Contribuția spectroscopiei IR la analiza calculilor urinari în Medirex, a. cu.
Abstract:
Spectroscopia în infraroșu (IR) permite o analiză relativ precisă și fiabilă a compoziției chimice a calculului urinar, care este o condiție necesară pentru un tratament conservator adecvat și prevenirea recurențelor. În 2016, am analizat această metodă în Medirex, a. s., 812 pietre. În grupul nostru, am înregistrat o predominanță semnificativă a bărbaților asupra femeilor (2,3: 1). Urolitiaza afectează în principal categoria de vârstă a copiilor cu vârste cuprinse între 30 și 69 de ani, cu un vârf în vârstă de 60-69 de ani. Cele mai frecvente constatări în cohorta noastră au fost satelit în 28% din cazuri, satelit în două componente - satelit în 23%, satelit în trei componente - weddellit - apatit în 14% și uricit cu un singur component în 13%. Alte tipuri de calculi urinari au fost raportate semnificativ mai rar. Introducerea metodologiei spectroscopiei IR a îmbunătățit semnificativ analiza calculilor urinari.
Cuvinte cheie: urolitiază, calcul urinar, spectroscopie IR
* Toate tabelele, graficele și cifrele care fac parte din articol pot fi găsite în fișierul PDF atașat la sfârșitul studiului.
Introducere
Urolitiaza este o boală frecventă în țările industrializate de toate vârstele, cu un procent relativ mare de pacienți predispuși la recidivă. Formarea scării de urină este rezultatul unui proces în mai multe etape, în care echilibrul dintre factorii care permit cristalizarea sării de urină și factorii care o inhibă.
Urolitiaza apare ca urmare a unei tulburări metabolice, infecții ale tractului urinar sau ca urmare a modificărilor morfologice și funcționale ale sistemului uropoietic. Tratamentul conservator, precum și prevenirea recurenței constă în tratamentul tulburărilor metabolice care ar fi putut provoca sau favoriza formarea pietrelor urinare. Prin urmare, un mare accent în tratamentul și prevenirea recidivelor urolitiazei este pus pe determinarea precisă a compoziției chimice a calculilor urinari (1).
Calea umedă a analizei, care se bazează pe dovezi chimice ale grupurilor funcționale individuale și ionilor prezenți în calculul urinar, oferă multe rezultate fals pozitive și negative negative. Este extrem de nesigur și, prin urmare, nu este acceptat de Asociația Europeană de Urologie (EAU) ca metodă de identificare a compoziției chimice a calculilor urinari (2).
Spectroscopia cu infraroșu (FT-IR) este o metodă recomandată de această asociație ca metodă fizică pentru identificarea componentelor individuale ale calculilor urinari. Este pe bună dreptate considerat standardul de aur printre metodele disponibile în laborator pentru acuratețea, fiabilitatea și viteza de execuție (2,3). Este o metodă analitică nedistructivă în care eșantionul nu este deteriorat de analiză, dar oferă informații despre compoziția sa.
Esența spectroscopiei IR este interacțiunea radiației infraroșii cu masa studiată. În cazul absorbției fotonice, vorbim de spectroscopie în infraroșu de absorbție. Energia fotonilor în infraroșu (1-60 kJ/mol) nu este suficientă pentru a excita electronii pe orbite moleculare, ci este suficientă pentru a schimba starea vibrațională și de rotație a moleculei. Valorile obținute ale energiilor vibraționale sunt legate de puterea legăturilor chimice, geometria moleculară, greutatea nucleelor și servesc la identificarea structurii moleculare a substanței.
Spectroscopia IR oferă informații despre reprezentarea semiquantitativă sau cantitativă a componentelor majore și minore ale calculului urinar (4).
Știm aproximativ 40 de substanțe care pot face parte din calculii urinari. Compoziția și numele pietrelor urinare sunt date în tabelul 1(5).
Metodologie
Analiza FT-IR necesită prepararea unei tablete cu diametrul de 13 mm, care se formează prin amestecarea unei pulberi fine de piatră (0,1 - 0,5 mg) cu bromură de potasiu uscată - KBr (aproximativ 200 mg). Amestecul este procesat într-o formă specială sub o presiune de aproximativ 500 MPA într-o tabletă KBr transparentă. După introducerea în suportul cuvei a spectrometrului Nicolet iS10 (Thermo Scientific Inc.), se măsoară spectrul IR în intervalul de la 4.000 la 400 cm-1 (32 scanări), aerul fiind măsurat ca fundal al spectrului (64 scanări - gol).
Interferogramele probelor necunoscute au fost prelucrate folosind OMNIC9 SW (Thermo Scientific Inc.) și datele obținute au fost comparate cu spectrul de referință al bibliotecii disponibile (Kidney Stone Library-Basic, Kidney Stone coded - Nicolet CZ, s. R. O.).
Rezultatul comparației automate pentru identificarea spectrului a fost furnizat ca un set de opțiuni cu cea mai mare potrivire, probabilitatea unui anumit rezultat, cu 99% și probabilități mai mari care indică o potrivire perfectă între spectrele necunoscute și de referință. În fiecare caz, am comparat vizual spectrele selectate ale bibliotecii folosite cu eșantionul și am emis rezultatul final sub forma procentului de componente individuale ale calculului urinar.
Rezultatele
În 2016, am analizat un total de 812 calculi prin spectroscopie IR, din care 24 (3%) provin de la animale. Dintre cele 788 de probe de origine umană, una a fost concreția din scaunul sugarului, celelalte au fost pietre urinare. La 7 pacienți nu a fost posibil să se obțină rezultatul din diferite motive (puține materiale, interferențe).
Am analizat în medie 67,6 eșantioane pe lună, cea mai mare în noiembrie (92 de eșantioane), cea mai mică în august (65 de eșantioane). Am observat o diferență semnificativă între sexele din grupul nostru. Bărbații (552 calculi urinari - 70%) au avut un avantaj semnificativ față de femei (236 calculi urinari - 30%). Această diferență de gen este evidentă în fiecare lună a anului 2016 (graficul 1), La fel ca în toate grupele de vârstă peste 30 de ani, este mai puțin pronunțată în grupele de vârstă mai tinere (graficul 2).
Am înregistrat o incidență crescută a calculilor urinari în intervalul de vârstă de 30 - 69 de ani. Cea mai reprezentată grupă de vârstă este categoria pacienților cu vârsta cuprinsă între 60 și 69 de ani. Cel mai tânăr pacient era un băiat de 2 ani cu calcul urinar, cel mai în vârstă pacient din grupul nostru era o femeie de 91 de ani. Este prezentată distribuția vârstei în cohorta noastră, precum și diferențele dintre sexe în graficul 2.
Este prezentată apariția tipurilor individuale de calculi urinari din grupul nostru, împreună cu frecvența apariției acestora masa 2.
Cea mai frecventă constatare a fost calculii urinari cu un singur component - 354 pacienți (45%). Am înregistrat calculi cu două componente la 263 de pacienți (34%), calculi cu trei componente în 162 de cazuri (21%) și mai mult de trei componente la 1 pacient (0,1% - masa 2).
În calculii monocomponenți, cel mai adesea am diagnosticat satelit cu roată - 28%. A doua cea mai frecventă piatră urinară a fost o piatră de acid uric (13%). Am înregistrat weddellite pur la numai 1% dintre pacienți. Alte compoziții din beton monocomponent au fost rare. Aceste tipuri rare, împreună cu numărul și procentajul, sunt afișate în tabelul 2.
Cel mai frecvent calcul urinar cu două componente a fost whewellite - weddellite, în 23% din cazuri. În plus, am observat relativ des o combinație de satelit-uricit la 3%, satelit-apatit la 2,5% și dahlit-struvit la 2% dintre pacienți. La 3% dintre pacienți am diagnosticat o piatră cu două componente cu o compoziție chimică diferită, mai rară - masa 2.
În cazul betoanelor cu trei componente, cea mai comună compoziție chimică a fost whewellite - weddellite - apatite, în 14% din cazuri. Combinația whewellite - weddellit - dahlite a fost mult mai rară (2%). Am observat o compoziție diferită a calculului urinar cu trei componente la 5% dintre pacienți - sunt prezentate combinații triple individuale împreună cu procentul în tabelul 2.
Am diagnosticat mai mult de trei componente într-un singur caz - era vorba de o femeie de 36 de ani, iar calculul urinar avea compoziția whewellite - weddellite - apatite - struvite. Într-unul dintre cazurile deja menționate, piatra nu provine din tractul urinar, dar era coprolit la un sugar de două luni. Compoziția sa chimică a fost identificată ca dicitrat tricalcic tetrahidrat. Spectroscopia IR permite, de asemenea, identificarea artefactelor. În analiza pietrelor urinare, am găsit în cazuri individuale spectre tipice cărămizii și materiei prime pentru ceramică. Am analizat pietre urinare de la animale în 24 de cazuri (3% din toate probele). Câinele provenea din 22 de pietre urinare, una de la un iepure și una de la o pisică.
În ceea ce privește compoziția chimică a pietrelor urinare la câini, struvitul a fost cel mai frecvent (5 cazuri - 23%), împreună cu piatra de oxalat de calciu cu două componente - whwellite - weddellite (de asemenea, 5 cazuri - 23%). În plus, în trei cazuri (14%), am înregistrat o concrețiune cu trei componente, prin satelit - weddellite - apatit și o piatră cu două componente în compoziția struvit - dahlită. În două cazuri (9%) a existat piatră pură de cistină și o piatră bicomponentă compusă din struvit și apatit. Arată tipurile individuale de calculi urinari la câini, împreună cu procentul graficul 3.
Un eșantion de piatră urinară (100% carbonat de calciu - calcit sau vaterit) a venit de la un iepure și unul de la o pisică (whwellite cu trei componente - weddellite - apatit).
Discuţie
Înlocuirea metodei învechite de analiză umedă a pietrelor urinare prin spectroscopie IR a adus progrese semnificative în această analiză. Spectroscopia IR a rafinat analiza calculilor, a permis identificarea mai multor componente din calculii urinari multicomponenți împreună cu procentul acestora, identificarea acelor tipuri de calculi care nu erau identificabili prin vechea metodă de analiză (carbonat de calciu), captarea formelor atipice și rare de calculi urinari (calculi proteici). Cu toate acestea, spectroscopia IR are limitările sale: acuratețea analizei poate varia în funcție de tipul de concreție, compoziția sa și prezența impurităților. Chiar și rezultatul nu este fiabil dacă componenta este prezentă în volumul Site-ul nostru web folosește cookie-uri. Acestea sunt utilizate, de exemplu, pentru a analiza traficul către acest site sau pentru a îmbunătăți site-ul prin statistici anonime și pentru a personaliza reclame.
Navigând pe site, sunteți de acord cu principiile protecției datelor cu caracter personal și cu utilizarea cookie-urilor. Sunt de acord Politica de confidențialitate