WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 11 | 12 || 14 | 15 |   ...   | 31 |

Если хотя бы одно из перечисленных условий не выполнено, то формулу (4.1) необходимо скорректировать. На практике для оценки общего содержания воды в организме, а также для определения объёма внеклеточной жидкости применяются уточнённые формулы с использованием постоянных сомножителей — корректирующих факторов — с учётом неравномерности распределения метки, частичного выхода метки в неводные сектора организма, длительного периода времени установления равновесия в системе и обмена жидкости (Schoeller, 1991; Bartoli et al., 1993).

Обычно метка вводится в организм орально или внутривенно. Интересующий объём жидкости определяют, зная отношение общего количества метки к её концентрации в рассматриваемом объёме через 3–4 часа после введения. Чаще всего на исследование берут три пробы биологической жидкости: первый раз — до введения метки для определения её естественной концентрации, а остальные два раза — после введения метки через некоторое время, достаточное для установления равновесия. Такая разновидность метода изотопного разведения имеет название метода плато. Общая формула метода плато имеет следующий вид (Ellis, 2000):

V = k1 · k2 · k3 · k4 · (D - E)/([dt] - [d0]), (4.2) где D — количество введённой метки, E — количество метки, которое выводится до установления равновесия, [dt] — концентрация метки в исследуемой пробе жидкости, взятой через время t после введения метки, [d0] — естественная концентрация метки, а ki (i = 1, 4) — корректирующие факторы, специфические для конкретного изотопа.

Дейтерий стал первым изотопом, на основе которого была получена оценка общего содержания воды в организме. Для определения количества дейтерия в исследуемых пробах жидкости используются инфракрасная спектрометрия, газовая хроматография, метод ЯМР и масс-спектрометрия. Некоторое время назад в связи с широким распространением сцинтилляционных счётчиков и относительной простотой соответствующей процедуры измерений вместо дейтерия чаще применялся тритий. Однако его использование сопряжено с воздействием на организм небольшой дозы радиации, которая составляет для одного обследования около 15 mrem. Поэтому наряду с тритием вновь вернулись к использованию дейтерия и, кроме того, в практику измерений вошёл устойчивый изотоп O (в составе оксида водорода H218O), ориентированный ввиду высокой стоимости обследования (около 100 долл.) прежде всего на применение у детей и женщин детородного возраста. Известно, что у взрослых людей объём, в котором разводятся дейтерий и тритий, на 4,2% больше, а для O — на 0,7% больше объёма ОВО, при этом концентрация указанных изотопов в биологических жидкостях организма практически одинакова за исключением водяного пара в выдыхаемом воздухе и испарений с поверхности тела, где относительное содержание изотопов составляет 0,990 для O, 0,2 для H и 0,92 для H при температуре 37C [цит. по (Schoeller, 2005)].

Методика измерений. Существует несколько стандартных способов оценки объёма ОВО. Ниже приводится методика измерений для взрослых людей методом плато, рекомендованная в (Schoeller, 2005):

1. Обследование проводится в утренние часы;

2. За 12–15 часов до начала обследования следует воздержаться от приёма пищи, а за 6–8 часов — от питья воды; в этот период следует избегать физических нагрузок и других условий, способствующих усиленному потоотделению;

3. Перед введением метки берётся для анализа проба биологической жидкости (плазмы крови, слюны или воды в выдыхаемом воздухе);

4. Проводится взвешивание пациента, при этом вес находящейся на нём одежды должен быть минимален;

5. Из специального контейнера орально внутрь вводится известное количество метки, после этого, во избежание осаждения метки на стенках контейнера, необходимо налить в него мл воды, тщательно взболтать и дать выпить пациенту;

6. До взятия последней пробы пациенту следует воздержаться от приёма воды и пищи;

7. Пробы биологической жидкости берутся на исследование через 3 и 4 часа после введения метки; при повышенном относительном содержании ВКЖ пробы берутся через 4 и часов после введения метки;

8. До момента исследования пробы должны содержаться в герметично закрытых сосудах;

9. Пробы, полученные после введения метки, должны давать оценки, лежащие в пределах двух стандартных отклонений для соответствующих изотопов.

Наряду с искусственно синтезированными изотопами, для оценки общего содержания воды в организме использовались антипирин, этанол и некоторые другие вещества. Однако это сопряжено с методологическими трудностями ввиду быстрой утилизации упомянутых веществ до установления равновесия в системе, а также их неравномерного распределения в различных водных секторах организма.

Вместо метода плато иногда выполняют серию последовательных анализов биологических жидкостей на содержание метки с экстраполяцией полученных данных на начальный момент времени. Данный способ оценки объёмов водных секторов организма имеет название метода обратной экстраполяции (Edelman et al., 1952; Schoeller, 1996). Пробы биологических жидкостей берут в течение двух недель после введения метки, а интересующий начальный объём жидкости определяют, находя точку пересечения построенного графика зависимости объёма жидкости от времени с осью ординат. В этом случае не требуется коррекции результатов с учётом выведения метки из организма.

Методы плато и обратной экстраполяции предъявляют различные требования к методике измерений. В первом случае минимизируется потребление жидкости в период между введением метки и установлением равновесия в системе. Во втором случае для получения надёжной оценки объёма жидкости основной целью является поддержание постоянной скорости притока и оттока жидкости из организма на всём двухнедельном интервале взятия проб после введения метки (Schoeller, 2005). В результате, оба метода дают сопоставимые по точности результаты.

Воспроизводимость результатов оценки объёма воды в организме (ОВО) зависит от количества введённой метки и способа измерения её содержания в исследуемых пробах жидкости. Известно, что для большинства аналитических методов разброс результатов последовательного определения ОВО у одного и того же пациента не превышает 2–4% (характеристика воспроизводимости метода).

При строгом соблюдении методических рекомендаций стандартная погрешность оценки ОВО методом изотопного разведения не превышает 1–2% [цит. по (Schoeller, 1996)].

На основе полученного значения ОВО по формуле (1.7) двухкомпонентной модели состава тела вычисляется процентное содержание жировой массы. Однако данная оценка получается достаточно грубой ввиду значительной вариации содержания жидкости в безжировой массе у различных индивидов в зависимости от пола, возраста, состояния здоровья и других факторов (Chumlea, Baumgartner, 1989). Это может приводить к значительной погрешности оценки %ЖМТ по сравнению с другими методами (Sheng, Huggins, 1979; Bunt et al., 1989). В целом, применение метода разведения для оценки жировой или безжировой массы тела оправдано лишь для проведения популяционных исследований при нормальном состоянии водного обмена у индивидов, относящихся к обследуемой популяции.

Для оценки объёма внеклеточной жидкости (ВКЖ) в качестве метки чаще используется бром (в составе бромистого натрия). Методика обследования в этом случае аналогична описанной выше.

Измерение содержания брома в получаемых пробах проводится с использованием различных методов: флуорометрии, ионной хроматографии, масс-спектрометрии и нейтронного активационного анализа. Для оценки ВКЖ методом разведения также применяются меченые хлористые соединения, тиоцианат, тиосульфат, инсулин, маннитол и некоторые другие вещества. Подробная характеристика точности и воспроизводимости результатов измерений с анализом предположений, используемых для оценки объёмов водных секторов организма и состава тела методом разведения, приводится в (Schoeller, 2005).

Для оценки содержания клеточной жидкости (КЖ) ранее применялись короткоживущие радиоактивные изотопы калия K. Однако в настоящее время такой способ используется редко в связи с низкой доступностью изотопов, а также в связи с развитием метода определения радиоактивности всего тела, дающего оценку общего содержания калия в организме. Поэтому чаще вместо K одновременно оценивают ОВО и ВКЖ на основе разведения оксида дейтерия и бромистого натрия, соответственно, а оценку КЖ получают вычитанием ВКЖ из ОВО (Ellis, 2000). Однако в этом случае погрешность оценки КЖ определяется суммой погрешностей оценок ОВО и ВКЖ, поэтому получаемые оценки КЖ можно использовать лишь для сравнительной характеристики популяций, но не отдельных индивидов.

Выводы. Метод изотопного разведения является эталонным методом гидрометрии. С его помощью определяют объём воды в организме (на основе дейтерия, трития или O), а также содержание внеклеточной жидкости (чаще с использованием Br). Содержание клеточной жидкости (КЖ) методом разведения определяют вычитанием ВКЖ из ОВО. Преимущества метода заключаются в высокой надёжности получаемых оценок ОВО и ВКЖ, низкой стоимости обследования (в случае дейтерия), а также в возможности применения метода в полевых условиях. К недостаткам метода разведения относятся большая продолжительность обследования (от нескольких часов до нескольких суток), необходимость внутривенного введения метки с последующим взятием крови на анализ, доза облучения, получаемая при использовании трития, а также высокая стоимость обследования в случае использования O.

4.2. Биоэлектрические методы 4.2.1. Биоимпедансный анализ Первое упоминание об исследовании электрической проводимости биологических объектов принято относить к работам В. Томсона1, датированным 1880 г. Основополагающие результаты в этой области были получены в начале и середине XX в. К ним относятся Вильям Томсон (W. Thomson, 1824–1907), с 1892 г. лорд Кельвин — англ. физик, президент Лондонского королевского общества (1890–1895). Дал одну из формулировок второго начала термодинамики, предложил абсолютную шкалу температур, разработал метод определения возраста Земли. Ему принадлежит ряд других крупных трудов, открытий и изобретений.

установление типичных значений удельного сопротивления и диэлектрической проницаемости тканей, органов и жидких сред живого организма, а также выявление и частичное объяснение зависимости проводимости и диэлектрической проницаемости биологических жидкостей и клеточных суспензий от частоты зондирующего тока. С этими достижениями связаны имена Г. Фрике, К. Коула, Х. Швана и других исследователей.

Основными проводниками электричеВ. Томсон ского тока в организме являются ткани с высоким содержанием воды и растворёнными в ней электролитами.2 В табл. 4.1 приведены типичные значения удельного электрического сопротивления некоторых биологических тканей для наиболее часто используемой в медицинской диагностике частоты тока 50 кГц. Из таблицы видно, что по сравнению с другими тканями организма жировые и костные ткани имеют существенно более низкую электропроводность. Различия удельного сопротивления объясняются прежде всего разным содержанием жидкости и электролитов в органах и тканях.

Важным свойством биологических тканей является зависимость их удельной проводимости и относительной диэлектрической проницаемости от частоты тока.3 В этом смысле принято говорить, что указанные электрические свойства биологических тканей обладают дисперсией (Шван, Фостер, 1980). На рис. 4.показан типичный график относительной диэлектрической проницаемости тканей мышц как функции частоты f. Аналогичная зависимость от частоты имеет место для удельного электрического сопротивления. Данные зависимости характеризуются наличием трёх различных механизмов релаксации (областей дисперсии), обозначаемых как, и. С точки зрения биоимпедансного анализа наибольший интерес представляет область -дисперсии, соответствующая частоте тока в интервале от 1 кГц до 1 МГц, Проводимость биологических тканей имеет ионный характер. В отличие от металлов, очищенная вода не проводит электрический ток.

Относительная диэлектрическая проницаемость вещества определяется как отношение ёмкости вещества C в расчёте на единицу объёма к электрической постоянной 0 = 8,8510-12 Ф/м. Удельная проводимость () — это величина, обратная удельному электрическому сопротивлению ( = 1/).

так как частоты ниже 0,4–0,5 кГц не используются из-за эффекта электростимуляции тканей, а при значениях выше 0,5– 1,0 МГц значительно усложняется техника измерений.

Удельное сопротивление биологических тканей, определяемое для заданной частоты тока, может существенно изменяться под влиянием физиологических и патофизиологических факторов: почки и лёгкие изменяют электропроводность при различном крове- и воздухонаполнении, мышечные ткани — при различной степени сокращения мышц, кровь и лимфа — при изменении концентрации белХ. Шванков и электролитов, очаги повреждения Таблица 4.1. Типичные значения удельного электрического сопротивления некоторых биологических тканей (Шван, Фостер, 1980; Уэбб, 1991) Биологическая Удельное сопротивление, ткань Ом·м Спинномозговая жидкость 0,Кровь 1,Нервно-мышечная ткань 1,Лёгкие без воздуха 2,Мозг (серое вещество) 2,Скелетные мышцы 3,Печень 4,Кожа 5,Мозг (белое вещество) 6,Лёгкие при выдохе 7,Жировая ткань Лёгкие при вдохе Костная ткань Херман Шван (1915–2005) — немецкий учёный, ученик русского биофизика Б. Раевского (1893–1974). В 1947 г. эмигрировал из Германии в США. Автор более 300 работ в области изучения диэлектрических свойств биологических тканей и материалов, взаимодействия электромагнитных полей с биологическими системами, а также биофизики ультразвука (Foster, 2002).

Рис. 4.1. Относительная диэлектрическая проницаемость мышечной ткани в зависимости от частоты тока (Шван, Фостер, 1980) (по сравнению с нормальной тканью) — в результате отёков или ишемий различной природы, опухолей и других причин (Уэбб, 1991). Это позволяет использовать биоимпедансометрию для количественной оценки состояния органов и систем организма при различных заболеваниях, а также для выявления изменений в тканях, вызываемых лекарственными, ортостатическими, физическими и другими нагрузками.

Названия и обозначения величин, непосредственно измеряемых при биоимпедансометрии, заимствованы из теории электрических цепей переменного тока.

Pages:     | 1 |   ...   | 11 | 12 || 14 | 15 |   ...   | 31 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.