Способ диагностики злокачественных новообразований

Изобретение относится к области медицины, а именно к онкологии, и может быть использовано для диагностики злокачественных новообразований. Способ включает ультразвуковое облучение эталонной жидкости и плазмы крови, помещенных в измерительную ячейку прибора, измерение суммарного значения количества импульсов фотоотсчетов интенсивности свечения плазмы крови и эталонной жидкости при фиксированном объеме жидкости за фиксированный отрезок времени. При этом интенсивности свечения плазмы крови и эталонной жидкости определяют при фиксированном значении температуры из диапазона 3-39°C, фиксированной частоте ультразвука из диапазона 100-900 кГц и фиксированной его интенсивности - в диапазоне 0,05-0,2 Вт/см² со всего объема исследуемой жидкости фотоприемником, измеряющим свечение в направлении, противоположном излучателю ультразвука. Затем определяют коэффициент сонолюминесценции, вычисленный как отношение суммарного значения интенсивности свечения исследуемой плазмы крови к суммарному значению интенсивности свечения эталонной жидкости. Если значение коэффициента равно или более 0,06, делают вывод о принадлежности исследуемого образца крови к группе риска со злокачественным образованием. 3 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к области медицинской диагностики, а именно к онкологии, и может быть использовано для диагностики злокачественных новообразований.

Злокачественное новообразование - заболевание, характеризующееся появлением бесконтрольно делящихся клеток, способных к инвазии в прилежащие ткани и метастазированию в отдаленные органы. Болезнь связана с нарушением пролиферации и дифференцировки клеток вследствие генетических нарушений. В настоящее время проблема борьбы со злокачественными новообразованиями является одной из наиболее актуальной в медицине. На современном этапе развития клинической онкологии основной тенденцией является стремление к выявлению злокачественных опухолей на раннем этапе их развития, что является важным условием эффективности лечения и обеспечивает пятилетнюю выживаемость в 70-100% случаев. Вместе с тем, диагностика ранних форм злокачественных новообразований из-за их скудной симптоматики сложна, необходимо всестороннее клиническое обследование больных с применением комплексных методов, а также формирование групп повышенного риска развития злокачественных новообразований и наблюдение за этой категорией пациентов.

Самый современный способ диагностирования наличия у человека рака и его метастазов - это анализ плазмы крови на рак. При помощи этого анализа с использованием соответствующего оборудования возможно не только обнаруживать раковые клетки, но, в некоторых случаях, частично разрушать их. Применение методов диагностики необходимо для выявления опухолевого процесса, определения его стадии и выбора тактики лечения больных, страдающих онкологическими заболеваниями. Во многих случаях для дифференциальной диагностики необходимо провести несколько исследований, используя различные методы. При планировании лечения необходимо учитывать индивидуальные особенности пациента и особенности течения заболевания, а также знать принципы, возможности и ограничения каждого из методов, чтобы обеспечить максимально эффективную диагностику и лечение. Поэтому выбор метода диагностики и тактики исследования является одним из основных компонентов лечения онкологических пациентов, а анализ результатов кроме ответа на вопрос о наличии злокачественного новообразования должен способствовать получению информации о типе рака, стадии опухолевого процесса и о вовлечении в патологический процесс смежных с пораженным органом анатомических структур.

В настоящее время хорошо известно, что успехи клинической диагностики опухолей основываются на комплексном использовании различных методов исследования. Постоянно совершенствующимся методом диагностики является ультразвуковое исследование. Его достоинствами являются высокая разрешающая способность, быстрота постановки диагноза и безвредность.

Так, известен способ диагностики злокачественных новообразований (а.с. №1639242, МПК G01N 33/49), который заключается в том, что производят ультразвуковое облучение плазмы дважды в течение трех минут, причем перед первым облучением регистрируют уровень темнового тока, а второе облучение начинают при достижении плазмой исходного уровня темнового тока, затем определяют площади интенсивностей свечения первого и второго пика и при их соотношении 2,5 и более диагностируют злокачественное новообразование.

Недостатками данного изобретения являются - значительное увеличение времени исследования, а длительное воздействие ультразвука на исследуемый образец плазмы крови приводит к перегреву и частой деструкции, увеличивая число ошибочных диагнозов, при применении указанного способа высока вероятность ошибок из-за неконтролируемых всплесков свечения, возникающих в начале первого воздействия ультразвука на исследуемую жидкость, что приводит к гипердиагностике рака, также в этом способе отсутствует контроль температуры, что также приводит к большим погрешностям диагностики.

Известен способ диагностики злокачественных новообразований по авторскому свидетельству СССР №1081846, МПК A61B 10/00, включающий ультразвуковое облучение эталонной жидкости - бидистиллированной воды и плазмы крови, определение времени свечения от момента максимальной его интенсивности до исходного уровня и вычисление относительного изменения времени ультразвукового свечения плазмы крови в сравнении с бидистиллированной водой, по которому судят о наличии злокачественных новообразований, при этом предполагается, что время ультразвукового свечения бидистиллированной воды является постоянной величиной для каждой измерительной ячейки.

Недостатком известного способа является высокая вероятность ошибок, возникающая из-за неконтролируемых всплесков свечения, возникающих в начале воздействия ультразвука на исследуемую жидкость, применение более чувствительных фотоприемников показывает, что время, при котором интенсивность свечения эталонной жидкости и плазмы крови убывает от максимального уровня до исходного, может возрастать в несколько раз, что приводит к деструктивным изменениям исследуемого образца жидкости при длительном облучении ультразвуком и, следовательно, к потере информации, а также к резкому возрастанию времени диагностики, кроме того, исследования показали, что ультразвуковое свечение жидкости не является фиксированной величиной, а основным фактором, влияющим на интенсивность и время свечения, является температура исследуемой жидкости, в вышеуказанном способе контроль температуры отсутствует, что приводит к большим погрешностям диагностики, применение указанного способа не позволяет использовать его при диагностике злокачественных опухолей из соединительной ткани, таких как саркомы, меланомы, лимфомы, а также способ не приемлем для выявления больных с предопухолевыми заболеваниями - группы риска.

Наиболее близким по достигаемому результату является способ диагностики злокачественных новообразований (патент №2077269 A61B 8/00, G01N 33/49) путем ультразвукового облучения эталонной жидкости и плазмы крови, включающий определение времени убывания интенсивности свечения от момента максимальной интенсивности до исходного уровня, при этом дополнительно измеряют дискретное изменение интенсивности свечения во времени, график полученной зависимости аппроксимируют двумя пересекающимися прямыми, по которым определяют время нарастания интенсивности от исходного уровня до максимального и максимальное значение интенсивности, затем определяют среднюю скорость нарастания интенсивности свечения плазмы в соответствии с представленными математическими выражениями, при этом в качестве эталонной жидкости используется буферный раствор.

Недостатками указанного способа являются жестко установленная зависимость между временем нарастания интенсивности свечения и температурой исследуемой жидкости, что приводит к ошибкам диагностики, так как для одной и той же жидкости при различных температурах определено различное время нарастания, кроме того, в данном способе температура жидкости не контролируется, а время убывания свечения до исходного значения определяется интенсивностью ультразвука, чувствительностью фотоприемника и помехозащищенностью ультразвуковой ячейки, в способе отмечено значительное увеличение времени проведения диагностики, что неприемлемо при проведении массовых измерений, кроме того, в способе не фиксируется высота столба жидкости, что приводит к различному соотношению стоячей/бегущей ультразвуковой волны и, тем самым, к различному характеру свечения, не имеющего отношения к индивидуальным диагностическим свойствам исследуемой жидкости, также в данном способе высока вероятность ошибок из-за неконтролируемых всплесков свечения, возникающих в начале первого воздействия ультразвука на исследуемую жидкость, что приводит к гипердиагностике рака.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении точности и сокращении времени исследования при диагностике злокачественных новообразований.

Задача решается таким образом, что способ диагностики рака, включающий ультразвуковое облучение эталонной жидкости и плазмы крови, отличается тем, что производят измерение суммарного значения количества импульсов фотоотсчетов интенсивности свечения за фиксированный отрезок времени, вычисление коэффициента сонолюминесценции, равного или более 0,06, значение которого определяют отношением суммарного значения интенсивности свечения исследуемой плазмы крови к суммарному значению интенсивности свечения эталонной жидкости, измеренные за одинаковые периоды времени, при этом интенсивности свечения плазмы крови и эталонной жидкости определяют при фиксированном значении температуры из диапазона 3-39°C, фиксированной частоте ультразвука из диапазона 100-900 кГц и фиксированной его интенсивности - в диапазоне 0,05-0,2 Вт/см² со всего объема исследуемой жидкости фотоприемником, измеряющим свечение в направлении, противоположном излучению ультразвука, действующему снизу вверх, и при фиксированном объеме жидкости, а высота столба жидкости в измерительной ячейке рассчитывается по формуле - (2n+1)λ/4, где n=0, 1, 2…, λ - длина волны ультразвука в жидкости.

Использование ультразвукового облучения плазмы с последующей регистрацией ее свечения является достаточно перспективным инструментом диагностики злокачественных новообразований при условии использования для диагностики наиболее информативных параметров процесса. Клинические исследования показали, что совокупностью этих параметров полностью описывается процесс ультразвукового свечения плазмы, а следовательно, заявляемый способ, обладая большей информативностью, позволяет повысить точность диагностики. Используя этот способ, исследователь имеет возможность от начала до конца проследить за изменением интенсивности, скоростью ее нарастания и убывания с течением времени, а значит, и четко идентифицировать каждую зависимость и, тем самым, осуществить дифференциальную диагностику злокачественных новообразований, определить отношение пациентов к группе риска. В качестве эталонной жидкости в предлагаемом способе используется или буферный раствор, или дистиллированная вода, или бидистилированная вода. Из литературных источников известно, что любая жидкость имеет зависимость интенсивности ультразвукового свечения от температуры, поэтому исследования проводились при фиксированных значениях температуры из диапазона 3-39°C.

Время убывания свечения до исходного значения в основном определяется интенсивностью ультразвука, чувствительностью фотоприемника и помехозащищенностью ультразвуковой ячейки.

Из экспериментальных данных получили, что, помещая произвольный объем жидкости в измерительную ячейку даже при указанной частоте и фиксированной интенсивности, можно получить полное отсутствие свечения ввиду несогласования нагрузки выходного усилителя мощности и облучаемого объема жидкости, т.к. несоблюдение фиксированной высоты столба облучаемой жидкости приводит к различному соотношению стоячей/бегущей ультразвуковой волны (коэффициенту стоячей волны) и, тем самым, к различному характеру свечения, не имеющего отношения к индивидуальным диагностическим свойствам исследуемой жидкости.

Кроме того, ввиду статистических свойств сонолюминесценции - колебание интенсивности свечения за единицу времени целесообразно пользоваться усредненными значениями интенсивности свечения в единицу времени.

Экспериментально установлены диапазоны всех исследуемых величин. При значениях температуры менее 3°C и более 39°C, при частоте ультразвука менее 100 кГц и более 900 кГц, при его интенсивности при значениях менее 0,05 и более 0,2 Вт/см² свечение мало информативно.

При проведении серии экспериментов - более 1700 - получен массив измерений, в результате которых удалось выявить оптимальную величину коэффициента сонолюминесценции, которая для диагностирования рака должна быть равная или более 0,06.

Способ может быть осуществлен следующим образом. В ячейку прибора помещают эталонную жидкость, например дистиллированную или бидистиллированную воду или буферный раствор. Измерительная ячейка представляет собой цилиндр, дном которого является пьезокерамический излучатель, закрепленный горизонтально. Затем эталонную жидкость подвергают ультразвуковому облучению в диапазоне 3-39°C при фиксированной температуре, например 28°C, с фиксированной интенсивностью ультразвука в диапазоне 0,05-0,2 Вт/см², например 0,015 Вт/см² и фиксированной частотой в диапазоне 100 кГц-900 кГц, например на частоте 530 кГц в течение фиксированного отрезка времени, например в течение 180 с, с помощью фотоприемника (например, ФЭУ), установленного таким образом, что свечение, возникающее во всем объеме исследуемой жидкости, попадает на его чувствительный элемент, т.е. в направлении, противоположном излучению ультразвука, действующему снизу вверх, измеряют суммарное значение количества импульсов фотоотсчетов интенсивности свечения за фиксированный отрезок времени, начиная с некоторого времени запаздывания, не менее чем со 130-й секунды от начала воздействия ультразвуком. Затем эталонную жидкость удаляют из измерительной ячейки, помещают туда такой же объем исследуемой плазмы крови, подвергают ее ультразвуковому облучению в диапазоне 3-39°C при той же фиксированной температуре 28°C, с той же фиксированной интенсивностью ультразвука в диапазоне 0,05-0,2 Вт/см² и той же фиксированной частотой в диапазоне 100 кГц-900 кГц в течение фиксированного отрезка времени, например в течение 180 с, измеряют суммарное значение количества импульсов фотоотсчетов интенсивности свечения за фиксированный отрезок времени, начиная с некоторого времени запаздывания, не менее чем со 130-й секунды от начала воздействия ультразвуком. По измеренным значениям определяют коэффициент сонолюминесценции, вычисленный как отношение суммарного значения интенсивности свечения исследуемой плазмы (сыворотки) крови, измеренного за фиксированный период времени (например, за последние 50 с измерений) к суммарному значению интенсивности свечения эталонной жидкости за такой же период времени, и по значению этого коэффициента делают вывод о принадлежности исследуемого образца крови к группе риска со злокачественным образованием.

При значении коэффициента сонолюминесценции, равного или более 0,06, диагностируют злокачественное новообразование.

Пример 1.

Больная С.В.Т. 47 лет (ист. бол. №2874), страдающая хронической формой энтерколита с преимущественным поражением тонкой кишки, была обследована в поликлинике по месту проживания сонолюминисцетным методом. Коэффициент сонолюминисценции составил 0,06. Диагноз: злокачественные новообразования. При инструментальном обследовании (эндоскопическое исследование тонкой кишки с биопсией) выявлена злокачественная лимфома тонкой кишки. Операция 17.08.2009 г. резекция пораженного участка кишки.

Пример 2.

Больной Ю.В.А. 38 лет (ист. бол. №9484) обследован в районной поликлинике сонолюминесцентным методом. Коэффициент сонолюминисценции составил более 0.06. Диагноз - рак. При инструментальном обследовании в стационаре у больного обнаружен рак желудка II-III степ. Операция 23.03.2008 г. секторальная резекция желудка.

Пример 3.

Больной О.О.Ц. 52 лет (ист. бол. №7751) при проведении профосмотра на предприятии обследован сонолюминесцентным методом. Коэффициент составил 0,05. Диагноз - группа риска онкологического заболевания. Проведено инструментальное обследование больного (рентгенография грудной клетки, бронхологическое исследование). Выявлен локализованный пневмофиброз. Назначено лечение.

Результаты обследований показывают, что использование применяемых двух параметров для дифференциальной диагностики позволяет повысить точность диагностики до 98,1% и сократить время обследования одного больного до 3 мин.

Предлагаемый способ по сравнению с известными имеет ряд преимуществ, основным из которых является высокая точность диагностики злокачественных новообразований, а также дифференциальная диагностика между злокачественными, доброкачественными новообразованиями и воспалительными заболеваниями различных органов. Способ прошел клиническую апробацию у 1745 пациентов с положительным результатом.

Способ диагностики рака, включающий ультразвуковое облучение эталонной жидкости и плазмы крови, отличающийся тем, что плазму крови и эталонную жидкость помещают в измерительную ячейку прибора, в которой высота столба жидкости рассчитывается по формуле - (2n+1)λ/4, где n=0, 1, 2 …, λ - длина волны ультразвука в жидкости, производят измерение суммарного значения количества импульсов фотоотсчетов интенсивности свечения плазмы крови и эталонной жидкости при фиксированном объеме жидкости за фиксированный отрезок времени, определяют коэффициент сонолюминесценции, вычисленный как отношение суммарного значения интенсивности свечения исследуемой плазмы крови, измеренного за фиксированный отрезок времени, к суммарному значению интенсивности свечения эталонной жидкости за такой же отрезок времени, и по значению этого коэффициента, равного или более 0,06, делают вывод о принадлежности исследуемого образца крови к группе риска со злокачественным образованием, при этом интенсивности свечения плазмы крови и эталонной жидкости определяют при фиксированном значении температуры из диапазона 3-39°C, фиксированной частоте ультразвука из диапазона 100-900 кГц и фиксированной его интенсивности - в диапазоне 0,05-0,2 Вт/см² со всего объема исследуемой жидкости фотоприемником, измеряющим свечение в направлении, противоположном излучателю ультразвука.