Исследование слюнных камней человека

Слюнные камни являются патогенными биоминеральными обраованиями челюстно-лицевой сферы. Исследованы минеральный состав и особенности строения слюнных камней человека методами оптической микроскопии, рентгенодифракционного фазового анализа и рентгеновской микротомографии.

Ключевые слова: слюнные камни, биоминеральные образования, рентгеновская томография, рентгенодифракционный фазовый анализ, минеральный состав, морфология, гидроксилкарбонатапатит, вевеллит.

Слюнные камни представляют собой патогенные биоминеральные образования челюстно-лицевой сферы, вызывая слюннокаменную болезнь (sialolithiasis), сопровождающуюся болью и требуя оперативного вмешательства [2, 3]. Слюнные камни образуются из слюны чаще всего в поднижнечелюстной железе и протоках как органоминеральное образование в результате отложения органической и неорганической компонент. Образование слюнных камней может быть связано с нарушением оттока слюны или обмена веществ, с воспалительными процессами в слюнных железах при участии микроорганизмов, неправильном питании и т. д. Как правило, они локализуются в поднижнечелюстной железе и ее выводном протоке, в подъязычной и околоушной железах встречаются весьма редко. Вопросы причины, условий и механизмов образования слюнных камней неоднократно рассматривались в литературе, например [3], однако до сих пор нет единой точки зрения на патогенез этого процесса. Часть исследователей связывает их появление с воспалительным процессом, другие — считают результатом переотложения известковых солей слюны, и, как следствие, изменение тканей слюной железы и протока с последующим их воспалением.

Задачи исследования: изучение комплексом лабораторных методов фазового минерального состава и морфологии слюнных камней человека, включая недеструктивный метод рентгеновской томографии.

Объект исследования. Исследование 4-х слюнных камней, полученных от разных пациентов. Анализы проводились в течение ближайших суток после оперативного извлечения камней из организма пациентов.

Аппаратура и методы исследования: Экспериментальные исследования слюнных камней проведены с использованием следующей аппаратуры. Оптический микроскоп высокого разрешения (Германия) при увеличениях 175^х и 350^х для изучения морфоструктурных характеристик вещества и их минерального состава.

Рентгеновскицй дифрактометр X'Pert PRO (Philips, Голландия) Условия съемки рентгенограмм: монохроматизированное Cu K_a излучение, U = 50 kV, I = 40 mA, скорость записи 2 град/мин, внутренний стандарт — кремний (Si). Ограничения метода связаны с невозможностью диагностики рентгеноаморфных фаз, порогом обнаружения 0,5–1,0 мас. %, размер минеральных кристаллитов — не меньше 0,1 мкм. Рентгенографический фазовый анализ (РФА) позволяет изучить в порошке фазовый состав полиминеральных проб и агрегатов, а также особенности структуры (структурных характеристик) отдельных минералов. Метод порошковой дифрактометрии позволяет диагностировать кристаллические минеральные фазы. Ограничения метода связаны с невозможностью диагностики рентгеноаморфных фаз, порогом обнаружения 0,5–1 мас. %, размер минеральных кристаллитов — не меньше 0,1 мкм. Использована база данных ASTM. Анализы выполнялись по утвержденным научно-методическим документам Научных советов по аналитическим методам и методам минералогических исследований [1].

Отечественный рентгеновский микротомограф ВТ-50–1 «Геотом» («Проминтро», Россия), изготовленный на базе промышленного томографа специально для исследования минеральных (неорганических) объектов, поэтому рабочее напряжение рентгеновской трубки — и, соответственно, проникающая способность рентгеновского излучения значительно выше, чем томогрофов медицинского назначания — 100–150 кV и более. Условия съемки томограмм: микрофокусный рентгеновский источник РЕИС-150М, рабочее напряжение рентгеновской трубки U=100 кV, ток накала I=2,9 А; блок детекторов 8 измерительных каналов со сцинтилляторами CsJ(Na), веерная геометрия при сканировании, шаг сканирования 3 мкм, рабочее поле съемки до 15 мм в диаметре, перемещение по высоте до 7 см; использовался Al–образец сравнения. Предел пространственного разрешения 5 мкм для линейных неоднородностей. Чувствительность к изменению величины линейного коэффициента ослабления рентгеновских лучей (ЛКО) — 1 %. Подчеркнем, что именно микрофокусные рентгеновские источники обладают существенным преимуществом, поскольку лучше передают мелкие детали изображения, чем рентгеновские снимки, полученные контактным способом, в т. ч. структуру костной ткани. Прибор соответствует требованиям российских регламентирующих документов по аппаратуре неразрушающего контроля [2] и международному стандарту ASTM E1441–11.

По данным РТ установлено 4–5 диапазонов значений ЛКО (Рис. 2), два относятся к органической фазе (холестеролового ряда — возможны холестерол-ацетат, холестерол- каприлат, холестерол-стеарат), 3–4–гидроксилатапатит, вивенит и кальцит разной плотности, что вероятно, связано с разной степенью упорядоченности структуры, гидраьтрованности и содержания органической компоненты. Результаты РТ сопоставлялись с данным РФА (Рис.1).

Зубной камень имеет не просто слоистое, а колломорфное, гроздевидное, ажурное строение; не одну, а несколько областей начала роста, и очевидно, формировался в токе слюнной жидкости, омываемым ею во взвешенном состоянии. Рост органической и минеральной происходил совместно, на что указывает их тонкое взаимопрорастание. Установлена микропористость, до 10 %, размер пор 20–30 мкм.

Рис. 1. Слюнной камень (18 х 12 мм), вверху, слева направо: фото, ренттгенограмма и размещение в рабочей зоне при съемке томограммы; внизу рентгенотомография: А — рентгенограмма, Б –томограмма; В — выделение фаз по «TomAnalysis» и Г — гистограмма % соотношения; серое — поры, голубое — органическая фаза — холестерин, зеленое — гидроксилапатит, сиреневое — вивелит, оранжевое и красное — кальцит.

Минеральный состава кальцинатов методом РФА (аналитик А. В. Иоспа): диагностированы: органическая фаза, холестерин, и три минеральных фазы: гидроксил апатит, вивелит, и, мало, кальцит (Рис. 2).

Рис. 2. Рентгенограмма слюнного камня, аналитические отражения — цветные линии.

Рис. 3. Сопоставление рентгенограмм слюнных камней.

Гидроксилапатит недостаточно хорошо окристаллизован, о чем свидетельствует уширение его дифракционных пиков. Не исключается также присутствие рентгеноаморфной фазы и минерала группы апатита — гидроксилэллестандита (следы). Сопоставление диагностических линий на дифрактограммах (Рис. 3) установило сходство фазового состава всех исследованных слюнных камней.

Выводы. В результате проведенных исследований визуализирована внутренняя неоднородность, установлены морфология и минеральный состав слюнных камней — гидроксилапатит, вивелит, кальцит.

Научный руководитель профессор, д.м.н. Абдусаламов М. Р.

Литература:

1.                  Нормативно-методическая документация по аналитическим, минералогическим и технологическим исследованиям // Справочник. Издание третье, дополненное / М.: Федеральный научно-методический центр (ФНМЦ) лабораторных исследований и сертификации минерального сырья «ВИМС», 2008. — 152 с.; дополнения 2012 г. М.: «ВИМС», 2012. — 18 с.

2.                  Денисов А. В. Слюнные железы. Слюна. М.: Изд-во РАМН, 2003. — 132 с.

3.                  Рабухина Н. А., Чупрынина Н. М. Рентгенодиагностика заболеваний челюстно-лицевой области. М.: Медицина, 1991. 368 с.

4.                  Якушина О. А., Ожогина Е. Г., Хозяинов М. С. Рентгеновская микротомография — неразрушающий метод структурного и фазового анализа / Мир измерений, 2003. № 10. — С. 12–17.