Классификация методов медицинских исследований

Дадим краткую характеристику основных методов, представленных на схеме. В последующих лекциях все эти методы будут рассмотрены достаточно подробно.

Лабораторные методы состоят в исследовании химических и физических свойств биологических жидкостей и тканей, проб окружающей среды (смывы с поверхностей, пробы воды, почвы, воздуха и др.). Кроме того, к лабораторным методам относятся исследование и идентификация микроорганизмов (бактериология и вирусология), с целью выявления патогенных и условно-патогенных для человека и животных микроорганизмов и разработки методов специфической профилактики и лечения инфекционных болезней. В микробиологии широко применяют микроскопические методы исследования, методы культивирования микроорганизмов, генетической инженерии, хроматографии, масс-спектрометрии, изотопных индикаторов, электрофореза, цитологические, иммунохимические, биохимические и другие. Инструментальные методы диагностики могут быть, как инвазивными, так и неинвазивными. Инвазивные методы – это методы, основанные на проникновении каких-либо датчиков или агентов в организм обследуемого. Например, введение контрастных веществ в кровь или различные полости организма, использование зондов и датчиков, вводимых в организм. К этим методам относятся ангиография, гастрофиброскопия, пневмоэцефалография, радиационные методы и др. Неинвазивные методы – методы не связанные с проникновением в организм. К ним относятся рентгеновские, электрические, ультразвуковые, оптические, тепловидение.

Клинико-диагностическая лаборатория (КДЛ) - обязательное отделение любой поликлиники или больницы, и, чем крупнее лечебное учреждение, тем более многопрофильна его лаборатория. Современный врач, практически любого профиля, не может работать без точных качественных показателей состояния систем и органов, обмена веществ, защитных резервов организма и т.д., так как на их основе устанавливается и объективизируется диагноз, контролируется течение заболевания и эффективность терапии.

Выделяют 3 основных группы объективных методов исследования организма человека:

1. Структурная диагностика — методы, выявляющие изменения в строении органов и тканей (рентгенологические, ультразвуковые исследования, тепловидение, эндоскопия — гастроскопия, бронхоскопия, колоноскопия и т.д.).

2. Функциональная диагностика — методы изучения функционирования органов и систем по их электрическим проявлениям (электрокардиография, электроэнцефалография, электромиография и др.), звуковым (фонокардиография), механическим (сфигмография) и другим проявлениям.

3. Лабораторная диагностика — методы выявления изменений клеточного и химического состава биожидкостей и других биоматериалов.

Не уменьшая значимости методов структурной и функциональной диагностики, следует отметить, что 70-80% объективной диагностической информации врач получает на основе лабораторных анализов, а состояние некоторых систем, в частности, иммунной, свертывающей систем крови можно определить только с помощью лабораторных методов. Кроме того, некоторые лабораторные исследования позволяют выявить патологический процесс на доклинической стадии, когда никаких субъективных ощущений и выраженных изменений органов и тканей нет, а также оценивать степень риска развития того или иного заболеваний для здорового человека.

В настоящее время лабораторная медицина представляет собой комплекс многих субдисциплин, каждая из которых исследует определенные компоненты биологического материала, используя собственные специфические методы.

Коагулогические исследования — комплекс анализов, характеризующих свертывающую систему крови (гемостаз). Современные автоматизированные коагулографы позволяют одновременно определять 5-9 показателей в течение нескольких минут.

Высокая степень загрязнения окружающей среды, производства с вредными условиями, техногенные аварии и многие другие факторы определяют современную значимость этой области медицины.

Количество этих исследований в медицинской практике непрерывно растет. Расширяется не только диапазон используемых показателей, но и постоянно совершенствуются сами методы.

Результаты лабораторных исследований не только способствуют выявлению той или иной патологии, но также используются для контроля за динамикой заболевания и эффективностью проводимой терапии. В комплексе с другими лабораторными и инструментальными методами они приобретают еще большее диагностическое значение. Однако целенаправленное назначение лабораторных анализов возможно только с учетом клинической картины заболевания. Стремление использовать как можно больше лабораторных показателей затрудняет их интерпретацию, загружает лабораторию излишней работой, оказывает дополнительную нагрузку на пациента.

Общие клинические исследования часто лишены специфичности, но это нисколько не умаляет их диагностического значения.

Костный мозг является органом, в котором рождаются и созревают клетки крови. Через определенное время клетки поступают в кровеносное русло, в котором эритроциты живут около 120 суток, тромбоциты — 10, а нейтрофилы всего около 10 часов. Причем, если эритроциты и тромбоциты функционируют в кровеносном русле, то гранулоциты (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы) и макрофаги - еще и в тканях.

Подсчет количества клеточных элементов, который может производиться, как в ручную, с помощью микроскопа, так и автоматически, позволяет определить функциональное состояние костного мозга, диагностировать целый ряд заболеваний, связанных с нарушением его деятельности.

Кроме того, определяя количество эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и других элементов, концентрацию гемоглобина и скорость оседания эритроцитов (СОЭ), можно выявить наличие воспалительного заболевания (пневмонии, ревматизма, полиартрита, туберкулеза и др.).

При проведении биохимических анализов биологических жидкостей определяют, прежде всего, суммарную концентрацию всех белков, находящихся в сыворотке крови или в моче. В построении белковых молекул используется 20 различных аминокислот, последовательность и количество которых определяют размеры и свойства белка. В организме постоянно идут процессы «сборки» белковых молекул из аминокислот и «демонтаж» для образования энергии или выведения «ненужных» белков. Скорости этих процессов строго сбалансированы, и поэтому концентрация белков в сыворотке крови, тканях и органах строго сбалансирована. Патологическое снижение концентрации белка возникает при уменьшении его синтеза в печени (гепатит, церроз), нарушениях функции желудка или кишечника (воспаления, опухоли), при часто повторяющихся кровотечениях (желудочных, легочных, маточных и др.), при заболеваниях почек, сопровождающихся значительной потерей белка с мочой, при обширных ожогах, продолжительной рвоте, поносе, лихорадке.

В моче, напротив, белка быть не должно, или только его следы. Обнаружения белка в моче в небольших количествах возможно после длительных физических нагрузок, переохлаждения, преобладания белковой пищи.

Патологическое увеличение количества белка в моче (протеинурия) свидетельствует, в первую очередь, о заболевании почек – пиелонефрит, гломерулонефрит, почечная недостаточность и др., а также возможно при воспалении мочевого пузыря (цистите).

Расстройства гемостаза могут быть причинами самостоятельных заболеваний, но чаще всего они играют очень серьезную роль в течении, а иногда и в исходе других заболеваний, в первую очередь, травм, хирургических вмешательств, сердечно-сосудистых заболеваний, обширных воспалений, родов. Поэтому определение показателей свертывающей системы крови (гемостаза) является очень информативным для оценки состояния, прогноза и эффективной терапии многих острых и хронических заболеваний.

Система гемостаза включает 3 взаимосвязанных звена:

1. Сосудистый компонент

Слой клеток, выстилающий поверхность сосудов изнутри, — эндотелий — выделяет в кровь много веществ, которые не позволяют клеткам крови склеиваться и прилипать к стенкам сосудов. При повреждении или разрыве сосуда эндотелиальные клетки выделяют вещества, запускающие систему тромбообразования.

В крови постоянно циркулируют мелкие клетки или кровяные пластинки — тромбоциты, от которых зависит начальный и конечный этап тромбообразования. При повреждении сосуда тромбоциты прикрепляются к месту разрыва, распластываются по поврежденной поверхности, склеиваются друг с другом, образуя комок из клеток — первичную гемостатическую пробку. Этот этап называется первичным или тромбоцитарным гемостазом, вслед за которым развивается каскад реакций, обеспечивающих уплотнение и прочное закрепление тромба в сосуде (вторичный гемостаз). Кроме этого, тромбоциты играют существенную роль в дальнейшем восстановлении целостности сосуда.

Это большая группа белков, ферментов, ионы кальция, которые содержатся в плазме и функционально объединяются в: а) свертывающую плазму (коагуляционную); б) противосвертывающую (антикоагуляционную); в) фибринолитическую (плазминовую) систему.

Подробное описание системы гемостаза определяется не только ее сложностью, но и тем большим количеством лабораторных исследований, которые отражают ее состояние.
Исследования эндокринной системы
Железы внутренней секреции или эндокринные железы — гипофиз, эпифиз, щитовидная и паращитовидные железы, надпочечники, поджелудочная железа, мужские и женские половые железы — получили свое название в связи с тем, что выделяют синтезируемые ими вещества — гормоны — непосредственно в кровь. Это обеспечивается очень развитой сосудистой сетью желез.

Гормоны обладают высокой биологической активностью и способны в очень малых концентрациях оказывать значительное влияние на обмен веществ в клетках и через него на функции систем и органов, массу тела и, в определенной степени, на поведение. Гормоны действуют на ткани избирательно, что связано с неодинаковым количеством рецепторов и чувствительностью тканей к разным гормонам.

Продукция гормонов находится под контролем нервной системы, которая через гипоталамус осуществляет регуляцию синтеза гормонов в гипофизе. Гипоталамические гормоны либерины (кортиколиберин, соматолиберин и др.) оказывают активирующее влияние на гипофиз, а статины (соматостатин, меланостатин и др.) — тормозящее. Гипофиз секретирует большую группу так называемых тропных гормонов, каждый из которых регулирует синтез соответствующего гормона в периферической железе. Гормоны периферических желез, в частности мозгового слоя надпочечников, в свою очередь, контролируют секрецию гипоталамических гормонов. Благодаря такому тесному взаимному влиянию и контролю железы внутренней секреции образуют единую эндокринную систему. Поэтому повышение или снижение содержания гормона в организме может возникать не только из-за изменений в самой железе (опухоль, атрофия, склероз и др.), но и в результате нарушения регуляции со стороны других систем.

Лабораторные исследования играют важную роль в диагностике нарушений гормонального статуса, поскольку окончательный диагноз большинства эндокринных заболеваний может быть установлен только после проведения специальных тестов и функциональных проб. Получить информацию об активности эндокринной железы можно путем непосредственного определения уровня соответствующего гормона, промежуточных продуктов его синтеза или превращения, а, также, определяя биохимические, физиологические и другие параметры процессов, на которые влияет тот или иной гормон. Некоторые эндокринные нарушения возникают из-за образования антител к гормонам и веществам, участвующим в их образовании. В таких случаях определение уровня (титра) антител позволяет точно определить механизмы гормонального нарушения. В современных специализированных лабораториях широко используются радиоиммунологические методы определения гормонов, которые очень точны, специфичны, хотя и дороги.

Центральными органами иммунной системы являются костный мозг и тимус (вилочковая железа), основными периферическими — лимфатические узлы, миндалины, селезенка. В иммунной системе выделяют клеточное и гуморальное звено, которые в организме тесно взаимосвязаны.

Клеточное звено иммунитета включает лимфоциты и их производные - плазматические клетки, а также макрофаги, нейтрофилы, эозинофилы, базофилы и тучные клетки. Их количество определяется по общему количеству лейкоцитов в крови и по лейкоцитарной формуле (лейкограмме). Выявление иммунокомпрметированных лиц основывается на анализе данных анамнеза, результатов клинико-лабораторного и иммунологического обследования. Определение иммунного статуса человека включает комплекс анализов, дающих качественную и количественную характеристику клеточного и гуморального звена иммунитета. Частые инфекционно-воспалительные заболевания, их затяжное течение и возникающие после осложнения свидетельствуют о функциональных или структурных дефектах иммунной системы человека.

Исследования функции почек
Почка — парный орган, расположенный по обе стороны позвоночника в поясничной области. Функция почек многообразна. Почки участвуют в удалении конечных продуктов обмена веществ, чужеродных и ядовитых веществ, поступающих в организм из внешней среды, поддерживают постоянство в крови осмотически активных веществ, кислотно-щелочное равновесие, участвуют в регуляции водного баланса, продуцируют вещества, регулирующие артериальное давление, эритропоэз и т.д. В конечном итоге, основная функция почек — образование мочи. Механизм образования мочи сосредоточен в сложной почечной структуре, называемой нефроном.

Нефрон состоит из клубочка и извитых канальцев. Кровь, поступающая в клубочек, фильтруется и в извитых канальцах образуется первичная моча, по своему составу соответствующая сыворотке крови. Однако через этот фильтр крупномолекулярные белки не проходят. Из первичной мочи вода и некоторые растворенные в ней вещества всасываются и возвращаются в кровь. Оставшаяся сконцентрированная жидкость выводится из организма в виде мочи.

Таким образом, процесс образования мочи состоит: из фильтрации сыворотки крови, обратного всасывания воды и растворенных в ней веществ (реабсорбция) и канальцевой секреции.

Пробы, используемые для изучения функции почек, в одних случаях позволяют оценивать их способность концентрировать мочу и выводить воду, в других — характеризовать отдельные процессы, связанные с мочеобразованием (функцию клубочков, извитых канальцев, исследовать почечный кровоток и т.д.

Вместе с тем, исследования функциональной способности почек ничуть не умаляют диагностическое значение результатов, полученных при химическом и микроскопическом изучении мочи.

Исследования функции печени
Печень занимает центральное место в процессах обмена веществ организме человека. Большое количество крови, проходящее через печень, позволяет этому органу выделять в кровоток и извлекать из него многие биологические вещества. Выделение желчи — лишь одна из функций печени.

Печень участвует в синтезе белков, углеводов, жиров, в пигментном обмене, образовании мочевины, креатина и целого ряда других соединений. Велика роль печени в обезвреживании различных токсических веществ путем образования безвредных комплексов, удаляемых из организма через почки. Функции печени определяются с помощью проведения проб (проба с нагрузкой сахарами, проба на синтез гиппуровой кислоты, бромсульфалеиновая проба).

Опухолевые маркеры используются для контроля за течением заболевания и эффективности проводимой химиотерапии, хирургического и биологического лечения. Динамическое наблюдение за уровнем опухолевого маркера позволяет делать заключение о полной остановке или прогрессировании процесса, появлении метастазов. Нередко повышение концентрации опухолевого маркера отмечается значительно раньше каких-либо клинических признаков заболевания. Определение маркеров опухолей хотя и дорогой, но очень важный метод исследования, без которого в ряде случаев обойтись просто невозможно.

Большинство лабораторных методов исследования требуют специального оборудования.

Так, для подготовки и сохранения проб при заданной температуре, а также проведения бактериологических и серологических исследований используют термостаты, а также холодильники (криостаты). Для поддержания температуры выше температуры окружающей среды пользуются жидкостными и воздушными термостатами. Теплоносителем в жидкостных термостатах является вода или масло, в воздушных — воздух. Водяные термостаты позволяют поддерживать температуру от 10 до 100°, масляные и воздушные — до 300°. Термостаты снабжены подогревающим и терморегулярующим устройствами, имеют внутреннюю камеру, куда помещают исследуемый материал или биологическую пробу. Камера заключена в рубашку, в которой циркулирует теплоноситель, подогреваемый электронагревательным элементом или охлаждаемый холодильной машиной. В медицине используют главным образом термостаты, поддерживающие более высокую температуру, чем в помещении. В практике заготовки крови, хранения органов и тканей для трансплантации, различного биологического материала используют криостаты, обеспечивающие сохранность материалов при пониженных температурах.

Для иммунобиологических исследований используют приспособления для разлива и разведения проб и реактивов, обеспечивающие одновременный разлив исследуемых проб в многоячейковые планшеты однократного применения.

При гистологических исследованиях применяют автоматы для гистологической обработки и окраски тканей, микротомы для получения тонких срезов препаратов, автоматы для фиксации и окраски мазков крови.

Наиболее широко распространенными приборами для морфологических исследований (определения формы, размеров, строения тканей, клеток и других структур живого организма) являются различные микроскопы (см. Микроскоп).