Спосіб визначення середнього часу транзиту радіофармпрепарату в нирках

Передбачуваний винахід відноситься до області медицини, а саме радіонуклідної діагностики захворювань сечовидільної системи. Оцінка видільної функції нирок дуже важлива в комплексній діагностиці низки захворювань сечостатевої системи, таких як сечокам'яна хвороба, хронічний та інтерстіціальний гломерулонефрити, гідронефроз та інші. Відомий спосіб визначення видільної функції нирок, при якому проводиться реносцінтіграфія з визначенням періоду напіввиведення індикатору з нирки (Т1/2), за величиною якого оцінюється видільна функція нирки (Сиваченко Т.П. Руководство по ядерной медицине.- К.: Ви ща школа,-1991.- С.357-361). Недоліком цього способу є те, що залежність від часу швидкості лічби, яка реєструється над ділянкою нирки, і виходячи з якої обчислюється показник Т1/2, визначається не тільки морфо-функціональними властивостями досліджуваної нирки, а також і швидкістю надходження до неї радіофармпре-парату (РФП) з крові. Швидкість же надходження РФП з крові у нирку визначається рядом факторів, які не залежать від стану нирки, зокрема характеристиками транспорту РФП у серцево-судинній системі. Використання діагностичного показника, значення якого залежить від факторів, що не пов'язані з властивостями саме нирки, знижує вірогідність діагностики, а неможливість коректного врахування похибок, які вносять ці фактори при обчисленні значення діагностичного показника, знижує також і точність діагностики (Кнігавко В.Г.» Пилипенко M.I. Теоретичні основи обчислення фізіологічних показників функції деяких систем в радіонуклідній діагностиці // УРЖ. -1993.-№3.-С163-167.) Відомо, що середній час транзиту РФП ( t ) в нирці не залежить від закону надходження препарату в орган і визначається тільки властивостями цього органу, причому збільшення ї однозначно свідчить про зниження видільної функції нирки. Разом з тим, для конкретного визначення середнього часу транзиту РФП в нирці необхідно розв'язати дві проблеми, а саме: 1) знайти спосіб коректного врахування фону, який створюється тим РФП, який знаходиться в обраній зоні інтересу в тканинах, що оточують нирку; 2) знайти спосіб коректного визначення величини, що є добутком коефіцієнта пропорційності між швидкістю лічби, яка реєструється над ниркою в деякий момент часу, і активністю РФП у нирці в цей момент, на активність РФП, який виведений цією ниркою, (позначимо цю величину kA). Найближчим до заявленого за технічною сутністю та позитивному ефекту, що досягається, є спосіб визначення середнього часу транзиту РФП в нирках з використанням додаткового каналу реєстрації потоку гамавипромінювання (наприклад, каналу радіографа), який розташований над областю серця (Книгавко В.Г., Пахомов В.И., Клименко B.C. Расчет среднего времени транзита радиофармацевтических препаратов в почках // Актуальные проблемы урологии и нефрологии. - Харьков. - 1986.- С.37-39). Спосіб передбачає реєстрацію потоку гама-випромінювання, створеного РФП, тропним ниркам, над областями нирки (нирок) та серця. Звичайно вважають, що швидкість лічби (Y(t)), яка реєструється над областю серця, пропорційна концентрації (c(t)) препарату в крові, а отже, і вхідній функції нирки. Також вважається, що у перші 1,5 - 2 хвилини надходження РФП у нирку цей препарат накопичується, але ще не виводиться видільною системою нирки, внаслідок чого доля РФП, що захоплений видільною системою нирки, є пропорційною t інтегралу. ò c( t)d t Що стосується долі РФП, який незахоплений видільною системою нирки, але знаходиться в 0 обраній ниркою зоні інтересу, що містить досліджувану нирку, то цю долю вважають пропорційною концентрації РФП в крові. Виходячи з цього і використовуючи необхідний математичний апарат, можна розділити вклади вищезгаданих долів РФП у сумарну швидкість лічби, яка реєструється у зоні інтересу, що містить нирку, і визначити як величину тканинного фону, так і вищезгадану величину kA. Припущення, які положено в основу способу, не зовсім коректні, оскільки вихід РФП з судинного русла у тканини (у позасудинний простір) призводить до того, що з часом швидкість лічби, яка реєструється над серцем, а також та доля РФП, що незахоплена ниркою, але знаходиться в обраній зоні інтересу, що містить нирку, перестають бути пропорційними концентрації препарату в крові. Це призводить до виникнення неконтрольованих похибок у визначенні як величини тканинного фону, так і величини kA, що зменшує точність визначення середнього часу транзиту РФП в нирках. У зв'язку з вищевикладеним, в основу винаходу покладено задачу підвищення точності визначеннясереднього часу транзиту РФП в нирках. Задачу, яку покладено в основу винаходу вирішується тим, що у відомому способі визначення видільної функції нирок, який включає реєстрацію потоку гама - випромінювання, створеного РФП над областю нирки та органом з інтенсивним кровообігом і обмеженою дифузією РФП у оточуючи тканини, з наступним визначенням середнього часу транзиту РФП, згідно з винаходом, реєстрацію потоку гама - випромінювання здійснюють в зоні S1 інтересу нирки та головного мозку, а видільну функцію нирки визначають за формулою: t = , (пояснення до k1S 2 формули, а також шлях її виведення далі по тексту). Таким чином одержати залежність швидкості лічби від часу, яка б протягом всього часу реєстрації з високою точністю була пропорційною концентрації РФП в крові, можна, проводячи реєстрацію потоку гамавипромінювання за допомогою додаткового детектора, що розміщений не над областю серця, а над областю головного мозку, оскільки при непорушеній функції гематоенцефаличного бар'єру нефротропні РФП не виходять з судин у головному мозку. Коректно врахувати тканинний фон можна, проводячи одночасно реєстрацію потоків гама-випромінювання для зони інтересу, яка містить нирку, а також для зони інтересу, яка містить тканини, що знаходяться навколо нирки, але не містить саму нирку і зону ниркової артерії. Потім, аналізуючи залежності швидкості лічби від часу, зареєстровані над зазначеними зонами інтересу, для ділянки першої з цих залежностей, що відповідає початковим 1,5-2 хвилинам реєстрації, можна розділити загальну швидкість лічби на дві складові, з яких одна пов'язана з РФП, захопленим видільною системою нирки, а друга - з тканинним фоном. Це, в свою чергу, дозволяє визначити величину коефіцієнта пропорційності між другою з зазначених складових і швидкістю лічби, зареєстрованої для зони інтересу, що містить навколониркові тканини, а потім і величину тканинного фону в будь-який момент часу. Таким чином, змінюючи методику реєстрації потоків гама-випромінюваня при радіонуклідних дослідженнях нирок і застосовуючи для обробки одержаних даних потрібний математичний апарат, можна досягти підвищення точності визначення середнього часу транзиту нефротропного РФП у нирках, а отже, і видільної функції цих нирок. Спосіб здійснюється таким чином. Позаду від пацієнта в положенні сидячи розміщують детектор гама-камери так, щоб у зоні реєстрації знаходилась досліджувана нирка (досліджувані нирки). Додатково над областю головного мозку розміщують детектор радіографа. Пацієнту внутрішньовенне вводять нефротропний РФП (наприклад, ДТПА-99mTc) з потрібною активністю (40-80МБк в 1-1,5мл розчину). Реєстрацію потоків гамавипромінювання з часом одного відліку 10-12 секунд проводять протягом 20 хвилин. При обробці зображення, одержаного на гама-камері, для подальшого аналізу обирають зону інтересу, яка містить нирку (нирки), і зону інтересу, яка містить тканини поблизу нирки (нирок), але не в зоні розташування ниркової артерії. Залежності швидкості лічби від часу, одержані з вищезазначених зон інтересу (R(t0) і X(t) відповідно) і залежність швидкості лічби від часу, зареєстровану радіографічним каналом, (Y(t)) обробляють таким чином. Для відліків, які зареєстровано протягом 1,5-2 хвилини з початку надходження РФП до нирки, визначають коефіцієнти k1 і k2 у залежності t R( t ) = k 1ò Y( t )d t + k 2 X(t ) . 0 Для цього використовують формули, які випливають з методу найменших квадратів: n k1 = å n Ri Z i × i=1 å i =1 n n å ×å å n Ri Xi × i =1 n Ri Xi × å Zi2 i =1 åZ X i i i =1 æ n ö -ç Xi Zi ÷ ç ÷ è i =1 ø ; å X2 i i=1 n å n i =1 Z2 i i =1 K2= Xi2 n å n RiZ i × i =1 åZ X i i i =1 æ n ö X2 - ç Xi Z i ÷ i ç ÷ i =1 i =1 è i =1 ø де i - номер відліку у зазначений проміжок часу, a n- кількість цих відліків, Ri і Xi ; - значення величин R(t) і X(t) n n å å Z2 × i при і-му відліку, Zi = i å Yj t å , де Yi - значення величини Y(t) при і-му відліку, а t - тривалість одного відліку. j =1 Після цього для всього часу реєстрації виділяється залежність швидкості лічби від часу, зареєстрована над ниркою, яка очищена від тканинного фону, (R1(t)) за допомогою формули R1i =Ri -k 2 X i , де R1i - значення величини R1(t), яке відповідає і-му відліку, причому тепер і = = 1, 2, 3,..., N, де N - кількість відліків для всього часу реєстрації. Спадна ділянка залежності R1(t) апроксимується придатним виразом з наступною інтерполяцією до t=¥ і обчисленням площі (S1) під кривою R1(t). Для цього можна, наприклад, частину спадної ділянки, починаючи з того значення часу реєстрації (t01), після якого цю ділянку можна вважати експоненціальною, апроксимувати залежністю R1( t ) = R0 e- a( t - t 01 ) , де R0 - значення R1(t) при t= t01 , з визначеннямпоказника експоненти a. Тоді N1 S1= åR t + 1i R0 a i=1 , де N1 - число відліків до моменту часу t 01. Аналогічно залежність Y(t) (звичайно використовується не вся ця залежність, а її експоненціальна ділянка) апроксимується придатним виразом з наступною інтерполяцією і обчисленням площі (S2) під кривою Y(t). Після цього значення середнього часу транзиту РФП у нирці обчислюється за формулою S t= 1 k1S 2 , де ї середній час транзиту РФП в досліджуваній нирці, S1 - площа під кривою R1(t), k1 - коефіцієнт співвідношення R1(t) до Y1(t), S 2 - площа під кривою Y1(t). Спосіб підтверджується наступним конкретним прикладом: Досліджувалися жінки, які поступили до клініки Інституту медичної радіології ім. С.П.Григор'єва (клінічна база кафедри променевої діагностики, променевої терапії і радіаційної медицини Харківського державного медичного університету) з діагнозом рак молочної залози І та II стадій. Визначення середнього часу транзиту РФП в нирках проводилося в передопераційному періоді. Для порівняння способу, що заявляється і прототипу було обрано 23 жінки у віці 40-55 років, у яких за результатами інструментальних досліджень зроблено висновок про нормальний функціональний стан нирок. Вибір саме цієї групи для порівняння точності способів зроблений, виходячи з тих міркувань, щоб мінімізувати розкид даних, який не пов'язаний з точністю діагностики способів, що порівнюються. Таким чином, було досліджено 46 нирок у 23 пацієнток. Дослідження проводилися за допомогою гама-камери MB - 9101/А та дво х з каналів реєстрації радіографа РИХ - 5М. За 20-30 хвилин до початку дослідження пацієнтки випивали 250-500 мл води або чаю. Дослідження проводилося одночасно відповідно до методик, які вказані вище при описі прототипу та способу, що заявляється. За результатами дослідження відповідно до цих методик визначалися вибіркові оцінки математичних сподівань середнього часу транзиту для прототипу ( t1 ) і способу, що заявляється ( t 2 ) , а також вибіркові оцінки дисперсій середнього часу транзиту (D1 і D2 для прототипу і способу, що заявляється відповідно). Результати досліджень наведено в таблиці. Таблиця ( t1 ) , хвилина 3,3 ( t 2 ) , хвилина 3,1 D1 , хвилина 2 0,201 D2 , хвилина 2 0,081 D1 = 2,48 , яка порівнювалася з табличним значенням F-розподілу D2 для значень чисел ступенів свободи k1=45 і k2=45 (Fтабл)- Значения Fтабл для k1=45 і k2=45, яке відповідає рівню значущості р=0,05, дорівнює 1,68. Таким чином, в нашому дослідженні F>Fтабл, і дисперсія середнього часу транзиту, що визначена за прототипом, більша за дисперсію середнього часу транзиту, що визначена за способом, що заявляється, а отже, точність такого способу більша за точність прототипу. Після цього обчислювалася величина F =