CC BY
59
УДК 616.613-003.7
СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРОЕНИИ МОЧЕВЫХ КАМНЕЙ У ПАЦИЕНТОВ
С УРОЛИТИАЗОМ В ИВАНОВСКОЙ ОБЛАСТИ
© Шевырин А.А., Стрельников А.И., Кустов А.В.
Кафедра факультетской хирургии и урологии Ивановской государственной медицинской академии, Иваново
E-mail: [email protected]
Статья посвящена изучению состава и структуры мочевых камней у пациентов с уролитиазом в Ивановской области. Проведено обследование и лечение 420 пациентов, в результате которого удалены конкременты. Они исследованы методами электронной микроскопии, рентгенофазового анализа, порошковой дифрактометрии, компьютерной томографии. Наиболее частой структурой камней являлась смешанная, в их составе преобладал оксалатный ион. У мужчин чаще встречались оксалатные камни, а у женщин - фосфатные. Современные методы исследования позволили выявить особенности качественного и количественного состава, возрастно-половые отличия в строении.
Ключевые слова: мочекаменная болезнь, конкременты мочевыделительной системы, качественный и количественный состав камней, методы исследования камней.
MODERN IDEAS OF A URINARY STONE STRUCTURE IN PATIENTS WITH UROLITHIASIS IN IVANOVO REGION Shevyrin A.A., Strel'nikov A.I., Kustov A. V.
Department of Surgery and Urology Faculty of Ivanovo State Medical Academy, Ivanovo
The article is devoted to studying the structure of urinary stones in patients with urolithiasis in Ivanovo region. The examination and treatment of 420 patients resulting in removing the concrements have been conducted. They are investigated by the methods of electronic microscopy, X-ray-phase analysis, powder diffractometry, and computer tomography. The most frequent structure of stones was mixed one, in their structure the oxalate ion prevailing. Oxalate stones occurred more often in men, and phosphate ones - in women. The modern methods of research allowed to reveal some features of qualitative and quantitative structure, and age- and sexual-related differences in structure.
Keywords: urolithiasis, urinary stones, qualitative and quantitative structure of stones, methods of concrements research.
Мочекаменная болезнь занимает одно из ведущих мест в структуре урологических заболеваний по частоте распространения и госпитализированной заболеваемости. Уролитиаз встречается не менее чем у 5% населения, причем наиболее часто у людей в трудоспособном возрасте - 20-50 лет. Больные уролитиазом составляют 30-40% всего контингента урологических стационаров [6,
7, 8].
Заболеваемость уролитиазом в мире в целом (и в Российской Федерации, в частности) прогрессивно возрастает. В России в 1998 году она составляла 460 случаев на 100 тысяч населения, в 2008 году - уже 502 человека на 100 тысяч населения, а в 2010 увеличилась до 535,7 случаев на 100 тысяч населения [1, 2, 9, 12].
Мочекаменная болезнь, приводя к тяжелым урологическим осложнениям и соответственно определяя структуру заболеваемости и смертности, является важной социально-медицинской проблемой. Поэтому предметом особого внимания является разработка методов профилактики этих осложнений. Все большее практическое значение приобретает поиск методов, позволяющих изучать новые аспекты патогенеза уролитиаза и
факторы риска развития его осложнений [4, 5, 10].
Стандартные методы лечения уролитиаза, направленные на разрушение мочевых камней, обладают некоторой травматичностью и не всегда позволяют добиться быстрого и полного отхож-дения конкрементов [8, 11].
Любой вид оперативного вмешательства при уролитиазе не является этиологическим методом лечения, так как не устраняет причин формирования камней, в связи с чем разработка способов профилактики камнеобразования, основанная на знании химического строения конкрементов, является перспективным направлением современной урологии.
На протяжении последних лет в Ивановской государственной медицинской академии совместно с Институтом химии растворов РАН проводятся исследования, посвященные внедрению современных способов диагностики, лечения и профилактики мочекаменной болезни [3].
Цель настоящего исследования - изучение качественного и количественного состава и химической структуры конкрементов мочевыделительной системы у пациентов с уролитиазом в Ивановской области.
В рамках данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Выявить особенности строения конкрементов мочевыделительной системы у больных с уролитиазом в зависимости от их качественного и количественного состава, пола и возраста пациентов.
2. Провести сравнительную оценку результатов исследования химического строения и структуры конкрементов методами электронной микроскопии, рентгенофазового анализа, компьютерной томографии, атомно-абсорбционной спектроскопии и спектрофотометрии и элементного микроанализа.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В соответствии с целью и задачами исследования проведено комплексное обследование 420 пациентов с уролитиазом (218 мужчин и 202 женщины) в возрасте от 18 до 82 лет. Все больные были подвергнуты традиционным способам лечения уролитиаза, в результате чего были удалены конкременты, использующиеся в дальнейшем исследовании. Полученные в результате лечебных манипуляций конкременты были исследованы для определения их качественного и количественного минерального состава.
Оценка состава образцов проводилась путем изучения структуры камней методом электронной микроскопии на растровом электронном микроскопе LEO1455VP (Carl Zeiss). Исследование проводилось путем изучения поверхности конкрементов и с помощью приготовления шлифов.
Изучение рентгенофазового количественного состава конкрементов проводилось с помощью дифрактометра Bruker D 10 Advance методом порошковой дифрактометрии. Результаты фиксировались в виде кривых интенсивности излучения, различных в зависимости от молекулярного состава камня.
В ходе компьютерной томографии (компьютерный томограф Brilliance 6 CT и мультиспи-ральный компьютерный томограф LightSpeed VCT 64 "General Electric" выполнялась оценка средней плотности камней методом денситометрии, что позволило определить качественный состав и минеральный тип конкрементов. Данным способом определялись средние показатели плотности камней.
Элементный микроанализ позволил провести количественный анализ элементов, входящих в состав конкрементов. В исследовании использовался элементный анализатор Flash EA 1112, предназначенный для определения химических элементов в образцах.
Статистический анализ полученных данных проводился с использованием пакетов прикладных программ Excel версия 7.0, Statistica for Windows версия 5.3. Из совокупности данных рассчитывались следующие показатели: средняя арифметическая вариационного ряда (М), ошибка средней арифметической (m). Достоверность различий оценивалась по критерию Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Локализация конкрементов у пациентов была различной. Достоверно чаще (р < 0,05) камни располагались в чашечно-лоханочной системе почки (33,8% пациентов), реже - в различных отделах мочеточника: верхней, средней или нижней трети мочеточника (20,7; 15,7; 21,7% наблюдений соответственно). В 8,1% случаев конкременты находились в мочевом пузыре, частота встречаемости которых была достоверно ниже по сравнению с верхними мочевыми путями (р < 0,01) (табл. 1).
Основными методами лечения мочекаменной болезни в нашей клинике являются современные малоинвазивные методики: дистанционная ударно-волновая литотрипсия и контактная литотрип-сия. Дистанционная литотрипсия (система экстракорпоральной ударно-волновой литотрипсии «Пьезолит - 3000») применялась у 197 человек, причем 48 из них процедуру пришлось выполнять повторно. В общей сложности дистанционная ударно-волновая литотрипсия использовалась в 46,9% случаев, что выводит данный вид манипуляций при мочекаменной болезни на первое место среди использующегося арсенала методик в клинике (табл. 2).
Контактная уретеролитотрипсия (пневматический литотриптер «Karl Storz») проводилась 78 пациентам, а контактная цистолитотрипсия - 23 больным, 16 пациентам удалось осуществить литэкстракцию. Таким образом, эндоскопические методы лечения применялись в 27,9% наблюдений.
Традиционными способами оперативного извлечения конкрементов являются пиелолитото-мия (производилась 32 больным), уретеролитото-мия (производилась 35 больным) и цистолитото-мия (производилась 11 больным). В целом, открытые операции были применены у 18,5% пациентов. Использовались они лишь в том случае, когда удалить конкремент другим способом не представлялось возможным. Также традиционные оперативные вмешательства применялись в случае осложненного уролитиаза, когда в ходе опе-
Таблица 1
Распределение пациентов по локализации конкрементов
Локализация камня Число пациентов
Абс., чел. %
Чашечно-лоханочная система почек 142 33,8
Верхняя треть мочеточника 87 20,7*
Средняя треть мочеточника 66 15,7**
Нижняя треть мочеточника 91 21,7*
Мочевой пузырь 34 8,1**
Общее число пациентов 420 100
Примечание: * - достоверность различий в сравнении с I группой (р < 0,05); ** - достоверность различий в сравнении с I группой (р < 0,01).
Таблица 2
Распределение пациентов по виду лечения мочекаменной болезни
Вид лечения Число пациентов
Абс., чел. %
Дистанционная литотрипсия (1 сеанс) 149 35,5
Дистанционная литотрипсия (несколько сеансов) 48 11,4*
Контактная литотрипсия 101 24,1
Пиелолитотомия 32 7,6*л
Уретеролитотомия 35 8,3*л
Цистолитотомия 11 2,6*°
Литэкстракция 16 3,8*°
Самостоятельное отхождение конкрементов 28 6,7*л
Общее число пациентов 420 100
Примечание: * - достоверность различий по сравнению с I группой (р < 0,01); А - достоверность различий по сравнению с III группой (р < 0,05); ° - достоверность различий по сравнению с III группой (р < 0,01).
рации помимо извлечения конкремента выполнялись другие манипуляции, направленные на устранение имеющихся осложнений (гнойный пиелонефрит, пионефроз).
У 28 человек (6,7% наблюдений) в результате проводимой консервативной терапии отмечалось самостоятельное отхождение конкрементов.
В результате все камни в соответствии с химической классификацией по качественному составу были разделены на семь групп: оксалатные (97 образцов), состоящие из двух минералов -вэвеллита и вэдделлита; фосфатные (69 образцов), состоящие из карбонатапатита, гидроксила-патита и струвита; уратные (52 образца), состоящие из кристаллов мочевой кислоты; оксалатно-фосфатные (134 образца); оксалатно-уратные (31 образцов); оксалатно-фосфатно-уратные (28 образцов); фосфатно-уратные (9 образцов). Первые три группы составили конкременты, имеющие в своем составе какой-либо один ион (оксалат, фосфат, урат). В качестве «чистых» нами считались камни, содержащие > 90% основного веще-
ства. В другие четыре группы вошли камни, имеющие сложный смешанный характер.
Чаще всего в исследуемых образцах обнаруживался оксалатный ион (он был выявлен практически у 50% пациентов), реже встречался фосфатный ион (разница с оксалатом составляет всего 7,7%) и значительно реже - урат (доля представительства данного иона - 18,5%). То есть, подавляющее число представленных конкрементов являлись кальций-оксалатными, следующими по частоте были фосфатные камни (гидроксил-, карбонатапатиты и струвиты), на последнем месте по встречаемости находятся камни, представленные мочевой кислотой и ее солями (табл. 3).
Химический состав мочевых конкрементов в определенной степени зависел и от пола больных. В нашем исследовании чаще встречались камни оксалатного характера у представителей мужского пола (42%, по сравнению с 35% у женщин). Среди женского пола уровень фосфатов составил 47%, у мужчин такие камни встречались в 37% случаев наблюдений (р < 0,05). Уровень уратного
уролитиаза мало зависел от половых различий и встречался в 21% случаев у мужчин и 18% случаев у женщин.
В молодом возрасте (группа пациентов до 30 лет) преобладающим элементом в конкрементах являлся фосфатный (р < 0,001), что, по-видимому, связано с частыми инфекционновоспалительными заболеваниями органов мочевыделительной системы в данном возрастном периоде. В среднем возрасте (30-60 лет) наиболее часто встречался оксалатный вариант строения конкрементов (р < 0,001), что можно объяснить подключением в процесс формирования конкрементов изменений солевого фона мочевой среды. В группе пациентов старше 60 лет чаще других наблюдались конкременты смешанного химического состава (р < 0,005), что свидетельствовало о длительном воздействии этиологических факторов уролитиаза и накоплении фона для развития различных форм кристаллизации.
Минералогическая структура и количественный состав конкрементов были изучены методом электронной микроскопии. Процесс формирования мочевого конкремента - это последовательное отложение слоев, образованных минеральными и органическими веществами вокруг центра, в качестве которого выступает сгусток органического вещества.
Макроскопически оксалатные камни были округлой или неправильной формы, с шиповатой поверхностью, плотные, коричневые или черные. Такие камни меньше других содержат органические вещества.
Микроскопически поверхность этих камней была мелкокристаллической или покрытой сростками из кристаллов, образующих острые шипы. Конкременты имели весьма разнообразный рельеф с большим количеством пор, что свидетельствует о переменных условиях кристаллизации (рис. 1).
Таблица 3
Распространенность минералов в составе камней мочевыделительной системы
Вид конкрементов Химическое название минерала Частота встречаемости
Абс. %
Оксалатные Вэвеллит (оксалат моногидрат) 187 44,6
Вэдделлит (оксалат дигидрат)
Фосфатные Карбонатапатит 155 36,9
Гидроксилапатит
Струвит
Уратные Мочевая кислота и ее соли 78 18,5*А
Всего 420 100
Примечание: * - достоверность различий в сравнении с I группой (р < 0,001); Л - достоверность различий в сравнении со II группой (р < 0,001).
Рис. 1. Конкремент округлой формы с шиповатой поверхностью оксалатного состава. Микрофотография. Увеличение Х 29.
На распиле определялась радиальная ориентация ромбовидных кристаллов двуводного окса-лата кальция. Кристаллизация обычно начиналась от органической основы камня, затем по мере роста образовывались сростки отдельных кристаллов дипирамидальной формы. При большем увеличении определялась зонарная структура вэд-деллита, представляющая собой чередование слоев кристалла и прослоек органических веществ.
Конкременты, состоящие из одноводного ок-салата кальция, имели другой внешний вид. Для вэвеллита характерно образование сферолитов с концентрически зонарной структурой, что связано с ритмической кристаллизацией, при которой периодически происходит захват примесей.
Фосфаты имели неправильную форму, с шероховатой поверхностью, сероватого или белого цвета, легко ломались. Такие камни рыхлые, на распиле видна их слоистость.
Микроскопически такие камни характеризовались слоистой текстурой, в которой наслоения из аморфных фосфатов чередовались с различными включениями. Кристаллы оксалатов каль-
ция в таких камнях часто были деформированы и слабо развиты. Кристаллы таких камней характеризовались сферолитовой зонарной структурой (рис. 2).
Ураты состояли из мочевой кислоты и ее солей. Мочекислые камни имели характерный внешний вид: их форма округлая, овальная, реже неправильная, они довольно плотные, цвет - желтовато-коричневатый.
Отличие в микроскопии и текстуре уратов заключалось в том, что эти конкременты относятся к органическим. Отличительной чертой таких камней является то, что их топография чешуйчатая, без явных пор. Уратные камни обычно представляют собой один сферолит, центром которого является сгусток органического вещества. Кристаллы мочевой кислоты характеризуются двуос-ностью. Они имеют различную форму, представляют собой орторомбические кристаллы, нередко гроздевидной формы. Характерной чертой таких камней является концентрическая форма с кольцами и слабо выраженной собственной структурой (рис. 3).
Рис. 2. Поверхность конкремента фосфатного состава с характерной слоистой структурой. Микрофотография. Увеличение Х 200.
Рис. 3. Поперечный шлиф конкремента уратного состава с концентрическими кольцами. Микрофотография. Увеличение Х 100.
Рис. 4. Поверхность конкремента смешанного химического состава, состоящего из оксалата и фосфата кальция с незначительной примесью магния. Микрофотография. Увеличение Х 500.
Достаточно часто в исследовании встречались поликомпонентные конкременты. Структура и внешний вид смешанных по составу камней зависел от того, какой из компонентов конкремента преобладал. Основной причиной слоистого роста таких камней является периодическое изменение уровня рН мочи. В смешанных конкрементах соли щавелевой кислоты чаще всего сочетались с фосфатами. Вокруг центра камня, состоящего из фосфатных элементов, формируется основная масса камня. Поверхностный слой состоит из мелких изометрических, произвольно ориентри-рованных кристаллов (рис. 4).
На основании проведенных исследованй можно сделать следующие выводы:
1. На основании электронной микроскопии и рентгено-спектрального микроанализа конкрементов было доказано, что среди определяемых анионов в составе мочевых камней чаще наблюдался оксалатный радикал (44,6%), реже встречался фосфатный компонент конкрементов (36,9%), наиболее редкой являлась уратная составляющая (18,5%), что характеризует особенность эпидемиологии мочекаменной болезни Ивановской области.
2. Наиболее частой структурой мочевых камней являлась смешанная, имеющая в своем составе несколько ионов, что говорит о сложности, многоэтапности и неоднозначности процесса литогенеза.
3. При изучении половых особенностей минерального состава конкрементов обращал на себя внимание тот факт, что среди мужского населения достоверно чаще встречались камни оксалатного характера, а среди женщин наибольшее распространение получили фосфатные камни. Данная тенденция свидетельствует об имеющих-
ся различиях в механизме камнеобразования у мужчин и женщин.
4. Возрастные особенности качественного химического состава конкрементов заключались в том, что в молодом возрасте чаще встречались фосфатные камни, в средней возрастной группе преобладающим составом являлся оксалатный, а в пожилом возрасте структура камней была смешанной.
5. Использование современных методов исследования химического строения и структуры конкрементов позволили выявить особенности качественного и количественного состава изучаемых мочевых камней и характеристики микроскопического строения кристаллов, формирующих камень.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аполихин О.И., Сивков А.В., Солнцева Т.В., Комарова В.А. Анализ урологической заболеваемости в Российской Федерации в 2005-2010 годах // Экспериментальная и клиническая урология. - 2012. -№ 2. - С. 4-12.
2. Бешлиев Д.А. Диагностика и лечение мочекаменной болезни // Медицинский вестник. - 2006. -№ 11. - С. 9-10.
3. Шевырин А.А., Демидов В.И., Стрельников А.И., Березин Б.Д., Кустов А.В. Воздействие раствора трилона Б на слизистую оболочку органов мочевой системы в эксперименте // Вестник Ивановской государственной медицинской академии. -Иваново. - 2011. - Т. 15, № 4. - С. 15-18.
4. Вощула И.В. Мочекаменная болезнь. Этиотропное и патогенетическое лечение, профилактика. -Минск: ВЭВЭР, 2006. - 268 с.
5. Глыбочко П.В. Хирургические и урологические болезни. Агрессивные и медикаментозные методы лечения: (избранные лекции). - Саратов: Изд-во Сарат. мед. ун-та, 2004. - 619 с.
6. Лопаткин Н.А. Урология: Учебник для вузов. -М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004. - 520 с.
7. Пытель Ю.А., Золотарев И.И. Уратный нефроли-тиаз. - М.: Медицина, 1995. - 183 с.
8. Тиктинский О.Л., Александров В.П. Мочекаменная болезнь. - СПб.: Питер, 2000. - 384 с.
9. Трапезникова М.Ф., Дутов В.В. Мочекаменная болезнь у пожилых пациентов // Избранные главы гериатрической урологии / под ред. Л.М. Горилов-ского - М. : Ньюдиамед, 2000. -305 с.
10. Balaji K.C., Menon M. Mechanism of stone formation // Urol. Clin. North Am. - 1997. - Vol. 24. -N 2. - P. 1-11.
11. Daudon M., Bazin D., Andre G., Matzen G. Examination of whewellite kidney stones by scanning electron microscopy and powder neutron diffraction techniques // J. Appl. Cryst. - 2009. - Vol. 42. -P. 109-115.
12. Segura J.W., Preminger G.M., Assimos D.G., Dretler
S.P., Kahn R.I., Lingeman J.E., Macaluso J.N. Ureteral stones clinical guidelines panel summary report on the management of ureteral calculi // J.Urol. - 1997. -N 58. - P. 1915-1921.
