Способ неинвазивной диагностики инфекции helicobacter pylori

Изобретение относится к области медицины, в частности к неинвазивной диагностике заболеваний, и может быть применено для ранней диагностики инфекции желудочно-кишечного тракта Helicobacter pylori. Способ обеспечивает раннее выявление инфекции Helicobacter pylori и как следствие своевременную диагностику эритематозного гастродуоденита, нодулярного гастрита, эрозии желудка, язвы луковицы двенадцатиперстной кишки, рефлюкс-эзофагита, дуоденогастрального рефлюкса, снижение общего времени анализа, существенное повышение надежности получаемых результатов, упрощение в его реализации, и снижение травматичности и дискомфорта обследования верхних отделов желудочно-кишечного тракта, в том числе при обследовании детей догодовалого и ясельного возраста. Пациент принимает за 5 мин до начала обследования водный раствор карбамида с концентрацией 16,7 мг/мл, после чего проводят отбор пробы воздуха из ротовой полости, инжекцию в тест-устройство, регистрацию аналитического сигнала. При этом в качестве тест-устройства для регистрации аммиака применяют закрытую ячейку детектирования с одним пьезокварцевым преобразователем, электроды которого модифицируют селективной пленкой сульфосалициловой кислоты, для чего готовят водный раствор сульфосалициловой кислоты, который затем наносят на электроды пьезокварцевого преобразователя так, чтобы масса пленки после удаления растворителя составляла 50-60 мкг. Готовый пьезокварцевый преобразователь с пленкой сульфосалициловой кислоты сушат в сушильном шкафу, затем охлаждают и присоединяют к крышке ячейки детектирования, после чего тест-устройством осуществляют обследование пациентов на наличие инфекции в желудочно-кишечном тракте в три этапа. До активации инфекции карбамидом оценивают базовый уровень содержания аммиака в выдыхаемом воздухе, для чего вкалывают в ячейку 3-5 см³ выдыхаемого воздуха, фиксируют изменение частоты колебаний пьезокварцевого преобразователя с пленкой сульфосалициловой кислоты до постоянного значения, изменяющегося не более чем на 5 Гц (F_б). После активации карбамидом оценивают нагрузочный уровень концентрации аммиака по сигналу пьезокварцевого преобразователя с пленкой сульфосалициловой кислоты (F_нагр). А заключение о присутствии и содержании в желудочно-кишечном тракте бактерии Helicobacter pylori делают по разности сигналов пьезокварцевого преобразователя с пленкой сульфосалициловой кислоты до и после принятия пациентом карбамида ΔF=F_нагр-F_б и номограмме. При этом тест считают положительным на наличие бактерий, если нагрузочный уровень аммиака больше базового на 250-300 Гц, а при разности его значения больше 650 Гц диагностируют присутствие в выдыхаемом воздухе аминов, свидетельствующих о глубоком поражении желудочно-кишечного тракта. 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к неинвазивной диагностике заболеваний и может быть применено для ранней диагностики инфекции желудочно-кишечного тракта Helicobacter pylori, наблюдения за пациентом при проведении антихеликобактерной терапии и контроля ее эффективности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ определения Helicobacter pylori с помощью индикаторных тест-трубок [А.В.Буданов, А.В.Голиков, А.Г.Елепов, А.В.Козлов // «Медицинская техника и медизделия». - №3 (14) - июнь, 2003].

Недостатком существующего способа является субъективность определения концентраций, сложность интерпретации результатов, необходимость предварительной аспирации выдыхаемого воздуха (в течение 10 мин), невозможность повторного применения устройства даже при обновлении наполнителя, отсутствие программной поддержки принятия решений, а также мешающее влияние на результаты анализа аминов и паров воды.

Технической задачей изобретения является разработка способа раннего выявления инфекции Helicobacter pylori, простого в реализации, позволяющего снизить травматичность и дискомфорт обследования верхних отделов желудочно-кишечного тракта, в том числе при обследовании детей догодовалого и ясельного возраста, позволяющего своевременно диагностировать эритематозный гастродуоденит, нодулярный гастрит, эрозию желудка, язву луковицы двенадцатиперстной кишки, рефлюкс-эзофагит, дуоденогастральный рефлюкс, снизить общее время анализа, существенно повысить надежность получаемых результатов, упростить стадию пробоотбора выдыхаемого пациентом воздуха.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе неинвазивной диагностики инфекции Helicobacter pylori, включающем активацию бактерий в желудочно-кишечном тракте путем принятия пациентом за 5 мин до обследования водного раствора карбамида с концентрацией 16,7 мг/мл, отбор пробы выдыхаемого воздуха, инжекцию в тест-устройство, регистрацию аналитического сигнала, оценку нагрузочного уровня концентрации аммиака и принятие решения об активности инфекции, новым является то, что в качестве тест-устройства для регистрации аммиака применяют закрытую ячейку детектирования с одним пьезокварцевым преобразователем, электроды которого модифицируют высокочувствительной и селективной пленкой сульфосалициловой кислоты (сенсор), для чего готовят водный раствор сульфосалициловой кислоты с концентрацией 10 мкг/мкл, который затем наносят на электроды пьезокварцевого преобразователя так, чтобы масса пленки после удаления растворителя путем сушки в сушильном шкафу составляла 50-60 мкг, готовый сенсор охлаждают и присоединяют к крышке ячейки детектирования, после чего осуществляют обследование пациентов на наличие инфекции в желудочно-кишечном тракте в три этапа: до активации инфекции карбамидом оценивают базовый уровень содержания аммиака в выдыхаемом воздухе, для чего вкалывают в ячейку 3-5 см³ выдыхаемого воздуха, фиксируют изменение частоты колебаний сенсора до постоянного значения F_б, после активации карбамидом оценивают нагрузочный уровень концентрации аммиака по сигналу сенсора F_нагр, а заключение о присутствии и содержании в желудочно-кишечном тракте бактерии Helicobacter pylori делают по разности сигналов сенсора до и после принятия пациентом карбамида (ΔF=F_нагр-F_б) и номограмме, позволяющей установить содержание бактерии с оценками «незначительное», «не превышает норму», «превышает норму», «значительно превышает норму».

Технический результат изобретения заключается в расширении возможностей неинвазивных способов диагностики наличия микроорганизмов Helicobacter pylori в желудочно-кишечном тракте человека, сокращении общего времени анализа, в существенном повышении избирательности и снижении погрешности определения.

Способ неинвазивной диагностики инфекции Helicobacter pylori заключается в следующем.

Готовят водный раствор сульфосалициловой кислоты с концентрацией 10 мкг/мкл, затем раствор сорбента наносят на электроды пьезокварцевого преобразователя так, чтобы масса пленки после удаления растворителя составляла 50-60 мкг. Готовый сенсор охлаждают и присоединяют к крышке ячейки детектирования, после чего осуществляют обследование пациентов на наличие инфекции в желудочно-кишечном тракте.

Методика обследования пациентов включает в себя несколько этапов:

1. Подготовка тест-системы: герметично упакованное тест-устройство (сенсор паров аммиака) вскрывают, помещают в закрытую ячейку детектирования, соединяют с частотомером, подключенным к персональному компьютеру (или без него);

2. Оценка базового уровня: пробу воздуха отбирают изо рта пациента медицинским шприцем без иглы объемом 3-5 см³, избегая попадания слюны, инжектируют ее в ячейку детектирования и фиксируют показания частотомера до установления постоянного (±5 Гц) значения F_б, Гц.

3. Активация бактерии: пациент принимает раствор карбамида за 5 мин до начала обследования для повышения концентрации аммиака в выдыхаемом воздухе, адекватного содержанию бактерии Helicobacter pylori (Hb);

4. Оценка нагрузочного уровня: повторно отбирают воздух изо рта пациента медицинским шприцем без иглы объемом 5 см³, избегая попадания слюны, инжектируют ее в ячейку детектирования и фиксируют постоянные (±5 Гц) показания частотомера F_нагр, Гц.

5. Обработка результатов анализа: рассчитывают разницу показаний частотомера до и после принятия раствора карбамида ΔF=F_нагр-Г_б, по градуировочному графику определяют концентрацию аммиака в выдыхаемом пациентом воздухе и содержание бактерии Hb в желудочно-кишечном тракте по номограмме (см. чертеж). Оценивают содержание бактерии с оценками «незначительное», «не превышает норму», «превышает норму», «значительно превышает норму».

Положительный эффект по предлагаемому способу достигается за счет гидролиза субстрата карбамида ферментами бактерии Helicobacter pylori и выделению в ходе реакции газообразного аммиака. Концентрацию аммиака регистрируют высокочувствительным и селективным тест-устройством на основе пьезокварцевого преобразователя, модифицированного пленкой сульфосалициловой кислоты (сенсор).

На чертеже представлена диаграмма для определения содержания бактерии Helicobacter pylori в организме пациента и концентрации аммиака в выдыхаемом воздухе.

Способ поясняется следующим примером.

Пример

Способ неинвазивной диагностики инфекции Helicobacter pylori состоит из нескольких этапов.

1. Готовят водный раствор сульфосалициловой кислоты с концентрацией 10 мкг/мкл, который затем наносят на электроды пьезокварцевого преобразователя AT-среза (собственная частота колебаний 8-10 МГц) с помощью микрошприца так, чтобы масса пленки после удаления растворителя в сушильном шкафу составляла 50-60 мкг. Готовый сенсор охлаждают и присоединяют к крышке ячейки детектирования с закрытым входом, с выходом к блоку регистрации сигнала (частотомер, персональный компьютер), контролируют стабильность сигнала (±5 Гц) и упаковывают в герметичный корпус.

2. Подготовка тест-системы: герметично упакованное тест-устройство (сенсор паров аммиака) вскрывают, помещают в закрытую ячейку детектирования, соединяют с частотомером, подключенным к персональному компьютеру (или без него);

3. Оценка базового уровня: пробу воздуха отбирают изо рта пациента медицинским шприцем без иглы объемом 5 см³, избегая попадания слюны, инжектируют ее в ячейку детектирования и фиксируют постоянные показания частотомера F_б, Гц, изменяющиеся не более чем на 5 Гц.

4. Активация бактерии: пациент принимает раствор карбамида с концентрацией 16,7 мг/мл за 5 мин до измерения для повышения концентрации аммиака в выдыхаемом воздухе, адекватного содержанию бактерии Helicobacter pylori (Hb);

5. Оценка нагрузочного уровня: через 5 мин после принятия раствора карбамида повторно отбирают воздух изо рта пациента медицинским шприцем без иглы объемом 5 см³, избегая попадания слюны, инжектируют ее в ячейку детектирования и фиксируют показания частотомера F_нагр., Гц, изменяющиеся не более чем на 5 Гц.

Обработка результатов анализа: рассчитывают разницу показаний частотомера до и после принятия раствора карбамида ΔF=F_нагр-F_б, по градуировочному графику определяют концентрацию аммиака в выдыхаемом пациентом воздухе и пропорциональное ей содержание бактерии Hb в желудочно-кишечном тракте по номограмме (см. чертеж). Оценивают содержание бактерии как: «незначительное», «не превышает норму», «превышает норму», «значительно превышает норму».

Тест считается положительным (НР+), если нагрузочный уровень пьезосенсора паров аммиака (ΔF) после приема карбамида больше базового (начального) на 250-300 Гц (критический уровень):

ΔF=F_б-F_нагр≥300 Гц,

где F_б - сигнал пьезосенсора при сорбции выдыхаемого воздуха до приема раствора карбамида, МГц (оценка фонового уровня); F_нагр. - сигнал пьезосенсора при сорбции выдыхаемого воздуха после приема раствора карбамида, МГц; ΔF - разность сигналов пьезосенсора до и после приема карбамида, Гц.

Если разности сигналов сенсора до и после приема карбамида больше 650 Гц, то в выдыхаемом воздухе присутствуют амины, свидетельствующие о глубоком поражении желудочно-кишечного тракта.

При реализации способа неинвазивной диагностики инфекции Helicobacter pylori сохраняются общие требования подготовки пациента к обследованию, которое проводится натощак, не менее чем через три часа после приема пищи.

Недопустимо, чтобы пациент перед тестированием употреблял или принимал:

- антибиотики и антисекреторные средства за две недели до обследования,

- антацидные препараты, лекарственные формы с содержанием противоспалительных средств за 2-3 дня до обследования (некоторые формы анальгетиков могут подавлять активность Helicobacter pylori),

- крепкие спиртные напитки в течение трех суток до обследования,

- бобовые в течение суток перед обследованием,

- жевательную резинку, содержащую карбамид за 3 часа до обследования,

- рекомендуется не курить 2-3 часа перед началом обследования,

- рекомендуется перед тестированием почистить зубы и тщательно прополоскать рот.

Способ осуществим.

Сравнительные характеристики предлагаемого способа и прототипа приведены в таблице.

Таблица Сравнительная характеристика тест-устройств (прототип, заявляемый способ) для неинвазивной диагностики инфекции Helicobacter pylori
Критерии	Способ
Прототип	Заявляемый
Диапазон работы устройства в зависимости от концентрации паров аммиака в газовой фазе	4-30 мг/м3	0,04-10 мг/м3
Способ регистрации аналитического сигнала	визуальный (появление синей окраски индикаторного слоя)	изменение частоты пьезокварцевого преобразователя (ΔF, Гц)
Устройство для забора пробы воздуха	+	+
Минимальный объем пробы воздуха, см3	50	3
Необходимость предварительной аспирации	+	-
Регенерация и возможность многократного применения	-	-
Возможность повторного применения при обновлении поверхности чувствительного слоя	-	+
Мешающее влияние компонентов	амины, водяной пар	не обнаружено
Стоимость тест-анализа	350р.	50р.
Субъективность определения концентраций	+	-
Сложность интерпретации результатов	+	-
Зависимость результатов теста от физической активности пациента	-	-
Время регистрации аналитического сигнала	5 мин	5-10 с
Общее время анализа	20-25 мин	6 мин
Программная поддержка принятия решений	-	+
Воспроизводимость результатов анализа, %	5-10	2-3
Эксплуатационная долговечность	2 мес.	12 мес.
Зависимость сроков хранения устройства от внешних факторов	разрушается при попадании прямых солнечных лучей, механических ударах, близком контакте с источниками аммиака	потеря чувствительности при близком контакте и хранении с источниками аммиака, хрупок

Предлагаемый способ диагностики инфекции Helicobacter pylori экспрессен, позволяет снизить травматичность и дискомфорт обследования верхних отделов желудочно-кишечного тракта, в том числе при обследовании детей догодовалого и ясельного возраста, существенно повысить надежность получаемых результатов, легко осуществим, не требует дорогостоящего оборудования, в том числе специального эндоскопического, длительного отбора выдыхаемого воздуха, забора крови, специального обучения и высокой квалификации персонала.

Из примера, фигуры и таблицы следует, что положительный эффект по способу неинвазивной диагностики инфекции Helicobacter pylori достигается при предварительной оценке базового уровня концентрации аммиака в выдыхаемом воздухе объемом 3-5 см³, последующей активации инфекции (прием за 5 мин до начала обследования водного раствора карбамида с концентрацией 16,7 мг/мл) и повторном измерении концентрации аммиака в выдыхаемом воздухе объемом 3-5 см³ с применением в качестве тест-устройства пьезокварцевого преобразователя, модифицированного пленкой сульфосалициловой кислоты массой 50-60 мкг (сенсор). Заключение о присутствии в желудочно-кишечном тракте и количестве бактерии Helicobacter pylori делают по превышению нагрузочного (критического) уровня содержания аммиака в ротовой полости пациента, исходя из градуировочного графика и номограммы по разности сигналов сенсора ΔF=F_нагр-F_б.

Изменение природы модификатора пьезокварцевого преобразователя, его массы, последовательности выполнения анализа, уменьшение или увеличение объема выдыхаемого воздуха или несоблюдение предписанных инструкций перед исследованием делают невозможным реализацию способа из-за перегрузки или низкой чувствительности сенсора к аммиаку, потери селективности и воспроизводимости сигналов.

Предлагаемый способ неинвазивной диагностики инфекции Helicobacter pylori позволяет снизить травматичность и дискомфорт обследования верхних отделов желудочно-кишечного тракта, поэтому может быть рекомендован для обследования детей догодовалого и ясельного возраста. Способ прост, эксрессен, легко осуществим, экономичен, доступен широким слоям населения, не требует специального эндоскопического и другого дорогостоящего оборудования, процедуры забора крови, наличия квалифицированного персонала, а также позволяет на ранних стадиях выявлять инфекцию Helicobacter pylori, своевременно диагностировать эритематозный гастродуоденит, нодулярный гастрит, эрозию желудка, язву луковицы двенадцатиперстной кишки, рефлюкс-эзофагит, дуоденогастральный рефлюкс, наблюдать за пациентом при проведении антихеликобактерной терапии и контроля ее эффективности.

Способ неинвазивной диагностики инфекции Helicobacter pylori, включающий принятие пациентом за 5 мин до начала обследования водного раствора карбамида с концентрацией 16,7 мг/мл, отбор пробы воздуха из ротовой полости, инжекцию в тест-устройство, регистрацию аналитического сигнала, отличающийся тем, что в качестве тест-устройства для регистрации аммиака применяют закрытую ячейку детектирования с одним пьезокварцевым преобразователем, электроды которого модифицируют селективной пленкой сульфосалициловой кислоты, для чего готовят водный раствор сульфосалициловой кислоты, который затем наносят на электроды пьезокварцевого преобразователя так, чтобы масса пленки после удаления растворителя составляла 50-60 мкг, готовый пьезокварцевый преобразователь с пленкой сульфосалициловой кислоты сушат в сушильном шкафу, затем охлаждают и присоединяют к крышке ячейки детектирования, после чего тест-устройством осуществляют обследование пациентов на наличие инфекции в желудочно-кишечном тракте в три этапа: до активации инфекции карбамидом оценивают базовый уровень содержания аммиака в выдыхаемом воздухе, для чего вкалывают в ячейку 3-5 см³ выдыхаемого воздуха, фиксируют изменение частоты колебаний пьезокварцевого преобразователя с пленкой сульфосалициловой кислоты до постоянного значения, изменяющегося не более, чем на 5 Гц (F_б), после активации карбамидом оценивают нагрузочный уровень концентрации аммиака по сигналу пьезокварцевого преобразователя с пленкой сульфосалициловой кислоты (F_нагр), а заключение о присутствии и содержании в желудочно-кишечном тракте бактерии Helicobacter pylori делают по разности сигналов пьезокварцевого преобразователя с пленкой сульфосалициловой кислоты до и после принятия пациентом карбамида ΔF=F_нагр-F_б и номограмме, при этом тест считают положительным на наличие бактерий если нагрузочный уровень аммиака больше базового на 250-300 Гц, а при разности его значения больше 650 Гц диагностируют присутствие в выдыхаемом воздухе аминов, свидетельствующих о глубоком поражении желудочно-кишечного тракта.