Способ количественного определения содержания элементов в органах и тканях человека

 

Способ может быть использован в медицине, а именно в лабораторной диагностике. Набирают эталонные кривые интенсивности на фантомных измерениях для наиболее часто встречающихся толщины органа и слоев тканей, покрывающих его. Фокусируют коллиматоры возбуждающего излучения в заданную точку поверхности тела, получают кривую измерения интенсивности характеристического излучения в зависимости от расстояния детектор - точка тела. Выбирают эталонную фантомную кривую, наиболее близкую по форме к кривой, полученной от исследуемого органа или ткани. Содержание искомого элемента рассчитывают как частное от деления интенсивности излучения в пике кривой исследуемого объекта на таковую, полученную в фантомных измерениях при условии схожести кривых, перемноженное на содержание определяемого элемента в используемых для получения калибровочных кривых фантомах. Способ позволяет повысить точность определения. 2 ил.

Изобретение относится к медицине, а именно к способам диагностических in vivo на основе ренгенофлюоресцентного анализа, и может быть использовано при определении содержания природных (экзогенных или эндогенных) или искусственно накопленных нативных микроэлементов с порядковым номером в периодической системе Менделеева более 43, например при определении содержания нативного йода в щитовидной железе.

Прямое использование рентгенофлюоресцентного анализа при исследованиях внутренних органов in vivo невозможно, так как неизвестен слой тканей, покрывающих исследуемый орган, и неизвестны его собственные размеры. Неопределенность этих размеров не позволяет определить поглощение в теле пациента как возбуждающего излучения, так и вторичного. Проведение измерений содержания нативного йода в ЩЖ без учета такого поглощения приводит к ошибке измерений более 50%.

Известен способ рентгенофлюоресцентного определения содержания интратиреоидного йода, заключающийся в введении поправок на поглощении первичного и вторичного излучения за счет определения глубины расположения щитовидной железы и ее размеров с использованием ультрозвукового сканера [1]. Измерение содержания йода производится в три приема. Во-первых, с использованием ультразвука производится определение размеров ЩЖ и глубины ее расположения. Затем производится определение интенсивности характеристического излучения йода, при этом фокус установки (рентгенофлюоресцентного анализатора) по очереди располагается в центре каждой из долей ЩЖ.

Недостатком известного способа является увеличение времени и цены исследования, а также снижение удобства при проведении исследований не в стационарных условиях и уменьшение производительности из-за применения дополнительного прибора для правильной установки детектора и коррекции ослабления излучения.

Целью исследования является снижение времени, а также увеличение удобства и повышения производительности, особенно при проведении обследований с выездом за пределы стационарного медицинского учреждения.

Достижение поставленной цели осуществляют за счет регистрации интенсивности характеристического рентгеновского излучения определяемого элемента, возбуждаемого внешним рентгеновским или гамма-излучением, набирая эталонные кривые интенсивности в фантомных измерениях для наиболее часто встречающихся толщины органа и слоев тканей, покрывающих его, фокусируя коллиматоры возбуждающего излучения в заданную точку поверхности тела, получая кривую изменения интенсивности характеристического излучения в зависимости от расстояния детектор - точка тела, выбирая эталонную фантомную кривую, наиболее близкую по форме к кривой, полученной от исследуемого органа или ткани, и затем рассчитывая содержание искомого элемента как частное от деления интенсивности излучения в пике кривой исследуемого объекта на таковую, полученную в фантомных измерениях при условии схожести кривых, перемноженное на содержание определяемого элемента в используемых для получения калибровочных кривых фантомах.

Реализацию предложенного способа осуществляют следующим образом.

Предварительно получают набор кривых в фантомных измерениях, имитирующих наиболее часто встречающиеся размеры органа в переднезадней проекции и толщины тканей, покрывающих его. Для примера можно привести, что для щитовидной железы человека достаточно иметь набор из 10 фантомов с размерами от 5 до 30 мм и помещаемых в воде на глубину от 0 до 40 мм. Фантомы заполняют раствором йода с известной концентрацией. Затем фокусируют коллиматоры возбуждающего излучения в заданную точку поверхности тела. Благодаря коллимированию и ограничению поля зрения детектора ограничивают объем, из которого регистрируют характеристические излучения, возбуждаемое излучением внешнего источника.

Таким образом, регистрацию вторичного излучения производят только из объема, находящегося на пересечении телесных углов, ограниченных коллиматорами источника и детектора (фиг.1). При перемещении комбинации детектора и источника, возбуждающего излучения ближе или дальше от исследуемого органа, будет изменяться регистрируемая интенсивность характеристического излучения определяемого элемента, которая будет максимальной при попадании органа в область наибольшей чувствительности. Естественно, что эта интенсивность будет зависеть и от толщины тканей, покрывающих орган. При этом будет получена кривая изменения интенсивности в зависимости от расстояния от поверхности тела до детектора. Наиболее точно такая кривая будет получена при превращении формы объема наибольшей чувствительности в точку. Это достигается за счет использования конусных коллиматоров, сфокусированных в одну точку (фиг. 2).

Кривую, полученную в реальных измерениях, сравнивают с кривыми, полученными в фантомных измерениях, и выбирают ту из них, которая наиболее близко соответствует реальной кривой. Сравнение интенсивностей характеристического излучения, зарегистрированных в реальных и фантомных измерениях, позволяет определить содержание определяемого элемента в исследуемом органе.

Распределение излучения источника имеет достаточно большие полутени. Большие полутени будут и от коллиматора детектора. Это значительно ослабляет глубинную чувствительность и может привести к существенному уменьшению точности. Для устранения такого эффекта должны быть использованы фокусирующие коллиматоры - кольцевые или ячеистые, которые позволяют уменьшить область полутени.

Результатом исследования является определение содержания интратиреоидного стабильного йода в мкг/г для каждой доли и ее среднее значение.

Использование предложенного способа обеспечивает коррекцию результатов исследования на толщину органа (ткани), в котором находится элемент, и глубину его залегания без дополнительного использования других приборов (например, ультразвуковых сканеров) с целью внесения названной поправки, что снижает время, а также цену и увеличивает удобство и оперативность исследования.

ЛИТЕРАТУРА 1. Ugur T, et al. Ergebnisse der bestimmung des iodgehalts der schilddruse mit der rontgentgenfluoreszenz-analyse bei gesunden refefenzpersonen und patienten mit verschiedenen schilddrusen-krankheiten. Nuklear Medizine 1994, 33, 2, page A83.

Формула изобретения

Способ количественного определения содержания микроэлементов с порядковым номером более 43 в органах и тканях человека путем регистрации интенсивности характеристического рентгеновского излучения определяемого элемента, возбуждаемого внешним рентгеновским или гамма-излучением, отличающийся тем, что набирают эталонные кривые интенсивности на фантомных измерениях для наиболее часто встречающихся толщины органа и слоев тканей, покрывающих его, фокусируют коллиматоры возбуждающего излучения в заданную точку поверхности тела, получают кривую измерения интенсивности характеристического излучения в зависимости от расстояния детектор - точка тела, выбирают эталонную фантомную кривую, наиболее близкую по форме к кривой, полученной от исследуемого органа или ткани, и затем содержание искомого элемента рассчитывают как частное от деления интенсивности излучения в пике кривой исследуемого объекта на таковую, полученную в фантомных измерениях при условии схожести кривых, перемноженное на содержание определяемого элемента в используемых для получения калибровочных кривых фантомах.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2