Виды исследований почечного камня

Определение состава можно проводить in vivo и in vitro, то есть пока камень находится в организме и после его извлечения, соответственно. 

Методы in vivo

Несомненно, большую важность имеют методы, которые позволяют изучать почечные камни in vivo, потому как это позволяет понять химический состав камня и медицинскими методами, без операции, принять меры по его растворению. Основными клиническими методами, позволяющими in vivo выявить наличие и установить размер мочевых камней, являются лучевые – ультразвуковое исследование (УЗИ) и компьютерная томография (КТ). 

Для определения состава мочевых камней в медицине широко применяется метод компьютерной томографии (КТ) – спиральной (СКТ) и мультиспиральной (МСКТ) с денситометрией камня по всей его трехмерной структуре. 

 Методы  in vitro

После извлечения из организма применяются такие методы, как сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), рентгенофазовый анализ (РФА), инфракрасная спектроскопия (ИК) и атомно-эмиссионная спектроскопия (АЭС). Подробнее о тех методах, которые применяются в нашей работе, мы расскажем в следующих постах. 

Для приблизительной оценки химического состава почечного камня in vitro, одним из самых основных методов анализа, который используется непосредственно в медицинской практике, является РФА (рентгенофазовый анализ). 

Метод заключается в том, что камень перетирается в порошок, который затем наносится на специальную кювету. Далее кювета с образцом помещается в дифрактометр (прибор для проведения РФА) и проводится непосредственный анализ. Рентгеновские лучи попадают на образец, отражаются от него под разными углами и фиксируются детектором. Далее строится диффракционная картина зависимости углов отражения от интенсивности отраженных лучей. Пример дифрактограмм для оксалата и фосфата кальция показан на картинке. Для каждого химического соединения будет свое положение рефлексов на дифрактограмме. Сравнивая экспериментальные данные с литературными, можно определить состав камня. 

Данный метод очень хорошо подходит, как метод для экспресс-анализа, так как занимает сравнительно небольшое время, 20 – 30 минут. Метод требует небольшое количество образца, и образец исследуется в неизменном состоянии (то есть его ни в чем не растворяют и ни с чем не смешивают), что также является преимуществом данного метода. 

Атомно-эмиссионный анализ (АЭС) заключается в получении спектра испускания атомами и ионами различных химических элементов. Для получения эмиссионного спектра проба помещается в источник возбуждения, где она подвергается нагреву и испарению. В результате частицы анализируемой пробы распадаются на атомы, которые сталкиваются между собой и в результате таких столкновений переходят в возбужденное состояние. В таком состоянии атомы и ионы могут находиться очень короткое время. Самопроизвольно возвращаясь в нормальное состояние, они испускают избыточную энергию в виде фотонов, совокупность которых и образует эмиссионный спектр. Метод АЭС основывается на двух принципах: 1. Спектр, испускаемый предварительно возбужденными атомами и ионами данного химического элемента, строго индивидуален (т.е. характерен только для данного химического элемента); 2. Интенсивность линий этого спектра зависит от концентрации этого элемента, определение которой и является целью анализа. 

Преимущество данного метода заключается в том, что с его помощью можно анализировать образцы в разных агрегатных состояниях: газообразном, жидком и твердом. Данный метод является многоэлементным (т.е. проанализировав пробу один раз можно получить информацию о большом количестве элементов, которые входят в состав пробы). Метод АЭС является методом экспрессного анализа, так как в экспрессном анализе необходимо определить только тип камня (оксалатный, уратный или фосфатный), а это возможно сделать, имея информацию об элементном составе.

Метод инфракрасной (ИК) спектроскопии основан на записи инфракрасных спектров поглощения вещества. Для каждой функциональной группы (например,O-H, C=O) характер ряд колебаний. Если воздействие на атомы и молекулы отсутствует, то они находятся в основном (нормальном) состоянии. Если молекула поглощает излучение, то ее энергия повышается и происходит возбуждение молекулы. Для каждой молекулы характерны свои частоты, на которых происходит возбуждение. 

Таким образом, инфракрасные лучи, проходя через вещество, вызывают возбуждение молекул, в результате чего приходит поглощение энергии и на спектре наблюдается полоса поглощения. Каждое вещество имеет свой колебательный спектр. Число полос поглощения в спектре, ширина, форма, интенсивность определяются структурой и химическим составом вещества. Это дает возможность по ИК-спектрам оценивать состав и соотношение различных фаз в анализируемом веществе.