Оценка кристаллизационной активности мочи на основе динамического лазерного светорассеяния

А.Е. Шупенев; А.В. Щербачев; А.В. Сивков; М.Ю. Просянников; С.А. Голованов; Д.А. Войтко; Н.В. Анохин; И.А. Кудашов; А.В. Павлов; И.С. Коршунов; А.Н. Тихомиров; О.И. Аполихин

doi:10.18127/j15604136-202406-08

Оценка кристаллизационной активности мочи на основе динамического лазерного светорассеяния

А.Е. Шупенев¹, А.В. Щербачев², А.В. Сивков³, М.Ю. Просянников⁴, С.А. Голованов⁵, Д.А. Войтко⁶, Н.В. Анохин⁷, И.А. Кудашов⁸, А.В. Павлов⁹, И.С. Коршунов¹⁰, А.Н. Тихомиров¹¹, О.И. Аполихин¹²

научная статья УДК 602 Страницы: 84-91 doi.org/10.18127/j15604136-202406-08

^{1,2,8,9,10,11,12} Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (Москва, Россия)
^3,4,5,6,7 НИИ урологии и интервенционной радиологии им. Н.А. Лопаткина – филиал ФГБУ «НРМИЦ радиологии» Минздрава России (Москва, Россия)

Ключевые слова: Мочекаменная болезнь (МКБ)кристаллизационная активность мочи лазерное светорассеяние кальций-оксалатные кристаллы метаболические нарушения биохимический анализ диагностический прибор

Аннотация

Постановка проблемы. Как в России, так и в мире наблюдается значительный рост заболеваемости мочекаменной болезнью (МКБ). Важная задача в диагностике и лечении пациентов с МКБ – выявление причин литогенеза, который определяется на основе биохимического анализа крови и мочи, а также анализа химического состава мочевых камней. Однако это не позволяет оценить активность физико-химических процессов, участвующих в кристаллообразовании.

Цель. Разработать метод оценки активности ингибирования образования кристаллов в моче на основе динамического лазерного светорассеяния.

Результаты. Разработан экспериментальный стенд, использующий принципы лазерной турбидиметрии и нефелометрии, для анализа оптических свойств растворов мочи и их фантомов. Стенд позволяет оценивать динамику и основные фазы кристаллообразования в моче пациентов с оксалатным уролитиазом.

Практическая значимость. Результаты исследования показывают принципиальную возможность различения и оценки динамики протекания реакций у биологических расторов с различной активностью ингибирования образования кристаллов разработанным методом. Это открывает перспективы для разработки простых в использовании диагностических приборов, которые позволят в режиме реального времени определять кристаллизационные и антикристаллизационные свойства мочи, что существенно улучшит диагностику, лечение и профилактику МКБ.

Поступила: 11.10.2024
Одобрена: 30.10.2024
Принята: 20.11.2024

Для цитирования

Шупенев А.Е., Щербачев А.В., Сивков А.В., Просянников М.Ю., Голованов С.А., Войтко Д.А., Анохин Н.В., Кудашов И.А., Павлов А.В., Коршунов И.С., Тихомиров А.Н., Аполихин О.И. Оценка кристаллизационной активности мочи на основе динамического лазерного светорассеяния // Биомедицинская радиоэлектроника. 2024. № 6. С. 84–91. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604136-202406-08

Список источников

Каприн А.Д., Аполихин О.И., Сивков А.В., Анохин Н.В., Гаджиев Н.К., Малхасян В.А., Акопян Г.Н., Просянников М.Ю. Заболеваемость мочекаменнойболезнью в Российской Федерации с 2005 по 2020 гг. Экспериментальная и клиническая урология 2022;15(2)10-7; https://doi.org/10.29188/2222-8543-2022-15-2-10-17; [Kaprin A.D., Apolikhin O.I., Sivkov A.V., Anokhin N.V., Gadzhiev N.K., Malkhasyan V.A., Akopyan G.N., Prosyannikov M.Yu. The incidence of urolithiasis in the russian federation from 2005 to 2020. Eksperimentalnaya i Klinicheskaya urologiya= Experimental and Clinical Urology 2022;15(2)10-7. (In Russian)].
Rodgers AL. Physicochemical mechanisms of stone formation. Urolithiasis 2017; (45): 27–32.
Pak C.Y., Skurla C., Harvey J. Graphic display of urinary risk factors for renal stone formation // J Urol. 1985. V. 134. № 5. Р. 867–870.
Ryall R.L., Stapleton A.M.F. Urinary macromolecules in calcium oxalate stone and crystal matrix: good, bad, or indifferent // Calcium Oxalate in Biological Systems / Ed. S.R. Khan. Boca Raton: CRC Press. 1995. P. 265–290.
Hess B., Kok D.J. Nucleation, growth, and aggregation of stone forming crystals // Kidney Stones: Medical and Surgical Management / Eds. F.C. Coe, M.J. Favus, C.Y.C. Pak, J.H. Parks and G.M. Preminger. Philadelphia: Lippincott-Raven Publishers, 1996. P. 3–32.
Khan S.R. Interactions between stone-forming calcific crystals and macromolecules // Urol. Int. 1997. V. 59. № 2. P. 59–71.
Фрейтаг Д., Хруска К. Патофизиология нефролитиаза / Почки и гомеостаз в норме и при патологии: Пер. с англ. / Под ред. С. Клара. М.: Медицина. 1987. С. 390–420.
Hess B. Neue pathophysiologist Aspecte der Nephrolithiasis // Schwez. Med. Wsch. 1989. V. 119. № 26. P. 929–934.
Berland Y., Boistelle R., Olmer M. Urinary supersaturation with respect to brushite in patients suffering calcium oxalate lithiasis // Nephrol. Dial. Transplant. 1990. V. 5. № 3. P. 179–184.
Baumann J.M. Stone prevention: why so little progress? [editorial] // Urol. Res. 1998. V. 26. № 2. P. 77–81.
Levy F.L., Adams-Huet B., Pak C.Y. Ambulatory evaluation of nephrolithiasis: an update of a 1980 protocol // Am J Med. 1995. V. 98. № 1. P. 50–59.
Hess B., Hasler-Strub U., Ackermann D., Jaeger P. Metabolic evaluation of patients with recurrent idiopathic calcium nephrolithiasis // Nephrol. Dial. Transplant. 1997. V. 12. P. 1362–1368.
Pak C.Y., Poindexter J.R., Adams-Huet B., Pearle M.S. Predictive value of kidney stone composition in the detection of metabolic abnormalities // Am .J. Med. 2003. V. 115. № 1. P. 26–32.
Breslau N.A., Pak C.Y.C. Metabolic evaluation / Stones: Clinical Menagement of Urolithiasis / Ed. R.A. Roth, B Finlayson. Baltimore, London: Wiliams & Wilkins, 1983. P. 168–180.
Abraham P.A., Smith Ch.L. Medical Evaluation and Management of Calcium Nephrolithiasis // Med. Clin. of North. Am. 1984. V. 68. № 2. P. 281–299.
Ettinger B. Does hyperuricosuria play a role in calcium oxalate lithiasis? // J. Urol. 1989. V. 141. Pt. 2. P. 738–741.
Liatsikos E.N., Bernardo N.O., Dinlenc C.Z., Kapoor R., Smith A.D. Caliceal diverticular calculi: is there a role for metabolic evaluation? // J. Urol. 2000. V. 164. № 1. P. 18–20.
Sutherland J.W., Parks J.H, Coe F.L. Recurrence after a single renal stone in a community practice // Mineral Electrolyte Metabolism. 1985. V. 11. P. 67–69.
Strauss A.L, Coe F.L, Parks J.H. Formation of a single calcium stone of renal origin. Clinical and laboratory characteristics of patients // Arch Intern Med. 1982. V. 142. № 3. P. 504–507.
Orakzai N., Hanbury D.C., Farrington K. Screening for biochemical abnormalities in urolithiasis patients // J Ayub Med Coll
Abbottabad. 2004. V.16. № 2. P. 60–62.
Yagisawa T., Hayashi T., Yoshida A., Kobayashi Ch., Okuda H., Ishikawa N., Toma H. Comparison of Metabolic Risk Factors in Patients with Recurrent Urolithiasis Stratified according to Age and Gender // Eur. Urol. 2000. V. 38. P. 297–301.
Baumann J.M, Affolter B., Caprez U., Clivaz C., GKck Z., Weber R. Stabilization of calcium oxalate suspension by urinary macromolecules, probably an efficient protection from stone formation // Urol Int. 2007. V. 79. № 3. P. 267–272.
Tiselius H.-G., Fornander A.M., Nilsson A. Inhibition of Calcium Oxalate Crystallization in Urine // Urol. Res. 1987. V. 15. P. 83–86.
Sarig S., Garti M., Azoury R., Wax Y., Perlberg P. A Method for Discrimination Between Calcium Oxalate Stone Formers and Normals // J. Urol. 1982. V. 128. P. 645–649.
Baumann J.M. Problems related to the measurement of crystallization conditions in whole urine // Urol. Res. 1989. V. 17. P. 143–151.
Аполихин О.И. и др. Кристаллообразующая активность мочи и методы ее измерения // Экспериментальная и клиническая урология. 2023. Т. 16. № 3. С. 146–153.

[1] Каприн А.Д., Аполихин О.И., Сивков А.В., Анохин Н.В., Гаджиев Н.К., Малхасян В.А., Акопян Г.Н., Просянников М.Ю. Заболеваемость мочекаменнойболезнью в Российской Федерации с 2005 по 2020 гг. Экспериментальная и клиническая урология 2022;15(2)10-7; https://doi.org/10.29188/2222-8543-2022-15-2-10-17; [Kaprin A.D., Apolikhin O.I., Sivkov A.V., Anokhin N.V., Gadzhiev N.K., Malkhasyan V.A., Akopyan G.N., Prosyannikov M.Yu. The incidence of urolithiasis in the russian federation from 2005 to 2020. Eksperimentalnaya i Klinicheskaya urologiya= Experimental and Clinical Urology 2022;15(2)10-7. (In Russian)].

[2] Rodgers AL. Physicochemical mechanisms of stone formation. Urolithiasis 2017; (45): 27–32.

[3] Pak C.Y., Skurla C., Harvey J. Graphic display of urinary risk factors for renal stone formation // J Urol. 1985. V. 134. № 5. Р. 867–870.

[4] Ryall R.L., Stapleton A.M.F. Urinary macromolecules in calcium oxalate stone and crystal matrix: good, bad, or indifferent // Calcium Oxalate in Biological Systems / Ed. S.R. Khan. Boca Raton: CRC Press. 1995. P. 265–290.

[5] Hess B., Kok D.J. Nucleation, growth, and aggregation of stone forming crystals // Kidney Stones: Medical and Surgical Management / Eds. F.C. Coe, M.J. Favus, C.Y.C. Pak, J.H. Parks and G.M. Preminger. Philadelphia: Lippincott-Raven Publishers, 1996. P. 3–32.

[6] Khan S.R. Interactions between stone-forming calcific crystals and macromolecules // Urol. Int. 1997. V. 59. № 2. P. 59–71.

[7] Фрейтаг Д., Хруска К. Патофизиология нефролитиаза / Почки и гомеостаз в норме и при патологии: Пер. с англ. / Под ред. С. Клара. М.: Медицина. 1987. С. 390–420.

[8] Hess B. Neue pathophysiologist Aspecte der Nephrolithiasis // Schwez. Med. Wsch. 1989. V. 119. № 26. P. 929–934.

[9] Berland Y., Boistelle R., Olmer M. Urinary supersaturation with respect to brushite in patients suffering calcium oxalate lithiasis // Nephrol. Dial. Transplant. 1990. V. 5. № 3. P. 179–184.

[10] Baumann J.M. Stone prevention: why so little progress? [editorial] // Urol. Res. 1998. V. 26. № 2. P. 77–81.

[11] Levy F.L., Adams-Huet B., Pak C.Y. Ambulatory evaluation of nephrolithiasis: an update of a 1980 protocol // Am J Med. 1995. V. 98. № 1. P. 50–59.

[12] Hess B., Hasler-Strub U., Ackermann D., Jaeger P. Metabolic evaluation of patients with recurrent idiopathic calcium nephrolithiasis // Nephrol. Dial. Transplant. 1997. V. 12. P. 1362–1368.

[13] Pak C.Y., Poindexter J.R., Adams-Huet B., Pearle M.S. Predictive value of kidney stone composition in the detection of metabolic abnormalities // Am .J. Med. 2003. V. 115. № 1. P. 26–32.

[14] Breslau N.A., Pak C.Y.C. Metabolic evaluation / Stones: Clinical Menagement of Urolithiasis / Ed. R.A. Roth, B Finlayson. Baltimore, London: Wiliams & Wilkins, 1983. P. 168–180.

[15] Abraham P.A., Smith Ch.L. Medical Evaluation and Management of Calcium Nephrolithiasis // Med. Clin. of North. Am. 1984. V. 68. № 2. P. 281–299.

[16] Ettinger B. Does hyperuricosuria play a role in calcium oxalate lithiasis? // J. Urol. 1989. V. 141. Pt. 2. P. 738–741.

[17] Liatsikos E.N., Bernardo N.O., Dinlenc C.Z., Kapoor R., Smith A.D. Caliceal diverticular calculi: is there a role for metabolic evaluation? // J. Urol. 2000. V. 164. № 1. P. 18–20.

[18] Sutherland J.W., Parks J.H, Coe F.L. Recurrence after a single renal stone in a community practice // Mineral Electrolyte Metabolism. 1985. V. 11. P. 67–69.

[19] Strauss A.L, Coe F.L, Parks J.H. Formation of a single calcium stone of renal origin. Clinical and laboratory characteristics of patients // Arch Intern Med. 1982. V. 142. № 3. P. 504–507.

[20] Orakzai N., Hanbury D.C., Farrington K. Screening for biochemical abnormalities in urolithiasis patients // J Ayub Med Coll
Abbottabad. 2004. V.16. № 2. P. 60–62.

[21] Yagisawa T., Hayashi T., Yoshida A., Kobayashi Ch., Okuda H., Ishikawa N., Toma H. Comparison of Metabolic Risk Factors in Patients with Recurrent Urolithiasis Stratified according to Age and Gender // Eur. Urol. 2000. V. 38. P. 297–301.

[22] Baumann J.M, Affolter B., Caprez U., Clivaz C., GKck Z., Weber R. Stabilization of calcium oxalate suspension by urinary macromolecules, probably an efficient protection from stone formation // Urol Int. 2007. V. 79. № 3. P. 267–272.

[23] Tiselius H.-G., Fornander A.M., Nilsson A. Inhibition of Calcium Oxalate Crystallization in Urine // Urol. Res. 1987. V. 15. P. 83–86.

[24] Sarig S., Garti M., Azoury R., Wax Y., Perlberg P. A Method for Discrimination Between Calcium Oxalate Stone Formers and Normals // J. Urol. 1982. V. 128. P. 645–649.

[25] Baumann J.M. Problems related to the measurement of crystallization conditions in whole urine // Urol. Res. 1989. V. 17. P. 143–151.

[26] Аполихин О.И. и др. Кристаллообразующая активность мочи и методы ее измерения // Экспериментальная и клиническая урология. 2023. Т. 16. № 3. С. 146–153.