Автореферат и диссертация по медицине (14.03.03) на тему:Особенности электрического импеданса паренхимы почки при острой и хронической почечной недостаточности

005009279

БУХНИЕВ ЮРИЙ ЮРЬЕВИЧ

ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИМПЕДАНСА ПАРЕНХИМЫ ПОЧКИ ПРИ ОСТРОЙ И ХРОНИЧЕСКОЙ ПОЧЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-КЛИНИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)

14.03.03 - патологическая физиология 14.01.13 -лучевая диагностика, лучевая терапия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

2 6 ЯНВ 2012

Москва-2012

005009279

Работа выполнена в ОГБУЗ «Клиническая больница №1» г. Смоленск и лаборатории физиологических проблем невесомости ФГБУ «Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии» РАМН.

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

Ведущее учреждение:

Автореферат разослан « » _

доктор медицинских наук, профессор, академик РАМН В.М. Баранов

доктор медицинских наук, профессор Ю.А. Степанова

доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАМН Б.В. Моруков

доктор медицинских наук, профессор З.А. Лемешко

Российский университет дружбы народов

2012 года

Защита диссертации состоится «•/£> » __2012 года в часов на

заседании Диссертационного совета Д 001.003.01 при ФГБУ «Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии» РАМН по адресу: 125315, Москва, Балтийская улица, дом 8.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Ученый секретарь Диссертационного совета, кандидат медицинских наук

J1.H. Скуратовская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Аюуальность проблемы. Почечная недостаточность, несмотря на значительные достижения в изучении этиологии и патогенеза, профилактики и лечения, продолжает оставаться одной из наиболее актуальных медицинских проблем (Тареева И.Е., 2004; Мухин H.A., 2007; Nangaku М., 2000; Spoto В., 2007).

Морфологические изменения паренхимы почки и функциональные нарушения состояния сосудистого макро- и микроциркуляторного русла, которые сопутствуют развитию почечной недостаточности, определяют диагностические критерии патологии и дальнейший прогноз заболевания (С.И. Рябов, Ю.В. Наточин, 1997). Поэтому при диагностическом поиске или дифференциальной диагностике наиболее оптимально иметь данные, характеризующие как функциональную, так и морфологическую картину исследуемого объекта.

Имеющиеся диагностические подходы к оценке прогрессирования и степени тяжести почечной недостаточности основаны преимущественно на клинико-лабораторных данных (Лопаткин H.A. и др., 1972; Воробьев П.А., 1988; Николаев А.Ю., 2000). Достаточно часто сложно оценить выраженность патологического процесса, степень нарушения почечной функции, опираясь только на клинико-лабораторные признаки. Использование стандартных рентгенологических и радиоизотопных методов оценки состояния почек в условиях сниженной почечной функции также бывает недостаточно информативно и небезопасно (Дегтерева O.A. и др., 1997; Воробьев П.А., 1998; Lewis-Jones H.G. 1989). Ультразвуковое исследование (УЗИ) является методом быстрой и наиболее доступной диагностики изменений в почках (Зубарев A.B., 2002).

Одним из методов, позволяющих определить морфо-функциональное состояние ткани, является биоимпедансный анализ (БИА). Метод БИА основан на измерении полного электрического сопротивления биологических тканей - импеданса (Хасцаев Б.Д., 1996; Носков В.Б., 2007, Велик Д.В., Велик К.Д., 2007), который зависит от гистоархитектоники измеряемого биообъекта, интенсивности кровотока и биохимических реакций проходящих в ткани (Хачатрян А.П, 1992, Ремизов А.Н., 1999).

Разработка современного устройства для измерения импеданса биологических тканей позволяет изучить диагностические возможности биоимпедансного анализа у пациентов с почечной недостаточностью, что является крайне актуальным в современных условиях развития медицины.

Цель исследования. Изучить диагностическую и прогностическую значимость показателей импеданса паренхимы почки при острой и хронической почечной недостаточности.

Задачи исследования:

1. Разработать методику измерения импеданса почки в эксперименте на мелких лабораторных животных.

2. Провести биоимпедаисный анализ почечной ткани в условиях нормы, острой и хронической почечной недостаточности в эксперименте.

3. Выяснить зависимость показателей электрического импеданса почечной ткани от ее морфофункционального состояния.

4. Разработать методику измерения импеданса почки под контролем ультразвукового исследования у пациентов с почечной недостаточностью.

5. Провести биоимпедаисный анализ почечной паренхимы у пациентов с почечной недостаточностью и сопоставить полученные данные с ультразвуковой семиотикой.

Научная новизна исследования. Впервые представлены сравнительные данные измерения показателей электрического импеданса паренхимы почки при острой и хронической почечной недостаточности в экспериментальных условиях.

Установлено, что показатели электрического импеданса коркового слоя почки снижаются при острой и хронической почечной недостаточности;

Экспериментально доказана зависимость электрического импеданса паренхимы почки от ее морфофункционального состояния.

Получены сравнительные данные измерения показателей электрического импеданса паранефрия и паренхимы почки у пациентов с заболеваниями почек.

Показана возможность использования миниинвазивной биоимпедансометрии почек под контролем ультразвукового исследования с целью диагностики и прогноза течения почечной недостаточности.

Теоретическая и практическая значимость. В работе проведены исследования диагностических и прогностических возможностей биоимпедансного анализа, который позволяет оценить как морфологическую структуру биологической ткани, так и ее функциональное состояние.

Использование разработанного способа диагностики почечной недостаточности в эксперименте позволяет определить морфофункциональные нарушения в паренхиме почки и, следовательно, провести раннюю диагностику данной патологии.

Разработанный способ монополярной малоинвазивной биоимпедансометрии паренхимы почки дает возможность применения биоимпедансного анализа в клинической практике, а метод комплексного применения ультразвукового исследования и монополярной малоинвазивной биоимпедансометрии позволяет получить данные о морфофункциональном состоянии паренхимы почки и более дифференцированно подходить к диагностике почечной недостаточности.

Положения, выносимые на защиту.

1. Острая и хроническая почечная недостаточность сопровождается выраженным изменением как абсолютных, так и относительных показателей электрического импеданса почечной паренхимы.

2. Показатели биоимпедансометрии паренхимы почки являются объективными критериями ее морфофункционального состояния.

Апробация работы. Материалы работы доложены на «Однораловских морфологических чтениях», 2010 г., г. Воронеж; XI симпозиуме с международным участием «Возможности новых технологий в лучевой и функциональной диагностике», 2010 г., г. Москва; Всероссийской научной конференции, посвященной 150-летию кафедры хирургии №1 КГМУ, 2010, г. Казань.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ в центральной печати, из них 2 в изданиях рекомендованных ВАК и 1 учебно-методическое пособие для врачей. Получен патент на изобретение.

Объем и струюура диссертации. Диссертация изложена на 120 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, результатов собственных исследований, заключения, выводов и списка литературы, включающего 80 источников отечественных и 63 зарубежных авторов, иллюстрирована 18 таблицами и 25 рисунками.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Экспериментальную часть исследования выполнили на 40 белых крысах обоего пола породы Вистар массой 180-230 г. Животных разделили на 2 группы: контрольную (п=11) и опытную (п=29).

Эксперимент проводили в соответствии с правилами гуманного отношения к животным, методическими рекомендациями по их выведению из опыта и эвтаназии, регламентированными «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных (Приказ МЗ СССР № 775 от 12.08.1977 г.) и положениями Хельсинской Декларации ВОЗ (1997).

С целью получения почечной недостаточности, крыс выдерживали 24 часа без пищи, после чего однократно внутримышечно вводили 50% водный раствор глицерола в дозе 10 мл/кг (Носкова А.П., 1981). На 7-е сутки эксперимента изучали морфологические, биофизические и биохимические особенности острой почечной недостаточности (ОПН). Через 2 месяца после введения глицерола оценивали указанные параметры при хронической почечной недостаточности (ХПН).

Методы исследования в эксперименте:

Биохимический метод. Проводили исследование содержания в сыворотке крови креатинина, используя кинетический метод Яффе и мочевины уреазно-салицилатным методом.

Биофизический метод. Измерение электрического импеданса осуществляли на аппарате БИМ-И, разработанном в Смоленской государственной медицинской академии по методике, описанной выше.

Морфологические методы. Оценку гистологических изменений в ткани почки проводили на микропрепаратах окрашенных гематоксилином-эозином.

Клиническое исследование выполняли на базе отделения гемодиализа МЛПУ «Клиническая городская больница №1» г. Смоленска. В исследовании участвовал 51 пациент, проходивший лечение в отделении в период с 2009 по 2010 год. У всех больных получено добровольное информированное согласие на процедуру биоимпедансометрии почки. Из 51 больного было 29 (56,86%) мужчин и 22 (43,14%) женщины в возрасте от 18 до 64 лет. Измерение электрического импеданса почки было проведено у 2 (3,92%) больных с ОПН и 43 (84,31%) больных с ХПН из них у 40 (93,02%) в терминальной стадии, а у 3 (6,98%) во IIБ стадии.

Для изучения особенностей электропроводности почечной паренхимы пациентов условно разделили на 3 группы.

> в первую группу вошли пациенты с хроническими заболеваниями почек (хронический гломерулонефрит и хронический пиелонефрит), сопровождающихся хронической почечной недостаточностью в терминальной стадии (п=35);

> во вторую группу вошли пациенты с поликистозом почек с ХПН и без ХПН (п=8);

> третья группа включала пациентов с хроническими заболеваниями почек, не сопровождающимися хронической почечной недостаточностью и пациентов с острой почечной недостаточностью (п=8).

Ультразвуковое исследование почек у пациентов проводили полипозиционно с использованием абдоминального широкополосного мультичастотного конвексного датчика с частотой 3,5 МГц, используя аппарат Hitachi 525.

Биоимпедансный анализ паренхимы почки проводили на оригинальном аппарате - БИМ-П, методом монополярной тонкоигольной малоинвазивной биоимпедансометрии.

Биохимическое исследование сыворотки крови проводили в клинической лаборатории МЛПУ «Городская клиническая больница №1», г. Смоленск. Оценивали содержание в сыворотке крови пациентов мочевины и креатинина.

Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием общепринятых методов статистики, применяли стандартный пакет программ прикладного статистического анализа.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Морфологическая оценка паренхимы почки в условиях глицероловой почечной недостаточности. Гистологические изменения на 7 сутки проведения эксперимента выявляли в проксимальных и дистальных канальцах почек. Большая часть проксимальных канальцев уменьшилась в диаметре, но просвет расширился за счет уменьшения высоты эпителиоцитов, границы которых утрачивали четкость.

Наблюдали умеренно выраженную окклюзию просвета восходящей части петель нефронов. В расширенных просветах многих дистальных канальцев и собирательных трубок содержались зерна и глыбки миоглобина формирующие зернистые цилиндры, закрывающие просвет канальцев. Дистальные канальцы были выстланы низким кубическим и уплощенным эпителием.

Преобладали средние и мелкие, темные клубочки с полуспавшимися петлями капилляров и признаками относительной гиперцеллюлярности. Около 25% мальпигиевых телец выглядели крупными и светлыми за счет расширенных и полнокровных просветов капилляров, их диаметр нередко достигал 130 мкм. В большинстве препаратов была отмечена умеренная диффузная лейкоцитарная инфильтрация.

Через два месяца после введения глицерола диффузные дистрофические изменения эпителия канальцевого аппарата почти исчезли и превалировали нарушения строения клубочков. Обращала на себя внимание выраженная разнокалиберность и сгруппированность многих клубочков. Преобладали крупные почечные тельца диаметром 150-200 мкм. В значительной части клубочков были расширенны просветы капилляров и утолщены их базальные мембраны. При этом имело место относительное уменьшение клеточности клубочков.

Юкстагломерулярный аппарат крупных клубочков выглядел атрофичным за счет слабо выраженного плотного пятна и небольшого количества юкставаскулярных клеток. В интерстиции почек большинства крыс встречались небольшие очаговые лимфоцитарные инфильтраты. Почти в каждой почке в корковом и мозговом веществе имелись немногочисленные, в основном, мелкие кровоизлияния.

Таким образом, у крыс при введении глицерола на 7 сутки эксперимента обнаруживали морфологические признаки острой почечной недостаточности, которые характеризуются значительным уменьшением количества клубочков и их деструкцией, а также выраженной белковой дистрофией эпителия канальцев нефрона на разных уровнях. Спустя два месяца на фоне частичного гломерулосклероза происходит увеличение количества клубочков и их размера, появляется выраженное полнокровие и мелкие очаговые лимфоцитарные инфильтраты в различных зонах.

Исследование содержания мочевины и креатинина в сыворотке крови у экспериментальных животных. Концентрация креатинина и мочевины на 7 сутки эксперимента составила 78±7,68 мкмоль/л, 5,12±0,57 ммоль/л соответственно против 84±5,23 мкмоль/л, 5,6±0,35 ммоль/л в контрольной группе (р>0,05, различия не достоверны).

Однако, в процессе формирования ХПН ко второму месяцу наблюдения концентрация креатинина увеличилась на 81,3% по отношению к контрольной группе и составляла 152,3±7,64 мкмоль/л, а мочевины на 70,2%, что соответствовало 9,53±0,39 ммоль/л. (р<0,05, различия достоверны).

Таким образом, состоятельность используемой модели почечной недостаточности также подтверждена результатами биохимического метода исследования.

Оценка показателей электрического импеданса почечной паренхимы. На 7 сутки эксперимента при биоимпедансометрии почечной паренхимы у крыс (табл. 1) по сравнению с контрольной группой выявлено статистически достоверное снижение импеданса коркового слоя почки на частоте измерения 2 кГц - с 5,1±0,24 кОм до 3,8±0,15 кОм (р<0,05) и на частоте 20 кГц - с 2,6±0,08 кОм до 1,99±0,05 кОм (р<0,05).

Таблица 1

Изменения импеданса паренхимы почки при токсическом поражении _глицеролом_

Группа Показатели импеданса

На частоте 2 кГц, (кОм) М±т На частоте 20 кГц, (кОм) М±т

Корковый слой Мозговой слой Корковый слой Мозговой слой

Контрольная 5,1±0,24 ° 3,34±0,24 2,6±0,080 1,7±0,05

ОПН (7 сут. после введения глицерола) 3,8±0,15*° 2,9±0,26 1,99±0,05*0 1,56±0,09

ХПН (2 мес. после введения глицерола) 3,44±0,14*° 2,69±0,01 1,97±0,06* ° 1,65±0,04

Примечание: различия достоверны при р<0,05

* - по сравнению с импедансом контрольной группы 0 - между корковым и мозговым слоем в пределах одной группы

Снижение полного электрического сопротивления коркового слоя почки возможно связано с увеличением концентрации электролитов в межклеточном пространстве, за счет стаза в микроциркуляторном русле, интерстициального отека и некроза эпителиоцитов.

В мозговом слое значимых изменений выявлено не было. В условиях ОПН электрический импеданс мозгового слоя на частоте измерения 2 кГц составил 2,9±0,26 кОм, а на 20 кГц - 1,56±0,09 кОм против 3,34±0,24 кОм и 1,7±0,05 кОм в контроле.

Спустя 2 месяца после моделирования почечной недостаточности импеданс коркового слоя на обеих частотах измерения оставался сниженным по сравнению с контрольной группой и составлял 3,44±0,14 кОм на частоте 2 кГц и 1,97±0,06 кОм на 20 кГц (различия достоверны, р<0,05). Показатели мозгового слоя соответствовали данным контроля. Относительно 7 суток наблюдения изучаемые параметры не изменялись.

Снижение показателей электрического импеданса коркового слоя при ХПН имело уже несколько другую причину в отличии от изменений на 7 сутки эксперимента. Возможно, оно связанно с усилением интенсивности микроциркуляции в целях компенсации утраченной функции части нефронов, погибших при токсическом воздействии глицерола.

С целью более глубокого изучения особенностей биоимпедансометрических характеристик при почечной недостаточности проводили анализ относительных показателей электрического импеданса почечной паренхимы.

Одним из способов оценки состояния биологической ткани является определение крутизны дисперсии электропроводности.

Б.Н. Тарусов (1986) предложил выражать крутизну дисперсии (Б) отношением величины сопротивления, измеренного на низкой частоте (Ът), к величине сопротивления, измеренного на высокой частоте (Хвч) в одних и тех же условиях. Величина коэффициента Б зависит от строения, функции и состояния биологической ткани. Причем, чем он выше, тем интенсивнее обмен веществ в исследуемом органе.

Мы провели оценку коэффициента

О=2.2КГЦ/2г20КГЦ,

рассчитанного, как для коркового (Бк), так и мозгового (Ом) слоев (табл. 2).

Таблица 2

Расчетные показатели коэффициента Р_

Группа О к, М±т Им, М±т

Контрольная 1,96±0,07° 1,27±0,07

ОПН (7 сут. после введения глицерола) 1,91±0,05 1,84±0,06*

ХПН (2 мес. после введения глицерола) 1,74±0,04* 1,63±0,06*

Примечание-, различия достоверны при р<0,05

* - по сравнению с контрольной группой 0 - между корковым и мозговым слоем в пределах одной группы Важно отметить, что у животных контрольной группы коэффициент Ок равный 1,96±0,07 был достоверно больше коэффициента - 1,27±0,07, что подтверждает данные о различной функциональной нагрузке коркового и мозгового слоев почки в норме. Однако в условиях острой и хронической почечной недостаточности исследуемые коэффициенты не различались.

У крыс с ОПН достоверного снижения коэффициента дисперсии коркового слоя зафиксировано не было, но коэффициент Ом был выше чем в контроле и составил 1,84±0,06.

В группе животных с ХПН коэффициент Бк уменьшился до 1,74±0,04, а коэффициент увеличился до 1,63±0,06 по сравнению с контрольной группой.

Таким образом, в опытных группах животных происходило выравнивание коэффициентов дисперсии за счет уменьшения показателей коркового и увеличения показателей мозгового слоев.

Также был произведен расчет, предложенного нами, коэффициента Р на обеих частотах, который определяется как отношение импеданса коркового (1К) к мозговому (2М) слою (табл. 3).

Р=

Таблица 3

Расчетные показатели коэффициента Р_

Группа Р (2 кГц), М±т Р (20 кГц), М±т

Контрольная 1,57±0,07 1,56±0,06

ОПН (7 сут. после введения глицерола) 1,41±0,11 1,34±0,09

ХПН (2 мес. после введения глицерола) 1,3±0,07* 1,2±0,05*

Примечание: различия достоверны при р<0,05 * - по сравнению с контрольной группой

Предложенный коэффициент показывает характер изменения импеданса коркового слоя относительно мозгового.

Во всех исследуемых группах значение коэффициента Р достоверно не зависело от частоты, на которой производили измерение, что позволяет сравнивать коэффициенты, рассчитанные на разных частотах.

В группе с ОПН статистически значимых изменений коэффициента Р относительно контрольной группы не наблюдали, хотя имелась тенденция к его снижению.

У животных с ХПН коэффициент Р, равный 1,3±0,07 на частоте 2 кГц и 1,2±0,05 на частоте 20 кГц, был достоверно меньше, чем в контрольной группе -1,57±0,07 и 1,56±0,06 соответственно (р<0,05).

Исходя из полученных данных, в норме коэффициент Р максимальный, однако в процессе развития ХПН он снижается на обеих частотах.

Полученные данные свидетельствуют о значительных морфологических, биохимических и биофизических нарушениях в почках вследствие их токсического поражения. Обращает на себя внимание связь импедансометрических показателей с морфофункциональными изменениями почечной паренхимы.

Анализ клинических данных пациентов с заболеваниями почек. Во всех трех группах были пациенты, проходившие лечение программным гемодиализом. Медиана количества проведенных гемодиализов составила 973,5 (22; 1632) в первой группе пациентов. Во второй исследуемой группе провели меньше процедур гемодиализа - 277 (0; 1022), а в третьей медиана проведенных гемодиализов составила 0 (0; 34).

Также по данным биохимического анализа сыворотки крови было оценено содержание креатинина и мочевины у исследуемых пациентов. Нормальными считаются концентрации креатинина до 97 мкмоль/л, а мочевины - 8,3 ммоль/л. Максимальную концентрацию креатинина наблюдали у пациентов первой и второй групп, медиана которой была 960 (749; 1272) мкмоль/л и 770 (94,4; 1110) мкмоль/л соответственно. В третьей группе медиана концентрации креатинина в сыворотке крови была достоверно меньше и составила 91,9 (91,3; 210) мкмоль/л. Концентрация мочевины у пациентов первой и второй групп также была достоверно выше, чем в третьей группе и составила 25,85 (21,5; 35;1) ммоль/л и 24,6 (22,7; 57,2) ммоль/л против 7,2 (4,9; 14,4) ммоль/л (р<0,05).

Таким образом, у пациентов третьей группы паренхима почек была более сохранна, так как наблюдали незначительное повышение концентраций основных маркеров почечной недостаточности и меньшее число пациентов находилось на лечении программным гемодиализом.

Ультразвуковая диагностика заболеваний почек. Ультразвуковое исследование выполняли пациентам с двумя целями: для оценки состояния почки и навигации введения электродов-катетеров.

Результаты ультразвукового исследования в соответствии с принадлежностью пациентов к различным группам были представлены следующим образом.

> Первая группа: (п=35) - пациенты с хроническими заболеваниями почек, сопровождающимися хронической почечной недостаточностью в терминальной стадии. При исследовании в В-режиме почки имели нормальную форму, однако во всех случаях отмечали уменьшение их в размерах и некоторую нечеткость контуров. У всех пациентов отмечено уменьшение толщины паренхиматозного слоя (менее 10 мм). Были визуализированы следующие специфические УЗ-признаки: симптом выделяющихся пирамид (п=18; 51,4%); симптом гиперэхогенных пирамид (п=7; 20%); диффузное повышение эхогенностии паренхимы почки, в результате чего она практически не дифференцировалась от окружающего ' паранефрия (п=2; 5,7%).

При дуплексном сканировании в режиме ИД регистрировали три состояния внутрипочечного кровотока:

1. Гемодинамически значимых изменений внутрипочечного кровотока не регистрировали (п=2; 5,7%);

2. Регистрировали резкий подъём скорости кровотока в систолу и

плавное снижение её в диастолу (п=24; 68,6%);

3.Отсутствие диасголического кровотока или наличие риверсивного кровотока в диастолу (п=9; 25,7%).

Вторая группа: (п=8). При поликистозе почек у пациентов выявляли полицикличность контура почки. Были выявлены два варианта УЗ-картины.

У трех пациентов при сохранённой дифференциации паренхима-почечный синус было отмечено нарушение дифференциации кора-пирамиды. Как правило, эти изменения не сопровождались развитием хронической почечной недостаточности.

У пяти - паренхима представляла собой конгломерат кист, разделённых фиброзными перемычками с множественными кальцинатами. Паренхиму почки прослеживали фрагментарно или практически не прослеживали. Данные изменения сопровождались проявлениями ХПН в виде регистрации при дуплексном сканировании внутрипочечного кровотока резкого подъёма скорости по междолевым и дуговым артериям в систолу и плавного снижения её в диастолу.

> Третья группа: (п=8). У пациентов с хроническими заболеваниями почек, не сопровождающимися хронической почечной недостаточностью, (п=6) каких-либо специфических изменений в почках (учитывая и внутрипочечный кровоток) выявлено не было. Исключение составил пациент с диагностированной мочекаменной болезнью. При этом в просвете чашечно-лоханочной системы почек визуализировали гиперэхогенные округлые структуры с наличием акустической тени. Результаты дуплексного сканирования внутрипочечного кровотока не выявили каких-либо гемодинамически значимых нарушений.

У больных с острой почечной недостаточностью (п=2) выявили увеличение размеров почек, утолщение паренхиматозного слоя (более 12,0 мм), повышение его эхогенности, сдавление почечного синуса и значительное расширение почечных пирамид, которые контурировали на фоне эхогенной паренхимы почек.

По данным цветового допплеровского картирования у больных с ОПН было отмечено резкое снижение диастолической составляющей скорости артериального кровотока и выявлено достоверное повышение индекса резистентности (более 0,8) и пульсационного индекса внутрипочечного кровотока. Также имело место увеличение скорости венозного кровотока (38,86±3,28 см/с), связанное с шунтированием крови в венозную систему пирамид и переполнением венозного русла.

Таким образом, ультразвуковое исследование неспецифично при диагностике хронических заболеваний почек (исключение составляет только мочекаменная болезнь). Хронические диффузные заболевания почек проявляются изменениями ультразвуковой картины, как правило, уже на стадии нефросклероза, когда установить этиологию изменений по данным ультразвукового исследования бывает невозможно. Почечную

недостаточность в этом случае можно заподозрить только по изменениям данных дуплексного сканирования. Однако, эти данные не дают возможность оценить функциональное состояние почек.

Оценка показателей электрического импеданса паранефрия и паренхимы почки у пациентов с заболеваниями почек. Для анализа электрического импеданса почечной паренхимы у пациентов с заболеваниями почек использовали данные, полученные в зонах апоневроза, паранефрия и паренхимы почки. Средние значения импеданса апоневроза на обеих во всех группах пациентов не отличались и рассматривались нами как показатели сравнения. Важно отметить, что электрический импеданс апоневроза можно условно считать биофизическим выражением склероза биологической ткани, так как он морфологически представляет собой слабо кровоснабжаемую соединительную ткань.

Полученные при измерении показатели электрического импеданса представлены в таблице 4.

Таблица 4

Показатели электрического импеданса апоневроза, паранефрия и паренхимы _ почки у исследуемых пациентов_

Зона измерения электрического импеданса Группа пациентов

Группа 1 Группа 2 Группа 3

2 кГц 10 кГц 2 кГц 10 кГц 2 кГц 10 кГц

Паранефрий, (кОМ) Ме 2,2* 1,8*° 1,9* 1Д* 1,6*' 0,87*'

Мш 0,78 0,37 1,5 0,8 0,8 0,3

шах 2,9 2,4 3,7 2,1 2,8 1,3

Паренхима, (кОм) Ме 2,7* 2,4° 1,6* 0,9*' 1,68*' 1,1*'

Мт 2,0 1Д 1,4 0,69 1,0 0,5

шах 4,6 2,9 2,1 1,0 2,2 1,7

Апоневроз, (кОм) 2 кГц 10 кГц

Ме 3,3 2,3

Мт 1,03 0,8

тах 5,1 4,0

Примечание-, различия достоверны при р<0,05

* - по сравнению с электрическим импедансом апоневроза на соответствующей частоте измерения

° - между электрическим импедансом паранефрия и паренхимы в пределах одной группы на соответствующей частоте измерения ' - между показателями электрического импеданса в пределах одной частоты по сравнению со значениями 1 группы

Медиана электрического импеданса апоневроза у исследуемых пациентов составила 3,3 (1,03; 5,1) кОм на частоте 2 кГц и 2,3 (0,8; 4,0) кОм на частоте 10 кГц, что достоверно не отличалось от медианы импеданса

паренхимы пациентов первой группы, которая была равна 2,7 (2,0; 4,6) кОм и 2,4 (1,1; 2,9) кОм на соответствующих частотах измерения.

Значения электрического импеданса почечной паренхимы второй группы равные на частоте 2 кГц 1,6 (1,4; 2,1) кОм и на частоте 10 кГц 0,9 (0,69; 1,0) кОм и показатели третьей - 1,68 (1,0; 2,2) кОм, 1,1 (0,5; 1,7) кОм соответственно, были достоверно ниже импеданса апоневроза.

При сопоставлении электрического импеданса паренхимы почки в исследуемых группах отмечено, что импеданс в первой группе на соответствующих частотах измерения был достоверно (р<0,05) выше значений во второй и в третьей группах.

Важно отметить, что электрический импеданс в зоне паранефрия был достоверно меньше, чем импеданс апоневроза во второй и третей группах. При сравнении данных по группам пациентов выявили, что импеданс паранефрия первой группы равный 2,2 (0,78; 2,9) кОм на частоте 2 кГц и 1,8 (0,37; 2,4) кОм на частоте 10 кГц был достоверно больше показателей второй группы, где значения импеданса соответствовали 1,9 (1.5; 3,7) кОм и 1,1 (0,8;

2.1) кОм и третьей группы - 1,6 (0,8; 2,8) кОм и 0,87 (0,3; 1,3) кОм на соответствующих частотах.

Таким образом, импеданс паренхимы почки первой группы соответствовал данным апоневроза, что говорит о выраженном сформированном склерозе при хронической почечной недостаточности в терминальной стадии. Полученные результаты полностью соотносятся с данными литературы и клинических исследований.

Минимальные значения импеданса в зонах паранефрия и в паренхиме почки отметили в третьей группе пациентов, у которых не наблюдали хроническую почечную недостаточность в терминальной стадии.

Как и в экспериментальном блоке исследований в каждой группе и для каждого пациента был рассчитан коэффициент дисперсии электрического импеданса для всех трех зон измерения: апоневроза (Оа), паранефрия (ГЦ) и паренхимы (Опх) (табл. 5).

Коэффициент Оа, рассчитанный для всех трех групп, составил 1,24 (1,02;

3.2). В первой группе пациентов с заболеванием почек коэффициенты Эпх равный 1,1 (1,03; 2,7) и Опф равный 1,08 (1,0; 4,21) достоверно не отличались от показателей зоны апоневроза и были меньше рассчитанных коэффициентов во второй и третьей группах (р<0,05).

Таблица 5

Оценка расчетных коэффициентов дисперсии (Б) для различных зон _измерения в исследуемых группах пациентов_

Зона измерения электрического импеданса Группа пациентов

Группа 1 Группа 2 Группа 3

опф Ме 1,08 1,82*' 2,46*°'

Мт 1,0 1,01 1,01

шах 4,21 2,49 5,6

опх Ме 1,1 1,69*' 1,35°'

Мт 1,03 1,35 1,17

тах 2,7 3,04 1,97

Ба Ме 1,24

Мт 1,02

тах 3,2

Примечание: различия достоверны при р<0,05

*- по сравнению с коэффициентом дисперсии апоневроза 0 - между коэффициентом дисперсии паранефрия и паренхимы в пределах одной группы

' - между показателями коэффициента дисперсии по сравнению со значениями 1 группы

Значения коэффициентов Опх равного 1,69 (1,35; 3,04) и Опф равного 1,82 (1,01; 2,49) во второй группе значимо не отличались от показателей в третьей группе обследуемых пациентов.

Следует отметить, что значение коэффициента Эпх в третьей группе было почти в 2 раза меньше коэффициента 0Пф и составляло 1,35 (1,17; 1,97) против 2,46 (1,01; 5,6), что является специфической характеристикой данной группы и может быть использовано для дифференциальной диагностики в нефрологии.

Для более глубокой сравнительной оценки электрического импеданса паранефрия и паренхимы в исследуемых группах с показателями апоневроза рассчитали относительные коэффициенты Р:

Рпф = ^а/ХПф

Где: Ъг - электрический импеданс апоневроза, 7„ф - электрический импеданс паранефрия;

Рпх— 2а/2пх где: Za - электрический импеданс апоневроза;

Ъпх - электрический импеданс паренхимы.

Расчет коэффициентов Рпх и Рпф проводили для каждого пациента. Во всех исследуемых группах значение коэффициентов Рпх и Рпф достоверно не зависело от частоты, на которой производилось измерение, что позволяет

сравнивать коэффициенты, рассчитанные на разных частотах (табл. 6). Данный эффект имеет важное клиническое значение.

Коэффициент Рпф был наименьшим в первой группе пациентов и достоверно отличался на частоте 10 кГц от показателей третьей группы -1,57 (0,83; 5,8) против 2,72 (1,6; 4,1).

Таблица 6

Сравнительная характеристика показателей электрического импеданса паранефрия и паренхимы почки относительно электрического импеданса _апоневроза_

Относительные показатели Группа пациентов

Группа 1 Группа 2 Группа 3

2 кГц 10 кГц 2 кГц 10 кГц 2 кГц 10 кГц

Рпф Ме 1,55° 1,57° 2,04 2,8 2,04 2,72'

Мт 0,88 0,83 1,0 0,8 0,83 1,6

шах 3,83 5,8 2,38 3,53 2,3 4Д

Рпх Ме 1,25° 1,19° 2,24* 2,67* 1,84 1,77

Мт 0,8 0,78 1,76 1,67 1,08 0,87

шах 2,03 3,6 2,97 4,22 3,66 2,7

Примечание: различия достоверны при р<0,05

0 - между коэффициентом Р паранефрия и Р паренхимы в пределах одной группы на соответствующей частоте измерения ' - между показателями коэффициента Р паранефрия в пределах одной частоты по сравнению со значениями 1 группы

* - показателями коэффициента Р паренхимы в пределах одной частоты по сравнению со значениями 1 группы

Минимальные значения коэффициент Рпх также наблюдали в первой группе пациентов, они составляли 1,25 (0,8; 2,03) на частоте 2 кГц и 1,19 (0,78; 3,6) на частоте 10 кГц. При этом коэффициент Рпх был достоверно меньше коэффициента Рпф на обеих частотах измерения.

Таким образом, результаты оценки расчетных значений коэффициентов Рпх и ?пф показывают, что чем ближе их значения к единице, тем более выражены склеротические изменения в исследуемой ткани.

Корреляционный анализ показателей электрического импеданса паренхимы почки. Нами была изучена корреляционная связь показателей электрического импеданса паранефрия и паренхимы почки с функциональной активностью почки. Оценивали как абсолютные, так и относительные показатели импеданса. Степень функциональной активности почки определяли по трем критериям: количество проведенных гемодиализов, концентрация креатинина и концентрация мочевины. В ходе

анализа рассчитывали коэффициент корреляции Спирмена и его достоверность.

Таблица 7

Корреляционная связь между абсолютными показателями импеданса и _функциональной активностью почечной паренхимы_

Показатели функциональной активности почечной паренхимы Электрический импеданс

гпф* 2 кГц ^пф 10 кГц 7 2 кГц ^пх 10 кГц

Количество гемодиализов - 0,66 (Р=0,01) - 0,65 (Р=0,01)

Концентрация креатинина - 0,75 (Р=0,001) 0,52 (р=0,036) 0,51 (р=0,041)

Концентрация мочевины 0,59 (Р=0,016) - - -

* Zпф - электрический импеданс паранефрия 2т - электрический импеданс паренхимы

Была определена принципиально важная для диагностики прямая взаимосвязь между величинами электрического импеданса паранефрия и паренхимы на одинаковых частотах (табл. 7). Так на частоте 2 кГц коэффициент корреляции имел среднюю силу и составил 0, 52 (р=0,04), а на частоте 10 кГц наблюдали выраженную взаимосвязь с высоким коэффициентом корреляции-0,81 (р=0,00001).

Исходя из полученных данных, электрический импеданс паранефрия и паренхимы в большей степени связан с функциональным состоянием почечной паренхимы на частоте измерения в 10 кГц, что проявляется корреляцией средней силы с количеством гемодиализов и концентрацией креатинина. Однако, импеданс паранефрия на частоте 2 кГц достоверно коррелирует с концентрацией мочевины.

Таким образом, величина электрического импеданса паранефрия и паренхимы зависит от функционального состояния почки, причем, чем больше импеданс, тем «хуже» показатели, отражающие нормальную работу почек.

Далее был проведён анализ абсолютных показателей электрического импеданса паранефрия и паренхимы (табл. 8).

Таблица 8

Корреляционная связь между коэффициентами дисперсии и функциональной _активностью почечной паренхимы_

Показатели функциональной активности почечной паренхимы Коэффициенты диспе осии

А, опф от

Количество ГД - -0,55 (р=0,027) -0,53 (р=0,035)

Концентрация креатинина - -0,61 (Р=0,013) -

Концентрация мочевины - - -

Необходимо отметить, что коэффициенты Р, которые являются сравнительной оценкой электрического импеданса паранефрия и паренхимы в исследуемых группах с показателями апоневроза, и коэффициент дисперсии апоневроза не зависели от функционального состояния почек.

Наблюдали среднюю корреляционную обратную связь между коэффициентами дисперсии паранефрия и паренхимы с количеством проведенных гемодиализов. Также была отмечена обратная зависимость коэффициента дисперсии паранефрия от концентрации креатинина.

Таким образом, учитывая полученные результаты в эксперименте и клинике, можно обозначить три фазы развития хронической почечной недостаточности в соответствии с биофизическими изменениями почечной паренхимы:

1. Субклиническая фаза (нормальные концентрации креатинина и мочевины), характеризующаяся снижением абсолютных показателей электрического импеданса и увеличением коэффициента дисперсии мозгового слоя почки.

2. Фаза манифестации (повышенные концентрации креатинина и мочевины), характеризующаяся также снижением абсолютных показателей электрического импеданса и увеличением коэффициента дисперсии мозгового слоя почки. При этом в фазу манифестации снижается коэффициент дисперсии коркового слоя почки и уменьшается соотношение между импедансом коркового и мозгового слоев почки.

3. Фаза истощения (высокие концентрации креатинина и мочевины), характеризующаяся относительным повышением абсолютных показателей электрического импеданса паренхимы почки и более выраженным снижением коэффициентом дисперсии почечной паренхимы.

ВЫВОДЫ

1. Разработана методика измерения импеданса почки для диагностики почечной недостаточности в эксперименте, позволяющая определять морфофункциональные изменения паренхимы почки.

2. Экспериментальная острая почечная недостаточность характеризуется снижением абсолютных показателей электрического импеданса коркового слоя почки и увеличением коэффициента дисперсии мозгового слоя при нормальных биохимических показателях и выраженных морфологических изменениях в ткани почки.

3. При экспериментальной хронической почечной недостаточности дополнительно снижается коэффициент дисперсии коркового слоя почки и уменьшается соотношение мевду импедансом коркового и мозгового слоев почки, причем морфологической картины нефросклероза зафиксировано не было.

4. У пациентов с хронической почечной недостаточностью при монополярной биоимпедансометрии почки под ультразвуковой навигацией наблюдалось повышение абсолютных показателей электрического импеданса паренхимы почки и более выраженное снижение коэффициента дисперсии почечной паренхимы.

5. Разработанная методика УЗ - навигации позволяет проводить малоинвазивную монополярную биоимпедансометрию, контролируя положение электрода при манимуляции, что делает данное исследование наиболее информативным и минимально травматичным для пациента.

6. Метод комплексного применения ультразвукового исследования и монополярной малоинвазивной биоимпедансометрии позволяет получить данные о морфофункциональном состоянии паренхимы почки и более дифференцированно подходить к диагностике почечной недостаточности.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. При биоимпедансометрии почки в эксперименте рекомендуется проводить измерение коркового и мозгового слоя почечной паренхимы на частоте тока 2 кГц и 20 кГц в области средней части, нижнего и верхнего полюсов органа. Затем необходимо вычислять среднее значение импеданса на обеих частотах измерения отдельно для каждого слоя.

2. Для оценки функциональной активности почечной паренхимы рекомендуется вычислять коэффициент дисперсии, который рассчитывается, как отношение величины сопротивления, измеренного на низкой частоте (Iнч), к величине сопротивления, измеренного на высокой частоте (гвч) в одних и тех же условиях.

3. В клинической практике наиболее оптимально использовать монополярную тонкоиголиную биоимпедансометрию почки, проводимую под контролем ультразвукового исследования.

4. Для оценки степени выраженности склероза в почечной паренхиме необходимо сравнивать электрический импеданс почки с импедансом апоневроза. Чем ближе их соотношение к единице, тем более выражены склеротические изменения в исследуемой ткани.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бухниев Ю.Ю., Леонов С.Д., Борсуков A.B., Баженов С.М., Баранов A.B. Оценка импеданса паренхимы почки при почечной недостаточности в эксперименте // Нефрология.- 2011.- Т. 15, № 1.- С. 54-57.

2. Леонов С.Д., Панченков Д.Н., Степанова Ю.А., Борсуков A.B., Бухниев Ю.Ю., Баранов A.B. Малоинвазивная чрескожная биоимпедансометрия почек. Учебное пособие для врачей. - Москва, 2011. - 36 с.

3. Леонов С.Д., Панченков Д.Н., Степанова Ю.А., Борсуков A.B., Бухниев Ю.Ю., Баранов A.B. Оценка перспективы применения биоимпедансного анализа в диагностике заболеваний почек // Актуальные проблемы хирургии. Материалы Всероссийской научной конференции, посвященной 150-летию кафедры хирургии №1 КГМУ, Казань, 2010. - С. 108-110.

4. Борсуков A.B., Костюкова Ю.С., Бухниев Ю.Ю. Малоинвазивная биоимпедансометрия у больных с ХПН: первый опыт применения // Медицинская визуализация. - Специальный выпуск. - 2010. - С. 60-61.

5. Бухниев Ю.Ю., Леонов С.Д., Борсуков A.B. Диагностика почечной недостаточности с использованием биоимпедансного анализа // Материалы XI симпозиума с международным участием «Возможности новых технологий в лучевой и функциональной диагностике» / Под редакцией В.А. Сандрикова. - М.: «Фирма СТРОМ»,- 2010. - С. 79.

6. Леонов С .Д., Бухниев Ю. Ю., Родин А. В. Биоимпедансный анализ коркового вещества почечной паренхимы при экспериментальной острой почечной недостаточности // Журнал теоретической и практической медицины. - 2010. - Т. 8. - Специальный выпуск. - С. 146-147.

Подписано в печать: 10.01.2012 Объем: 1,5 усл.п.л. Тираж: 150 экз. Заказ № 580 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г. Москва, Страстной бульвар, д. б.стр 1 (495) 978-43-34; www.reglet.ru