Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Современные данные об эпидемиологии, минератюгии и определении активности уролитиаза (обзор литературы) 11
1.1. Эпидемиология мочекаменной болезни 11
1.2. Минералогическая характеристика мочевых камней 15
1.3. Современные проблемы и направления опредез сения активности уролитиаза и прогнозирования его рецидивов 31
Глава 2. Материалы и методы исследования 4-1
2.1. Клиническая характеристика наблюдаемых больных 44
2.1.1. Клииико-рентгеиологическая характеристика больных-камневиделителей 46
2.2. Методы биохимических и физико-химических исследований 53
2-3. Расчет степеней насыщения мочи основными кампсобразующими соединениями 55
2.4. Группировка и методы статистической обработки результатов исследования 64
Глава 3. Характеристика процессов мочеобразоваиия, физико-химических свойств мочи и почечного транспорта камнеобразуюших веществ 68
3.1. Изменения диуреза и физических параметров мочи при камневыделении 68
3.2. Почечный транспорт камнеобразуюших ионов 78
3.3. Значение аиаяитичееких концентраций камнеобразуюших веществ и естественных комплсксообразоватедей в моче при камиевыделении S3
Глава 4. Насыщение мочи основными камнеобразующими соединениями при камневы делении 90
4.1. Насыщение мочи основными камнеобразуюшими соединениями у бодьпых-камневьтдели гелей 90
4.2. Насыщение мочи оксалатом кальция 91
4.3. Насыщение мочи алорастворимыми фосфатными солями 93
4.4. Насыщение мочи мочевой кислотой и ее солями 97
Глава 5 Химический состав ядра, конкремента и его рост при камневыделении 104
Глава 6. Принципы профилактики уролитиаза 1 13
6.1. Моделирование влияния профилактических мероприятий на степени насыщения
мочм камнеобразующими соединениями.. 114
6.1.1. Влияние изменений диуреза 115
6.1.2. Влияние изменении аналитических концентраций камнеобразующих веществ 119
6.1.3. Влияние кислотности мочи 125
6.1.4. Влияние комплексообразователей на насыщение мочи 131
6.1.5. Совместный эффект профилактических факторов 133
Заключение 138
Выводы 148
Практические рекомендации 150
Список литературы
- Минералогическая характеристика мочевых камней
- Клииико-рентгеиологическая характеристика больных-камневиделителей
- Почечный транспорт камнеобразуюших ионов
- Насыщение мочи алорастворимыми фосфатными солями
Введение к работе
Современный уровень развития вычислительных средств таков, что позволяет программным путем решать многие проблемы, возникающие при автоматическом управлении движением объекта, в частности, речного водоизмещающего судна, по заданной траектории. Особенности объекта этого типа таковы, что авторулевой с классическим непрерывным алгоритмом управления - пропорционально-интегрально-дифференциальным - обеспечивает удовлетворительные показатели качества только при определенных внешних условиях - на тихой и глубокой воде. При ухудшении условий плавания качество управления, как автоматического, так и ручного, понижается : увеличивается амплитуда рыскания судна около заданного направления, возрастают количество и амплитуда перекладок руля [79, 84]. Это связано с тем, что водоизмещающее судно как объект управления обладает некоторыми особенностями, которые отражает характеристика управляемости - статическая характеристика по управлению со (а), которую Р.Я. Першиц предложил называть диаграммой управляемости, где со - угловая скорость поворота, а - угол перекладки руля. Диаграмма управляемости имеет нелинейный «S - образный» вид и меняет свою топологию при изменении внешних условий: 1) изменяется положение точки симметрии характеристики, т.е. смещаются нулевые значения угловой скорости поворота и управления; 2) возрастает величина критических перекладок руля ±акр, внутри которых реакция судна на изменение управления неоднозначна, т.е., «вытягивается» нелинейная «S - образная» часть харак-
теристики; 3) с ростом критических углов перекладки руля ±акр увеличивается фазовое пятно - область пониженной реакции на управление [79], что приводит к необходимости при управлении судном использовать значительные перекладки руля. Эти проблемы и являются причиной отключения авторулевых с классическим алгоритмом управления.
Для решения указанных проблем и расширения условий, при которых возможно использование авторулевого, в последние годы стали переходить к разработке интеллектуальных цифровых алгоритмов управления, которые учитывают особенности поведения объекта управления в различных условиях внешней среды и могут обеспечивать определенный экономический эффект в процессе эксплуатации. Но, как правило, такие интеллектуальные алгоритмы не являются универсальными, так как разрабатываются специально для конкретного объекта и выбранных для него органов управления.
Возможен другой подход к решению данной проблемы, который может позволить расширить условия использования авторулевых с непрерывными алгоритмами управления проектировать суда с улучшенной характеристикой управляемости: 1) уменьшенной зоной нелинейности (S - образной частью), то есть с уменьшенным критическим углом
перекладки руля акр; 2) увеличенной в допустимых пределах угловой скоростью самопроизвольного поворота при непереложенных рулях и увеличенной крутизной характеристики и, таким образом, улучшенной поворотливостью при управлениях в диапазоне обычных рабочих перекладок.
Российский Речной Регистр устанавливает требования не на все указанные параметры, то есть, не регламенти-
рует жестко вид диаграммы управляемости. Для безопасности судоходства Регистр требует от проектировщиков судов соблюдения ряда норм, обеспечивающих остойчивость, ходкость, непотопляемость, С 2004 года Регистр включил в Правила нормы, предъявляемые к маневренности судов и, в частности, к поворотливости и устойчивости на курсе. Так, в разделе 15 главы (части) 1 Правил классификации и постройки судов внутреннего плавания содержатся требования, предъявляемые к маневренности водоизмещающих самоходных грузовых судов длиной 40 м и более, а также для водоизмещающих пассажирских, разъездных (для перевозки не более 12 пассажиров) и судов специального назначения длиной 20 м и более. Судно признается отвечающим требованиям в отношении маневренности, если оно удовлетворяет критериям поворотливости, устойчивости на курсе, критерию управляемости при неработающих движителях и некоторым другим.
Под критерием поворотливости по Правилам Российского Речного Регистра понимают наименьший, полученный при максимально допустимой перекладке руля, относительный
диаметр установившейся циркуляции (Оц /)min (то есть отношение наименьшего возможного диаметра циркуляции A/miiw выполняемой судном на глубокой тихой воде при одинаковой до начала маневра и более не регулируемой частоте вращения всех гребных винтов, к длине судна L по конструктивной ватерлинии). Поворотливость считается удовлетворяющей требованиям Правил, если наименьший относительный диаметр установившейся циркуляции отвечает
условию {D /I)mil] <2 .
Наименьший относительный диаметр установившейся циркуляции связан с максимальной безразмерной угловой скоростью поворота судна соотношением
(А,/)т,„=2/Птях.
В Руководстве Р.006-2004 Российского Речного Регистра «Расчет маневренности и проведение натурных маневренных испытаний судов внутреннего и смешанного
плавания» значение 2тах находится как абсцисса точки пересечения двух кривых: характеристики корпуса Cvk{Cl)
и графика безразмерной поперечной силы ДРКС. Характеристика корпуса Сук(Сї) зависит от типа судна: в Руководстве различают грузовые и пассажирские суда, причем для последних учитывается, в каком диапазоне находится величина коэффициента общей полноты корпуса. Также характеристика корпуса зависит от отношений главных размерений BIT, TIL и угла дрейфа. Вид графика безразмерной поперечной силы ДРК зависит от типа движительно-рулевого комплекса («рули за открытыми гребными винтами», или «гребные винты в поворотных насадках» и «гребные винты в поворотных насадках и средний руль», или «рули за гребными винтами в насадках») , угла перекладки рулей, угла натекания воды на ДРК и некоторых других факторов.
Оценка устойчивости судна на курсе является несколько более сложной проблемой, т.к. практически все подвижные объекты, в том числе и водоизмещающие речные суда, при непереложенных рулях выходят на самопроизвольную циркуляцию с большим или меньшим радиусом, т.е. теоретически являются неустойчивыми на заданном направлении. Для таких объектов было введено
понятие эксплуатационной устойчивости [33], практический смысл которого заключается в ограничении числа перекладок руля в минуту. По новым Правилам Российского Речного Регистра устойчивость на курсе считается удовлетворительной, если диаметр установившейся самопроизвольной циркуляции {при нулевом угле перекладки руля) Z)jj0 составляет 10 длин судна или более.
На практике это выражается в том, что судно удерживается на заданном направлении не более чем 5 - 7 перекладками в минуту, что соответствует понятию эксплуатационной устойчивости.
Относительный диаметр установившейся циркуляции при нулевом угле перекладки рулей связан с безразмерной угловой скоростью соотношением
OVi)0 = 2/a0,
причем в упомянутом выше Руководстве значение !(, предлагается определять, аналогично Птах , графически.
Как уже было отмечено, требования Регистра не регламентируют вид диаграмм управляемости, в частности, не накладывают ограничения на величину критических управлений, крутизну характеристики и радиусы циркуляции при рабочих перекладках руля (5 - 7) . Также Регистр не устанавливает, за счет каких конструктивных параметров судна проектировщик будет выполнять требования на устойчивость и поворотливость. Известно, что существует зависимость указанных свойств управляемости от ряда факторов, и задача оценки маневренных качеств судна по его конструктивным характеристикам является весьма сложной задачей [5, 6, 21, 23, 52, 55].
Вопросам оценки управляемости, конструкции корпуса и движительно-рулевого комплекса посвящено достаточное количество работ, авторами которых являются: А.Щ. Ефремов , A.M. Васин, Я. И. Войткунский, А.Д. Гофман, В.М. Кор-чанов, Ю.М. Мастушкин, А.И. Немзер, В. Г. Павленко, А. Е . Пелевин, Р. Я. Першиц, А. А. Русецкий, Г. В. Соболев, К.В. Федяевский, Г.Э. Шлейер (Острецов) и др. Следует отметить также работы авторов Нижегородских вузов и организаций: А.Б. Ваганова, А.В. Васильева, В.А. Дементьева, А. В. Преображенского, Е. П. Роннова, Л. М. Рыжова, В. В. Са-таева, Н. Ф. Соларева, А. В. Соловьева, М. И. Фейгина, А.В, Чернышова, М.М. Чирковой, М. Г. Шмакова, В.М. Шмакова.
Обоснование выбора главных размерений при заданном водоизмещении судна проводят обычно из условия обеспечения мореходных качеств: уменьшения сопротивления воды и повышения скорости движения, обеспечения остойчивости и т.д. [58, 60]
Как следует из работ, посвященных теории и расчету управляемости судов, в том числе, судов внутреннего плавания, маневренные качества судна, его поворотливость в большой степени зависят от органов управления судном, то есть от типа ДРК (движительно-рулевого комплекса) , поэтому разработке данного вопроса посвящено множество исследований [8, 21, 22, 30, 45, 4 6, 49, 50, 53, 57, 72, 88]. Анализу связи «главные размерения -управляемость» уделено меньше внимания. Маневренность также зависит от таких параметров объекта управления, как отношения главных размерений BIT, TIL и LIB, коэффициент общей полноты корпуса судна, форма диаметральной плоскости, тип носовых и кормовых шпангоутов,
величина кормового подзора и других. В теоретическом плане оценить влияние многих из указанных факторов на управляемость возможно лишь качественно. В связи с этим величины гидродинамических сил и моментов для судов с разными конструктивными параметрами исследователи получали как в натурных экспериментах, так и в модельных испытаниях. Полученные в модельных испытаниях данные после проверки принципиальной возможности применения с соответствующими поправками к реальным судам также включались в «базу данных». Таким образом, был накоплен большой объем информации в виде графиков и номограмм, а также составлены некоторые аппроксимирующие выражения, пригодные для обработки с помощью вычислительной техники [21, 23, 70, 71]. Также, в виде графиков, имеются данные о коэффициентах присоединенных масс воды и присоединенного момента инерции, зависящих от соотношений главных размерений судна [21].
Оказалось, что в изученной литературе нет подробных обобщающих данных о степени влияния и аналитическом виде зависимости того или иного отношения главных размерений на управляемость судна, отсутствуют практические рекомендации по методике выбора параметров L, В и Т для достижения наилучшей управляемости.
В Руководстве Российского Речного Регистра Р.006-2004 обобщена имеющаяся теоретическая и экспериментальная информация и применен комплексный подход к определению поворотливости и устойчивости, учитывающий геометрию корпуса судна, характеристики взаимодействия ДРК с корпусом, безразмерную поперечную силу для четырех различных типов ДРКС. Однако рассмотренные способы
оценки поворотливости и устойчивости не позволяют оценить критические углы перекладки рулей и топологию областей пониженной управляемости, что весьма важно для улучшения работы авторулевых. Это обстоятельство можно отнести к недостаткам предложенной методики оценки управляемости судов.
Таким образом, проблема оценки влияния главных раз-мерений корпуса судна на его управляемость, в том числе, при рабочих перекладках, на значения критических углов перекладки рулей не решена и является актуальной.
Целью работы является разработка методов оценки влияния конструктивных параметров (факторов) судна: ширины - В, осадки - Т, коэффициента полноты корпуса - S при заданной длине L, на его управляемость.
Достижение поставленной цели требует рассмотрения следующих задач:
выбор и обоснование частных критериев оценки управляемости судна;
- определение областей допустимого изменения этих
критериев;
разработка математических моделей, связывающих частные критерии с факторами - главными размерениями судна Л и Г, а также коэффициентом полноты водоизмещения S;
постановка многокритериальной задачи улучшения показателей управляемости судна;
- разработка методики поиска квазиоптимальных зна
чений факторов, обеспечивающих нахождение величины кри
териев в некоторой заданной области.
Научная новизна работы состоит в следующих резуль-татах:
Введены и обоснованы частные и обобщенные статические и динамические показатели управляемости судна, обоснованы области их допустимого варьирования;
Построены математические модели, связывающие показатели качества с главными размерениями судна;
Определена область безопасного допустимого варьирования главных размерений судна, внутри которой показатели управляемости удовлетворяют наложенным на них требованиям.
Значимость результатов работы для теории и практики. Полученные результаты и методики могут быть использованы при проектировании судов для обеспечения норм управляемости, установленных Российским Речным Регистром, и расширения диапазона состояний внешней среды, допускающих управление судном авторулевым. Результаты работы дополняют имеющуюся научную информацию о влиянии геометрических характеристик корпуса судна на его управляемость. Возможно использование дополнительных новых динамических показателей управляемости для более полной оценки маневренных качеств эксплуатирующихся судов.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих научно-технических форумах:
научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и специалистов ВГАВТ «Транспорт - XXI век» (г. Нижний Новгород, 2003 г.);
на научно-практической конференции «Проблемы повышения эффективности функционирования и развития транспорта Поволжья» (г. Нижний Новгород, 2003 г.);
на XXX Всероссийской конференции по управлению движением морских судов и специальных аппаратов, ИПУ РАН им. В. А. Трапезникова (г. Санкт-Петербург, 2003 г.) ;
на VI Международном конгрессе по математическому моделированию, ННГУ (г. Нижний Новгород, 2004 г.);
на XXXI Всероссийской конференции по управлению движением морских судов и специальных аппаратов, ИПУ РАН им. В.А. Трапезникова (г. Адлер, 2004 г.);
- на IV Международной конференции «Идентификация
систем и задачи управления», SICPRO'OS, ИПУ РАН им.
В.А. Трапезникова (Москва, 2005 г.);
на конференции профессорско-преподавательского состава ВГАВТ (г. Нижний Новгород, 2005 г.);
на международном научно-промышленном Форуме «Великие реки-2006» (г. Нижний Новгород, 2006 г.);
на XXXIII Всероссийской конференции по управлению движением морских судов и специальных аппаратов, ИПУ РАН им. В.А. Трапезникова (г. Анапа, 2006 г.).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и 4 приложений; содержит 112 страниц основного текста, 53 рисунка и список литературы из 92 наименований.
Во введении выполняется общий анализ проблемы, обосновывается актуальность исследований, формулируется цель работы, раскрывается научная и практическая значимость полученных результатов. Проводится краткий обзор
научной литературы по темам, связанным с проблематикой диссертации. Дается аннотированный обзор содержания диссертации по главам.
В первой главе (Анализ управляемости речных водоизмещающих судов) проводится анализ управляемости некоторых речных водоизмещающих судов. Управляемость любого подвижного объекта, в том числе и судна, определяется поворотливостью и устойчивостью направления его движения.
Проверяется выполнение требований Регистра для ряда речных водоизмещающих судов: т/х «Леонид Соболев» (проект 302), т/х «Юрий Долгорукий» (проект 588), т/х «Яков Свердлов» (проект 26-37), танкер «Волгонефть-71» (проект 558) и для гипотетического судна, данные по которому приводятся в справочнике по теории корабля под редакцией Я. И. Войткунского.
Исследования проводились с использованием математической модели [21], полученной в предположении постоянства скорости поступательного движения судна в условиях глубокой спокойной воды.
Анализ показал, что все суда удовлетворяют требованиям Регистра на устойчивость с большим запасом, и только одно судно удовлетворяет требованию поворотливости. В главе 1 показано, что суда, не удовлетворяющие требованию Регистра по поворотливости, могут реагировать на управляющее воздействие значительно быстрее, чем суда, удовлетворяющие требованиям (например т/х «Л. Соболев», танкер «Волгонефть-72») . Аналогичное явление наблюдается и при оценке устойчивости судна на курсе: у судов, имеющих меньший запас по устойчивости, процесс
выхода на самопроизвольную циркуляцию может развиваться медленно.
Также в первой главе проанализировано влияние внешней среды на вид диаграммы управляемости судна. Показано, что статическая характеристика по управляющему воздействию не только «плавает» при изменении внешней среды, но и меняет свой вид, что показывает нестабильность свойств объекта.
Для оценки этих явлений предложено ввести дополнительные показатели управляемости.
К основным показателям, на которые накладываются требования Речного Регистра - 0 и Фтях, предлагается ввести дополнительные: а - критический угол перекладки
руля, характеризующий величину «S-образной» области неоднозначной реакции объекта на управление; &р - установившееся значение скорости циркуляции при а = аР; С0(О -
скорость развития процесса выхода на самопроизвольную циркуляцию и С (if) -скорость, характеризующая быстроту
реакции объекта на рабочую перекладку а = аР.
Во второй главе (Построение математических моделей показателей управляемости судна) предложена методика построения полиномиальных моделей первого и второго порядка, связывающих показатели управляемости с главными размере-ниями судна, а также получены сами модели, Проведен сравнительный анализ дисперсий для линейной и квадратичной моделей, показавший, что лучшее приближение дают модели второго порядка.
В третьей главе (Анализ зависимостей основных показателей
управляемости от главных размерении) подтверждается факт, что
f с улучшением устойчивости (уменьшением 0)0) ухудшается
поворотливость судна (уменьшается соР). В процессе анализа способов представления результатов расчетов, обнаружилось , что общепринятое в кораблестроении построение показателей Y не от факторов X, а от их соотношений, в данном случае BIT, является менее информативным, чем предложенное в работе. Показано, что для рассматриваемого гипотетического судна, удовлетворяющего требованиям Регистра по устойчивости, можно увеличить показатель поворотливости за счет смещения В и Т от базовых значений в сторону увеличения осадки и уменьшения ширины.
Показана тенденция изменения свойств управляемости в зависимости от коэффициента полноты водоизмещения судна.
Показана возможность постановки задачи поиска компромисса между тремя показателями управляемости ю0, 0)Р
В четвертой главе (Поиск компромиссного решения в многокритериальной задаче улучшения управляемости) решается задача поиска компромисса между показателями управляемости. Рассматривается два подхода к решению задачи.
Первый подход состоит в построении линий равных уровней показателей управляемости о>0, аяр и соР на плоскости В
- Т. Предлагается выбирать возможные сочетания главных размерении Т и В, руководствуясь предложенным графиком линий равного уровня, по усмотрению проектировщика.
Второй подход состоит в решении задачи поиска максимума обобщенного критерия, как некоторой комбинации частных. Вводятся обобщенные критерии оптимизации. Обосновываются допустимые области изменения каждого частного критерия и область сочетания главных размерений В и Т, общая для всех частных критериев.
В найденной области построены линии равного уровня для обобщенного критерия и определены квазиоптимальные значения главных размерений В и Т, обеспечивающие его максимум. Показано, что для рассматриваемого гипотетического судна можно улучшить свойства управляемости.
В заключении изложены основные результаты диссертационной работы.
В приложениях приведены;
технические характеристики рассматриваемых судов;
тексты программ, разработанных для решения поставленных задач, и таблицы, сформированные с помощью вычислительных возможностей табличного процессора MS Excel;
графики скорости развития процесса выхода на циркуляцию, полученные для ряда водоизмещающих судов;
акт внедрения результатов диссертационной работы в учебный процесс Волжской государственной академии водного транспорта;
На защиту выносятся.
* 1. Частные и обобщенные статические и динамические
показатели управляемости судна.
2. Математические модели, связывающие показатели
управляемости с главными размерениями судна.
3. Способ определения области безопасного допустимого варьирования главных размерений судна.
4. Способы представления зависимостей показателей управляемости от главных размерений.
5. Методика оценки возможности улучшения показателей управляемости проектируемого судна по сравнению с судном-прототипом.
Минералогическая характеристика мочевых камней
Какие же структуры следует относить к мочевым камням?
Мочевыми камнями называются образованные в просвете мочевых путей постоянные тела из органической матрицы и кристаллических соединений, содержащихся в моче (Stapor, 1976). Этим определением подчеркивается двоякий состав мочевых конкрементов; каждый камень содержит кристаллическую, или минеральную, часть и некристаллическую, или органическую. Строго говоря, среди кристаллических компонентов камней могут быть вещества не только минерального, по и органического происхождения (анионы щавелевой и мочевой кислот, цистин, ксантин и др.), однако псе они имеют небольшую молекулярную массу и ряд других физико-химических свойств, сближающих их с неорганическими кристаллоидами мочевых камней. Чисто кристаллические камни, по мнению Г.С. Гребеншикона (1952), не встречаются. Для формирования камня необходимо присутствие цементирующего вещества, роль которого отводится органическим высокомолекулярным веществам.
Приведенное определение мочевого камня встречает и возражения. Гак, по данным анкетирования 50 научных работников и клиницистов из 2J страны, проведенного Schneider (1982), ряд исследователей считает, что не всякий камень содержит матрицу. Некоторые высокомолекулярные вещества могу г присутствовать в камне, но не являются обязательной его составной частью. Если же оставить в определении камня признак наличия матрицы, то создаётся неправильное впечатление о её роли в кам необразован! і и. Другие ученые полагают, что в отличие от кристаллов, уродит является оиокристаллом, сформированным в мочевой системе из одного или нескольких кристаллических компонентов и содержащим органическую субстанцию в качестве покрытия. Дополнительным признаком, отличающим уродит от кристалла, является его размер, превышающий 1 мкм. Наконец, многие, хотя и не все, уролитом считают лишь образования, располагающиеся только в мочевых путях — от собирательных трубок до уретры, включая кальцификацию почечных сосочков. Этим самым из мочекаменной болезни исключаются нефрокальциноз и камни предстательной железы.
Подводя итог анкетированию, Schneider предлагает более широкое понятие мочевого камня. Уролиты - твердые структуры, появляющиеся вследствие нарушения физико-химического баланса мочи н (или) её гидродинамики в мочевом тракте от собирательных трубок до уретры. Эти структуры имеют минимальный размер 1 мкм и состоят преимущественно из кристаллов, реже - из аморфных органических и неорганических компонентов, которые могут смешиваться с некристаллическими высокомолекулярными субстанциями (матриксом).
Основу большинства мочевых конкрементов составляют малорастворимые химические соединения. Сравнение аналитических концентраций веществ, входящих в состав этих соединений, в моче с их растворимостью в воде привело к представлению, что моча является пересыщенным раствором, в которой малорастворимые соединения удерживаются в растворе защитными коллоидами.
В общей массе камня на долю кристаллоидов приходится около 97 % сухого вещества. Состав кристаллической фазы мочевых камней исследуется химическими методами с 1860 года. Они остаются наиболее доступными для широкой урологической практики и в настоящее время (Hodgkinson, 1979). В то же время в научно-исследовательских и прикладных целях все шире используются различные физические методы (поляризационная оптическая и сканирующая электронная микроскопия, рентгеиоструктуриый анализ, эмиссионный спектральный анализ, инфракрасная спектроскопия, термогравиметрия), позволяющие получить достоверные сведения о химическом составе и минералогической структуре мочевых камней (Шевцов ИЛ исоавт., 1987;Berenyietal., 1967, 1968; Modlinski, 1974; Schneider, 1974; Maurer, Goetz, 1976 и др.). В составе мочевых камней, помимо углерода, кислорода и водорода, обнаружены Са, Mg, Zn, Fc, Al, Cu, S, Si. CI, P и F. Химический состав основной массы камней представлен следующими компонентами (таблица 1.2).
Клииико-рентгеиологическая характеристика больных-камневиделителей
Всем больным в период первичной госпитализации проведено полное клиническое, лабораторное и рентгенологическое обследование. Лабораторное исследование включало клинический анализ крови, общий анализ мочи и её посев, изучение колебаний объёма и относительной плотности мочи в отдельных порциях на протяжении суток, количественные методы подечеіа форменных элементов мочи при нормальных результатах общего анализа. Объем проведенных биохимических исследований обоснован ниже.
Рентгенологические методы обследования включали выполнение обзорного снимка почек и мочевыводящих путей и внутривенную урографиго. При непереносимости рентгеноконтрастных препаратов, отсутствии информации об анатомическом состоянии почек на выделительных урограммах, о количестве и локализации неконтрастных камней применялись рептгеиоинструментальные, ультразвуковые и изотопные методы обследования. При недостаточной информативности урограмм, выполненных в стандартные сроки (10-я и 20-я минуты), прибегали к отсроченным снимкам или выполнению инфузионной урографии.
В результате обследования правостороннее камясйылелеиис выявлено у 37,3 % больных, левосторонние — у 40,3 %, двусторонние — у 22,4 %. Камневыделения из единственной почки не наблюдалось.
Больные по стороне камневыделения распределились следующим образом (таблица 2.2).
Рентгеиоконтрастные камни выявлены у 47 (70,2 %) больных, реитгеионегативные - у 18 (26,9 %). Не получено данных о рентгеноконтрастиоети камней у 2 (2,9 %) пациентов в связи с предшествовавшим самостоятельным отхожденнем. При этом различия в рентгеноконтрастиоети при первичном (рентгеиоконтрастные - 82,8 %, рентгеноиеконтрастньте - 14,3 %) и повторном камневыделсиии (реиттелоконтрастпые — 65.2 %, реытгенонсконтрастиые - 34,8 %) недостоверны - р 0,05.
Размеры отошедших камней в группах А и А не имели достоверных различий и составили в среднем по максимальному размеру 0,92±0,24 см и O,8rt0,!5 см по минимальному.
По данным рентгенологических и изотопных методов исследования, снижение функции почки на стороне отхождеиия камней выявлено у 42,9 % пациентов с первым эпизодом и у 26,1% с повторными эпизодами (р 0,05), отсутствие функции только у 4,4 % пациентов с повторным камневыделением, сочетание снижения функции и нарушения оттока мочи у 4,8 % пациентов с первым эпизодом и у 4,4 % с повторными эпизодами (р 0705). Нормальное функциональное состояние почек было у 47,6 % пациентов с первым эпизодом и у 52,1 % с повторными эпизодами (р 0,05), в том числе у 89,5 % всех больных-камиевьщелитслей не выявлено и анатомических изменений почек и мочевьтводящих путей.
Определенное значение в возникновении уролитиаза придается обструктивным процессам, развивающимся вследствие пиелонефрита или врожденных аномалий и дисплазий мочевых органов. У детей с уролитиазом аномалии и пороки развития мочевых органов встречаются в 22 - 30% случаев (Пулатов А.Т., 1990; Diamond et ah, 1994), тогда как во всей популяции новорожденных они составляют около 1%. Основное значение для развития мочекаменной болезни при обструктивных процессах имеет нарушение эвакуации образующихся агрегатов кристаллов и микролитов.
Формирование ядра еще не является абсолютной предпосылкой для его задержки в мочевых путях и превращения в конкремент, Многое в судьбе уролнта связано с морфологией мочевых путей и уродинамикой. При сравнении строения чашечно-лоханочной системы на стороне камня со здоровой стороной Isliikawa (1995) выявил следующие изменения: - увеличение числа чашечек первого и второго порядка и их ветвления; - больший радиус нижних чашечек; - большую общую площадь чашечек; - большую площадь лоханки; - большую площадь всей чашечно-лоханочной системы.
Достоверными были также следующие изменения уродшгамики на стороне камня; - меньшая частота перистальтики верхней трети мочеточника; - перистальтически! интервал более продолжительный; - ритм перистальтики нерегулярный.
В то же время различий во виутрилохаиочном давлении при ее сокращении не найдено, в том числе и при нагрузке фуросемидом. Автор считает, что морфологические и уродинамнческие отклонения на стороне камня могут быть одним из факторов формирования камня.
Рентгенологическими исследованиями расширение лоханки выявлено у 6,0% наблюдавшихся больных камне выделением, в том числе с расширением чашечек— у 28,4 %, гидрокаликоз - у 16,4 %, деформация чашечек у 3 %, сочетание деформации и расширения чашечек - у 15,7 %. Эти изменения, скорее всего, являются не причиной, а следствием камнеобразования. Вместе с тем аномалии развития почек (удвоение) встретились у 4.3%, внутрипочечная лоханка - у 3,1 % обследованных.
Почечный транспорт камнеобразуюших ионов
Для выяснения причины увеличения диуреза у больных уролитиазом отобрано 26 больных с одиночными камнями без каких-либо осложнений и 29 больных с такими же камнями, но с выраженными клиническими и лабораторными признаками пиелонефрита, но без признаков ХГП-І. Дополнительно обследовано 14 больных с обострением хронического пиелонефрита без мочекаменной болезни. Результаты исследования этих больных и 41 здорового сведены в двухфакторнын комплекс дня обработки методом дисперсионного анализа. В этом комплексе (таблица 3.7) группа BQCQ представлена здоровыми, В)Со — больными неоеложиенной МКБ, B,fCi - пиелонефритом и ВС - мочекаменной болезнью, осложненной пиелонефритом.
Дисперсионный анализ этого показателя показал, что ведущее значение в снижении относительной плотности мочи принадлежит пиелонефриту. На его влияние приходится 16,4 % изменчивости признака из 24,7 %, обусловленных всеми учтенными факторами. На влияние МКВ приходится 7,9 % изменчивости относительной плотности мочи. Тем не менее, влияние обоих факторов достоверно превышает влияние случайных. Следовательно, изменения относительной плотности мочи связаны как с мочекаменной болезнью, пак и в большей степени с се следствием, в частности с осложняющим уролитиаз воспалительным процессом, снижающим концентрационную способность почек.
Аналогичным образом влияют перечисленные факторы на электропроводность. Средняя величина этого показателя в контрольної! группе составила 1,99+0,064, а у всех больных уролитиазом, включая и камневыделение — 1,38+0,45 Ом" м" . Наиболее сильное влияние на снижение этого признака оказало наличие воспалительного процесса (р 0,01) и примерно в 6 раз меньше — сама мочекаменная болезнь (р 0.05), Влияние взаимодействия факторов недостоверно. Отмечается выраженная корреляция между относительной плотностью п электропроводностью мочи как у здоровых (г — 0,576), так и у больных уролитиазом (г-0,744). Более тесная связь в группе больных отражает большую долю электролитов в относительной плотности при уролнтиазе.
Таким образом, основное значение к увеличении диуреза при МКБ принадлежит снижению концентрационной способности почек. Это положение подтверждается также более низкими концентрационным индексом у больныч.
Средние концентрации креатииина, мочевины и основных электролитов крови (натрия, калия, хлорида) в группах больных с первичным и повторным камнеобразованием существенно не отличались. Таким образом, используемые для сравнительного анализа почечного транспорта камнеобразующих ионов группы близки по сохранности гомеостати чески х показателей функционального состояния почек.
Исследование таких факторов, как поверхностное натяжение мочи и ее вязкость, способных оказывать влияние на процессы осаждения малорастворимых частиц, не выявило существенных различий между больными и здоровыми лицами Поверхностное натяжение мочи составляло в контрольной группе в среднем 67,06+4,34, а по всей группе больных уролитиазом - 67,47+5,14 г/сек",
Вязкость мочи в контрольной группе равнялась 1,072±0,063, а в группе больных - 1,079±0,072 сантипуаза. Дисперсионный анализ показал достоверное увеличение коэффициента вязкости за счет влияния мочекаменной болезни и снижение - за счет пиелонефрита, в связи с чем в группе больных уролитиазом, осложненным пиелонефритом, средняя величина вязкости не отличается от данных контрольной группы. Необходимо отметить, что только в группе больных с неосложненным уролитиазом увеличение вязкости произошло при снижении относительной плотности (коэффициент корреляции между этими параметрами мочи составил — 0,594). Во всех остальных группах вязкость прямо коррелировала с относительной плотностью, что н следовало ожидать по определению этого параметра.
Так как в группе уролитпаза снижение относительной плотности сопровождалось более выраженным снижением электропроводности, можно полагать, что увеличение коэффициента вязкости при уролитиазе обусловлено конденсированием небольших частиц в более крупные агрегаты. Вязкость раствора растет как с увеличением концентрации, так и в еще большей степени с увеличением размеров частиц.
Следовательно, выявленные изменения физических параметров мочи обусловлены преимущественно наличием воспалительного процесса и, в меньшей степени, мочекаменной болезни. Среди них отношение к мочекаменной болезни может иметь лишь увеличение вязкости. Изменения остальных параметров являю гея, скорее всего, следствием осложнений заболевания.
Насыщение мочи алорастворимыми фосфатными солями
В группе больных с первичным камневыдслением пересыщение оксалатом кальция (СК 1,0) было в 21,3 % случаев, что достоверно чаще, чем в контрольной группе (р 0,01). Однако в расчетном осадке (таблица 5.1, колонка D 0) оксалат кальция встречается в 22,7 % случаев, причем всегда в сочетании с другими камнеобразующими соединениями. Тем пс менее, у больных первичным уролитиазом в одной трети всех расчетных осадков оксалат кальция не встречается. Это свидетельствует о том, что выпадение в осадок других кальцийсодержащих соединении снижает концентрацию кальция в моче, что уменьшает ее насыщение оксалатом кальция быстрее, чем насыщение другими веществами, в состав которых входит кальций.
Пересыщение мочи оксалатом кальция всегда сочеталось с прересыщением другими камнеобразующими соединениями, чаще всего с гидроксиапатитом (71,4 % осадков с оксалатным составом) или с мочевой кислотой и ее солями (53,6 %).
Пересыщение выше метастабил ьного уровня гидроксиапатитом наблюдалось у 11,2 % здоровых, у 14,9 % больных с первичным камиевыделепием, в том числе у 4,0 % в сочетании с оксалатом кальция и у 12,4% - с другими фосфатными соединениями, чаще всего с октокальцийфосфатом. Несмотря на частое сочетание пересыщения мочи этими соединениями, выпадение октокальцийфосфата в осадок отсутствует, так как насыщение им всегда существенно ниже, чем ГАП.
Еще более часто возможно образование осадка из фосфатных соединений. Так, гидроксі га катит встречается в осадке мочи 16,0 % здоровых, в 31,6 % случаев ирн первичном и в 33,3 % - при рецидивном камневыделении. Все группы достоверно отличаются по этому показателю.
Приведенные данные позволяют считать, что пересыщение мочи у больных гидроксиапатитом, превышающее метастабильную зону, может явиться наиболее частой причиной формирования ядра камня за счет спонтанной нуклеации.
"Гак как насыщение мочи уратными соединениями всегда сочетается с насыщением другими веществами, то ураты встречаются в осадке чаще, чем частота превышения ими критического уровня. Осадок мочевой кислоты чаще всего сочетается с осадком оксалата кальция и гидроксиапатита, а ура га натрия и аммония - с ГАП. Всего уратные соединения в осадке встретились у 11,2 % лиц контрольной группы.
При первичном камневыделении СИ мочи мочевой кислотой составила 1,0910,66., достигая максимальной величины 4,29, а при рецидивном — 0,96+
0,67 с максимальным значением 4,91. Частота выявления лиц с СИ 1,0 достигала в первом случае 44,0 %, а при рецидивных — 60,2 %. Частота превышения критического значения мочевой кислотой и ее осаждения во много раз больше при камневыделении (таблица 5.І), чем у лиц контрольной группы (р 0,01).
Что касается насыщения мочи уратом аммония и уратом натрия, то их средние величины при камневыделении были несколько ниже, чем в контрольной группе, что можно объяснить снижением концентрационной способности почек у больных уролитиазом. Следовательно, насыщение мочи как мочевой кислотой, так и уратпыми солями у большинства здоровых и больных достаточно для поддержания роста существующего ядра конкремента.
В литературе отсутствуют данные о произведении формирования кристаллов мочевой кислоты. Сопоставление данных микроскопии осадка мочи со степенью ее насыщения показывает, что кристаллы мочевой кислоты пошляются при СН 2,0 и более. В настоящем исследовании за верхнюю границу мета стабильной зоны принята величина 1,94, соответствующая 90 % доверительному интервалу степени насыщения мочевой кислотой в группе здоровых, При таком подходе мочевая кислота появляется в осадке у 11,6 % больных первичным камиевыделением и у 7,6 % лиц с рецидивным, а ура г аммония соответственно у 17,4 и 21,6 %. Частота осаждения урата натрия при уролитиазе была ниже, чем в контрольной группе.
Следует подчеркнуть, что іти мочевая кислота, ни ее соли в чистом виде не осаждаются. Кислота практически всегда осаждается с примесью урата аммония и океалата кальция и гораздо реже с гидроксиапатитом. Всего уратиые соединения, включая и мочевую кислоту, выпадают в осадок у 55,0 % больных с первичными и у 14,0 % —с рецидивными камнями.
