6 курс / Нефрология / Чиглинцев_Структура_и_состав_мочевых_камней_2010

Таблица 2.4 Осложнения, выявляемые у больных мочекаменной болезнью

Как видно, встречаемость острого пиелонефрита практически равнозначна при основных локализациях камней. Хронический пиелонефрит и гидронефротическая трансформация чаще регистрировались у женщин и при конкрементах почки.

Консервативная литокинетическая терапия осуществлена у 146 (34,5), малоинвазивные пособия – у 147 (34,9) и открытые операции, в том числе двусторонние и повторные, – у 129 (30,6) больных. Спектр оперативных пособий, выполненных у больных МКБ и в ходе которых были получены мочевые камни, представлен в таблице 2.5.

Таблица 2.5 Оперативные пособия, выполненные у больных

мочекаменной болезнью

40

Как представлено в таблице, преобладали малоинвазивные способы оперативного лечения МКБ.

2.2. Методы изучения конкрементов

Мочевые камни были представлены от пациентов, место жительства которых на территории Челябинской области резко контрастировались в отношении естественного и техногенного геохимического фона:

–г. Челябинск и входящий в его состав Металлургический район, выделенный вследствие высокой концентрации индустриальных предприятий в самостоятельный объект;

–шахтерские города Копейск и Коркино, а также г. Южноуральск, где расположена ГРЭС, работающая на углях Челябинского бассейна;

–гг. Кыштым, Озерск, Аргаяш, расположенные в зоне влияния Восточно-Уральского радиоактивного следа; в Кышты-

ме, кроме того, находится медеплавильный комбинат;

– г. Верхний Уфалей – центр добычи и производства никеля;

–г. Миасс, Бакал – города горнозаводской зоны;

–г. Магнитогорск – центр черной металлургии на юге области;

–г. Верхнеуральск и Троицк – аграрные центры юга области.

Изучение состава и морфологии мочевых камней было осуществлено с применением комплекса современных прецизионных методов анализа минерального вещества. Предпочтение отдавалось методам локального анализа и аппаратуре высокого разрешения. Исследование каждого образца конкремента было выполнено по единому алгоритму и включало 8 последовательных этапов анализа, каждому из которых соответствовал оптимальный физический метод разрушающей и неразрушающей диагностики кристаллических веществ.

Визуальные наблюдения формы целостных уролитов и морфологии их поверхности осуществляли под бинокулярным микроскопом МБС-10. Размеры в трех направлениях были замерены с помощью штангель-циркуля (точность ± 0,02 мм). Масса конкрементов определялась на аналитических весах ВЛР-200 (точность ± 0,1 мг). Фотографирование объектов при малых увеличениях (до 30-кратных) выполнено посредством цифровой фотокамеры «Canon

SD 400».

41

Для идентификации кристаллических фаз, содержание которых в мочевых камнях превышает 5 %, был использован метод качественного рентгенофазового анализа на дифрактометре ДРОН-3 (Cukα – излучение, U=30-40 кВ, I=30 μA, скорость движения счетчика – 1º/ мин, скорость движения ленты – 600 мм/час, внешний стандарт – металлический Si). Идентификация фаз производилась путем сопоставления с эталонами «Рентгенометрической картотеки» [Powder…, 1946-1989] и её компьютерного аналога – программного пакета DXRW in 2.0.

Минеральный состав и структурно-текстурные особенности конкрементов выявляли стандартным методом оптической диагностики фаз в поляризованном свете [Вингелл, 1953]. Для изготовления прозрачных петрографических шлифов были использованы спилы конкрементов, проведенные через геометрический центр камня. Оптические наблюдения [Флейшер и др., 1987]проводили на поляризационном микроскопе POLAM-P-211.

В качестве дополнительного метода диагностики минералов и органических соединений был применен метод инфракрасной спектроскопии (ИКС) [Moenke, 1966]. Использовали порошок мочевого камня с размерами частиц не менее 1мкм. Навеску 1,8 мг запрессовывали в таблетку с наполнителем из КВr, прозрачным в области от 400 до 4000 смֿ¹. ИК-спектры изучаемых образцов записывали в режиме пропускания в области 1440-4000 смֿ¹ на спектрометре Specord 75 IR. Диагностику минералов и органических соединений осуществляли путем сравнения ИК-спектра изучаемого вещества с эталонными ИК-спектрами.

Для прецизионного определения химического состава минералов уролитов (на площади от 5 до 150 мкм2) был использован метод рентгеноспектрального микрозондового анализа (РСМА) [Рид, 1979] (табл. 2.6). Посредством этого метода определялось содержание макрокомпонентов и элементов-примесей с концентрацией не менее 0,01 мас. % (Si, Mg, Ca, Na, K, P, S, F, Cl) [единицы измерения концентрации – 1 мг/кг = 10-4 мас. %] в индивидуальных минералах, слагающих уролиты, по оригинальной методике, учитывающей особенности поведения органоминеральных материалов под действием электронного пучка. Использовались петрографические шлифы типичных почечных камней различного фазового состава. Исследование осуществлено на микрозонде «Camebax-Micro» по универсальной программе RMA–92 [Лаврентьев и др., 1991]. Ускоряющее напряжение 20 кВ, ток погло-

42

щенных электронов – 20 нА, время счета 10 сек. для каждого элемента, диаметр зонда от 2 до 10 мкм. Расфокуссированный зонд с диаметром пучка до 10 мкм использовался для анализа гомогенных легколетучих веществ. Для регистрации аналитических линий использовались кристаллы-анализаторы: LIF – для CrKα, MnKα, FeKα; TAP – для NaKα,

MgKα, AlKα, SiKα, PKα; PET – для SKα, ClKα, KKα, CaKα, TiKα; PC-1 – для

FKα. Стандартами служили природные и синтетические образцы, используемые при анализе минералов, проверенные на однородность. Концентрации рассчитывались методом РАР [Pouchou et al., 1985]. Наложение линии СаКβ1 на аналитическую линию РКα учитывалось посредством процедуры «финальная коррекция», встроенной в программу RMA–92. Погрешность определений макрокомпонентов ≤ 2 отн. %, микрокомпонентов ≤ 10 отн. %. Пределы обнаружения элементов Сmin рассчитаны по 2σ-критерию (95 % уровень значимости) и составили (в

мас. %): 0,01 для Si, P, S, Cl, K, Ca; 0,02 для Mg, Al, Cr, Mn; 0,03 для

Na, Ti, Fe и 0,08 для F. Стандартами служили природные и синтетические минералы, проверенные на однородность.

Таблица 2.6

Условия выполнения рентгеноспектрального микроанализа минералов

Для визуализации микрофаз, определения их временных и количественных соотношений, диагностики качественного химиче-

43

ского состава минералов, слагающих мочевые камни был использован метод сканирующей электронной микроскопии (микроскопы JSM-35 и LEO 420). Фотографирование объектов проводили на препаратах, напыленных золотом, определение химического состава – на препаратах, напыленных углеродом.

Микроэлементный состав проб уролитов был определен посредством рентгенофлуоресцентного анализа с возбуждением синхротронным излучением (РФА-СИ) [Барышев и др., 1986; 2002]. Навески образцов массой 30 мг запрессовывались в таблетки диаметром 5 мм с поверхностной плотностью – 0,04 г/см².Магнитное поле в точке излучения было 1,7 Т, энергия электронов в накопителе – 2 ГзВ, ток в электронном пучке – от 120 до 50 мА, время жизни пучка – 6 ч. Набор, калибровка и запись спектров РФА проводились с помощью программы Oxford WIN-MCA. Первичная обработка спектров осуществлялась программой AXIL. Для количественного определения Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo (К-серии) и

оценки содержания Pb, Th и U (L-серии) использовалась энергия 22 кэв. Параллельно контролировалась возможность определения высоких (>10 мг/кг) содержаний W, Hg, Tl и Bi. Для количественного оп-

ределения Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, I, Ba, La и Ce (К-серии) использова-

лась энергия 42 кэв. Расчет содержаний элементов проводили методом внешнего стандарта. В качестве образцов сравнения были использованы стандартные образцы горных пород – СТ 1а (трапп), СА-1 (алевролит), СГ-2 (гранит), СИ-1 (известняк), BCR-32 (фосфорит). Нормировочные коэффициенты для расчета содержаний элементов, не аттестованных в указанных стандартах, были получены интерполяцией соответствующих величин соседних групп элементов. Для рассмотрения отобраны элементы исходя из позиций токсикологической значимости и имеющихся о них сведений [Кирсанов и др., 1998]. Пределы обнаружения главных элементов приведены в таблице 2.7.

Валовый микроэлементный состав почек 41 человека (участки коркового и медуллярного слоев паренхимы почек извлечены в Областном бюро судебно-медицинской экспертизы после случаев до- рожно-транспортных происшествий) определяли атомноэмиссионной спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой [Томсон и др., 1988] на сканирующем спектрометре ARL 3410 (США) в диапазоне волн 160-800 нм, имеющим радиочастотный генератор с частотой 27,12 МГц и мощность 650 Вт, плазменную горелку Minitorchтм и распылитель Мейнхарда в пламени аргона.

44

Проба камня переводилась в раствор смесью кислот HNO3 и HClO4, затем вводилась в индуктивно-связанную плазму спектрометра. Градуированные графики строились последовательным разбавлением стандартных растворов ионов металлов до необходимых концентраций с выравниванием их по вязкости с анализируемыми пробами. Стандартные растворы ионов металлов готовились из чистых металлов или их солей квалификации ОСЧ.

Таблица 2.7 Пределы обнаружения (Clim) элементов, диапазон определяемых

концентраций и стандартное отклонение (Sr) при анализе почечных камней методом РФА-СИ

Примечание. Единицы измеренияконцентрации мг/кг(1мг/кг= 1 г/т= 10-4 мас. %). * – при содержании Pb<As; ** – измерение по линиям Kβ1; *** – измерения по линиям Lγ1; **** – метрологические характеристики зависят от состава анализируемых образцов.

Исследования выполнены в лабораториях: Института геологии и минералогии СО РАН, г. Новосибирск (аналитики: Павлюченко С.В., Федорова С.Н., Столповская В.Н., Нигматулина Е.Н., Летов С.В.), центра РФА СИ Института ядерной физики СО РАН, г. Новосибирск (аналитики Максимова Н.В., Дарьин А.В., Золотарев К.В.),

45

Института гидродинамики СО РАН, г. Новосибирск (аналитик Лукьянов Я.Л.); Института геологии и геохимии им. акад. А.Н. Заварицкого УрО РАН, г. Екатеринбург (аналитик Борисов Д.Р.); Института минералогии УрО РАН, г. Миасс (аналитик Паршина Н.В.); На- учно-исследовательского института металлургии, г. Челябинск (аналитик Першина Р.Ф., Яворская В.Ф., Маслов В.Н.).

2.3.Методы статистической обработки

Входе статистической обработки результатов использовали выборочные сравнения, корреляционный анализ и многомерные техни-

ки [Sokal et al., 1995].

Сравнения средних концентраций элементов в мочевых камнях проводили: в случае двух выборок – по критерию Манна-Уитни, в случае 3 и более выборок – по критерию Краскела-Уоллиса [Реброва, 2003]. Для выделения наиболее общих факторов, влияющих на концентрацию элементов в нефролитах применяли факторный анализ, который был проведен методом максимального правдоподобия с последующим варимакс-вращением [Ким и др., 1989]. Полученные факторные шкалы исследовались далее в ходе двухфакторного дисперсионного анализа для установления влияния на них места проживания пациента и его пола. Для установления связей между концентрациями элементов или факторными шкалами с одной стороны и долями различных минеральных фаз в составе конкремента, с возрастом – с другой стороны, применяли корреляционный анализ по Спирмену. Для выявления особенностй микроэлементного состава нефролитов разного типа был использован дискриминантный анализ, который был проведен прямой пошаговой техникой. В дискриминантный и факторный анализы были включены все изученные элементы, кроме W, Hg, Bi, In, Se и Te. Ввиду близости распределения концентраций большинства элементов к логарифмически нормальному и наличия нулевых значений, использовали вариант логарифмического преобразования данных: x’= lg(x+1) [Lewis, 2000].

Во всех случаях различия считали статистически значимыми при вероятности нулевой гипотезы Р≤ 0,05 и незначимыми – при P>0,10. В промежуточных случаях (0,05<P≤0,10) обнаруженные закономерности рассматривали как тенденции. Расчеты и графические построения выполнены в статистических пакетах KyPlot

(v.2.0.15) и Statistica (v.6.0, StatSoft Inc.).

46

Глава III

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕОТЕХНОСФЕРЫ ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ

Рассмотрение особенностей формирования химического состава мочевых камней выполнено на примере больных, проживавших в Челябинской области. В связи с этим мы сочли необходимым охарактеризовать геотехносферу региона.

Челябинская область входит Уральский Федеральный округ Российской Федерации, и находится на границе Европы и Азии, в южной части Уральских гор и занимает площадь в 88,5 тыс. км2 (490 км с севера на юг и 400 км с запада на восток). Область граничит: на западе – с Башкирией, на севере – со Свердловской областью, на востоке – с Курганской областью и Республикой Казахстан, на юге – с Оренбургской областью; общая протяженность границ – 2230 км.

Челябинская область разделена на 24 административных района, включающих 30 городов, 30 поселков городского типа и 1261 сельский населенный пункт. Административный центр – г. Челябинск, с населением 1.093 млн. человек; делится на шесть районов: Калининский, Ленинский, Металлургический, Советский, Тракторозаводский и Центральный. Население области составляет 3603,3 тыс. человек; 81,8% из них проживает в городах, сосредоточенных вблизи предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых и преимущественно на них работает. В этническом составе преобладают русские – 82,3%, остальные национальности представлены в следующем составе: татары – 5,7%, башкиры – 4,6%, украинцы – 2,1%, казахи – 1,0% [ Лосева и др., 2006].

3.1. Рельеф

Рельеф Челябинской области отличается многообразием форм поверхности: 7% территории приходится на низменные пространства высотой до 200 м, 70% – на равнинные участки высотой 200400 м, 23% – на плоскогорья и горы. Повышение поверхности идет с востока на запад в виде уступов. На востоке в пределы области заходит Западно-Сибирская низменность (до 200 м над уровнем

47

моря). По меридиану восточной окраины г. Челябинска она перехо-

дит в Зауральскую возвышенную равнину (до 400м), которая с запа-

да ограничивается широкой полосой Уральского мелкосопочника (наиболее приподнятые части: Карагайские горы – 667 м, возвышенность Куйбас с горой Магнитной – 616 м). Далее следуют невысокие хребты восточных склонов Уральских гор: Вишневые горы, хребты Ильменский, Ишкуль и др. За ними возвышаются основные горные хребты Южного Урала: Урал-Тау, Таганай, Уреньга, Нургуш, Зигальга и др. (800–1100 м, отдельные вершины – до 1200–1400 м). К западу от них Уральские горы вновь понижаются, спускаясь в виде амфитеатра к Уфимскому плоскогорью. Предгорья, горы и Зауральская возвышенная равнина входят в так называемую Уральскую горную страну, которая занимает большую часть территории Челябинской области. Ее геологическое строение отличается сложностью и связанно с длительной историей формирования [Григорчук и др., 1977].

3.2. Геологическое строение региона

По современным представлениям в геологическом строении территории Челябинской области принимают участие вещественноструктурные комплексы различного возраста и геодинамического происхождения, среди которых можно выделить докембрийские ЗападноУральского кратона, магмато-метаморфические блоки микроконтинентов (Уфалейский, Тараташский и Ильмено-Вишневогорский), вулканогенно-осадочные палеоокеанические Магнитогорской и Вос- точно-Уральской зон, зону меланжа Главного Уральского разлома. Отдельно нужно рассмотреть гранитоиды орогенного (гр. oros – гора) происхождения, распространенные практически во всех перечисленных. Эти комплексы могут быть отнесены к т.н. «уралидам», формирование которых началось в архее и закончилось в герцинское время с прекращением активной вулканической и магматической деятель-

ности [Herrington et al., 2005].

Завершение герцинского тектоногенеза и начало платформенного цикла развития на Южном Урале приходится на конец перми – ранний триас. Достоверно триасовые коры выветривания зафиксированы в Челябинском и Убоганском угольных бассейнах, а также на Юбилейном медноколчеданном месторождении в Башкортоста-

48

не. Эпоха корообразования в верхней юре – мелу сменилась наступлением моря и формированием угленосных осадочных толщ, в том числе Челябинского буроугольного бассейна. В палеогене возобновились процессы континентального корообразования, которые продолжаются и в настоящее время [Сигов, 1969].

Каждый из перечисленных вещественно-структурных комплексов характеризуется определенной металлогенической спецификой.

Наиболее древние архейские и протерозойские породы, зафиксированные в составе микроконтинентов, вмещают небольшие месторождения железистых кварцитов (Тараташский и Уфалейский), гранулированного кварца (Уфалейский). В этой же геодинамической позиции, в связи с развитием субщелочного и щелочного магматизма, получили развитие месторождения и проявления редких металлов (ниобия, бериллия, редкоземельных элементов в Ильмено-Вишневогорском и Уфалейском).

Рифейские породы западного склона Урала вмещают крупные месторождения сидерита (Бакальская группа), магнезита (Саткинская группа), барита (Медведевское), титана (Кусинско-Копанский р-н).

В палоокеанических вулканогенно-осадочных породах локализованы колчеданные, золото-полиметаллические, медно- и мед- но-молибден-порфировые, высокосульфидизированные эпитермальные, марганцеворудные месторождения и рудопроявления. С завершающими этапами существования уральского палеоокеана связано формирование месторождений флюсовых известняков (Миасское). При метаморфизме этих пород были образованы месторождения мрамора (Темное Царство и Коелгинское).

К зоне главного уральского разлома приурочены небольшие проявления хромитов, золота и платиноидов. С орогенными гранитами связано широкое распространение проявлений золотокварцевой формации, камерных пегматитов с редкометальной нагрузкой.

Осадочные породы Челябинского грабена вмещают запасы бурого угля.

Наконец, кайнозойское корообразование привело к формированию месторождений каолина, проявлений латеритов, строительных песков, глин, россыпей благородных металлов, кианита, а также золотоносных «железных шляп» на колчеданных и золото-

49