СПОСОБ РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ЛЕГКИХ
METHOD OF X-RAY EXAMINATION OF THE LUNGS

Изобретение относится к области медицины, а именно к способам проведения флюорографии с использованием рентгенонегативных контрастных веществ [A61B 6/02, A61K 49/00, A61K 49/04, A61K 49/06, A61K 49/08, A61K 49/10].
Из уровня техники известна РЕНТГЕНОКОНТРАСТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПРЯМОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ЛЕГКИХ [DE19730923 (A1), 21.01.1999], состоящая из распыляемой смеси водорастворимого йодсодержащего контрастного вещества и изотонического раствора хлорида натрия, который образует аэрозоль с размером капель 2-6 (предпочтительно 4-6) мкм, доступного для легких.
Недостатком аналога является высокая степень возникновения реакции у обследуемых на йодсодержащие радиоконтрастные вещества, связанная с хемотаксическим воздействием йода, карбоксильных групп на клетки, а также с осмотической токсичностью и локальным ионным дисбалансом, возникающим в просвете сосуда при болюсном введении ионных рентгеноконтрастных средств.
Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБЫ И КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ДОБЫЧИ КОНТРАСТНОСТИ В ЛЕГКИХ [WO2011035140 (A1), опубл.: 24.03.2011], в котором композиция, содержащая: поверхностно-активный агент, характеризующийся сродством к границе раздела альвеол/газ человека и содержащий, по меньшей мере, часть полипептида сурфактанта легких млекопитающих или его имитацию; и, связанный с указанным агентом, контрастный компонент, положение которого в легких можно обнаружить извне тела, чтобы обеспечить получение изображения по меньшей мере части респираторных тканей млекопитающего, обнаружение осуществляется посредством обнаружения x-излучением, оптическим излучением, магнитным резонансом или эмиссией атомных частиц. Способ визуализации респираторной ткани млекопитающего, включающий введение млекопитающему композиции для визуализации путем ингаляции или легочной инстилляции в количестве, эффективном для распространения по меньшей мере по части площади альвеолярной поверхности легких млекопитающего, а также обнаружение и отображение положения контрастного фрагмента для указания присутствия или положения представляющей интерес ткани.
Основной проблемой прототипа является высокая трудоемкость проведения обследования, обусловленная применением кроме рентгеноконтрастного вещества, в качестве которого применяют соли бария или йода, полипептида сурфактанта, что ограничивает применение такого метода для широких масс населения в короткие сроки из-за необходимости достаточного запаса композиции. Кроме того, приведенному прототипа также характерно возникновение реакции на применяемые радиоконтрастные вещества.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.
Технический результат изобретения заключается в усилении контрастирования плотных тканей и повышение степени контрастирования изображения легких.
Указанный технический результат достигается за счет того, что способ рентгенологического исследования легких, характеризующийся введением в легкие для визуализации изображения рентгеноконтрастного вещества, отличающийся тем, что в качестве рентгеноконтрастного вещества обследуемому пациенту вводят водород, который он вдыхает через рот глубоким максимальным вдохом в объеме равным сумме дыхательного объема и резервного объема вдоха своих легких.
В частности, объем дыхательного мешка ограничен двумя литрами, что при нормальном атмосферном давлении соответствует средней сумме дыхательного и резервного объемов вдоха человека.
Краткое описание чертежей.
На фиг.1 показан рентгенографический снимок легких обследуемого пациента с вдыханием воздуха.
На фиг.2 показан рентгенографический снимок легких того же пациента с вдыханием водорода.
Осуществление изобретения.
Одним из главных методов раннего выявления социально опасных заболеваний является флюорография – профилактический и диагностический метод рентгенологического обследования органов грудной полости и легких. Флюорография грудной клетки является скрининговым исследованием для выявления рака, туберкулеза и профессиональных болезней легких. Это связано с относительно небольшой стоимостью рентгеновских аппаратов, простотой, надежностью и уже давно сложившейся традиционной школой рентгенологии. Однако флюорография кроме достоинств имеет главный недостаток – низкую чувствительность. Наибольшие трудности при массовых исследованиях возникают при диагностике рака легкого. В ранней фазе изображение опухоли трудно различить из-за ее малой величины и большого числа теней.
Для того чтобы дифференцировать ткани, обладающие одинаковыми способностями задерживать рентгеновские лучи, применяют искусственное контрастирование. В организм вводят вещества, способные поглощать рентгеновское излучение сильнее или слабее, чем мягкие ткани, что позволяет достичь необходимого контраста исследуемых органов.
Различают 2 группы искусственного контрастирования: методы прямого и непрямого контрастирования. Прямое контрастирование основано на введении контрастного вещества непосредственно в полость исследуемого органа или в окружающую его полость, ткань. Непрямое контрастирование основано на способности некоторых органов избирательно улавливать из крови контрастное вещество, концентрировать его и выводить со своим физиологическим секретом. После введения таких веществ через определенное время при рентгенологическом исследовании можно различить у пациента желчные протоки, желчный пузырь, полостную систему почек, мочеточники, мочевой пузырь. Контрастные вещества, вводимые в организм, подразделяются на рентгенопозитивные (тяжелые) и рентгенонегативные (газообразные). В настоящее время для исследования органов грудной полости применяются только рентгенопозитивные вещества.
К рентгенопозитивным относятся вещества с высокой молекулярной массой и поглощающие рентгеновское излучение в значительно большей степени, чем ткани организма.
Газообразные вещества, как правило, закись азота и углекислый газ, относятся к рентгенонегативным контрастным веществам.
Основные требования к рентгеноконтрастным веществам: создание высокой контрастности изображения, безвредность при введении в организм, быстрое выведение из организма. Введение рентгенонегативного (газообразного) вещества в ткань легкого, а точнее в полости бронхов и альвеол, усиливает рентгеноконтрастность патологических очагов в случае их наличия путем отсечения окружающего фона, мешающего зрительному восприятию. В настоящее время для исследования органов грудной полости применяются только рентгенопозитивные вещества.
С помощью указанных методов повышается чувствительность рентгенологического исследования. Высокочувствительные тесты эффективны на первом этапе диагностики, когда врачу необходимо отбросить массу первоначальных предположений.
Заявленный способ рентгенологического исследования легких основан на естественной контрастности изображения легких с использованием водорода, выполняющего роль рентгенонегативного вещества.
2
2
2
2
2
Применение водорода для дыхания было исследовано в 70-х годах прошлого века для использования его в дыхательных аппаратах. В исследованиях решалась проблема подводных погружений, где приемлемым решением для замены гелия на больших глубинах является применение водорода. Lanphier в 1972 г. проанализировал ряд работ, посвященных различным аспектам этой проблемы. Его прогноз в отношении максимальной произвольной вентиляции при использовании дыхательных смесей с водородом на больших глубинах был полностью основан на учете относительной плотности газа, хотя при этом принималось во внимание и возможное влияние низкой вязкости водорода. Серия погружений в барокамере под давлением, эквивалентным таковому на глубине 61 м, обеспечила возможность сравнительного исследования эффективности водорода, гелия и азота. Результаты изучения функции дыхания в этих экспериментах были проанализированы в 1974 г., которые показали, что максимальная произвольная вентиляция при дыхании смесью, содержащей 97% Н и 3% 0, на глубине 61 м была на 152% выше, чем при дыхании на этой же глубине смесью, содержащей 97% N и 3% 0, и на 32% выше, чем при дыхании смесью, содержащей 97% Не и 3% 0. Величина максимальной произвольной вентиляции во время дыхания водородно-кислородной смесью на глубине 61 м была также на 16% выше, чем максимальная произвольная вентиляция при дыхании воздухом при нормальном давлении [https://meduniver.com/Medical/Physiology/1612.html MedUniver].
Водород представляет собой физиологически нейтральный газ, который рассматривали и использовали при глубоководных погружениях многие исследователи. Однако он взрывоопасен в смесях, где содержание кислорода превышает 4%. Brauer и сотрудники в 1966-1971 гг. установили, что наркотическая способность водорода согласуется с его растворимостью в жирах, она выше, чем у гелия или неона, но ниже, чем у азота. Два успешных погружения с использованием водорода были сделаны в 1967 г. на глубину 61 м (10 и 20 мин) и в 1970 и 1977 гг. на глубину 4-61 м (10-108 мин). При проведении этих экспериментов значительных изменений в биомедицинских показателях не обнаружено [https://meduniver.com/Medical/Physiology/1675.html].
Влияние водорода на организм человека также подробно исследовано и описано в статье Рахманин Ю.А., Егорова Н.А., Махайлова Р.И., Рыжова И.Н., Каменецкая Д.Б., Кочеткова М.Г. МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ВОДОРОД: БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ, возможности ПРИМЕНЕНИЯ В ЗДРАВООХРАНЕНИИ (ОБЗОР) Федеральное государственное бюджетное учреждение «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровых» Министерства здравоохранения Российской Федерации, 119991, г. Москва [https://cyberleninka.ru/article/n/molekulyarnyy-vodorod-biologicheskoe-deystvie-vozmozhnosti-primeneniya-v-zdravoohranenii-obzor]. В этой статье говорится о возможностях применения водорода в медицине, в том числе и о терапевтических потенциалах водорода, наиболее активные исследования которых проводятся в Японии.
Способ рентгенологического исследования легких заключается в следующем.
Перед выполнением исследования пациент берет в рот загубник дыхательного мешка, соединенный шлангом через редуктор с баллоном, содержащим водород. Емкость дыхательного мешка не превышает 2 л при нормальном атмосферном давлении, что приблизительно соответствует средней сумме дыхательного и резервного объемов вдоха человека. Дыхательный и резервный объем вдоха являются составляющими жизненной емкости легких. Жизненная емкость легких – это количество воздуха, которое выходит из легких при максимально глубоком выдохе после максимально глубокого вдоха [http://elib.umsa.edu.ua/jspui/bitstream/umsa/9007/1/Physiology_of_the_breathing_system_Module%202.pdf]. Она в норме составляет величину от 3300 до 4800 мл (у мужчин 4000-4800 мл, у женщин – 3300-4000 мл. Дыхательный объем - объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха при каждом дыхательном цикле в состоянии покоя. Он равняется 400-500 мл. Резервный объем вдоха – часть дополнительного воздуха, который можно вдохнуть при максимальном вдохе после обычного. Его величина в норме составляет от 1900 до 3300 мл.
Далее пациент делает глубокий выдох через нос, после чего плотно обхватывает загубник губами, делает глубокий максимальный вдох ртом и задерживает дыхание. После вдоха и задержки дыхания осуществляют фотографирование видимого изображения на флюоресцентном экране установки для рентгенологического обследования.
За счет малого атомного веса водород в наименьшей степени задерживает рентгеновские лучи и благодаря тому, что плотность водорода в нормальных условиях составляет 0,09 кг/м куб., а воздуха 1,204 кг/м куб. усиливается контрастирование плотных тканей и повышается степень контрастирования изображения легких. После анализа изображения рентгенологом при возникновении подозрений назначают пациенту дообследование традиционными способами.
Достоинства метода: повышение чувствительности, безвредность и низкая трудоемкость проведения исследования. Трудоемкость проведения исследования описанным способом приближена к трудоемкости исследования без применения каких-либо рентгеноконтрастных веществ из-за отсутствия необходимости дополнительной подготовки рентегеноконтрастного вещества перед проведением исследования, однако применение водорода в качестве рентгеноконтрастного вещества повышает эффективность исследования. Использование описанного способа позволяет проводить ускоренную диагностику вирусных пневмоний в ранней стадии их развития. Безопасность гарантируется биологической инертностью водорода, т.е. отсутствием взаимодействия с химическими и биологическими структурами.
В качестве примера осуществления изобретения, подтверждающих пригодность заявленного способа рентгенологического исследования легких для диагностики автор провел рентгенографию легких традиционным способом с вдыханием воздуха и описанным способом с вдыханием водорода с помощью рентгеновского аппарата GE Precision RXI.
На фиг.1 показан рентгенографический снимок легких обследуемого пациента с вдыханием воздуха, на фиг.2 - рентгенографический снимок легких того же пациента с вдыханием рентгеноконтрастного вещества - водорода, описанным в материалах заявки способом. Очевидно, что снимок, полученный способом искусственного контрастирования с использованием водорода (см. Фиг.2) обладает более высокой структурностью, т.е. с более хорошей видимостью легочного рисунка по сравнению со снимком, показанным на фиг.1. Кроме того, второй снимок более контрастный, на рентгенограмме имеются черный, белый и переходные от черного к белому цвета, что более качественно отражает различную степень поглощения и прохождения рентгеновых лучей через различные ткани.