и нефрология, 1989,3,стр.29-32.

5. Н.Н.Поповкин, М.В.Чудновская, Н.В.Гришкова. Аналитический способ оценки состава мочевых камней по результатам биохимических исследований.// Новые методы диагностики и лечения урологических заболеваний. Сборник научных трудов. - М.,1989, с.32-36.

6. Н.Н.Поповкин, А.Ф.Даренков, Н.В.Гришкова. Перспективы создания автоматизированного рабочего места (АРМ) для анализа состава и структуры мочевых конкрементов in vivo как составная часть АРМа. //Итоги разработки и внедрения в практику лечебно-профилактических учреждений автоматизированных консультативных систем при неотложных состояниях, - Томск, 1990. с.25-29.

7. Н.Н.Поповкин, М.В.Чудновская, Е.С.Мамбеталин, Н.В.Гришкова, С.А.Голованов. Влияние хрома на функциональную способность почек у лиц, занятых в хромовом производстве и жителей техногенной зоны,//Мат-лы IV Всесоюзного съезда врачей-лаборантов. Ивано-Франковск, 1991, с.11.

8. М.В.Чудновская, М.Т.Тыналиев, Н.Н.Поповкин, Н.В.Гришкова. Загрязнение сельскохозяйственных продуктов пестицидами - фактор риска мочекаменной болезни.// Мат-лы IV Всесоюзного съезда врачей -лаборантов. Ивано-Франковск, 1991, с.23.

9. N. К. Zeranov, N. A. Lopatkin, N. V. Grishkova. The dependence of the ESWL on the chemical composition of renal calcuIi,//IX UroI.Congress,1992, Genua,Italy (англ.)

10. Н.Н.Поповкин, М.В.Чудновская, Н.В.Гришкова Моделирование зависимости содержания в мочевом камне моно- и дигидрата оксалата кальция от показателей метаболизма.// Пленум ВНОУ. Ростов-на -Дону, 1992, с.131-132.

11. Н.П.Ненашева, Н.Н.Поповкин, Н.В.Гришкова. Распространенность мочекаменной болезни в России. //Пленум ВНОУ. Ростов -на-Дону, 1992, с.43-45.

12. Н.В.Гришкова, Н.Н.Поповкин, М.В.Чудновская. Моделирование зависимости содержания в мочевом камне струвита, карбоната-патита и витлокита от показателей метаболизма.// 1 съезд урологов Узбекистана, Ташкент, 1992, с.58-59.

13. А.Ф.Даренков, Н.Н.Поповкин, Н.П.Ненашева, Е.В.Орлова, Н.В.Гришкова. Распространенность мочекаменной болезни (МКБ) и некоторые данные о состоянии урологической помощи в регионах России.// 1 съезд урологов Узбекистана,Ташкент, 1992, с.10-11.

14. Н.Н.Поповкин, А.Ф.Даренков, Н.В.Гришкова, Т.А.Бойко Математическое моделирование зависимости содержания различных химических веществ в мочевом камни от показателей метаболизма./ /Экологические аспекты урологической патологии, Алма-Ата, 1992, с.38-39.