6 курс / Нефрология / Чиглинцев_Структура_и_состав_мочевых_камней_2010

Таблица 3.1

Структура заболеваемости мочекаменной болезнью в Челябинской области

Как видно из представленных данных, в характере распространенности уролитаза в Челябинской области можно выделить ряд подъемов умеренной интенсивности, следующих друг за другом без определенной закономерности, причем увеличение заболеваемости в годы подъемом уравновешивается уменьшением случаев заболеваний в периоды спадов. Летальность от заболевания сохраняется на достаточно стабильном уровне.

Среди взрослого населения области заболеванием страдает от 0,33% до 0,44%. В спектре всех заболеваний мочеполовой системы уролитиаз составляет от 5,4% до 6,2% случаев. В структуре урологических стационаров патология занимает от 11,2% до 12,2% госпитализаций.

60

Таким образом, в течение последних 60 лет Челябинская область является зоной формирования экогеохимической аномалии сложного строения. Здесь происходит взаимное наложение четырех составляющих:

1)естественных геохимических аномалий;

2)геохимических аномалий, инициированных перераспределением элементов в процессе добычи и обогащения полезных ис-

копаемых;

3)загрязнений, связанных с деятельностью перерабатывающих предприятий;

4)складированием отходов.

Суммарное их действие составляет геотехносферу Челябинской области и определяет сложную экологическую ситуацию.

61

Глава IV

ГЛАВНЫЕ МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ТИПЫ МОЧЕВЫХ КАМНЕЙ: ФАЗОВЫЙ СОСТАВ, ВНУТРЕННЯЯ АНАТОМИЯ, ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ФАЗ

В работе главным критерием подразделения мочевых камней были выбраны устойчивые фазово-морфологические сочетания, а не их внешний облик, неоднократно и тщательно охарактеризованный нашими предшественниками [Кораго, 1992; Каткова, 1996; Полиенко и др., 1996; Lonsdale, 1968; Kontoyannis et al., 1997]. Традиционно в медицине используется химическая классификация мочевых камней, согласно которой выделяют три основные группы: уратные, состоящие главным образом из мочевой кислоты и ее солей (уратов); фосфатные, в строении которых принимают участие преимущественно соли ортофосфорной кислоты, и оксалатные, сложенные солями щавелевой кислоты; встречаются также камни, состоящие из цистина [Кораго, 1992]. И.С. Колпаков (1965) классифицировал мочевые камни, принимая во внимание не только их фазовый состав, но и морфологические особенности слагающих их минералов и минеральных агрегатов. Этот подход представляется нам наиболее оптимальным.

В детальной характеристике вещественно-морфологических особенностей доминирующих типов конкрементов основной акцент был сделан на представлении результатов, полученных с помощью нетрадиционных для этой области минералогии методов – сканирующей электронной микроскопии сверхвысокого разрешения и двух методов рентгеноспектрального микроанализа – энерго-дисперсионного и элек- тронно-зондового. Применение оригинальной методики микрозондового анализа позволило параллельно с определением макроэлементного состава минеральных фаз контролировать содержание элементовпримесей в локальных участках, сопоставимых с диаметром зонда (d = 10 мкм), а также диагностировать состав микроядер и фаз-включений.

Для удобства восприятия информация о количественных соотношениях минеральных фаз в конкрементах представлена в виде условных формул, подобных кристаллохимическим формулам минералов. В роли миналов в данном случае выступают отдельные минеральные фазы, а индексы обозначают их процентное содержание в валовой пробе камня, установленное по совокупным результатам рентгенофазового и петрографического анализов (табл. 4.1).

62

Поскольку конкременты имеют различную пористость и, как следствие, разную удельную плотность, в качестве критерия их сопоставления были выбраны не линейные размеры, а масса камня.

4.1. Морфологические особенности главных типов мочевых камней

Оксалатные камни – тип 1 преимущественно были сложены СаС2О4 · Н2О и СаС2О4 · 2Н2О. На основании минералогического анализа выявлены следующие устойчиво повторяющиеся типы оксалатных уролитов.

Тип 1-1 – 40,2% от общего числа камней (О1 ± О2: CaC2O4 · H2O ± CaC2O4 · 2H2O). Преимущественно был выделен одновод-

6,15; 4,44; 2,76; 1,89) оксалаты кальция.

Сферолитовые агрегаты СаС2О4 · Н2О, поверхность которых в ряде случаев была инкрустирована разноориентированными кристаллами СаС2О4 · 2Н2О (рис. 4.1 а-в). Этот же тип был выделен А.К. Полиенко c соавт. (1996)как самостоятельная единица.

Тип 1-2 – 4,8% ( О1 ± О2 +U: CaC2O4 · H2O ± CaC2O4 · 2H2O

0

± C5N4H4O3) (d/N, А : 6,55; 4,93; 3,78; 3,19; 3,10; 2,87). Камни этого типа редки и представляли собой зональные образования: ядро – сферолитовый агрегат СаС2О4 · Н2О; внешняя зона – плотный, тонкослоистый агрегат микроиндивидов мочевой кислоты (рис. 4.1 г, д). В единичных случаях строение таких камней может осложнять присутствие дополнительной зоны, сложенной кристаллическим органическим веществом (рис. 4.1 е).

Тип 1-3 – 23,2% (О1 + О2 + А: CaC2O4 · H2O ± CaC2O4 ·

2H2O ± Ca5(PO4)3OH). Оксалатные конкременты нерегулярного строения (рис. 4.2). Основу этих камней неизменно составлял разо-

риентированный друзовый агрегат крупных (до 1,5 мм) кристал-

лических индивидов (рис. 4.2 в-е). Габитус кристаллов свидетельствовал, что изначально это был двуводный оксалат кальция

(СаС2О4 · 2Н2О). Однако, в зрелых камнях СаС2О4 · 2Н2О, вследствие реакции дегидратации был целиком замещен одноводным окса-

латом кальция (СаС2О4 · Н2О) (рис. 4.2 е). В действительности мы имели дело с псевдоморфозами низководного кристаллогидрата

64

плотных мочекислых камней присутствовали тонкие ростовые ритмы СаС2О4 · Н2О сферолитового строения (рис. 4.4 з).

Обнаружен ряд мочекислых камней, где внешнюю поверхность слагал бронирующий слой апатита (рис. 4.4 а-г; 4.5 г). В этом случае в петрографических шлифах отчетливо были видны поверхности растворения мочевой кислоты и их дальнейшее обрастание апатитом со сменой ориентировки микрослоистости (рис. 4.4 в, г). Микрозондовыми исследованиями установлено, что с поверхностью растворенной мочевой кислоты непосредственно соприкасаются сферолитовые агрегаты СаС2О4 · Н2О, размер которых не превосходит 15-20 мкм. На них нарастал слой крупноглобулярного апатита, который и формировал внешнюю поверхность конкремента.

В изученной коллекции также присутствовали мочекислые камни, кристаллические индивиды которых образовывали ажурный каркас в ядерной части и более плотную, но также кавернозную оболочку (рис. 4.5 е; 4.6).

Основу фосфатных конкрементов составлял апатит и другие фосфаты кальция. В целом они формировали 3 тип, в пределах которого выделялись два главных подтипа.

Тип 3-1 (10%) – апатит– струвитовые камни (A + S + O1 ±

О2: Ca5(PO4)3OH + MgNH4PO4 · 6H2O + CaC2O4 · H2O ± CaC2O4 ·

2H2O). Главные рентгеновские отражения апатита (Ca5(PO4)3OH)

0

(d/N, А : 3,43; 2,82; 2,77; 2,68); струвита (MgNH4PO4 · 6H2O) (d/N,

0

А : 5,61; 4,23; 4,13; 2,96).

Тип 3-2 (6,9%) – апатит– оксалатные камни (A + O1 ± О2:

Ca5(PO4)3OH + CaC2O4 · H2O ± CaC2O4 · 2H2O).

Поскольку фосфаты мочевых камней в минералогическом плане наиболее разнообразны, но при этом изучены недостаточно, остановимся на их характеристике более подробно.

Апатит-струвитовые камни в большинстве своем крупные, среди них много коралловидных (рис. 4.7 а-г). Они легко крошились по поверхностям слоистости (рис. 4.7 д). Между ростовыми ритмами располагались пустоты сопоставимых размеров. Струвит образовывал относительно крупные (до 1 мм) зерна, обычно плохо ограненные в мелко- и микрозернистой (часто мелкоглобулярной) вмещающей матрице апатита (рис. 4.7 е). Зафиксирован только один случай формирования струвитом закономерных радиально ориентированных скелетных кристаллов (рис. 4.7 ж, з). Содержание струвита в конкрементах

66

типа 3-1 обычно не превышало 50 %, но в двух пробах он являлся доминирующей фазой (70 %). Следует отметить, что струвит был наиболее характерен для внутренних зон этих камней – их «стержневой» части. К периферии конкремента его количество резко убывало (рис. 4.7 б-г). В зонах развития апатит-оксалатной минерализации присутствовали только спорадические кристаллы струвита в массе апатита, не имевшие непосредственных контактов с оксалатами.

Апатиты струвитсодержащих камней морфологически весьма разнообразны. Среди апатитов из «стержня» коралловидного камня удалось обнаружить своеобразные агрегаты, морфология которых напоминает биогенные постройки (рис. 4.8 а-б). Агрегат плотный, микроглобулярный, с характерным рисунком, который позволяет предполагать его возникновение в результате жизнедеятельности колоний патогенной микробной флоры, продуктом метаболизма которых является фосфат-ион (РО4)3- [Кораго, 1992; Каткова, 1996; Janitzky et al., 1989; Kodaka et al., 1994]. В.И. Каткова (1996) опреде-

ляла такие образования как «окаменелые бактериальные микроколонии». Ни в каких других типах мочевых камней подобные формы выделений апатита встречены не были. По данным рентгенофазового анализа и ИК-спектроскопии, в этой ассоциации диагностированы структурно наиболее несовершенные карбонатапатиты.

Для промежуточных зон камня было характерно сосуществование трех морфологических (а, возможно, и фазовых) разновидностей фосфата кальция (рис. 4.8 в). Преобладал материал, не имевший характерных текстурных особенностей. В его спектре присутствовали линии Са и Р (Са : Р = 1,0-1,5), что, однако, оставляет открытым вопрос о наличии воды. В.И. Каткова (1996) и Т. Кодака с соавт. [Kodaka et al., 1994] интерпретировали подобные образования как аморфный фосфат кальция, являющийся благоприятной средой существования бактерий. Глобулярный фосфат кальция, по-видимому, являлся продуктом жизнедеятельности патогенной микрофлоры. Кристаллический апатит (наиболее поздняя фаза в этой ассоциации) представлял собой продукт перекристаллизации ранее образованных фосфатов кальция.

Синтез глобулярного фосфата кальция осуществлялся в течение всего периода роста камня, о чем свидетельствовали характерные «присыпки» глобул, блокировавшие рост граней апатита (рис. 4.8 д-е) и СаС2О4 · Н2О (рис. 4.8 г). Микроморфология глобул была разнообразна. Наряду с овоидами обнаружены микропластинчатые и микроигольчатые агрегаты (рис. 4.9).

67

Идентификация фазового состава фосфатов кальция в каждом конкретном случае была затруднена. Результаты рентгеновских исследований свидетельствовали, что в образцах преобладал апатит низкой степени кристалличности. Данные микрозондового анализа (см. табл. 4.6) согласовывались с этим выводом. Однако, соотношение Са и Р в конкретных микроглобулах, оцененные по спектрам энерго-дисперсионного рентгеноспектрального микроанализа, значительно варьировали – Са : Р = 1,0-1,5. Это свидетельствовало о сосуществовании на микроуровне разнообразных форм фосфатов кальция. К аналогичному выводу ранее пришели С Пак с соавт.

[Pak] (2004).

Во внешней зоне апатит-струвитовых камней был обычен микроглобулярный апатит, а также кавернозный пористый агрегат фосфатов кальция. Этот материал легко отслаивался с поверхности камня. В одном из образцов поверхность камня покрывала тонкая (доли мм) пластичная пленка. Изучение ее под электронным микроскопом показало, что она представляла собой агрегат крупных обособленных глобул апатита в «паутине» тонких нитей (рис. 4.10). По аналогии с данными, приведенными В.И. Катковой (1996), можно предположить, что эти образования являлись гифами грибов, а пленка свежеосажденного материала представляла собой не что иное, как органо-минеральное образование.

Оксалаты кальция в фосфатных камнях преимущественно были представлены полными псевдоморфозами СаС2О4 · Н2О по крупными кристаллами СаС2О4 · 2Н2О. Неизмененный уэдделит (СаС2О4 · 2Н2О) обнаружен только в составе друз, непосредственно образующих внешнюю поверхность коралловидных камней (рис. 4.7 а).

Тип 3-2. Четкую границу между этими типами 3-1 и 3-2 нередко провести трудно, поскольку только центральная часть ствола коралловидного камня может содержать струвит (рис. 4.7 а-в). Апатитоксалатные камни обычно прочнее и плотнее, чем апатит-струвитовые (тип 3-1). Сферолитовые агрегаты СаС2О4 · Н2О не характерны для этого типа конкрементов. Кристаллические индивиды СаС2О4 · 2Н2О во всех случаях (кроме кристаллов, непосредственно выходящих на поверхность камня) были дегидратированы и представляли собой псевдоморфозы СаС2О4 · Н2О по СаС2О4 · 2Н2О (аналогично типу 1-3). Их разветвленный агрегат создавал своеобразный «каркас», который армировал рыхлую апатитовую массу, повышая в результате прочность камней. Микроморфология апатита аналогична типу 3-1.

68