Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОЦЕНКИ СООТВЕТСТВИЯ РАЗМЕРОВ СЕЛЕЗЕНКИ НОРМЕ ИЛИ ОТКЛОНЕНИЮ ОТ НЕЕ У ДЕТЕЙ МЕТОДОМ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИАГНОСТИКИ

Изобретение относится к области медицинской диагностики, в частности, ультразвуковой, и может быть использовано для оценки соответствия размера селезенки у детей норме или патологии, отражающего функциональное состояние органа.

Изобретение может быть широко использовано как в специализированных клиниках при обследовании пациентов, так и в обычных учреждениях здравоохранения. Результаты указанного обследования необходимы для разработки индивидуальных программ диагностики, наблюдения и лечения установленного заболевания, повлекшего отклонение размеров селезенки от нормы.

Следует пояснить, что селезенка представляет собой орган кровеносной и лимфатической системы и выполняет в организме широкий спектр функций, таких как фильтрация крови, регуляция лимфо- и гемопоэза, депонирование крови, а также формирование иммунного ответа. Ввиду своей многофункциональности, этот орган является индикатором большого числа патологических состояний. Дифференциальный диагноз спленомегалии (увеличения селезенки) охватывает, как гематологические, так и негематологические заболевания: циркуляторные нарушения, инфекционные заболевания, гранулематозные воспаления и аутоиммунные заболевания, анемии, болезни накопления, неоплазии лимфатической системы, первичные опухоли селезенки, кисты и метастазы.

Наиболее частыми причинами увеличения селезенки у детей являются инфекции и нарушения иммунного статуса. Некоторые патологические состояния длительное время протекают без клинической симптоматики и потому особенно важно иметь дополнительные маркерные показатели нарушения здоровья. Для выявления изменения размеров селезенки у детей актуальным является определение нормативных показателей размера органа, который является отражением его функционального состояния.

Наиболее простым способом установления спленомегалии (увеличения селезенки) является пальпация, но он обладает очень низкой чувствительностью и абсолютно не специфичен. По данным Mimouni F.et. al. (Mimouni F., Merlob P., Ashkenazi S. et. al. Palpable spleens in newbom term infants // Clin. Pediatr. 1985. V.24. №4. P.197-198.) селезенка может быть пропальпирована у 10% здоровых детей и лишь при увеличении в 2-3 раза этот орган удается пропальпировать у большинства пациентов.

Также известен способ определения размеров селезенки и косвенно ее функционального состояния путем проведения рентгеновской компьютерной томографии (РКТ) (Труфанов Г.Е., Рудь С.Д. Рентгеновская компьютерная томография. - СПб.: Фолиант, 2008. - 1194 с.). По данным РКТ селезенки проводят биометрию и определяют денситометрические показатели органа. Данный вид исследования позволяет получать точные характеристики морфологических особенностей органа и, соответственно косвенно определять функциональное состояние селезенки, но к его серьезным недостаткам необходимо отнести большую лучевую нагрузку, отсутствие повсеместно необходимого дорогостоящего томографа.

Также существует способ оценки функционального состояния селезенки путем статической гамма-сцинтиграфии с меченными 99 тТс эритроцитами, поврежденными нагреванием (Сиваченко Т.П. Руководство по ядерной медицине. - Киев, "Вища школа", 1991, с.281-286, 314-316) и близкий к вышеуказанному - способ динамической гамма-сцинтиграфии (Патент РФ №2152168). Сущность известного способа заключается в следующем. Пациенту внутривенно вводят препарат "Пирфотех" (содержание двухлористого олова 1,0-2,4 мг на один флакон), через 30 минут проводят забор 6,0 мл венозной крови. Кровь инкубируют с 2mCi (74 MBk) пертехнетата 99mTc при 37°С в течение 15 минут. Затем меченые эритроциты подвергают нагреванию на водяной бане при 49-50°С в течение 35 минут. Через 20-30 минут после внутривенного введения приготовленного радиофармпрепарата (РФП) проводят регистрацию статических сцинтиграмм с передней, задней и левой боковой проекций. Полученные результаты позволяют оценить положение, форму, размеры селезенки, ее топографическое взаимоотношение с другими органами, степень накопления РФП. По совокупности органометрических данных и оцениваемой визуально степени накопления РФП в селезенке судят о функциональном состоянии органа, т.е. соответствует она норме или отклонению от нее.

При динамической сцинтиграфии секвестрационную функцию селезенки оценивают по времени максимального накопления РФП, т.е. по времени выхода на плато кривой активность-время, зарегистрированной с области селезенки; количество функционирующей красной пульпы селезенки устанавливают по селезеночно-печеночному индексу.

Недостатком этих способов является необходимость специальной радионуклидной лаборатории и наличия радиофармпрепарата, инвазивность, а также трудоемкость исполнения. В то же время, несмотря на анализ функционального состояния селезенки при проведении гамма-сцинтиграфии, морфология органа оценивается косвенно и специфичность и точность исследования с применением РФП будет крайне низкой.

Наиболее информативным, широкодоступным, неинвазивным и безопасным методом оценки размеров селезенки у детей является ультразвуковое исследование. Эхография позволяет получить наиболее точные данные о размерах органа и его структуре. Но правильная интерпретация данных исследования имеет большое значение, и до настоящего времени вопрос об ультразвуковых размерах селезенки у детей остается дискутабельным. Размер селезенки у детей наиболее точно коррелирует с возрастом, с ростом, массой и поверхностью тела ребенка.

По данным М.И. Пыкова (Пыков М.И., Ватолин К.В. Детская ультразвуковая диагностика. - М., Видар-М, 2001. - 680 с.), максимальная длина селезенки у новорожденного ребенка составляет 45 мм и каждый год она увеличивается на 7 мм, достигая к 12 летнему возрасту максимальной длины - 130 мм. Эта формула удобна для использования, но не отражает антропометрические особенности ребенка и учитывает лишь один линейный размер органа.

Еще один автор И.В. Дворяковский (И.В. Дворяковский, А.Б. Сугак, Г.М. Дворяковская, Л.Е. Скутина, М.О. Горбунова, К.А. Ларина. Размеры и структура селезенки у здоровых детей по данным ультразвукового исследования // Ультразвуковая и функциональная диагностика. 2007. №1. С.20-29) предлагает оценивать линейные размеры селезенки в зависимости от роста ребенка (Таблица 1).

Указанный известный способ является наиболее близким к предлагаемому техническому решению.

Недостатком этого способа является сложность в применении, так как представлено большое количество нормативных линейных параметров селезенки (длина, толщина, ширина) и отсутствует связь этих размеров между собой. Селезенка варьирует по своей форме - она может быть удлиненной и иметь небольшую толщину и ширину. Эту взаимосвязь линейных размеров трудно отразить в конкретном значении и оценить применительно к росту ребенка. Таким образом, не были выявлены достоверные ультразвуковые критерии, взаимосвязано учитывающие линейные размеры селезенки и позволяющие оценить соответствия органа норме с учетом физического развития ребенка.

Технический результат заявляемого способа заключается в создании информативного, безопасного, широкодоступного и точного способа ультразвуковой оценки соответствия размера селезенки норме или отклонению от нее у детей путем введения количественного показателя, учитывающего взаимосвязь линейных размеров органа и характеризующего отношение массы селезенки, при расчете которой и учитываются линейные размеры органа, и массы тела ребенка.

Указанный технический результат достигается предлагаемым способом оценки соответствия размеров селезенки норме или отклонению от нее у детей методом ультразвуковой диагностики, включающим проведение ультразвукового исследования УЗИ селезенки с определением ее длины и толщины, при этом новым является то, что, используя параметры длины и толщины селезенки, полученные при УЗИ, рассчитывают массу органа m по формуле:

m=0,34·l²·h,

где l - длина селезенки, см;

h - толщина селезенки, см;

и далее определяют коэффициент массы селезенки Km по следующему математическому выражению:

,

где l - длина селезенки, см;

h - толщина селезенки, см;

Mt - масса тела ребенка в граммах;

и по полученному коэффициенту Km оценивают соответствие размеров селезенки норме или отклонению от нее, а именно: при его значении от 2 до 4 размеры органа соответствует норме, при значении Km выше 4 - орган увеличен и при значении Km ниже 2 - орган уменьшен.

Ультразвуковое исследование проводят с использованием конвексного датчика 3-6 МГц.

Достижение поставленного технического результата обусловлено следующим.

Использование при реализации нового способа совокупности предлагаемых операций, их последовательности и заявляемых наряду с ними математических выражений, учитывающих взаимосвязь линейных параметров селезенки, а также не только массу селезенки, но и массу тела ребенка, позволяет с высокой точностью судить о нормативных или патологических размерах органа.

Для обоснования неочевидности заявляемого решения, следует пояснить в результате каких экспериментальных исследований была получена взаимосвязь линейных параметров селезенки у детей, а также математическое выражение определения массы селезенки, и каким образом был получен диапазон нормативных значений коэффициента массы селезенки, отражающий отношение массы селезенки конкретного ребенка к массе его тела.

Следует отметить, что по своей форме селезенка человека и ребенка в том числе, схожа с полуэллипсоидом, форма которого приведена на иллюстрации Рис.1. Объем V полуэллипсоида выражается соотношением:

где a, b, c - полуоси.

Подставив в формулу линейные размеры селезенки: a=l/2, - половина длины l селезенки, b=h - толщина селезенки, c=p/2 - половина ширины p селезенки. Тогда из вышеприведенного соотношения следует:

Таким образом, образом объем селезенки V=0.523l·p·h

Для достоверности определения формулы объема селезенки был проведен анализ макропрепарата селезенки по данным 60 аутопсий. Главным критерием отбора для исследования являлось отсутствие у скончавшегося человека лимфопролиферативных заболеваний, болезней крови и очаговых изменений селезенки. Оценивались следующие параметры селезенки: длина, толщина, ширина, объем (методом вытеснения жидкости) и масса.

Расчетным путем были установлены плотность органа и коэффициент определения объема (величина равная отношению произведения 3-х линейных размеров и реального объема селезенки, установленного методом вытеснения известного объема воды).

Указанные исследования показали, что плотность селезенки близка к единице: ρ=1,012.

Коэффициент определения объема органа при известных 3-х линейных размерах: длина, толщина, ширина, составил 0,589, то есть значение очень близкое к вышеприведенному коэффициенту расчетной формулы полуэллипсоида - 0.523. Таким образом, для определения массы m селезенки была применена формула m=ρV, где плотность ρ была принята за 1, а для вычисления объема V=0.523·l·p·h.

Для достоверности формулы определения объема была проведена морфометрия селезенки при ультразвуковом исследовании у 245 детей от 3 до 15 лет. Исследование проведено в основном по стандартной методике, но помимо длины l и толщины h органа, измерялся дополнительный размер - ширина p, который оценивался на поперечном срезе при повороте датчика на 90 градусов относительно стандартного положения, в котором определяется длина. Морфометрия селезенки на ультразвуковом исследовании приведена на Рис.2.

Однако измерение ширины p селезенки практически не выполняется в рамках стандартного исследования в силу определенной технической сложности и отсутствия практической значимости.

Для дальнейшего упрощения формулы расчета массы селезенки был проведен сравнительный анализ относительных коэффициентов. Было выражено отношение ширины p селезенки к ее длине l через коэффициент c₁:

,

а отношение толщины h к длине l через коэффициент c₂:

.

Сравнивались значения этих коэффициентов по данным двух исследуемых групп: аутопсии и ультразвукового исследования. Данные исследований приведены в Таблице 2.

Как видно из таблицы 2, практически отсутствуют различия по коэффициенту c₁, значение которого составило 0,649 при ультразвуковом исследовании и 0,641 на аутопсии.

Значение коэффициента c₂ было достоверно различно в исследуемых группах: 0,279 по данным аутопсии и 0,376 при проведении ультразвукового исследования.

Таким образом, коэффициент c₁ можно использовать, как константу для упрощения проведения ультразвуковой морфометрии и расчета определения массы селезенки. Следовательно:

- используя формулу нахождения объема селезенки (полуэллипсоида);

- учитывая коэффициент c₁, выражающий отношение ширины p селезенки к ее длине l (0,65), а значит p=c₁l;

- учитывая плотность селезенки по данным аутопсии (1,01), формула нахождения массы селезенки m ребенка по двум параметрам (длины и толщины), определяемым при проведении ультразвукового исследования, может быть представлена, как

l - длина селезенки;

h - толщина селезенки.

Используя вышеуказанную формулу, был проведен расчет определения массы селезенки по длине и толщине органа у 1470 детей в возрасте от 3 до 15 лет. В таблице 3 приведены количество исследований по возрастам и расчетные показатели массы селезенки. В качестве сравнения были использованы данные зарубежного патологоанатома Кайзера с аналогичными показателями, определенными нами макроскопически, которые показали сопоставимость значений массы селезенки, рассчитанной по предлагаемой формуле в заявляемом способе и массы по данным аутопсий (Таблица 3).

Дальнейшая оценка массы органа проведена с учетом антропометрических данных ребенка. Учитывая тот факт, что размеры селезенки наиболее коррелируют с массой, ростом и поверхностью тела ребенка, были проанализированы коэффициенты, учитывающие отношение массы селезенки к массе тела, к росту и к поверхности тела ребенка. Это:

- Коэффициент массы (Km)=Масса селезенки (гр)×1000/масса тела (гр);

- Коэффициент поверхности тела (Ks)=Масса селезенки (гр)/поверхность тела ребенка (M²);

- Коэффициент роста (К1)=Масса селезенки (гр)/рост ребенка (см).

Результаты исследования представлены в таблице 4.

Данные, приведенные в таблице 4, показывают, что наиболее удобным для оценки показателем является коэффициент массы селезенки, так как его величина находится в узком диапазоне значений от 3 до 3,3 у всех возрастных групп.

Причем следует указать, что среднеквадратическое отклонение по этому показателю, то есть величина, на которую изменяются средние значения экспериментальных значений одной и той же выборки при их повторном рассмотрении, не превышало единицы (таблица 5).

Поэтому для упрощения установления диапазона коэффициента массы селезенки, соответствующего норме, в предлагаемом способе принимается диапазон от 2 до 4 (т.к. величина среднеквадратичного отклонения может быть с плюсом и с минусом, т.е. ±).

Таким образом, установлено, что диапазон коэффициента массы селезенки у ребенка, соответствующий норме, находится в пределах от 2 до 4.

Были проведены исследования с использованием математического моделирования, демонстрирующие изменение иммунологических показателей и параметров красной крови, которые косвенно отражают функциональное состояние селезенки, при увеличении коэффициента массы селезенки.

Оценка результатов математического моделирования, определяющая причинно-следственные связи - изменение лабораторных параметров общего анализа крови и иммунограммы в зависимости от показателя коэффициента массы селезенки у детей, демонстрирует достоверное влияние увеличения этого коэффициента массы селезенки на состояние иммунологического гомеостаза и клетки красной крови.

Экспериментальным путем было установлено, что повышение коэффициента массы селезенки достоверно увеличивает вероятность повышения плазматических клеток (Рис.3) и снижения уровня тромбоцитов (Рис.4), эритроцитов (Рис.5) и лейкоцитов (Рис.6) в общем анализе крови.

Аналогичным путем было доказано, что увеличение коэффициента массы селезенки достоверно влияет на повышение всех показателей фагоцитоза: процента фагоцитоза, фагоцитарного индекса, фагоцитарного числа. С увеличением коэффициента массы селезенки достоверно повышается уровень антител к вирусу Эбштейн-Бара в крови.

Была установлена достоверная связь клеточного звена иммунитета с коэффициентом массы селезенки. Повышение коэффициента массы селезенки влияет на изменение различных субпопуляций Т-лимфоцитов: лимфоцитов маркеров естественной клеточной гибели, Т-цитотоксических и естественных киллеров, обеспечивающих противовирусный иммунитет, Т-хелперов.

Таким образом, экспериментальными исследованием доказано, что коэффициент массы селезенки является значимым показателем оценки нормального состояния размеров органа или патологического.

Заявляемый способ реализуется следующим образом. Проводят ультразвуковое исследование селезенки у ребенка с использованием, преимущественно, конвексного мультичастотного датчика 3-6 МГц (выбор частоты сканирования (3-6 МГц) определяется возрастом ребенка и толщиной подкожно-жирового слоя, таким образом, чтобы обеспечить оптимальную визуализацию селезенки для дальнейшей морфометрии) утром натощак. Исследование проводится в горизонтальном положении ребенка на спине, при необходимости меняя положение (лежа на правом боку), осуществляется полипозиционное сканирование. Проводится оценка формы, контура, эхоструктуры, эхогенности органа, взаимоотношения с окружающими органами и тканями, размеров органа. Размеры определяются следующим образом.

Измеряется длина селезенки при сканировании по межреберьям между передней и средней подмышечными линиями при косом положении датчика (риска направлена вверх и дорзально). В скане на уровне ворот определяется максимальный размер органа от верхнего до нижнего полюса.

Толщина селезенки определяется в том же скане, где и длина, перпендикулярно длине от ворот до задней поверхности

Рассчитывается масса органа по формуле m=0,34l²h, где l - длина селезенки, h - толщина селезенки.

Определяется коэффициент массы селезенки по формуле:

l - длина селезенки, см;

h - толщина селезенки, см;

Mt - масса тела ребенка в граммах.

Оценивается полученное числовое значение коэффициента массы селезенки, которое в норме должно быть в диапазоне от 2 до 4 (с учетом среднеквадратичного отклонения). В случае если числовое значение вышеуказанного индекса более 4 констатируется увеличение органа, а если менее 2, то - уменьшение селезенки.

В случае если коэффициент массы селезенки выше или ниже, предложенной нормы, то разрабатывают индивидуальную программу обследования у ребенка иммунной и кроветворной систем, как основных систем, связанных с функциональным состоянием селезенки.

Таким образом, предлагаемый способ определения соответствия размеров селезенки у детей норме или патологии является точным и информативным, простым в применении, доступным для использования в амбулаторных и стационарных условиях.