Способ диагностики остеопороза методом лазерно-индуцированной флуоресценции
Владельцы патента RU 2244292:
Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии (RU)
Изобретение относится к медицине и предназначено для диагностики остеопороза. Производят забор фрагмента костной ткани обследуемой области, измеряют уровень относительной лазерной флуоресценции и сопоставляют полученные спектральные характеристики с характеристиками нормальной костной ткани. По спектральным характеристикам в диагностической полосе 350-550 нм диагностируют количественное снижение минерального состава относительно нормы. Способ позволяет повысить эффективность диагностики остеопороза. 2 ил.
Изобретение относится к медицине а именно: травматология, ортопедия, эндокринология, гинекология, и может быть использовано в клинической практике и научных исследованиях для решения диагностических задач и планирования вида лечения.
Известны методы диагностики остеопороза путем оценки рентгенограмм различных отделов скелета:
1. Индекс Bamett, Nordin, 1960. Для периферического индекса они измеряли толщину кортикального слоя бедренной кости примерно на 10 см ниже малого вертела и второй пястной кости в ее середине, а для центрального индекса измеряли высоту тела позвонка L2 или L3 в вентральном отделе и в середине на боковой рентгенограмме поясничного отдела позвоночника. У здоровых лиц индекс пястной кости превышает 43%, бедренной 54% и позвоночника 80%. Подобный кортикальный индекс измеряли и в других костях: Helela (1969) предлагает определить индекс ключицы, a Fischer, Hausser (1970) - 4 или 5 ребра. (Ю.Франке, Г.Рунге. Остеопороз, 1995 год).
2. Индекс Dambacher, 1982, Индекс Saville, 1967, ввели в диагностику остеопороза количественную классификацию деформацию тел позвонков, которая, несомненно, полезна при динамических и популяционных исследованиях. В клинической практике на основании рентгенологических проявлений выделяют минимальный, небольшой, умеренно выраженный и резко выраженный остеопороз (Л.Я.Рожинская. Системный остеопороз, 2000 год).
Положительными качествами данных способов диагностики является простота исполнения, для реализации их достаточно наличие качественных рентгеновских снимков соответствующих областей и необходимых проекций. Недостатками данных способов являются:
- Необходимость подвергать пациентов рентгеновскому облучению.
- Экспозиция рентгенографических снимков должна быть определенной.
- Большая вероятность ошибок из-за отсутствия методов объективизации.
- Малая чувствительность метода диагностики, зачастую определяются только значительные степени патологии.
- Непригодность для диагностики пресенильного идиопатического остеопороза.
Известны способы диагностики остеопороза путем исследования костной ткани: анализ вещества по Krokowski (1959); фотонная абсорбциометрия (1963); нейронно-активационный анализ (1981); комптоновское обратное рассеивание (1973); измерение скорости проведения ультразвука (1970); сцинтиграфия (1974) являются либо недостаточно точными либо сложными и дорогостоящими, поэтому широко не используются в клинике, а представляют зачастую больше научный, чем практический интерес.
Наиболее близким к заявляемому является денситометрия (Mazess RB Measurement of bone by dual-energy x-ray absorptiometry(DEXA) // Ann. Chir. Genecol. - 1988. - Vol.77. - p.197-203. Основными показателями, определяющими минеральную плотность костной ткани, являются минеральное содержание кости (ВМС), выраженное в граммах минерала в исследуемом участке, и минеральная плотность кости (BMD). Автор использует показатель поверхностной плотности - г/см2, помимо измерения минеральной плотности костной ткани в различных отделах скелета определяет содержание костных минералов как в отдельных частях тела (голова, туловище, руки, ноги и т.д.), так и во всем организме. Разработаны стандартные автоматические программы для оценки поясничного отдела позвоночника, проксимальных отделов бедра (шейка бедра, трохантер, треугольник Варда, кортикальный слой, общий показатель, костей предплечья).
Недостатки:
1. отсутствует возможность определения объемной плотности,
2. наличие рентгеновского облучения,
3. отсутствует возможность исследования биопсийного материала при минимальном его количестве.
Общим с прототипом является определение минерального компонента костной ткани.
Задача изобретения: разработать способ прямой, точной, моментальной диагностики остеопороза по результатам биопсии. При решении задачи достигается положительный лечебный и экономический эффект. Своевременная точная диагностика степени минерализации кости влияет на метод остеосинтеза (выбор металлоконструкции, использование костного цемента), на объем резекции костной ткани, на наличие и длительность послеоперационной иммобилизации. Для терапевтической коррекции остеопороза диагностика степени минерализации влияет на определение возможного риска перелома (назначение ортопедического режима), на расчет суточной дозы Са, на выбор длительности и цикличности лечения. Улучшение диагностики остеопороза, выбор более рациональных методов остеосинтеза, своевременное назначение терапевтического лечения, рекомендации адекватного ортопедического режима позволяют уменьшить продолжительность реабилитационного периода лечения, более ранней активизации больного и возможности самообслуживания, тем самым уменьшается койко-день, снижаются расходы на лечение.
Технический результат достигается за счет того, что используются высокочувствительные современные технологии (эффекты лазерно-индуцированной флуоресценции, полученные эксимерным лазером длиной 248 нм); позволяющие осуществлять диагностику с высокой точностью, моментально получать результаты исследования и на основании спектрального анализа создаются условия количественного исследования минералов гидроксилапатита.
Поставленная задача решается тем, что производят забор фрагмента костной ткани обследуемой области, измеряют уровень относительной лазерной флуоресценции и сопоставляют полученные спектральные характеристики с характеристиками нормальной костной ткани и по спектральным характеристикам в диагностической полосе 350-550 нм диагностируют количественное снижение минерального состава относительно нормы.
Способ осуществляется следующим образом.
Осуществляется забор фрагментов костной ткани из той области, которая подлежит обследованию. В исследуемых образцах костной ткани измеряется уровень относительной лазерно-индуцированной флуоресценции и проводится сопоставление спектральных характеристик в диагностической полосе от 350 да 550 нм, где уровень относительной флюоресценции в этой полосе костной ткани с остеопорозом количественно ниже нормальной костной ткани. Костные образцы, анализируемые на определение минерального состава, предварительно оценивались рентгенспектральным методом, где и был поставлен диагноз остеопороза.
Технические характеристики метода. Излучение лазера, проходя через диафрагму 2, с помощью линзы 3 и полупрозрачного зеркала 4 подается на предметный столик из слабофлуоресцирующего материала, на котором помещались исследуемые ткани. Выбор размера диафрагмы 2 и месторасположение линзы 3 определяется размером исследуемой области около 10 мм. С помощью зеркала 5 и линзы 7 изображение ткани проецируется на спектрограф 8, где регистрируется с помощью спектрометра с голографической дифракционной решеткой, обеспечивавшего измерение спектров в интервале 300-600 нм, с использованием электронно-оптического преобразователя 9 и CCD камеры 10 обрабатывается на компьютере (фиг.1).
Пример. Больная N. 55 лет упала на ягодицы с высоты собственного роста.
Д/З: Закрытый неосложненный компрессионный клиновидный непроникающий перелом тела L2 позвонка. Остеопороз средней степени тяжести.
Операция: Транспедикулярная фиксация L1-L2-L3 позвонков. Биопсия костной ткани остистого отростка L2 позвонка.
Во время операции была осуществлена биопсия остистого отростка L2 позвонка с помощью остеотома 0,5 см. В исследуемом образце костной ткани измерялся уровень относительной флуоресценции и проводилось сопоставление спектральных характеристик в диагностической полосе от 350 до 550 нм.
На фиг.2 приведены результаты измерения лазерно-индуцированной флуоресценции фрагментов костной ткани при остеопорозе и в норме. Исследовался губчатый слой остистых отростков L2 позвонков.
Относительно контроля уровень флуоресценции костной ткани с остеопорозом в “диагностической” полосе свечения гидроксилапатита был снижен.
Способ диагностики остеопороза путем определения минерального компонента костной ткани, отличающийся тем, что производят забор фрагмента костной ткани обследуемой области, измеряют уровень относительной лазерной флуоресценции и сопоставляют полученные спектральные характеристики с характеристиками нормальной костной ткани и по спектральным характеристикам в диагностической полосе 350-550 нм диагностируют количественное снижение минерального состава относительно нормы.
