Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ КАЛИЯ В ЭРИТРОЦИТАХ

Изобретение относится к медицине, а именно к терапии.

В последние годы, благодаря результатам крупномасштабных клинико-эпидемиологических исследований, стала очевидной взаимосвязь между дефицитами микронутриентов и широкораспространенными хроническими патологиями.

Калий - основной внутриклеточный катион. В норме концентрация калия в плазме равна 3,5-5 ммоль/л, а в клетках - 80-150 ммоль/л. Обмен калия обусловлен его поступлением извне и выведением почками с мочой. Содержание калия во внеклеточной жидкости составляет менее 2% от общего его содержания в организме. Высокое внутриклеточное содержание калия обеспечивается работой так называемого «натрий-калиевого насоса» - особой белковой структуры, расположенной в клеточной мембране, для работы которой требуются энергия молекул аденозинтрифосфата (АТФ) и присутствие ионов магния (Калачева А.Г., Громова О.А., Гришина Т.Р. Роль магния в сбалансированном питании детей и подростков // Фарматека. - 2008. - №20. - С. 34-38.)

Натрий-калиевый насос начинает усиленно работать при повышении уровня калия в крови под действием альдостерона, «гормонов стресса» катехоламинов (адреналина и норадреналина) и инсулина [Clausen Т., Everts М.Е. Regulation of the Na, K-pump in skeletal muscle // Kidney Int. 1989. Vol. 35. P. 1-13]. Так создается трансмембранный потенциал покоя, наличие которого чрезвычайно важно для нормального функционирования нервной и мышечной ткани. Поскольку потери калия из внеклеточной жидкости быстро компенсируются за счет его притока из клеток, концентрация этого иона во внеклеточном пространстве на протяжении достаточно длительного времени изменяется очень мало. В результате критический дефицит калия, который может привести к сердечно-сосудистым и нервно-мышечным нарушениям, часто остается незамеченным при стандартных исследованиях. На распределение калия в организме влияют гормоны, кислотно-щелочное равновесие, скорость обновления клеток. Причинами гипокалиемии являются недостаточное поступление с пищей (голодание, диеты), интенсивная потеря жидкости (диарея, потоотделение, прием тиазидных диуретиков или слабительных), гипергликемия, гиперальдостеронизм, гипомагниемия, сахарный диабет, избыток натрия и др. [Физиология человека: в 3-х томах; пер. с англ. / Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса. - 3-е изд. - М.: Мир, 2004.].

Гипокалиемия может быть диагностирована, если уровень калия в сыворотке составляет менее 3,6 ммоль/л. Проявления гипокалиемии включают в себя генерализованную слабость мышц, паралитическую непроходимость кишечника и сердечные аритмии (предсердная тахикардия/блокада, предсердно-желудочковая диссоциация, желудочковая тахикардия, желудочковая фибрилляция) (Schulman М., Narins R.G. Hypokalemia and cardiovascular disease // Amer. J. Cardiol. 1990. Vol. 65. P. 4-9.)

В настоящее время оценка данных электрокардиограмм (ЭКГ) является важным диагностическим инструментом для контроля дефицита калия (Шилов A.M., Мельник М.В., Осия А.О. Лечение сердечно-сосудистых заболеваний в практике врача первичного звена здравоохранения: место препаратов калия и магния // РМЖ. 2014. №2. С. 156).

Лабораторная диагностика дефицита калия также является важным компонентом верификации диагноза недостаточности калия и заключается в определении содержания (концентрации) ионов калия в различных биосубстратах - в цельной крови, в эритроцитах, в плазме и в сыворотке крови, в слюне, в суточной моче, в ногтях и в волосах. Наиболее часто используется определение уровней калия в плазме и в сыворотке крови. Однако значения уровней калия в плазме или в сыворотке далеко не всегда позволяют установить истощенность депо калия у пациента (Громова О.А., Торшин И.Ю. Диагностика дефицита магния. Концентрации магния в биосубстратах в норме и при различной патологии. Ж. Кардиология 2014, №10, С. 63-71).

Гиподиагностика дефицита калия (диагноз Е87.6 по МКБ-10) повсеместно распространена. Поэтому в современных условиях преимущественно гипокалиевого питания и хронического стресса нельзя недооценивать важность достоверного установления диагноза «недостаточность калия» (Е87.6). Этот диагноз, как правило, не является изолированным, а коморбиден таким диагнозам как генерализованную слабость мышц, паралитическую непроходимость кишечника, сердечные аритмии, пониженное артериальное давление.

При этих патологиях, определение уровней калия в различных биосубстратах предоставляет врачу информацию, важную для разработки стратегии успешного ведения пациента. Исходя из вышесказанного, особое значение имеет диагностирование дефицита калия неинвазивными, легко доступными функциональными методами (Шилов A.M., Князева Л.В. Дефицит калия и магния фактор риска развития сердечно-сосудистых заболеваний. РМЖ. 2013, №5, С.278).

Технический результат предлагаемого способа заключается в том, что анализируют пять высокоинформативных показателей вариабельности сердечного ритма и динамометрии и при значениях низкочастотных волн LF<460 мс² (ВРС, фоновая проба), высокочастотных волн HF<460 мс² (ВРС, фоновая проба), средней длительности интервала RRNN<939 мс (ВРС, фоновая проба), динамометрии левой кисти <26 кг и динамометрии правой кисти <25 кг диагностируют снижение уровня калия в эритроцитах.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что было обследовано 50 пациентов с низким уровнем калия в эритроцитах (основная группа) и 25 человек без дефицита калия в эритроцитах. Средний возраст пациентов 18±9 лет, рост 157±28 см, вес 54±20 кг, 52% юношей и 48% девушек. Результаты обследования вариабельности сердечного ритма (фоновая) и динамометрии были использованы для создания способа диагностики снижения уровня калия в эритроцитах.

Анализ информативности дефицита калия в эритроцитах позволил установить список высокоинформативных показателей при значениях калия в эритроцитах меньше 80 ммоль/л, рассчитать частоты встречаемости признака υ₁, υ₂, в группах «случай»/«контроль», относительный риск ОР, χ2, P(χ2) - статистические характеристики. Данная схема диагностики гипокалиемии характеризуется высокой чувствительностью (94%, т.е. идентифицирует 48 из 50 пациентов с гипокалиемией) и специфичностью (100%, т.е. не ставит ни одного ложнопозитивного диагноза в контрольной группе из 25 человек) (табл. 2).

В предлагаемой заявке на изобретение для анализа данных о пациентах с низким уровнем калия в эритроцитах использованы современные методы интеллектуального анализа данных, разрабатываемые в рамках алгебраического подхода к распознаванию научной школы академика РАН Ю.И. Журавлева (Ю.И. Журавлев. Избранные научные труды. М., Магистр, 1998, 416 с.; Журавлев Ю.И., Рудаков К.В., Торшин И.Ю. Алгебраические критерии локальной разрешимости и регулярности как инструмент исследования морфологии аминокислотных последовательностей. Труды МФТИ. - 2011 - Т. 3. №4, с. 67-76).

Анализ информативности и частоты встречаемости позволил сформулировать весьма простую и довольно эффективную схему диагностики низкого уровня калия в эритроцитах. Данная схема включает 5 высокоинформативных показателей вариабельности сердечного ритма и динамометрии, перечисленных в табл. 1. Снижение уровня калия в эритроцитах определяется на основе наличия у пациента всех 5 высокоинформативных показателей. Данная схема диагностики характеризуется высокой чувствительностью 95% (идентифицирует диагноз у 48 из 50 пациентов с гипокалиемией) и специфичностью в 100%, т.е. не ставит ни одного ложнопозитивного диагноза в контрольной группе из 25 человек).

Сущность предлагаемого способа поясняется следующими клиническими примерами.

Пример 1. Больной К., 18 лет, обратился с жалобами на повышенную утомляемость, низкое артериальное давление АД 100/55 мм рт. ст., трудности с запоминанием, повышенную раздражительность.

При проведении вариабельности сердечного ритма были получены следующие результаты:

низкочастотные волны LF=235 мс² (ВРС, фоновая проба), высокочастотные волны HF=456 мс² (ВРС, фоновая проба), средняя длительность интервала RRNN=694 мс (ВРС, фоновая проба). Динамометрия левой кисти=23 кг и динамометрия правой кисти=24 кг. Согласно представленному способу наличие всех 5 показателей, относящихся к высокоинформативным признакам дефицита калия, позволило прогнозировать наличие гипокалиемии (табл. 1).

В результате определения уровня калия в эритроцитах методом абсорбционной спектрофотометрии на полуавтоматическом фотометре «StatFax 1904+» было получено следующее значение: уровень калия в эритроцитах составил 50,5 ммоль/л. (К 70-112 ммоль/л). Диагноз гипокалиемии подтвердился.

Пример 2. Больная Н., 17 лет, обратилась с жалобами на быструю утомляемость, плохой сон, частые простудные заболевания, судорожные сокращения икроножных мышц.

При проведении вариабельности сердечного ритма были получены следующие результаты:

низкочастотные волны LF=549 мс² (ВРС, фоновая проба), высокочастотные волны HF=1005 мс² (ВРС, фоновая проба), средняя длительность интервала RRNN=1003 мс (ВРС, фоновая проба). Динамометрия левой кисти=27 кг и динамометрия правой кисти=28 кг. Согласно представленному способу превышение заявленных всех из 5 показателей, относящихся к высокоинформативным признакам дефицита калия, не позволяет прогнозировать наличие гипокалиемии (табл. 1).

В результате определения уровня калия в эритроцитах методом абсорбционной спектрофотометрии на полуавтоматическом фотометре «StatFax 1904+» было получено следующее значение: уровень калия в эритроцитах составил 90,1 ммоль/л.(N 70-112 ммоль/л). Диагноз гипокалиемии не подтвердился.