СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ БРОНХОЛЕГОЧНОЙ СИСТЕМЫ У ДЕТЕЙ

СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ БРОНХОЛЕГОЧНОЙ СИСТЕМЫ У ДЕТЕЙ


RU (11) 2256926 (13) C2

(51) 7 G01N33/68 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 10.08.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2005.07.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2003120382/15 
(22) Дата подачи заявки: 2003.07.08 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.07.08 
(43) Дата публикации заявки: 2005.02.20 
(45) Опубликовано: 2005.07.20 
(56) Аналоги изобретения: RU 2131608 C1, 10.06.1999. RU 2193193 C1, 20.11.2002. RU 2204134 C1, 10.05.2003. 
(72) Имя изобретателя: Петричук С.В. (RU); Спичак Т.В. (RU); Разуваева Ю.В. (RU); Шищенко В.М. (RU); Крепец В.В. (RU); Духова З.Н. (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Государственное учреждение научный центр здоровья детей РАМН (ГУ НЦЗД РАМН) (RU) 
(98) Адрес для переписки: 119991, Москва, ГСП-1, Ломоносовский пр-кт., 2/62, ГУ НЦЗД РАМН 

(54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ БРОНХОЛЕГОЧНОЙ СИСТЕМЫ У ДЕТЕЙ
Изобретение относится к области медицины, а именно, к педиатрии и к пульмонологии. Способ заключается в том, что проводят анализ показателей организма с помощью инструментального метода, в качестве которого используют цитоморфоденситометрический метод определения активности ферментов клеток крови СДГ и -ГФДГ, вычисляют интегральный цитохимический индекс активности воспалительного процесса К, и при значении К=2,50-3,50 диагностируют максимальную степень активности воспалительного процесса, при К=1,50-2,49 диагностируют умеренную степень активности воспалительного процесса, при К=0,50-1,49 - минимальную степень активности воспалительного процесса бронхолегочной системы у детей по сравнению с нормой (Кнор.=-0,50-0,49). Изобретение обеспечивает повышение точности диагностики, сокращает время для назначения адекватной противовоспалительной терапии и определяет необходимую продолжительность курса терапии. 1 табл., 4 ил.






ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области медицины, а именно, к педиатрии и к пульмонологии, точнее к способу диагностики воспалительных процессов бронхолегочной системы у детей.

Способ может быть использован для оценки степени активности хронического воспалительного процесса при различных формах бронхолегочной патологии у детей как в условиях стационара, так и при амбулаторном лечении.

Известные способы диагностики активности хронического воспалительного процесса в бронхах включают оценку таких клинических параметров, как температурная реакция, частота и характер кашля, количество и характер мокроты, распространенность, количество и характер хрипов, а также параклинических показателей - показатели периферической крови и бронхоскопическую характеристику эндобронхита.

Однако у детей, страдающих хроническими бронхолегочными заболеваниями, даже при наличии умеренной активности воспалительного процесса часто отсутствует температурная реакция и признаки воспалительной картины крови. В этом случае в оценке тяжести состояния и, соответственно, в определении показаний к назначению противовоспалительной терапии и ее интенсивности (парентеральная или пероральная антибактериальная терапия) возрастает доля субъективизма.

Известен способ диагностики активности воспалительного процесса в бронхах, включающий анализ клинико-рентгенологических и функциональных показателей, определение уровня ряда биохимических (протеинограмма, С-реактивный белок) и иммунологических (уровень иммуноглобулинов классов G, А, М, лизоцима, пропердина) показателей крови с последующим установлением информативности анализируемых признаков путем определения критерия Кульбака (Румянцев В.Г. Комплексная оценка активности воспалительного процесса при хронической пневмонии у детей. Авт. дисс. канд., М., 1980.- 24 С).

Однако недостатком этого способа является то, что для разных по объему поражений выделены разные критерии активности, и их использование позволяет давать лишь оценку двух фаз (активной и неактивной).

Известен способ диагностики воспалительного процесса бронхолегочной системы (БЛС) по бронхоскопической характеристике эндобронхита с последующим цитологическим и микробиологическим исследованием секрета бронхов (Руководство по клинической эндоскопии. Под ред. B.C.Савельева, В.М.Буянова, Г.И.Лукомского, М., Медицина, 1985, С.373-390; Волков И.К. Диагностическая и терапевтическая эффективность бронхоскопии при хронических и рецидивирующих бронхолегочных заболеваниях у детей. Авт. дисс. докт., М., 1993. - 38 С.; Алексеев Ф.И., Лянной К.В., Филимонов А.Б. и др. Бронхоальвеолярный лаваж в диагностике бронхолегочной патологии у детей// Вопр. охр. мат. и дет. - 1990 - №9 - С.11-14).

Однако недостатком этого способа является ограниченное применение в связи с инвазивностью, необходимость больших экономических и временных затрат и отсутствие в ряде случаев корреляции между клинико-лабораторными и бронхоскопическими данными.

Известен способ диагностики воспалительного процесса при различных формах хронической бронхолегочной патологии у детей с помощью определения активности -глицерофосфатдегидрогеназы (ГФДГ) и никотинамидадениндинуклеотидфосфат-диафоразы (НАДФН 2-диафоразы) количественным методом. В мазке крови производился подсчет общего количества гранул в 50 лимфоцитах и нейтрофилах. Активность фермента выражалась средним числом гранул в одной клетке. Для описания структуры популяции лейкоцитов рассчитывали среднюю активность фермента в клетке, коэффициент вариации, характеризующий разнородность популяции, коэффициент асимметрии распределения активности фермента между клетками, а также энтропию информации (Гасанов А.И. Ферментный статус лейкоцитов при различных хронических бронхолегочных заболеваниях у детей. Авт. дисс. канд., М., 1979. - 16 С.).

Однако недостатком этого способа является то, что он позволяет диагностировать лишь период (обострение или ремиссия) заболевания, причем лишь при тяжелых двусторонних бронхолегочных поражениях.

Прототипом заявляемого изобретения является способ диагностики воспалительных процессов бронхолегочной системы, включающий в себя анализ показателей организма с помощью инструментальных методов, определение значимых показателей, их анализ. В качестве инструментальных методов используют хемилюминесценцию, спектрофотометрию и ракетный электрофорез. В качестве значимых показателей определяют спонтанную и индуцированную хемилюминесценцию, уровень антиоксидантной активности плазмы крови, содержания малонового диальдегида, уровни 1 - ингибитора протеаз и эластазы. В ходе анализа показателей определяют средние абсолютные показатели у здоровых людей и определяют интегральный показатель К по формуле, диагностируют наличие воспалительного процесса в БЛС при значении интегрального показателя менее 125 (патент РФ “Способ диагностики воспалительных процессов бронхолегочной системы”, №2131608, G 01 N 33/50; 33/52; 33/68. Бюл. изобр. №16, 1999).

Однако данный способ диагностики не позволяет выявить фазы воспалительного процесса (обострение, ремиссия) и, тем более, оценить степень активности воспалительного процесса в фазе обострения.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка точного и надежного способа диагностики воспалительного процесса БЛС, а также возможность разграничения его по степени выраженности воспаления с целью своевременного назначения адекватного лечения и достижения максимальной эффективности терапии у детей с хроническими бронхолегочными заболеваниями.

Поставленная задача в предлагаемом способе диагностики решается тем, что проводят анализ показателей организма с помощью инструментального метода, в качестве которого используют цитоморфоденситометрический метод определения значимых показателей организма, по активности ферментов клеток крови вычисляют интегральный цитохимический индекс активности воспалительного процесса К, и при значении К=2,50-3,50 диагностируют максимальную степень активности воспалительного процесса, при К=1,50-2,49 диагностируют умеренную степень активности воспалительного процесса, при К=0,50-1,49 - минимальную степень активности воспалительного процесса бронхолегочной системы у детей по сравнению с нормой (Кнор.=-0,50-0,49).

Сущность заявляемого способа диагностики воспалительных процессов БЛС у детей заключается в том, что цитоморфоденситометрическим методом с использованием анализатора изображения клетки определяют активность окислительно-восстановительных ферментов клеток крови: сукцинатдегидрогеназы (СДГ), митохондриальной -глицерофосфатдегидрогеназы (ГФДГ) лимфоцитов периферической крови. Используют 19 цитохимических параметров, характеризующих клеточный и субклеточный уровень. 

Измерение цитохимических показателей осуществляют по общеизвестньм методикам: количественному цитохимическому методу определения активности дегидрогеназ в клетках периферической крови (Нарциссов Р.П.Применение п-нитротетразолия фиолетового для количественного цитохимического определения дегидрогеназ лимфоцитов человека.// Арх. анат. - 1969. - N5. - С.85-91; Нарциссов Р.П. Прогностические возможности клинической цитохимии.// Советская педиатрия. - М., 1984. - С.267-294). Количественный цитохимический метод определения активности дегидрогеназ в клетках крови основан на способности п-нитротетразолия фиолетового в процессе ферментативных реакций образовывать нерастворимые в воде круглые гранулы формазана, число которых визуально оценивается в каждой клетке. Анализ числа гранул в 50 лимфоцитах позволяет определить следующие статистические параметры: среднюю величину активности (Q), коэффициенты асимметрии (А), эксцесса (Е), вариации (V), относительной энтропии информации (Н). Анализатор изображения клетки (цитоморфоденситометрический метод - ЦЦМ метод) помимо автоматического подсчета числа гранул формазана в каждой клетке позволяет определить их геометрические (площадь аА) и оптические параметры (оптическая плотность оА, интегральная оптическая плотность аI), расстояние между гранулами (еА). (Нарциссов Р.П. Анализ изображения клетки - следующий этап развития клинической цитохимии в педиатрии.// Педиатрия. - №4 - М., 1998. - С.101-105; Здоровье, болезнь и лекарство/под ред. проф. Р.П.Нарциссова. М., 1999. - 57 С.; Петричук С.В., Шищенко В.М., Духова З.Н. Цитоморфоденситометрический метод в оценке функциональной активности митохондрий лимфоцитов в норме и при патологии./ В сб. Митохондрии в патологии. Пущино, 2001. С.19-20). При определении активности сукцинатдегидрогеназы (СДГ) - фермента, локализованного на внутренней мембране митохондрий и отражающего функциональную активность митохондрий, геометрические размеры гранул (площадь, периметр) представляют собой размеры митохондрий, а оптические параметры - интенсивность ферментной реакции. ЦДМ метод позволяет оценить функциональную активность отдельно лежащих митохондрий и митохондрий, объединенных в конгломераты (кластеры). С помощью этого метода определяется число митохондрий, составляющих кластеры (gAn), их площадь (gA), оптическую плотность (gO), а также общее количество образованного в клетке продукта реакции (красителя) (prod).

Таблица 1.

Значения цитохимических параметров для пациентов с разной степенью активности воспалительного процесса и у здоровых и значения вычисленного индекса К. 
Цитохимический параметр Степени активности воспалительного процесса 
Максимальная

(3 степень) Умеренная 

(2 степень) минимальная (1 степень) Норма (отсутствие воспалительного процесса) 
Активность СДГ 
1 Число гранул (ед) AAN 14,25±0,94 15,39±0,52 15,77±0,73 15,53±0,27 
2 Площадь гранул АА 156,17±7,13 154,30±6,36 152,43±9,09 154,94±3,22 
3 Оптическая плотность гранул АО 22,21±0,43 21,99±0,29 22,053±0,47 22,23±0,15 
4 Расстояние между гранулами ЕА 22,07±0,79 20,73±0,43 20,38±0,51 18,96±0,55 
5 Число очагов в кластере GAN 6,50±0,56 7,50±0,32 7,73±0,37 7,16±0,18 
6 Площадь очагов в кластере GA 206,68±33,81 194,43±11,50 169,24±10,54 180,93±8,24 
7 Оптическая плотность GO 31,52±0,67 31,24±0,47 31,03±0,65 32,16±0,25 
8 Интегральная оптич. плотность AI 3954,78±198,16 3910,77±197,29 3751,86±315,66 3879,74±98,26 
9 Общий продукт prod 43209±3662 55679±2373 48876±1132 54780±1069 
10 Средняя активность СДГ в популяции Q 18,29±0,69 19,13±0,37 19,10±0,51 21,01±0,24 
11 Коэффициент асимметрии А 0,32±0,08 0,32±0,05 0,49±0,07 0,40±0,05 
12 Коэффициент эксцесса Е -0,48±0,15 -0,57±0,08 -0,23±0,17 -0,70±0,09 
13 Коэффициент вариации V 24,44±0,95 23,33±0,49 23,45±0,73 22,81±0,41 
14 Коэффициент энтропии информации Н 0,711±0,013 0,722±0,007 0,723±0,009 0,751±0,006 
Активность ГФДГ 
15 Активность ГФДГ в популяции лимфоцитов Q 6,41±0,52 6,67±0,43 6,76±0,40 8,12±0,35 
16 Коэффициент асимметрии А 0,73±0,14 0,47±0,07 0,56±0,09 0,37±0,06 
17 Коэффициент эксцесса Е 0,37±0,43 -0,17±0,15 -0,26±0,16 -0,46±0,09 
18 Коэффициент вариации V 62,00±5,17 54,51±2,23 55,14±2,49 47,01±1,86 
19 Коэффициент энтропии информации Н 0,637±0,018 0,643±0,009 0,650±0,014 0,701±0,007 
Интегральный цитохимический индекс активности воспаления К, усл.ед. 2,81±0,09 1,92±0,06 1,08±0,08 0,03±0,34 


Как показала экспериментальная проверка, оптимальным для диагностики воспалительных процессов является использование 19 цитохимических параметров, представленных в таблице 1, и вычисление на их основе цитохимического индекса с помощью математического метода нейронных сетей.

Определяют интегральный цитохимический индекс К, соответствующий минимальной, умеренной и максимальной степеням активности воспалительного процесса по сравнению

с нормой, которые устанавливаются изначально по клинико-лабораторным параметрам. Минимальная (I степень) диагностируется у детей с небольшим количеством слизистой мокроты, немногочисленными влажными хрипами (чаще локальными), при нормальном общем анализе крови; умеренная (II степень) - у больных с умеренно выраженными клиническими признаками, без гнойной мокроты и при отсутствии воспалительных изменений периферической крови и максимальная (III степень) активности диагностируется у больных с наиболее выраженными клиническими признаками, включая отделение гнойной мокроты, обилие хрипов в легких, и признаками воспалительной реакции периферической крови в виде лейкоцитоза (10 и более *109/л) и/или ускорения СОЭ (более 15 мм/час).

В дальнейшем степень активности воспалительного процесса в бронхах определяют по цитохимическому интегральному индексу К на основе созданного в процессе исследования математического алгоритма на основании базы данных из 200 наблюдений. 

Степень активности воспалительного процесса Значения цитохимического индекса К 
Максимальная (3 степень) К=2,50-3,50 
Умеренная (2 степень) К-1,50-2,49 
Минимальная (1 степень) К=0,50-1,49 
Отсутствие воспалительного процесса (норма) К=(-0,50)-0,49 


Существенным отличием заявляемого способа диагностики воспалительных процессов при бронхолегочных заболеваниях у детей от известных способов является то, что способ обеспечивает высокую степень достоверности диагностики не только фаз воспалительного процесса (обострение, ремиссия), но и определение степени активности воспалительного процесса (фиг.1). Это особенно актуально для больных с умеренной по клинико-лабораторным данным степенью активности воспалительного процесса, при которой наиболее трудно определить оптимальную интенсивность антибактериальной терапии (парентеральная или пероральная).

Способ иллюстрируется следующими примерами. 

Пример 1.

Ребенок К-ко А., 15 лет. Диагноз: Двусторонняя хроническая пневмония, пневмосклероз и деформация бронхов базальных сегментов нижних долей обоих легких, двусторонний гнойный эндобронхит. Фаза обострения.

Клиника, анализы: При поступлении состояние больного расценено как среднетяжелое. Он имел жалобы на влажный кашель с отхождением умеренного количества гнойной вязкой мокроты. Температура тела была нормальной (36,6 °C). В нижних отделах легких выслушивалось большое количество среднепузырчатых влажных хрипов. Рентгенологически отмечено умеренное вздутие легких, резкое усиление и деформация рисунка в прикорневых отделах и в зонах базальных сегментов. Корни легких расширены, структурны. 

В общем анализе крови выявлен лейкоцитоз (14,4×10 9/л), нейтрофилез (90%), СОЭ 2 мм/час. В мокроте высеены Н.Influenzae, S.Pneumoniae.

По данным традиционного клинико-лабораторного обследования была диагностирована максимальная 3 степень активности хронического воспалительного процесса в бронхах.

По цитоморфометрическим показателям вычисленный индекс составил К=3.44, что соответствует максимальной степени активности воспалительного процесса. Проведенное лечение цефтриаксоном 2 г 1 раз в сутки внутривенно в течение 10 дней привело к положительной клинической динамике в виде урежения кашля, уменьшения количества влажных хрипов и отделяемой мокроты и изменения ее характера (слизисто-гнойная), нормализации показателей общего анализа крови (лейкоциты 4,4×109/л, нейтрофилы 53%, СОЭ – 2 мм/час), элиминации патогенов из секрета бронхов. Однако при бронхоскопии, выполненной по окончании лечения, сохранялся двусторонний нижнедолевой гнойный эндобронхит, что вызывало затруднение в оценке степени активности: по клинико-лабораторным данным 2 степень, по эндоскопическим - 3 степень. По цитоморфометрическим показателям вычисленный индекс составил К=2,14, что соответствует умеренной 2-й степени активности воспалительного процесса (фиг.2). 

Пример 2.

Ребенок Р-нев Д., 12 лет. Диагноз: Врожденный порок развития бронхов проксимального типа, вторичный хронический бронхит.

Клиника, анализы: При поступлении состояние больного расценено как среднетяжелое. Он имел жалобы на редкий влажный кашель с отхождением небольшого количества слизисто-гнойной мокроты. Температура тела была нормальной (36,6 °C). В нижних отделах легких выслушивалось умеренное количество среднепузырчатых влажных хрипов.

Рентгенологически отмечено перибронхиальное утолщение стенок бронхов в 9-10 сегментах обоих легких.

Показатели общего анализа крови - в пределах нормы: лейкоциты - 7,5×10 9/л, нейтрофилы - 58%, СОЭ 3 мм/час. В мокроте высеены Н.Influenzae, S. Pneumoniae. По данным традиционного клинико-лабораторного обследования была диагностирована умеренная 2 степень активности хронического воспалительного процесса в бронхах.

По цитоморфометрическим показателям вычисленный индекс составил К=2,52, что соответствует максимальной 3 степени активности воспалительного процесса. Проведенное лечение цефтриаксоном 2 г 1 раз в сутки внутривенно в течение 10 дней привело к положительной клинической динамике в виде урежения кашля, уменьшения количества влажных хрипов и отделяемой мокроты, а также изменения ее характера (слизистая). Показатели общего анализа крови оставались нормальными: лейкоциты 7,2×10 9/л, нейтрофилы 40%, СОЭ - 6 мм/час. Произошла элиминация патогенов из секрета бронхов. По клинико-лабораторным данным была диагностирована минимальная 1 степень активности воспалительного процесса и по цитоморфометрическому индексу К=0,546 - минимальная степень активности воспалительного процесса. Данный пример иллюстрирует более точное определение исходной (максимальной) степени активности воспалительного процесса по цитоморфометрическому индексу, потребовавшей более активной антибактериальной терапии в виде парентерального введения цефтриаксона, и совпадение результатов оценки степени активности по окончании лечения, что подтверждает достигнутый достаточный эффект терапии (фиг.3).

Пример 3.

Ребенок К-тюк А., 7 лет. Диагноз: Синдром дисфункции цилиарного эпителия. Двусторонний хронический бронхит. Двусторонний хронический риносинуит. 

Клиника, анализы: При поступлении состояние больного расценено как среднетяжелое. Беспокоил частый влажный кашель с отхождением умеренного количества слизисто-гнойной мокроты. Температура тела была нормальной (36,6 °C). В обоих легких выслушивалось большое количество среднепузырчатых влажных и умеренное - сухих хрипов.

Рентгенологически отмечено выраженное утолщение стенок бронхов С7,10 правого легкого и левой нижней доли, усиление и деформация рисунка в прикорневых отделах с обеих сторон. Показатели общего анализа крови - в пределах нормы: лейкоциты - 5,9×109/л, нейтрофилы - 41%, СОЭ 2 мм/час. В мокроте высеены S.Pneumoniae, H.Influenzae.

По данным традиционного клинико-лабораторного обследования была диагностирована умеренная 2 степень активности хронического воспалительного процесса в бронхах.

По цитоморфометрическим показателям вычисленный индекс составил К=1,82, что соответствует умеренной 2 степени активности воспалительного процесса. Проведенное лечение цефтриаксоном 1 г 1 раз в сутки внутривенно в течение 10 дней привело к положительной клинической динамике в виде улучшения общего самочувствия, снижения интенсивности кашля, уменьшения количества влажных хрипов и практического прекращения отделения мокроты, а также элиминации патогенов из секрета бронхов и снижению активности воспаления до 1 степени. Однако на 10-е сутки лечения цитоморфометрический индекс составил К=1,56, что соответствует умеренной 2-й степени активности воспаления, требующей продолжения терапии (фиг.4).

Предлагаемое изобретение позволяет разработать точный способ диагностики воспалительного процесса БЛС, а также возможность разграничения его по степени выраженности воспаления с целью своевременного назначения адекватного лечения и достижения максимальной эффективности терапии у детей с хроническими бронхолегочными заболеваниями. Использование нейросетевых алгоритмов дает более качественный результат, чем распространенные в медицине методы построения линейных моделей.

Анализ полученных результатов экспериментальной проверки показал, что одновременно с возможностью диагностики степени активности воспаления по величине интегрального индекса с учетом значения других показателей возможно решение вопроса об интенсивности и длительности курса терапии (К2,5 - парентеральная антибактериальная терапия, К1,5 - завершение терапии). Определение цитохимического интегрального индекса активности К сокращает время для назначения адекватной противовоспалительной терапии и определяет необходимую продолжительность курса терапии.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ диагностики воспалительных процессов бронхолегочной системы у детей, включающий в себя анализ показателей организма с помощью инструментального метода, определение значимых показателей, их анализ и диагностирование состояния больного, отличающийся тем, что в качестве инструментального метода используют цитоморфоденситометрический метод, где исследуют активность ферментов сукцинатдегидрогеназы (СДГ) и альфа-глицерофосфатдегидрогеназы (-ГФДГ) лимфоцитов периферической крови, при этом активность СДГ определяют по числу, площади и оптической плотности отдельных и объединенных в кластеры гранул, расстоянию между ними, по интегральной оптической плотности и общему продукту реакции, а также для СДГ и -ГФДГ определяют параметры распределения лимфоцитов: среднюю активность в популяции лимфоцитов, коэффициенты асимметрии, эксцесса, вариации и энтропии информации, вычисляют интегральный цитохимический индекс активности воспалительного процесса К и при значении К=2,50-3,50 диагностируют максимальную степень активности воспалительного процесса, при К=1,50-2,49 диагностируют умеренную степень активности воспалительного процесса, при К=0,50-1,49 - минимальную степень активности воспалительного процесса бронхолегочной системы у детей.