Способ оценки состояния почки пациента на наличие рака
METHOD OF EVALUATING STATE OF THE PATIENT'S KIDNEY FOR THE PRESENCE OF CANCER

Изобретение относится к области медицины, а именно к онкоурологии, и может быть использовано для уточнения оценки состояния почки пациента на наличие новообразования и его стадии с учетом одновременно нескольких параметров, характеризующих состояние почки не только изменением количественных показателей, в число которых входят ее размеры, но и качественных показателей одновременно.
Известны способы оценки состояния почек с использованием методов лучевой диагностики, в том числе и из публикаций авторов заявляемого изобретения, которые выделены жирным шрифтом по тексту обзора всех аналогов (до завершения экспертизы):
- Birendra Josbi. Визуализация объемных образований почки // SonoAce-Ultrasound. 1999. №4. С. 3-10.
- Айрапетова Г.Д., Лукьянченко А.Б., Матвеев В.Б. Возможности магнитно-резонансной томографии в диагностике кистозных форм рака почки // Медицинская визуализация. 2006. №5. С. 61-67.
- Айрапетова Г.Д., Лукьянченко А.Б., Матвеев В.Б. Магнитно-резонансная томография в диагностике почечно-клеточного рака // Вестник онкологии. - 2007. №1. С. 26-31.
- Ховари Л.Ф., Шаназаров Н.А. Диагностика рака почки: современные тенденции // Фундаментальные исследования. - 2011. - №11. - С. 256-251.
- Попков, В.М., Никольский, Ю.Е., Чехонацкая, М.Л., Захарова, Н.Б., Понукалин, А.Н., Зуев, В.В. Лучевые методы диагностики рака почки // Саратовский научно-медицинский журнал. 2012. №3. С. 834-841.
- Имамвердиев С.Б., Гасымов Э.Д., Эфендиев Э.Н. Возможности современных методов диагностики рака почки // Медицинские новости. - 2013. №3. С. 72-75.
- Никольский Ю.Е., Попков В.М., Чехонацкая М.Л., Понукалин А.Н., Захарова Н.Б., Хмара Т.Г., Зуев В.В. Возможности лучевых методов визуализации в диагностике рака почечной паренхимы // Материалы конференции «Актуальные проблемы фундаментальной и клинической уронефрологии - 2013» (http://medconfer.com/node/2705, дата обращения 20.07.2015 г.).
Однако данные способы не предназначены для всесторонней оценки состояния почки, ограничиваясь в основном визуальной картиной изменений, и не предназначены для аналитической оценки биохимических изменений органа.
Известны также способы исследования состояния почек с использованием биомаркеров для выявления рака почки (РП) и оценки злокачественности опухоли:
- Никольский Ю.Е., Попков В.М., Захарова Н.Б., Понукалин А.Н., Чехонацкая М.Л., Дурнов Д.А. // Материалы конференции «Актуальные проблемы фундаментальной и клинической уронефрологии - 2014» (http://medconfer.com/node/3287, дата обращения 20.07.2015 г.).
- Баныра О.Б., Строй А.А., Шуляк А.В. Маркеры опухолевого роста в диагностике рака почки // Экспериментальная и клиническая урология. 2011. №4. С. 72-78.
- Li М., Rathmell W. К. The Current Status of Biomarkers for Renal Cell Carcinoma // 2011. P. 153-157.
- Глыбочко П.В., Дурнов Д.А., Понукалин А.Н., Захарова Н.Б., Блюмберг Б.И., Россоловский А.Н. Диагностическое значение метаболического онкомаркера TuM2Pk и фактора роста эндотелия сосудов в стадировании опухолевого процесса при раке почки // Медицинский вестник Башкортостана. 2011. Т. 6, №2. С. 234-239.
- Ljungberg В., Jacobsen J., Haggstrom-Rudolfsson S. et al. Tumor vascular endothelial growth factor (VEGF) mRNA in relation to serum VEGF protein levels and tumor progression in human renal cell carcinoma // Urol. Res. 2003. Vol. 31. P. 335-340.
- Сергеева H.С., Маршутина H.В. Новые серологические опухолеассоциированные маркеры (S 100, Bone TRAP 5b, UBC, TuM2-PK) в мониторинге онкологических больных // Вестник Московского онкологического общества. 2007. №1 (534) январь. С. 3-4.
- Wechsel Н.W. et al. Marker for Renal Cell Carcinoma (RCC): The Dimeric Form of Pyruvate Kinase Type M2 (Tu M2-PK) // Anticancer Research. 1999. Vol. 19. P. 2583-2590.
Однако способы, описанные в этой группе публикаций, также не предназначены для полной всесторонней оценки состояния почки.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ, включающий современную визуальную оценку почки наряду с получением динамики биохимических изменений органа с опухолевой патологией и описанный в сборнике научных трудов НИИ фундаментальной и клинической уронефрологии Саратовского ГМУ им. В.И. Разумовского «Актуальные проблемы фундаментальной и клинической уронефрологии - 2015», в статье «Значение мочевых молекулярных маркеров в диагностике рака почки», авторов Никольского Ю.Е., Захаровой Н.Б., Чехонацкой М.Л., Понукалина А.Н., Дурнова Д.А.
Согласно данному способу проводят стандартное лабораторное исследование мочи и крови с определением содержания креатинина и мочевины в сыворотке, обследование в виде обзорной и экскреторной урографии, УЗИ почек, мочевого пузыря, предстательной железы у мужчин, регионарных лимфатических узлов, печени (с целью исключения метастатического поражения), рентгенографии органов грудной полости (с целью исключения метастатического поражения легких), КТ и МРТ органов забрюшинного пространства с определением среднего размера опухолевого узла, цито- и гистологического исследования биопсийного и операционного материалов. Для определения молекулярных маркеров в моче осуществляют сбор утренней, первой порции мочи. Предварительно в емкость для забора мочи вносят 20 мкл раствора «ProClin 300» («SUPELCO», США). Полученные аликвоты сыворотки крови и мочи размещают в пробирках с крышками «Эппендорф» и хранят до проведения исследования при t 25°C. С помощью метода иммуноферментного анализа проводят количественное определение в моче моноцитарного хемотоксического протеина 1 (МСР-1) и фактора роста эндотелия сосудов (VEGF). Использовали наборы реактивов ЗАО «Вектор Бест», Новосибирск. Определение матриксной металлопротеиназы 9 (ММР-9) проводили с помощью набора реагентов фирмы «Bender Medsystems» (Австрия). Результаты выражали в пк/мл. Для оценки диагностической чувствительности и специфичности вышеперечисленных биомаркеров применяли статистический анализ. Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью пакета Statistica 6.1. Анализ полученных результатов показал, что одной из особенностей развития злокачественного опухолевого процесса у больных РП является подъем содержания в моче МСР-1, VEGF и ММР-9. У больных с кистами почек в моче отмечен подъем только уровня VEGF до 764,3% от его содержания у практически здоровых лиц. Дальнейшее нарастание содержания в моче биомаркеров коррелировало со стадией заболевания и было связано с объемом опухоли почки. На стадии «маленькой опухоли» в почках (результаты КТ и МРТ органов забрюшинного пространства) или образования с размерами от 4,8(5,9-4,3)см имел место подъем экскреции с мочой МСР-1 до 200,5%, ММР-9 - 476,8%; VEGF - до 183,5% от содержания данных показателей в моче у больных с кистами почек, то есть начальные этапы опухолевой трансформации ткани почек связаны с активацией воспалительных процессов в интерстиции. По-видимому, это становится причиной инактивации гена VHL и приводит к нарушению соотношения ангиогенных и антиангиогенных факторов. В результате возникают: реконструкция сосудистого русла почечной паренхимы, изменение тонуса сосудистого русла и усугубление ишемии, сопровождающееся секрецией в мочу факторов роста, прежде всего VEGF. Маркер ММР-9 на данных стадиях опухолевого процесса в почке также достоверно вовлечен в опухолевый ангиогенез.
На стадии Т2в-3 и при достижении опухолью почек размеров 6,8 (7,1-6,5) см у больных РП отмечено пониженное значение биомаркеров. Снижение уровня VEGF достигало 82,7% от его содержания у больных РП на стадии T1a, МСР-1 - 88,9%. Наиболее выраженным было пониженное количество биомаркера ММР-9, оно достигало 21,4% от уровня у пациентов РП на стадии T1a.
Для оценки диагностической значимости концентрации уровней МСР и VEGF мочи у больных РП использовали статистический анализ и построение характеристической кривой. Установлено, что наибольшую информативность или площадь под характеристической кривой показывает уровень VEGF мочи, то есть его концентрация, превышающая значение точки отсечения, может применяться в качестве критерия злокачественной трансформации опухолевого роста у больных РП. Таким образом, результаты исследования одновременно в моче и крови таких маркеров, как МСР-1 и VEGF, могут быть использованы в качестве диагностического критерия РП при достижении опухолевой тканью размеров от 4,8 до 6,8 см по данным КТ и МРТ забрюшинного пространства.
Задачей заявляемого способа является повышение точности при увеличении информативности оценки состояния почки пациента на наличие рака.
Сущность заявляемого способа оценки состояния почки пациента на наличие рака характеризуется тем, что исследования осуществляют определением среднекубической величины новообразования (R в см) магнитно-резонансной томографией и определением иммуноферментным анализом концентраций биомаркеров в моче и сыворотке крови - фактора роста эндотелия сосудов (VEGF, в нг/мл), матриксной металлопротеиназы 9 (ММР9, в нг/мл) и моноцитарного хемотоксического протеина 1 (МСР1, в нг/мл), затем полученные значения вводят в выражения,
С1=0,5+1/π⋅arctg (109,32-θ)
→ отсутствие патологии
С2=1/π⋅arctg (267,96-θ)-1/π⋅arctg (109,32-θ)
→ доброкачественное новообразование
С3=1/π⋅arctg (422,32-θ)-1/π⋅arctg (267,96-θ)
→ рак почки T1a
С4=1/π⋅arctg (557,05-θ)-1/π⋅arctg (422,32-θ)
→ рак почки T1b
С5=1/π⋅arctg (626,19-θ)-1/π⋅arctg (557,05-θ)
→ рак почки Т2
С6=0,5-1/π⋅arctg (626,19-θ)
→ рак почки Т3,
в которых
θ=0,033VEGFk+0,091VEGFm+0,126MMP9k+0,051MMP9m+0,197MCP1k+0,044MCP1m+14,864R, a C1, C2, C3, C4, C5, C6 - состояние почки на период оценки,
VEGFm, MMP9m, MCP1m - концентрация соответствующего биомаркера в моче, VEGFk, MMP9k, MCP1k - концентрация соответствующего биомаркера в крови,
затем оценивают состояние почки пациента по наибольшему из полученных значений С1-С6.
Технический результат заявляемого способа оценки позволяет оперативно и практически неинвазивным путем, без вторжения в зону почки и окружающих ее тканей, выделить из группы урологических больных пациентов с раком почки, что экономит время для оказания неотложной помощи, в первую очередь для форм онкологии с высокой агрессивностью и быстрого течения. Использование одновременно данных МРТ, а именно величины новообразования, в связи с определением концентраций биомаркеров сыворотки крови - VEGF, ММР-9 и МСР-1, объединенных в общую функцию, в которую каждый из параметров введен только с ему соответствующим конкретным коэффициентом степени нарастания изменений, позволило получить более объемную - полную и информативную картину состояния патологии почки с учетом всех современных методов оценки как лучевой, так и одновременно биохимической.
Нетривиальный уровень заявляемого изобретения заключается в оценке не просто набора семи параметров пациента - трех вполне определенных биомаркеров его крови, а также этих же биомаркеров в моче, но и измеренной и оцененной величины новообразования пациента, приведенных к виду математического выражения, охватывающего собой их всех одновременно и способствующих их точному подсчету, в том числе и автоматически с помощью программы для ЭВМ (подаваемой одновременно на регистрацию в Роспатент в дату приоритета данной заявки на изобретение). Это позволяет врачу современно, без рутинных подсчетов, получать результат оценки состояния почки.
Количественные коэффициенты, стоящие перед отобранными значениями параметров R, VEGF, ММР-9 и МСР-1, получены эмпирически.
Заявляемый способ осуществляют следующим образом.
С учетом относительных или абсолютных противопоказаний или показаний для проведения магнитно-резонансного (MP) исследования проводят сканирование, например на аппарате Philips Achieva с индукцией магнитного поля 1,5 Тл, с использованием катушки «Body-array» для тела в модифицированной программе T2/TSE с параметрами: TR=3500 мс; ТЕ=120 мс; турбо-фактор = 7; матрица = 512 384; FOV=400 мм; толщина среза - 4 мм. Время сканирования для данного режима и параметров составляет в среднем 11-14 мин. Специальной подготовки пациентов не требуется.
Сканирование выполняют в нативном режиме без применения методики внутривенного контрастного усиления. Проводят МРТ исследование с получением Т2 взвешенного изображения и Т1 взвешенного изображения в трех взаимно перпендикулярных плоскостях (корональная, сагиттальная, аксиальная) с задержкой и без задержки дыхания.
На серии магнитно-резонансных томограмм органов забрюшинного пространства, взвешенных по Т2 и Т1 в трех взаимно перпендикулярных проекциях, проводят оценку размеров почек, их контуров, состояния чашечно-лоханочной системы, наличия объемных образований. Определяют три размера (в сантиметрах) новообразования паренхимы почки: ширина, глубина и высота, и вычисляют среднекубическую величину новообразования R.
Для получения сыворотки забирают венозную кровь в утренние часы до приема пищи. После забора в течение часа кровь доставляют в лабораторию для последующей обработки. С целью стандартизации возможно использование пробирки для забора крови «Vacuette» для получения сыворотки с активатором свертывания (кремнеземом) и разделительным гелем, образующим барьер между сывороткой и свернувшейся кровью после центрифугирования.
Одновременно осуществляют сбор утренней, первой порции мочи, например, в специальные стерильные стаканы с крышками. Предварительно в емкость для забора мочи вносят 20 мкл раствора «ProClin 300» («SUPELCO», США).
В сыворотке крови и в моче определяют методом твердофазного иммуноферментного анализа: фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), моноцитарный хемотоксичный протеин 1 (МСР-1), матриксную металлопротеиназу 9 (ММР 9), например, с использованием наборов реактивов ЗАО «Вектор Бест» (Новосибирск) и Bender Medsystems (Австрия). Количественные значения биомаркеров выражают в нг/мл.
Полученные измеренные при МРТ величина новообразования опухолевого узла R и показатели содержания биомаркеров VEGF, МСР-1 и ММР-9 (в нг/мл) в сыворотке крови и моче используют для вычисления выражений, подставляя числовые значения:
С1=0,5+1/π⋅arctg (109,32-θ)
→ отсутствие патологии
С2=1/π⋅arctg (267,96-θ)-1/π⋅arctg (109,32-θ)
→ доброкачественное новообразование
С3=1/π⋅arctg (422,32-θ)-1/π⋅arctg (267,96-θ)
→ рак почки T1a
С4=1/π⋅arctg (557,05-θ)-1/π⋅arctg (422,32-θ)
→ рак почки T1b
С5=1/π⋅arctg (626,19-θ)-1/π⋅arctg (557,05-θ)
→ рак почки Т2
С6=0,5-1/π⋅arctg (626,19-θ)
→ рак почки Т3,
θ=0,033VEGFk+0,091VEGFm+0,126MMP9k+0,051MMP9m+0,197MCP1k+0,044MCP1m+14,864R, состояние почки на период оценки, свидетельствующее о наличии у пациента доброкачественного образования в паренхиме почки, или РП в каждой стадии или отсутствии у пациента новообразований в почечной паренхиме.
Затем из полученных значений С1-С6 выбирают наибольшее, характеризующее наиболее вероятную оценку.
Примеры
Пример 1. Больная П., 73 года, поступила в урологическое отделение. Новообразование правой почки было обнаружено при прохождении ультразвукового исследования (УЗИ) органов брюшной полости и почек в результате консультации гастроэнтеролога.
Проведена МРТ органов забрюшинного пространства, при которой в средней трети правой почки было определено подкапсульное объемное образование размерами 3,9×3,7×3,8 см с четкими бугристыми контурами, неоднородной структуры. Был сделан забор венозной крови и мочи для выявления концентрации биомаркеров VEGF, ММР-9 и МСР-1 по предложенному способу.
Содержание биомаркеров в крови и в моче (в нг/мл):
VEGFk - 137,6;
MCP-1k - 133,4;
MMP-9k - 415;
VEGFm - 246,7;
MCP-1m - 233,1;
MMP-9m - 26.
В соответствии с заявляемым способом и математическими выражениями формулы изобретения были определены θ=173,61 и среднекубический размер R=3,8 см. Затем были вычислены значения С1-С6.
С1=0,47
С2=99,22
С3=0,21
С4=0,04
С5=0,01
С6=0,05
Среди данных значений наибольшим оказалось С2, характеризующее состояние почки пациента с доброкачественным новообразованием. Это вполне соответствовало клинической картине, характерной для протекания заболевания с доброкачественной опухолью. Пациентке была выполнена резекция новообразования правой почки. При последующем гистологическом исследовании установлено, что новообразование представляло собой многокамерную кисту без опухолевых разрастаний.
Пример 2. Больная Ш., 55 лет, поступила в урологическое отделение. Новообразование левой почки было впервые обнаружено при УЗИ год назад. При контрольном УЗИ определяется увеличение в размерах в сравнении с ранее выявленным образованием левой почки.
Была проведена МРТ почек и надпочечников, при котором по наружному контуру левой почки визуализировалось округлой формы жидкостное образование с размерами 3,7×3,7×3,5 см с четкими ровными контурами и с единичными внутренними перегородками. Во время госпитализации был сделан забор венозной крови и мочи для выявления содержания биомаркеров VEGF, ММР-9 и МСР-1 по предложенному способу.
Содержание биомаркеров в крови и в моче (в нг/мл):
VEGFk - 298;
MCP-1k - 133;
MMP-9k - 1768;
VEGFm - 311,6;
MCP-1m - 98;
MMP-9m - 26.
Была определена θ=346,78 и среднекубический размер R=3,63 см. Затем в соответствии с заявляемым способом были вычислены значения С1-С6.
С1=0,11
С2=0,27
С3=99,23
С4=0,27
С5=0,04
С6=0,09
Среди данных значений наибольшим оказалось С3, характеризующее состояние почки пациента с раком в стадии T1a. Это вполне соответствовало клинической картине, характерной для протекания заболевания со злокачественной опухолью. Пациентке была выполнена резекция новообразования левой почки. При гистологическом исследовании установлено, что новообразование представляло собой комплексы клеток, соответствующих раку, кистозному варианту, T1a.
Пример 3. Больной Д., 53 года. Предъявляет жалобы на повышение артериального давления. При прохождении планового УЗИ было выявлено новообразование правой почки.
При МРТ органов забрюшинного пространства в средней трети правой почки визуализировалось объемное образование, размерами с 6,6×5,9×5,8 см неоднородной структуры с четкими неровными контурами, деформирующее среднюю группу чашечек и лоханку. Наружный контур правой почки деформирован. Псевдокапсула объемного образования правой почки прослеживается четко. Был сделан забор венозной крови и мочи для выявления концентрации биомаркеров VEGF, ММР-9 и МСР-1 по предложенному способу.
Содержание биомаркеров в крови и в моче (в нг/мл):
VEGFk - 578,2;
MCP-1k - 165;
MMP-9k - 2420;
VEGFm - 399,4;
MCP-1m - 254;
MMP-9m - 202,3.
Определена θ=504,86 и среднекубический размер новообразования R=6,09 см. Затем были вычислены значения С1-С6 в соответствии с заявляемым способом.
С1=0,06
С2=0,05
С3=0,25
С4=99,05
С5=0,35
С6=0,24
Среди данных значений наибольшим оказалось С4, характеризующее состояние почки пациента с раком в стадии T1b. Это вполне соответствовало клинической картине, характерной для протекания заболевания со злокачественной опухолью. Пациенту была выполнена лапароскопическая нефрэктомия справа. При гистологическом исследовании установлено, что новообразование представляло собой светло-клеточный рак в стадии T1b, с минимальной инвазией в капсулу.
Пример 4. Больная М., 72 года, поступила в урологическое отделение. Предъявляет жалобы на боль тянущего характера в левой поясничной области. Новообразование обнаружено при проведении УЗИ.
При МРТ органов забрюшинного пространства в верхнем полюсе определялось образование с размерами 9,6×7,2×8,1 см с четкими бугристыми контурами неоднородной структуры. Данное образование левой почки деформирует контур органа. Во время госпитализации был сделан забор венозной крови и мочи для выявления содержания биомаркеров VEGF, ММР-9 и МСР-1 по предложенному способу.
Содержание биомаркеров в крови и в моче пациентки (в нг/мл):
VEGFk - 785;
MCP-1k - 214,7;
MMP-9k - 2796,4;
VEGFm - 531,5;
MCP-1m - 329,3;
MMP-9m - 97,3.
Определен среднекубический размер R=8,24 см и определена θ=610,87. Затем, в соответствии с заявляемым способом, были вычислены значения С1-С6.
С1=0,04
С2=0,03
С3=0,08
С4=0,42
С5=97,38
С6=2,05
Среди данных значений наибольшим оказалось С5, характеризующее состояние почки пациента с раком в стадии Т2. Это вполне соответствовало клинической картине, характерной для протекания заболевания со злокачественной опухолью. Пациентке было выполнено хирургическое вмешательство: релапаротомия, нефрадреналэктомия слева, лимфаденэктомия. При гистологическом исследовании установлено, что новообразование представляло собой светло-клеточный рак в стадии Т2.
Пример 5. Больной X., 74 года. Из жалоб известно про единичный случай наличия примеси крови в моче. Новообразование обнаружено при проведении УЗИ.
Выполнено МРТ сканирование почек и надпочечников. В верхнем полюсе левой почки визуализировалось объемное образование с размерами 9,9×8,9×9,2 см с четкими бугристыми контурами неоднородной структуры, деформирующее контур почки. Во время госпитализации был сделан забор венозной крови и мочи для выявления содержания биомаркеров VEGF, ММР-9 и МСР-1 по предложенному способу.
Содержание биомаркеров в крови и в моче (в нг/мл):
VEGFk - 987,2;
MCP-1k - 177;
MMP-9k - 3011;
VEGFm - 653,9;
MCP-1m - 256,4;
MMP-9m - 51,4.
Был определен среднекубический размер новообразования R=9,32 см и определена θ=658,83. Затем были вычислены значения С1-С6 в соответствии с заявляемым способом.
С1=0,03
С2=0,02
С3=0,05
С4=0,18
С5=0,66
С6=99,05
Среди данных значений наибольшим оказалось С6, характеризующее состояние почки пациента с раком в стадии Т3. Это вполне соответствовало клинической картине, характерной для протекания заболевания со злокачественной опухолью. Пациенту было выполнено хирургическое вмешательство - нефрэктомия слева. При гистологическом исследовании установлено, что новообразование представляло собой светло-клеточный рак с инвазией капсулы и в окружающую клетчатку в стадии Т3.