Способ исследования биологической жидкости
Владельцы патента RU 2605294:
Общество с ограниченной ответственностью "ЦАМАКС" (RU)
Изобретение относится к медицине и биохимии и может быть использовано для исследования биологической жидкости. В качестве биологической жидкости используют сыворотку крови пациента, которую возбуждают путем принудительного ее движения механическим, тепловым, или импульсно-электрическим воздействием. Затем регистрируют возникающее ИК-излучение и СВЧ-излучение на спектральной кривой и определяют яркостную температуру в СВЧ-диапазоне и яркостную температуру в инфракрасном диапазоне с использованием приемника СВЧ-излучения и компьютеризированного широкополосного радиотермометра RTM-01 RES, отградуированного в яркостных температурах. Изобретение позволяет его комбинировать с широким классом диагностических систем, в которых используется биологическая жидкость пациента, например на базе ИФА-анализа, биосенсорных систем на базе плазмонного резонанса или резонансного зеркала, нанопроводных биосенсоров и других диагностических систем. Такая комбинация позволит повысить достоверность диагностики ряда заболеваний, таких как рак предстательной железы, холецистит, а также инфекционные заболевания. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 пр.
Изобретение относится к медицине и может быть использовано в целях неинвазивной диагностики различных заболеваний.
Известна диагностика тепловизионным методом, основу которого составляет интерпретация излучения поверхности тела измерений температуры, полученных при улавливании инфракрасного излучения поверхности тела человека. Основным критерием диагностики тепловизионным методом исследования является выявление признаков термоасимметрии (RU 2066976, А61В 1/00, опубл. 27.09.1996,. RU 29211746, А61В 5/00, опубл. 30.10.1994 г.)
Недостатком данного метода является нестабильность температурных измерений, связанная с зависимостью от центральной регуляции сосудистого тонуса и воздействия внешних физических факторов.
В дальнейшем данный метод был усовершенствован при использовании для неинвазивного измерения глубинной температуры собственно СВЧ-излучения человеческого организма (Терентьев И.Г. и др. Радиометрия в комплексной диагностики и оценке эффективности лечения. Изд. Н.Новгород, 1996 г., стр. 20-21).
Недостатком данного метода диагностики является отсутствие графической обработки информации, несущей сведения о функционировании состояния ткани человеческого организма.
Известна методика Азина А.Л. и Казакова Я.Е. Используя электровоздействие (заявка РФ 94037484, опубл. 27.07.1996 г.) авторам удалось получить косвенную информацию о внесосудистом транспорте жидкости в головном мозге, являющейся физиологическим экраном СВЧ-излучения. Поочередно блокируя звездчатые ганглии, регулирующие сосудистый тонус, достигают сброс избыточной жидкости мозговых структур в венозную сеть. Сравнивая симметричность полученных данных, выражаемую коэффициентом корреляции между графиками, судят о функциональном состоянии внесосудистого транспорта в мозговых полушариях.
К недостаткам данного метода относятся ограничение области диагностики только полушариями головного мозга, необходимость использования 40 см СВЧ-радиотермоскопа, чувствительного к внешнему СВЧ-излучению, который требует защиты в виде экранирующей кабины и удорожает стоимость исследования, а также невозможность применения при онкологических заболеваниях и острых воспалительных процессах вследствие противопоказания физиотерапевтических воздействий при этих заболеваниях. Неудобство в использовании, обусловленное негативными ощущениями пациента в местах наложения электродов.
Известен способ неизвазивной экспресс-диагностики воздействием на подушечки дистальных фаланг импульсным током высокой частоты с последующим анализом проявленной ауры, причем воздействуют на концевые фаланги левой кисти на разных частотах и, сравнивая ауры, диагностируют заболевание при совпадении аур (SU 1811373, А61В 5/00, опубл. 23.04.1993).
Недостатком известного способа является его ограниченные функциональные возможности и вредное воздействие высокочастотного излучения на пациента.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ неинвазивной экспресс-диагностики по определению наличия в составе исследуемого объекта различных химических веществ или биологических агентов. В способе предварительно формируют базу данных из ячеек с различными поляритонными структурами, каждая из которых характеризуется спектром электромагнитного излучения, соответствующего определенному виду химического вещества или биологического агента. При проведении диагностики на исследуемом объекте размещают электроды и пропускают через него постоянный ток от источника. При подключении ячейки, соответствующей имеющемуся в исследуемом объекте химическому веществу или биологическому агенту, происходит увеличение измеряемого тока. Когда величина измеряемого тока превышает определенное пороговое значение, диагностируют наличие в исследуемом объекте химического вещества или биологического объекта, соответствующего подключенной ячейке (RU 2190350, А61В 5/05, опубл. 10.10.2002).
Недостатком данного способа является значительная продолжительность процесса диагностики и необходимость перед диагностированием формировать базу данных.
Известно, что при онкологических и инфекционных заболеваниях меняется состав биологической жидкости пациента за счет метаболитического профиля, в частности за счет изменения солевого состава, пептидного состава и т.п. Это приводит и к изменению свойств биологической жидкости пациента или ее производных, например сыворотки крови.
Экспериментально установлено, что при возбуждении части биологической жидкости - жидкой биологической пробы, например сыворотки крови, принудительным ее движением путем механического перемешивания, введением в нее какого-либо раствора, или тепловым, или импульсно-электрическим воздействием наблюдается изменение свойств биологической жидкости, а именно появление неравновесного состояния, которое выражается в изменении соотношения излучательной способности сыворотки в области СВЧ-диапазона по-сравнению с инфракрасным диапазоном, и, как следствие, в изменении соотношения яркостных температур в этих диапазонах, являющимся признаком заболевания.
Этот эффект возникновения СВЧ-излучения при изменении свойств биологической жидкости или ее производных, например сыворотки крови пациента, после ее возбуждения впервые использован в настоящем изобретения для неинвазивной диагностики заболевания пациента, что составляет новизну предлагаемого изобретения.
Техническим результатом настоящего изобретения является расширение функционального применения способа исследования биологической жидкости в целях неинвазивной диагностики.
Для достижения технического результата предлагается способ исследования биологической жидкости, заключающийся в том, что в качестве биологической жидкости используют сыворотку крови пациента, которую возбуждают путем принудительного ее движения, механическим, тепловым, или импульсно-электрическим воздействием, затем регистрируют возникающее ИК-излучение и СВЧ-излучение на спектральной кривой и определяют яркостную температуру в СВЧ-диапазоне и яркостную температуру в инфракрасном диапазоне с использованием приемника СВЧ-излучения и компьютеризированного широкополосного радиотермометра RTM-01 RES, отградуированного в яркостных температурах.
Для предлагаемого в настоящем изобретении способа исследования биологической жидкости используется компьютеризированный широкополосный радиотермометр RTM-01 RES, отградуированный в яркостных температурах, возникающих при инфракрасном излучении и СВЧ-излучении, который позволяет неинвазивно выявлять температурные аномалии внутренних тканей путем измерения интенсивности их собственного электромагнитного излучения.
В настоящем изобретения этот прибор впервые применен при исследовании биологической жидкости, преимущественно сыворотки крови пациента, при ее возбуждении для измерения температурных аномалий. В процессе применения предлагаемого в настоящем изобретении способа исследования биологической жидкости используются не только одноканальные приемники СВЧ-излучения, работающие в одном диапазоне СВЧ, но и многоканальные, работающие одновременно в нескольких частотных СВЧ-диапазонах, позволяющие многоканальные измерения, что повышает потенциальные возможности диагностики.
Ниже приводятся примеры осуществления с использованием настоящего изобретения исследования биологической жидкости, которые иллюстрируются на рис. 1-3, где
на рис. 1 - кривые излучения сывороток пациентов с доброкачественной гиперплазией предстательной железы (ДГПЖ) и аденокарциномой (железистый рак, злокачественная опухоль железистого эпителия внутренних и наружных органов);
на рис. 2 и 3 - кривые СВЧ-излучения сыворотки пациента с хроническим холецисцитом.
Была проведена серия в количестве 25 исследований сывороток крови пациента с предполагаемым заболеванием рака предстательной железы. В качестве эталона выбран приведенный ниже пример.
Пример 1.
Сыворотку крови пациента с аденокарциномой (железистый рак, злокачественная опухоль железистого эпителия внутренних и наружных органов) и сывортку крови пациента с доброкачественной гиперплазией предстательной железы (ДГПЖ) - доброкачественное новообразование, развивающееся из железистого эпителия, либо стромального компонента простаты подвергают возбуждению путем механического перемешивания сывороток за счет 4-кратного пипетирования при температуре ~18°С. Затем проводили измерения возникающего СВЧ-излучения в диапазоне 3,4-4,2 Гц и измерения инфракрасного излучения в инфракрасном диапазоне 8-13 мкм с построением соответствующих кривых с использованием приемника СВЧ-излучения компьютеризированным широкополосным радиотермометром RTM-01 RES, отградуированным в яркостных температурах, возникающих при инфракрасном излучении и СВЧ-излучении (рис. 1). Как видно на рис. 1 сыворотки пациента с доброкачественной и злокачественным новообразованием после механического возбуждения имеют разный вид спектральной кривой СВЧ-излучения.
В случае ДГПЖ наблюдается слабое медленное повышение уровня СВЧ-излучения. В случае более тяжелой степени заболевания - аденокарциномы уровень СВЧ-излучения импульсно возрастает на очень большую величину. В то время как - уровень ИК-излучения практически одинаков для той и другой сыворотки. По интенсивности СВЧ-излучения, характеризующегося повышением яркостной температуры излучения в этом частотном диапазоне, фиксируемой на спектральной кривой за время нарастания (рис. 1) относительно постоянного тренда яркостной температуры в частотном диапазоне инфракрасного излучения, возможна констатация наличия у пациента рака предстательной железы.
Была проведена серия в количестве 20 исследований сывороток крови пациента с предполагаемым заболеванием холециститом. В качестве эталона выбраны два приведенных ниже примера.
Пример 2.
Сыворотку пациента с хроническим холециститом при температуре Твнеш ~31°С возбуждают тепловым воздействием. При этом, как показано в Примере 1, с помощью приемника СВЧ-излучения широкополосным радиотермометром RTM-01 RES, отградуированным по соответствующим температурам, регистрируют СВЧ-излучения в диапазоне 3.4-4.2 Гц и инфракрасное излучение в инфракрасном диапазоне 8-13 мкм, с построеним соответствующих спектральных кривых (рис. 2).
Как видно на рис. 2, спектральная кривая СВЧ-излучения для этой сыворотки имеет импульсно-ступенчатый характер, то есть при слабом импульсно-тепловом возбуждении температура импульсно возрастает и не спадает до нуля и далее продолжает генерироваться с повышенным уровнем. При этом ИК-излучение практически не меняется и практически постоянно. По интенсивности СВЧ-излучения, характеризующейся повышением, зафиксированной на соответствующей спектральной кривой (рис. 2), относительно постоянного тренда яркостной температуры ИК-излучения возможна констатация наличия у пациента заболевание холециститом.
Пример 3.
Сыворотку пациента с хроническим холециститом при температуре ~6°С возбуждают импульсно-электрическим воздействием. При этом, как показано в Примерах 1 и 2, с помощью приемника СВЧ-излучения широкополосным радиотермометром RTM-01 RES, отградуированным по соответствующим яркостным температурам, регистрируют СВЧ-излучения в диапазоне 3.4-4.2 Гц и инфракрасное излучение в инфракрасном диапазоне 8-13 мкм, с построеним соответствующих спектральных кривых (рис. 3)
Как видно на рис. 3 спектральная кривая СВЧ-излучения для этой сыворотки имеет импульсно-ступенчатый характер, то есть при слабом импульсно-электрическом воздействии яркостная температура в СВЧ-диапазоне импульсно возрастает и не спадает до нуля и далее продолжает генерироваться с повышенным уровнем. При этом ИК-излучение практически не меняется и яркостная температура в ИК-диапазоне практически постоянна. По интенсивности СВЧ-излучения, характеризующейся повышением яркостной температуры в СВЧ-диапазоне, зафиксированной на спектральной кривой (рис. 3), относительно постоянного тренда яркостной температуры в ИК-диапазоне возможна констатация наличия у пациента заболевания холециститом.
Таким образом, предлагаемый в настоящем изобретении способ исследования биологической жидкости в дальнейшем в целях неинвазивной диагностики прост в использовании, обладает новизной, заключающейся в применении впервые выявленного эффекта СВЧ-излучения при возбуждении биологической жидкости пациента, например сыворотки крови, за счет ее принудительного движения, путем механического, теплового или импульсно-электрического воздействия.
Предлагаемый в настоящем изобретении способ исследования биологической жидкости позволяет его комбинировать с широким классом диагностических систем, в которых используется ввод биологической жидкости пациента, например, на базе ИФА-анализа, биосенсорных систем на базе плазменного резонанса или резонансного зеркала, нанопроводных биосенсоров и других диагностических систем. Такая комбинация позволит существенно повысить достоверность диагноза и расширить функциональное использование предлагаемого способа исследования биологической жидкости для неинвазивной диагностики ряда заболеваний, таких как рак предстательной железы, холецистит, а также инфекционные заболевания.
1. Способ исследования биологической жидкости, заключающийся в том, что в качестве биологической жидкости используют сыворотку крови пациента, которую возбуждают путем принудительного ее движения механическим, тепловым, или импульсно-электрическим воздействием, затем регистрируют возникающее ИК-излучение и СВЧ-излучение на спектральной кривой и определяют яркостную температуру в СВЧ-диапазоне и яркостную температуру в инфракрасном диапазоне с использованием приемника СВЧ-излучения и компьютеризированного широкополосного радиотермометра RTM-01 RES, отградуированного в яркостных температурах.
2. Способ по п. 1, в котором в качестве биологической жидкости исследуют сыворотку крови пациента, страдающего доброкачественной или злокачественной гиперплазией предстательной железы.
3. Способ по п. 1, в котором в качестве биологической жидкости исследуют сыворотку крови пациента, страдающего хроническим холециститом.
