Использование ионизирующего излучения различного качества в изучении элементного состава костной ткани человека в норме, патологии, при лучевом и экстремальных воздействиях

Зайчик, Владимир Ефимович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Использование ионизирующего излучения различного качества в изучении элементного состава костной ткани человека в норме, патологии, при лучевом и экстремальных воздействиях
ВАК РФ 03.01.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Использование ионизирующего излучения различного качества в изучении элементного состава костной ткани человека в норме, патологии, при лучевом и экстремальных воздействиях"

На правах рукописи

ЗАЙЧИК Владимир Ефимович

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ РАЗЛИЧНОГО КАЧЕСТВА В ИЗУЧЕНИИ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА КОСТНОЙ ТКАНИ ЧЕЛОВЕКА В НОРМЕ, ПАТОЛОГИИ, ПРИ ЛУЧЕВОМ И ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

03.01.01 - радиобиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

2 ИЮН 2011

Обнинск-2011

4848190

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Медицинский радиологический научный центр» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

Научный консультант:

доктор медицинских наук, профессор, академик РАМН

Цыб Анатолий Фёдорович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Ульяненко Лилия Николаевна,

доктор биологических наук, профессор Сынзыныс Борис Иванович,

доктор биологических наук Иванник Борис Петрович

Ведущая организация: Институт биохимической физики

им. Н.М. Эмануэля РАН

Защита состоится 27 сентября 2011 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 208.132.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении «Медицинский радиологический научный центр» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации по адресу: 249036, Калужская обл., г. Обнинск, ул. Королёва, д. 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУ «Медицинский радиологический научный центр» Минздравсоцразвития России.

Автореферат разослан « /¿?» 2011 г.

Учёный секретарь диссертационного совета Палыга Г.Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Настоящая диссертация представляет собой новое направление в современной радиобиологии - использование ионизирующего излучения различного качества для определения элементного состава живой материи и, в частности, для изучения закономерностей содержания химических элементов (ХЭ) в костной ткани человека в норме и патологии, а также при лучевом и экстремальных воздействиях.

При взаимодействии ионизирующего излучения с атомами в тканях организма, наряду с процессами поглощения энергии, возникают и другие эффекты. В частности, может происходить возбуждение атомов и их ядер, а также ядерные превращения. Эти процессы сопровождаются специфическим вторичным излучением. Качество, энергия и количество вторичного излучения зависят как от вида, энергии и интенсивности первичного излучения, так и от содержания ХЭ в облучаемой ткани.

Среди тканей организма костная ткань представляет особый интерес в плане исследования содержания в ней ХЭ. Заболевания скелета представляют серьёзную научную, медицинскую и социальную проблемы. Костная ткань -наиболее минерализованная ткань организма. Поэтому облучение костной ткани должно вызывать наиболее выраженные эффекты, связанные с возникновением вторичного фотонного излучения. Спектрометрическая регистрация вторичного фотонного излучения открывает перспективы для создания методов недеструктивного in vitro анализа, а также методов in vivo определения элементного состава костной ткани, пригодных для использования в клинической медицине. Информация об элементном составе костной ткани необходима для более полного понимания нормальной физиологии костной ткани, этиологии и патогенеза заболеваний скелета, а также для решения многих актуальных диагностических задач костной патологии. Однако недеструктивными in vitro методами, а также in vivo методами исследования содержания ХЭ в костной ткани профильные научные и лечебные учреждения не располагают до настоящего времени.

Целью работы являлось изучение спектров вторичного фотонного излучения, возникающего при облучении костной ткани и зубов фотонами, нейтронами и протонами различной энергии, для разработки in vitro и in vivo методов определения содержания химических элементов в костной ткани человека, а также использование разработанных методов для изучения закономерностей изменения элементного состава костной ткани и зубов человека в норме, а также при некоторых опухолевых и неопухолевых заболеваниях скелета, некоторых стоматологических заболеваниях, лучевом воздействии и продолжительной гипокинезии. Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие конкретные задачи: 1. Исследовать вторичное фотонное излучение, возникающее при облучении костной ткани и зубов нейтронами различной энергии (ядерный реактор,

генератор нейтронов с энергией 14 МэВ, радионуклидные источники нейтронов), фотонами (тормозное излучение, получаемое на линейном ускорителе электронов, и излучение радионуклидных источников) и протонами (ускоритель Ван-де-Граафа).

2. Выбрать оптимальные способы и режимы (временные, геометрические, дозовые) возбуждения и регистрации вторичного фотонного излучения и создать соответствующие установки для in vitro и in vivo облучения исследуемого объекта и спектрометрии возникающего вторичного фотонного излучения.

3. Провести оценку надёжности получаемых результатов для всех разработанных аналитических in vitro методик путём определения основных метрологических характеристик и использования международных сертифицированных материалов сравнения, на основе которой сформировать оптимальный комплекс, позволяющий с минимальными затратами времени и труда определить максимальное количество химических элементов в образцах костной ткани и зубов.

4. Изучить возрастные и тендерные закономерности в содержании химических элементов в ребре, шейке бедра, крыле подвздошной кости, кортикальной кости, трабекулярной кости, коронке и корне зубов здоровых женщин и мужчин в возрасте от 15 до 55 лет, а также оценить возможность влияния на элементный состав костной ткани региона проживания.

5. Определить содержание химических элементов в образцах костной ткани, полученных у пациентов с опухолевыми и некоторыми неопухолевыми заболеваниями скелета, и оценить значимость получаемой информации для диагностики костных опухолей.

6. Исследовать влияние лучевого воздействия на содержание химических элементов в опухолевой и прилежащей визуально здоровой костной ткани при дистанционной гамма-терапии остеогенной и ретикулоэндотелиальной саркомы.

7. Определить содержание химических элементов в эмали постоянных зубов в норме и при некоторых стоматологических заболеваниях.

8. Изучить влияние малых доз (до 20 сГр) на содержание химических элементов в эмали зубов лиц, проживающих на территориях, загрязнённых в результате аварии на ЧАЭС.

9. Измерениями in vivo проследить динамику изменения содержания кальция в отдельных участках скелета здоровых добровольцев при 120- и 370-суточной антиортостатической гипокинезии, сезонные вариации содержания кальция при обычном двигательном режиме, динамику изменения содержания кальция в кисти подростков с генетически обусловленным рахитом в процессе медикаментозного лечения и определить содержание химических элементов в коронках резцов, клыков и премоляров здоровых людей.

Научная иовизиа. В процессе выполнения работы было обосновано новое направление - использование ионизирующего излучения различного качества для определения элементного состава костной ткани и были получены новые фундаментальные знания о закономерностях содержания химических элементов в костной ткани человека.

Впервые получены новые знания об энергии и интенсивности вторичного фотонного излучения, возникающего при in vitro и in vivo облучении костной ткани и зубов фотонами, нейтронами и протонами различной энергии, разработаны аналитические технологии и инструментарий для in vitro и in vivo измерения содержания широкого спектра химических элементов в костной ткани и зубах человека.

Впервые получены надёжные данные о содержании 22 химических элементов в костной ткани и зубах здорового человека в зависимости от вида кости, типа костной ткани, пола, возраста и региона проживания, а также данные о среднегодовых потерях Са и Р в различных костях скелета после достижения максимума минерализации костной ткани.

Впервые проведена оценка диагностической значимости информации об элементном составе ткани в зоне очага поражения скелета. На этой основе разработаны новые способы дифференциальной диагностики опухолевых заболеваний скелета.

Впервые исследовано влияние лучевого лечения на элементный состав ткани остеогенной и ретикулоэндотелиальной саркомы и показана возможность использования данных о динамике содержания химических элементов в ткани очага поражения для оценки эффективности проводимого лечения.

Впервые методы in vivo определения содержания кальция в различных участках скелета были использованы для оценки эффективности лечения детей с генетически обусловленными формами рахита и профилактики деминерализации костной ткани при продолжительной гипокинезии.

Практическая значимость. Разработаны аналитические технологии и инструментарий для in vitro и in vivo измерения содержания широкого спектра химических элементов в костной ткани и зубах человека, которые могут быть использованы в радиационной медицине, радиобиологии костной ткани, костной патологии, стоматологии, токсикологии, медицине профзаболеваний, судебно-медицинской экспертизе, охране окружающей среды и палеоантропологии.

Определены уровни содержания 22 химических элементов, характерные для костной ткани и зубов здоровых людей, проживающих в Центральной европейской части России.

Определена диагностическая значимость информации об элементном составе ткани в зоне очага поражения при опухолевых заболеваний скелета. Разработаны новые способы дифференциальной диагностики опухолей, основанные на определении содержания ХЭ в патологическом очаге.

Личный вклад соискателя. Автору принадлежит ведущая роль в выборе направления исследования, планировании и проведении экспериментов, анализе и обобщении полученных результатов. Диссертантом обоснованы актуальность, цели и задачи работы. В работах, выполненных в соавторстве, вклад автора является определяющим и заключается в непосредственном участии на всех этапах исследования: от постановки задач и их экспериментально-теоретической реализации до обсуждения результатов в научных публикациях и докладах.

Основные положения, выносимые на защиту. Установлено, что:

1. Спектрометрическая регистрация вторичных фотонов, индуцируемых в исследуемых образцах костной ткани и зубов облучением фотонами, нейтронами и протонами, позволяет надёжно идентифицировать и измерять излучение, связанное с содержанием не менее 22 химических элементов. Спектрометрическая регистрация вторичных фотонов, индуцируемых в кисти, стопе и позвоночнике ш vivo облучением нейтронами 238Ри-Ве-источников в допустимых дозах, позволяет надёжно измерять излучение образующегося радионуклида 49Са, отражающего содержание Са, а в опухолях костей конечностей - надёжно измерять излучение образующихся радионуклидов 49Са, 24Na и 38С1, отражающих содержание Са, Na и С1. Спектрометрическая регистрация вторичных фотонов характеристического рентгеновского излучения, индуцируемого в коронке зуба in vivo облучением фотонами от источника с радионуклидом ,09Cd в допустимой дозе, позволяет надёжно измерять излучение, связанное с содержанием не менее 3 химических элементов - Са, Sr и Zn.

2. Содержание химических элементов в костной ткани и зубах здорового человека зависит от пола, возраста, региона проживания, сезона года, а также от вида, топографии (например, эпифиз и диафиз для трубчатых костей или коронка и корень для зуба) и компоненты (например, кортикальная и трабекулярная для кости или эмаль и дентин для зуба) кости и зуба. Уровни содержания Са в различных костях слабо взаимосвязаны между собой. В полной мере это относится и к содержанию Р. Содержание этих элементов в костях не связано с их содержанием в зубах. Имеет место положительная корреляция содержания Sr в различных костях, а также содержания Sr в костях и зубах. В костной ткани существуют выраженные межэлементные взаимосвязи. Наличие межэлементных взаимосвязей прослеживается и в зубах.

3. Костная ткань в очаге поражения при опухолевых и неопухолевых заболеваниях скелета по содержанию многих химических элементов существенно отличается от здоровой кости, что может быть использовано в диагностических целях. Лучевое лечение остеогенной и ретикулоэндотелиальной саркомы приводит к частичной «нормализации» элементного состава костной ткани в очаге поражения. На содержание

химических элементов в костной ткани, прилежащей к опухоли, лучевое воздействие не оказывает заметного влияния.

4. Содержание химических элементов в эмали зубов при периодонтите и пародонтите отличается от нормального уровня, причём каждому заболеванию присущи специфические изменения элементного состава. Воздействие малых доз ионизирующего излучения (до 20 сГр) приводит к увеличению содержания Zn и уменьшению величины отношения Ca/Zn в эмали постоянных зубов.

5. Разработанные в Институте медико-биологических проблем РАН меры профилактики стабилизируют уровень содержания Ca в кисти, стопе и позвоночнике при длительной антиортостатической гипокинезии. Применяемое в Центральном институте травматологии и ортопедии им. H.H. Приорова медикаментозное лечение детей с генетически обусловленными формами рахита в среднем приводит к норме содержание Ca и Р в крыле подвздошной кости и обеспечивает индивидуальную прибавку содержания Ca в кисти в диапазоне от 0 до 63% от исходного уровня.

Внедрение и практику. По результатам работы получено 2 авторских свидетельства на изобретения и 1 патент, а также представлено 3 экспозиции на ВДНХ СССР, награжденные серебряной и бронзовыми медалями.

Разработанные методы были внедрены в практику МРНЦ РАМН, а также использованы в совместных исследованиях с Центральным институтом травматологии и ортопедии им. H.H. Приорова, Институтом медико-биологических проблем РАН и Иркутским НИИ травматологии и ортопедии РАМН.

Апробация работы. Основные результаты диссертации представлены и обсуждены на следующих научных конференциях: II совещание по современным ядерно-аналитическим методам, 1975, 1-4 декабря, Дубна; Всесоюзная конференция по применению нейтронов в медицине, 1976, 18-19 мая, Обнинск; Всесоюзный симпозиум по современным методам определения микроэлементов, 1977, 21-23 декабря, Кишинев; IV Всесоюзное совещание по активационному анализу, 1977, 1-3 июня, Тбилиси; X всесоюзный съезд рентгенологов и радиологов, 1977, 22-25 ноября, Ереван; III совещание по использованию ядерно-физических методов, 1978, 12-15 сентября, Дубна; Международная научная конференция по проблемам измерения в медицине и биологии, 1981, 15-17сентября, Суздаль; IV Всесоюзное совещание по применению ускорителей заряженных частиц в народном хозяйстве, 1982, 2830 сентября, Ленинград; III Всесоюзное совещание по метрологии нейтронного излучения на реакторах и ускорителях, 1982, 19-23 апреля, Менделеево; XI Всесоюзный съезд рентгенологов и радиологов, 1984, 2—4 октября, Таллинн; 2-я Всесоюзная конференция по физиологии экстремальных состояний и индивидуальная защита человека, 1986, 2-3 декабря, Москва; V Всесоюзное совещание по активационному анализу и другим радиоаналитическим методам, 1987, 26-28 мая, Ташкент; Всесоюзный симпозиум по микроэлементам

человека, 1989, 15-17 ноября, Москва; Международное рабочее совещание по нейтронно-активационному анализу в охране окружающей среды, 1990, 17-21 сентября, Дубна; 5,h Meeting on Nuclear Analytical Methods, 1991, 13-17 May, Dresden, Germany; 8th International Conference on Modern Trends in Activation Analysis (MTAA-8), 1991, 16-20 September, Vienna, Austria; 2nd International Conference on Nuclear Analytical Chemistry, 1992, 31 May-4 June, Toronto, Canada; Международное рабочее совещание no нейтронно-активационному анализу в охране окружающей среды, 1992, 15-18 сентября, Дубна; International Congress of Radiation Oncology - ICRO'93, 1993, 21-25 June, Kyoto, Japan; 6th International Symposium on Biological and Environmental Reference Materials -BERM-6, 1994, 17-21 April, Kailua-Kona, Hawaii, USA; International Conference on Short-Life Radionuclides Activation Analysis and XRF, 1995, 3-7 April, Vienna, Austria; European Nuclear Medicine Congress, 1996, 14-18 September, Copenhagen, Denmark; International Symposium on In vivo Body Composition Studies, 1996, 18-20 September, Malmo, Sweden; International Symposium on Harmonization of Health-Related Environmental Measurements Using Nuclear and Isotope Techniques, 1996, 4-7 November, Hyderabad, India; 7th International Symposium on Biological and Environmental Reference Materials - BERM-7, 1997, 21-25 April, Antwerp, Belgium; 1-й съезд Российского Общества ядерной медицины, 1997, 9-12 июня, Дубна; 17th Workshop on Macro- and Trace Elements, 1997, 5-6 December, Jena, Germany; 2nd Joint Meeting of the American Society for Bone and Mineral Research and International Bone Mineral Society, 1998, 1-6 December, San Francisco, USA; 10th International Conference on Modem Trends in Activation Analysis (MTAA-10), 1999, 19-23 April, Bethesda, MD, USA; 5th International Symposium on In Vivo Body Composition Studies, 1999, 7-9 October, Brookhaven National Laboratory, Upton, NY, USA; Международная конференция «Современные проблемы ядерной медицины и радиофармацевтики» и Съезд Российского общества ядерной медицины, 2000, 23-27 октября, Обнинск; 3rd International Symposium on Trace Elements in Human: New Perspectives, 2001, 4-6 October, Athens, Greece; 7th International Symposium on Metal Ions in Biology and Medicine, 2002, 5-9 May, Sankt Petersburg, Russia; 7th International Conference on Nuclear Analytical Methods in the Life Sciences (NAMLS-7), 2002, 16-21 June, Antalya, Turkey; 2nd Eurasian Conference on Nuclear Science and Its Application, 2002, 16-19 September, Almaty, Kazakhstan; International Conference on Isotopic and Nuclear Techniques for Health and Environment, 2003, 10-13 June, Vienna, Austria; 1st Coordination Meeting on the Perspectives of Life Sciences Research at Nuclear Centers, 2003, 21-27 September, Riviera, Zlatny Piasatsi, Bulgaria; 4th International Symposium on Trace Elements in Human: New Perspectives (9-11 October 2003) Athens, Greece; 2nd International Symposium on Trace elements and Minerals in Medicine and Biology, 2004, 13-15 May, Neuherberg-Munich, Germany; Первая общероссийская международная конференция «Биоэлементы», 2004, 17-19 июнь, Оренбург; IIth

International Conference on Modem Trends in Activation Analysis (MTAA-1I), 2004, 20-25 June, Guildford, UK; 22nd Workshop on Macro- and Trace Elements, 2004, 24-25 September, Jena, Germany; 8й1 International Conference on Nuclear Analytical Methods in the Life Sciences (NAMLS-8), 2005, 17-22 April, Rio de Janeiro, Brazil; The 5th International Symposium on Trace Elements in Human: New Perspectives, 2005, 12-15 October 2005, Athens, Greece; 3rd International Conference in Lithuania "Metals in the Environment", 2006, 26-29 April, Vilnius, Lithuania; Международная научная школа по ядерной медицине и радиофармацевтике, 2006, 4-14 декабря, Обнинск; Всероссийская научная конференция с международным участием «Социально-медицинские аспекты экологического состояния Центрального экономического района России», 2007, 25-26 октября, Тверь; 4th International Conference on Trace Element Speciation in Biomedical, Nutritional and Environmental Sciences, 2008, 25-29 May, Neuherberg-Munich, Germany; XVI International Seminar on Interaction of Neutrons with Nuclei, 2008, 11-14 June, Dubna, Russia; 9th International Conference on Nuclear Analytical Methods in the Life Sciences (NAMLS-9), 2008, 7-12 September, Lisbon, Portugal; XVII International Seminar on Interaction of Neutrons with Nuclei, 2009, 27-30 May, Dubna, Russia; 5th Internationa] Workshop on Biomonitoring of Atmospheric Pollution, 2009, 20-24 September, Buenos Aires, Argentina; 7th International Symposium on Trace Elements in Human: New Perspectives, 2009, 1315 October, Athens, Greece; XVIII International Seminar on Interaction of Neutrons with Nuclei, 2010, 26-29 May, Dubna, Russia.

Диссертационная работа апробирована на совместной научной конференции экспериментального радиологического и клинического радиологического секторов ФГБУ «Медицинский радиологический научный центр» Минздравсоцразвития Российской Федерации, протокол № 258 от 21.02.2011 г.

Публикации. По теме диссертации опубликована 81 статья, из них 38 в отечественных и 43 в международных журналах и изданиях. Помимо этого, результаты представлены в 95 тезисах докладов на научных конференциях.

Структура и объём диссертационной работы. Диссертация состоит из 9 разделов: введение, обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты исследований, обсуждение полученных результатов, заключение, выводы, список цитируемой литературы и приложения. Раздел «Результаты исследований» включает 5 глав, в которых излагаются полученные результаты. Диссертация содержит 350 страниц текста, 40 рисунков и 106 таблиц. Список цитируемой литературы включает 399 наименований, среди которых 131 работа на русском языке и 268 работ зарубежных изданий.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлено обоснование актуальности выбранной темы исследования. В обзоре литературы обсуждаются накопленные сведения о

спектрометрии вторичного фотонного излучения костной ткани, индуцированного облучением нейтронами, фотонами и заряженными частицами с целью in vitro и in vivo определения содержания ХЭ, а также о содержании ХЭ в костной ткани человека. В частности, было показано, что, несмотря на огромное количество накопленных данных, наши представления об элементном составе костной ткани и зубов здорового человека являются весьма неопределёнными (табл.1). В полной мере это относится и к информации об элементном составе костной ткани при опухолевых и неопухолевых заболеваниях скелета, лучевом и экстремальных воздействиях. В результате обсуждения сформулированы нерешённые проблемы для постановки задач настоящего исследования.

Таблица 1. Уровень расхождения данных об элементном составе костной ткани человека и сертифицированного стандартного материала МАГАТЭ для костной ткани (IAEA Н-5 Animal Bone) согласно диапазонам отношения Ммакс/Мм|,н.

Диапазоны Расхождение результатов определения Расхождение результатов

отношения содержания химических элементов в определения содержания

Ммакс/М,,,™ костной ткани здорового человека, химических элементов в

полученных различными авторами сертифицированном стандартном

(по данным литературы) материале сравнения МАГАТЭ

Н-5 Animal Bone

[Parr R., 19821

1.2-<2.0 Н -

2.0-<10 N. О, Яа, Бп, Т1 Ва, Ca, F, Mo

10-<100 Ве, С, С1, Ей, ва, I, N3, Б, вш, У К, Pb, Rb, S, Si, Sr

100-<103 А$, В, Ва, С<3, Сг, Ся, [•', Щ, К, 1а, №, РЬ, AI, Cd, CI, Mg, Na, Sb, Zn

БЬ, ТЬ, 2п, 2г

103-<104 Са, Со, Ре, Ц, Мо, Р, Ро, ЯЪ, ве, Т1, V As, Br, Fe

104.<ю5 Ag, А1, Аи, Вт, Си, Мп, Бс, Бг Cr, Mn, Ni, P, Se

105-<10б и Со, Cu, Hg

>106 - V

Материалы и методы исследования

Материал. В in vitro исследованиях использовали следующие образцы: 1) образцы костной ткани и зубов практически здоровых людей: поперечный срез ребер, поперечный срез шейки бедра, кортикальная кость шейки бедра, трабекулярная кость шейки бедра, срез гребня подвздошной кости, кортикальная компонента крыла подвздошной кости, трабекулярная компонента крыла подвздошной кости, коронки и корни зубов (38 женщин и 47 мужчин, возраст от 15 до 55 лет, МСО-8 г. Обнинск); 2) образцы условно здоровой костной ткани трубчатых костей: из области диафиза, метадиафиза и эпифиза преимущественно бедренной и большеберцовой кости (11 женщин и

27 мужчин, возраст от 6 до 60 лет, МСО-8 г. Обнинск); 3) образцы условно здоровой костной ткани трубчатых костей (преимущественно бедренной и большеберцовой) в области диафиза и метадиафиза (5 женщин и 5 мужчин, возраст от 20 до 40 лет, НИИ травматологии и ортопедии РАМН г. Иркутск); 4) образцы костной ткани при опухолевых и некоторых неопухолевых заболеваниях скелета - доброкачественная остеобластокластома, злокачественная остеобластокластома, остеохондрома, хондросаркома, остеогенная саркома, ретикулоэндотелиальная саркома, остеомиелит, резистентный рахит и фиброзная дисплазия. При опухолевых заболеваниях образцы ткани брали из очага поражения и прилежащей к опухоли визуально здоровой кости до и после лучевого лечения (51 женщина и 111 мужчин, возраст от 4 до 71 года, МРНЦ РАМН г. Обнинск и ЦИТО им. H.H. Приорова г. Москва); 5) биоптаты (anterior-posterior) крыла подвздошной кости, взятые с помощью трепан-биопсии у 20 больных детей с генетически обусловленными формами рахита до и после медикаментозного лечения и в контрольной группе из 13 условно здоровых детей (20 девочек и 13 мальчиков, возраст от 12 до 15 лет, ЦИТО им. H.H. Приорова г. Москва); 6) образцы эмали постоянных зубов при хроническом периодонтите и пародонтите, а также зубов, удаленных по ортодонтическим показаниям (11 девочек и 13 мальчиков, возраст от 12 до 16 лет, стоматологическая поликлиника МСО-8 г. Обнинск); 7) образцы эмали постоянных зубов жителей регионов Калужской и Брянской областей, загрязнённых вследствие аварии на Чернобыльской АЭС (8 женщин и 7 мужчин, возраст от 11 до 67 лет, МРНЦ РАМН г. Обнинск). Суммарное число образцов костной ткани и зубов - 1114, элементоопределений - около 30000.

In vivo исследования проводили: 1) в эксперименте со 120-суточной антиортостатической гипокинезией (14 мужчин, возраст от 25 до 41 года, совместно с ИМБП РАН); 2) в эксперименте со 370-суточной антиортостатической гипокинезией (9 мужчин, возраст от 25 до 41 года, совместно с ИМБП РАН); 3) эксперименте по оценке сезонных вариаций содержания кальция в участках скелета (7 мужчин, возраст от 25 до 41 года, совместно с ИМБП РАН); 4) при обследовании детей, страдающих генетически обусловленным рахитом (3 мальчика и 3 девочки, возраст от 12 до 16 лет, совместно с ЦИТО им. H.H. Приорова); 5) при определении содержания Zn, Sr и Pb в коронках зубов (11 мужчин, возраст от 25 до 45 лет, совместно с ИМБП РАН). Суммарное число in vivo обследований - 210, in vivo элементоопределений - 274.

Методы. Методики, использованные при in vitro исследованиях ,включали: отбор образцов костной ткани и зубов, взвешивание, высушивание в замороженном виде с помощью криогенных лиофилизаторов, измельчение, термическое запаивание образца в полиэтиленовую плёнку, облучение образцов в каналах ядерного реактора и на ускорительных установках, распаковку транспортного контейнера и переупаковку образцов в горячих

камерах, сцинтилляционную спектрометрию и спектрометрию высокого разрешения, измерения на установке гамма-гамма совпадений, обработку спектров с помощью калькуляторов, ЭВМ и персонального компьютера.

Методики, использованные при in vivo исследованиях включали: измерение флуенса тепловых нейтронов активационными детекторами и с помощью 6Ы-твёрдого следового детектора собственной разработки [Зайчик В.Е., 1972; Зайчик В.Е. с соав., 1973], дозиметрию быстрых и промежуточных нейтронов с помощью трековых детекторов с делящимся нуклидом 237Np [Крайтор С.Н., 1979], дозиметрию гамма-излучения термолюминесцентными алюмофосфатными стеклами [Бочвар И.А. и соавт., 1972; Бочвар И.А. и соавт., 1977], сцинтилляционную спектрометрию и спектрометрию высокого разрешения, обработку спектров с помощью калькуляторов и компьютеров.

Статистическая обработка. Статистическую обработку данных проводили с помощью стандартных компьютерных программ. При сопоставлении средних значений содержания ХЭ в образцах использовали t-тест Стьюдента. В in vivo исследованиях использовали также Za - критерий знаков для сопряжённых пар, Та - критерий Вилкоксона для сопряжённых пар, Ua - критерий Вилкоксона-Манна-Уитни, Тд - критерий Стьюдента для сопряжённых пар [Урбах В.Ю., 1964; Сепетлиев Д., 1968]. Для расчётов коэффициентов корреляции и оценки их статистической значимости использовали таблицы Мюллер П. и соавт. [1982].

Оборудование. Для отбора и подготовки образцов костной ткани и зубов к анализу помимо серийного оборудования использовали и оборудование собственного изготовления, включая: инструментарий из высокочистого титана [Zaichick V., 1997] и адсорбционно-криогенные лиофилизаторы [Зайчик В.Е., Цисляк Ю.В., 1978, 1981]. Для облучения образцов костной ткани и зубов использовали: горизонтальный и вертикальные каналы реактора ВВРЦ Филиала НИФХИ им. Л.Я. Карпова; низкотемпературный (<100 К) «сухой» вертикальный канал реактора ИРТ-М Института физики АН Грузии; генератор нейтронов НГ-150М Филиала НИФХИ им. Л.Я. Карпова; линейный ускоритель электронов ЛУЭ-25 МРНЦ РАМН, ускоритель протонов Орлеанского Центра Ядерных Исследований (Франция), источники с радионуклидами 55Fe, IWCd и 241Am. Для спектрометрии вторичного фотонного излучения, индуцированного в образцах костной ткани и зубов, использовали спектрометрические установки, собранные из блоков отечественного и зарубежного производства, которые включали Ge(Li)- и Si(Li)-полупроводниковые детекторы, сцинтилляционный детектор с кристаллом Nal(Tl) размером 0150x100 мм с «колодцем». Помимо этого, была собрана и использована установка у-у-совпадений с двумя детекторами с кристаллами Nal(Tl) размером 0 150x100 мм. Для in vivo облучения участков тела нейтронами использовали установки собственной разработки, включавшие 238Ри-Ве-источники нейтронов типа ИБН-8-7 с выходом 5-107 нейтрон-с'1. Для in

vivo облучения зубов фотонами использовали установку собственной разработки, включавшую кольцевой источник фотонного излучения с радионуклидом l09Cd. Для in vivo спектрометрии вторичного фотонного излучения использовали установки (собственные разработки и изготовление), включавшие до 4 сцинтилляционных детекторов с кристаллом Nal(Tl) размером 0150x100 мм, 800-канапьный анализатор амплитуды импульсов LP4840 с селектором субгрупп, а также спектрометрическую установку с Si(Li)-детектором и анализатором амплитуды импульсов АИ-1024 (или LP 4840).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Глава 1. Спектрометрическое исследование вторичных фотонов при облучении образцов костной ткани и зубов с целью разработки методик количественного определения содержания в них химических элементов.

Приведены результаты исследования спектров вторичного фотонного излучения, возникающего при облучении образцов костной ткани нейтронами, фотонами и протонами разной энергии. Исследование спектров, снятых в динамике после облучения разной продолжительности, заключалось в идентификации радионуклидов по энергии излучения и периоду полураспада, а также в оценке наличия и влияния интерференций. На основании полученных результатов было разработано 9 методик недеструктивного in vitro анализа образцов костной ткани. Разработка методик включала: 1) выбор оптимальных режимов облучения и измерения образца (время, геометрия, масса) на основе алгоритма оптимизации - максимальное число определяемых элементов при минимальном числе облучений и измерений; 2) подбор адекватных эталонных (калибровочных) образцов; 3) создание программы обработки спектров вторичного фотонного излучения образцов и эталонов с учётом интерференций, а также расчёта содержания элементов в исследуемом образце; 4) оценку статистической погрешности и предела определения элементов.

Глава 2. Метрологические характеристики и сопоставление возможностей разработанных методик in vitro анализа.

Проведена оценка внутрилабораторного контроля качества данных, получаемых с помощью разработанных методик in vitro анализа.

С этой целью для каждого метода в соответствии с ГОСТ Р ИСО 5725 -2002 и Приказом Министерства здравоохранения Российской Федерации от 7 февраля 2000 года за № 45 «О системе мер по повышению качества клинических лабораторных исследований в учреждениях здравоохранения Российской Федерации» определялись все необходимые метрологические характеристики.

Показано, что разработанный комплекс из 9 методик позволяет надёжно определять содержание не менее 22 химических элементов и контролировать

верхний уровень содержания ещё 19 элементов (табл. 2). При оценке точности использовали международные сертифицированные материалы сравнения для костной ткани - IAEA Н-5 (Animal bone) и N1 ST SRM1486 (Bone Meal).

Таблица 2. Возможности разработанных методик определения содержания _химических элементов в образцах костной ткани._

Методика Определяемые элементы Количество Количество

(Источник излучения, (контролируемые элементы) образцов за элементо-

регистрирующий прибор) 7 часовую смену определений за 7 часовую смену

NAA-SL Са, Cl, Mg, Na, Р 30 150

Ядерный реактор, ППД Са, Cl, К, Mg, Mn, Na, P, Sr 10 80

NAA-LL Ag, Co, Cr, Fe, Hg, Rb, Sb, Se, 1-2 30-60

Ядерный реактор, ППД Se, Tb, Zn (As, Au, Ba, Br, Cd, Ce, Cs, Eu, Gd, Hf, La, Lu, Nd, Sm, Ta, Th, U, Yb, Zr)

NAA N, P 40 80

14 МэВ генератор, NaJ(Tl)

GAA F, N, P 4 12

ЛУЭ-25, у-у N, P 10 20

GAA Ca, Mg, Sr 4 12

ЛУЭ-25, ППД

PIGE F [Ca, Mg, Na, P] 10-20 10-20 [50-100]

Ускоритель протонов, ППД

EDXRF Ca, Fe, Zn, Sr, (Pb) 5-10 20-40 (25-50)

l09Cd, ненасыщенный слой

EDXRF Ca, Fe, Zn, Sr, (Pb) 10-20 40-80 (50-100)

109Cd, насыщенный слой

EDXRF Ba 6 6

241Am, насыщенный слой_

NAA-SL - и NAA-LL - нейтронно-активационный анализ по коротко - и долгоживущим радионуклидам, соответственно, GAA - гамма активационный анализ (ППД - измерения на спектрометрической установке высокого разрешения, у-у- измерения на установке у-у-совпадений;), PIGE -индуцированный протонами гамма-эмиссионный анализ, [ ] -элементы, потенциально доступные определению методом PIGE, EDXRF-энерго-дисперсионный рентгенофлуоресцеитный анализ, ( ) - элемент может быть определен, если его содержание превышает приведенный ПО.

Глава 3. Спектрометрическое исследование вторичных фотонов при in vivo облучении участков скелета и зубов с целью разработки методик определения содержания в них химических элементов.

Разработка in vivo методов анализа включала все этапы, необходимые при in vitro исследованиях, но с учётом ряда ограничений и дополнительных требований. Среди них: ограничения по времени обследования (комфортность процедуры); ограничения по поглощённой дозе (необходимость дозиметрических исследований); обеспечение равномерного флуенса тепловых

нейтронов в исследуемом объёме (необходимость исследования пространственного распределения тепловых нейтронов); обеспечение равномерной вероятности регистрации используемых фотонов в исследуемом объёме (необходимость исследования пространственного распределения вероятности регистрации фотонов).

В ходе разработки in vivo пейтронно-активационного анализа (NAA) нами были сформулированы требования к источнику нейтронов, наиболее адекватному для парциальных вариантов метода: средняя энергия испускаемых нейтронов около 5 МэВ; достаточная интенсивность и высокая стабильность выхода нейтронов; возможность использования нескольких источников; портативность (малогабаритность); возможность погружения источников в воду. В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяли ампулированные (а,п)-источники, среди которых наиболее оптимальными являлись 238Ри-Ве-источники. Было показано, что для in vivo NAA содержания Са необходимо не менее пяти 238Ри-Вс-источников с выходом 5-107 нейтронов-с"1.

Пространственное распределение поглощенной дозы от излучения 238Ри-Ве-источника в «бесконечной» водной среде. Дозу нейтронов рассчитывали по показаниям соответствующих детекторов как дозу первого соударения (керму). Пространственное распределение тканевой кермы быстрых и промежуточных нейтронов определяли с помощью трековых детекторов с делящимся нуклидом 237Np [Крайтор С.Н., 1979]. Керму тепловых нейтронов рассчитывали по флуенсу тепловых нейтронов, измеренному фольгами из индия и 6Ы-НЦ-детекторами [Зайчик В.Е. и др., 1973]. Кроме того, вклад в керму нейтронов различных энергетических групп оценивали с помощью радиометра КРАН-1Н. Дозу гамма-излучения измеряли термолюминесцентными алюмофосфатными стеклами [Бочвар И.А. и соавт., 1972; 1977]. Изменения с расстоянием мощностей кермы нейтронов и поглощенной дозы гамма-излучения от 238Ри-Ве-источника, расположенного в воде, представлены на рис 1.

Пространственное распределение эффективности регистрации вторичного фотонного излучения сцинтилляционными детекторами. Спектрометрические установки, предназначенные для in vivo нейтронно-активационного анализа, из-за ограничений по поглощенной дозе должны обладать как можно более высокой эффективностью регистрации гамма-излучения, наведенного в исследуемом участке тела человека при облучении нейтронами. Помимо этого, их разрешающая способность должна быть достаточной для прецизионного различения аналитических фотопиков на спектрах. Предстояло выяснить, с какой вероятностью у-квант с энергией вплоть до 3085 кэВ будет зарегистрирован спектрометром в фотопике полного поглощения в зависимости от точки возникновения у-кванта по отношению к кристаллу спектрометра. Эту вероятность обозначили как функцию отклика детектора Ф„тк (Е-,, Н, R), где Еу - энергия у-кванта, Н и R - координаты возникновения у-кванта относительно кристалла детектора. Измерение Фшк

проводили для трех энергий у-квантов: 661, 1369 и 2754 КэВ. В качестве источника у-квантов с энергией 661 КэВ использовали образцовый спектрометрический гамма-источник 137Св из набора ОСГИ. Для получения у-квантов с энергией 1369 и 2754 КэВ использовали источники с радионуклидом 241\та. В качестве примера Фотк, выраженная в %, при расположении источника на геометрической оси вращения кристалла детектора (К=0) для гамма-излучения с энергией 661 и 2754 КэВ представлена на рис. 2.

Рис. 1. Изменения мощности кермы быстрых и промежуточных нейтронов (о), тепловых нейтронов (•), а также мощности поглощенной дозы гамма-излучения (Д) с расстоянием от поверхности 238Ри-Ве-источника с выходом 5-Ю7 нейтроне'1, расположенного в воде

(Дж-кг'-с"1 = Гр-с'1).

-РЯд1 ■

-И1Д2

Рис. 2. Зависимость значения функции отклика детектора Ф„тк (ЕТ Н, Я) от расстояния Н при Я =0 и £у> равном 661 кэВ (ряд 2) и 2754 кэВ (ряд 1).

5 10 15 20 25 30 Расстояние источник-кристалл, см

Полученные данные о пространственном распределении флуенса тепловых нейтронов и дозовых полях, создаваемых 238Ри-Ве-источником с выходом 5-107 нейтронов-с"1 в водной среде, а также о полях эффективности регистрации у-квантов с энергией до 3000 КэВ для детектора с кристаллом Nal(Tl) размером 0150x100 мм, позволили разработать ряд установок для облучения и спектрометрического измерения, необходимых для реализации in vivo NAA содержания Са, Na и С1 в участках тела человека.

По результатам исследования вторичного фотонного излучения, возбуждаемого в образцах костной ткани излучением от источника с радионуклидом l09Cd, были разработаны методика и устройство для in vivo определения содержания Zn, Sr и Pb в коронке зуба.

Таким образом, в главе 3 приведено описание трёх разработанных методов in vivo анализа: 1) In vivo NAA содержания Са в кисти, стопе и позвоночнике (поясничный, грудной и шейный отдел - вместе и порознь); 2) in vivo NAA содержания Са, Na и CI, а также отношений Na/Ca, С1/Са и Na/CI в очаге поражения костной ткани; 3) in vivo EDXRF содержания Са, Sr, Zn и Pb в эмали зубов.

Глава 4. Результаты исследования содержания химических элементов в образцах здоровой костной ткани п зубов.

Методом in vitro нейтронно-активационного анализа на нейтронах ядерного реактора с регистрацией излучения короткоживущих радионуклидов проведено определение содержания Са, С1, К, Mg, Mn, Na, Р и Sr во всех образцах костей и зубов, взятых у здоровых людей. Помимо этого, в этих образцах методом in vitro нейтронно-активационного анализа на нейтронах ядерного реактора с регистрацией излучения долгоживущих радионуклидов проведено определение содержания Ag, As, Au, Ва, Br, Са, Cd, Се, Co, Cr, Cs, Eu, Fe, Gd, Hf, Hg, La, Lu, Nd, Rb, Sb, Se, Se, Sm, Sr, Ta, Tb, Th, U, Yb, Zn и Zr, а в поперечных срезах ребра дополнительно методом PIGE - содержание F. Протокол содержания химических элементов в исследованных тканях представлен на примере анализа поперечного среза ребра в табл. 3.

Все приведенные в таблице 3 статистические параметры рассчитывали только для тех элементов, содержание которых было выше предела определения (ПО) в большинстве исследованных образцов. Для элементов, содержание которых в большинстве образцов было ниже ПО, рассчитывали средний наибольший из возможных уровень (<М), включая в расчеты индивидуальные значения ПО. Помимо этого, для этих элементов приводили диапазон полученных величин - от минимального из достигнутых ПО до максимального определённого значения. Для элементов, содержание которых во всех образцах было ниже ПО, в таблицах указаны средние значения ПО.

Таблица 3. Основные статистические характеристики содержания некоторых химических элементов в поперечном срезе ребра здорового человека (женщины

и мужчины вместе) в возрасте от 15 до 55 лет (мкг/г сухой ткани).

Элемент M SD SEM min шах Med Р0.025 Р0.975

Ag <0,02 (ПО) - - - - - - -

As <0,1 (ПО) - - - - - - -

Au <0,01 (ПО) - - - - - - -

Ва <100 (ПО) - - - - - - -

Br <10 (ПО) - - - - - - -

Ca, мг/г 193 44 4,9 95,9 306 199 103 269

Cd <2 (ПО) - - - - - - -

Се <0,008 (ПО) - - - - - - -

C1 993 453 50 131 2876 1003 189 2117

Co 0,0019 0,0010 0,0003 0,0004 0,0044 0,0019 0,0006 0,0039

Cr <0,9 - - <0,8 (ПО) 1,55 - - -

Cs <0,011 - - <0,002 (ПО) 0,11 - - -

Eu <0,001 - - <0,0001 0,0051 - - -

F 1659 792 182 283 3230 1583 387 3151

Fe 115 73,9 9,4 23,4 429 101 34,4 282

Gd <0,25 (ПО) - - - - - - -

Hf <0,02 (ПО) - - - - - - -

Hg <0,008 - - <0,001 (ПО) 0,022 - - -

К 878 461 53 39 2111 808 144 1853

La <0,05 (ПО) - - - - - - -

Lu <0,003 (ПО) - - - - - - -

Mg 2110 713 79 579 3502 2155 606 3456

Mn 0,299 0,202 0,023 0,059 0,977 0,257 0,070 0,889

Na 4767 1224 136 1615 8594 4777 2043 6810

Nd <0,1 (ПО) - - - - - - -

P, мг/г 83,9 21,2 2,3 30,3 148 82,9 48,4 128

Rb 1,51 0,91 0,12 0,2 4,91 1,39 0,2 3,56

Sb <0,021 - - <0,01 (ПО) 0,074 - - -

Sc <0,001 (ПО) - - - - - - -

Se <0,03 - - <0,02 (ПО) 0,052 - - -

Sm <0,01 (ПО) - - - - - - -

Sr 289 177 19 28 1204 256 63 647

Та <0,005 (ПО) - - - - - - -

Tb <0,03 (ПО) - - - - - - -

Th <0,05 (ПО) - - - - - - -

U <0,07 (ПО) - - - - - - -

Yb <0,03 (ПО) - - - - - - -

Zn 86,4 18,4 2,3 38,5 128 87,3 54,1 114

Zr <0,2 (ПО) - - - - - - -

М - среднее арифметическое, SD - стандартное отклонение среднего, SEM - стандартная ошибка среднего, min - минимальное значение, шах - максимальное значение, Med - медиана значений, Р0,025 - процентиль с уровнем 0,025, Р0.975 - процентиль с уровнем 0,975, ПО - предел определения, Ca и Sr - среднее значение по данным NAA по коротко- и долгоживущим радионуклидам.

Помимо поперечного среза ребра информация о содержании ХЭ была получена также для крыла подвздошной кости (anterior-posterior биоптат), поперечного среза шейки бедра, кортикальной ткани крыла подвздошной кости, трабекулярной ткани крыла подвздошной кости, кортикальной ткани шейки бедра, трабекулярной ткани шейки бедра, кортикальной кости (крыло подвздошной кости и шейка бедра), трабекулярной кости (крыло подвздошной кости и шейка бедра), диафизов трубчатых костей, эпифизов трубчатых костей, коронки и корня зуба. При этом рассматривалось три группы лиц, разделённых по тендерному признаку - женщины, мужчины и объединённая группа женщин и мужчин, три группы лиц разделённых по возрасту - от 15 до 35 лет, от 36 до 55 лет и от 15 до 55 лет, а также две группы лиц в соответствии с местом проживания - г. Обнинск и г. Иркутск.

Показано, в частности, что содержание химических элементов зависит от вида (табл. 4) и типа (табл. 5) кости.

Показано также, что содержание химических элементов в зубах отличается от их содержания в костной ткани (табл. 6).

Обнаружено, что во многих исследованных тканях костей скелета у женщин содержание Ca, Mg, Na, Р, Sr и Zn выше, а содержание Fe несколько ниже, чем у мужчин. Для некоторых тканей это различие подтверждено статистически. Повышенное содержание Ca, Mg и Р указывает на то, что костная ткань женщин более минерализована, т.е. более насыщена гидроксиапатитом. Более выраженная минерализация скелета у женщин может быть связана с особенностью репродуктивной функции женского организма -беременностью, во время которой Ca, Mg и Р мобилизуются из скелета матери для нужд плода. Повышенное содержание Na и Sr, вероятно, связано с диетическими пристрастиями женщин на популяционном уровне - большим потреблением поваренной соли (Na) и растительной пищи (Sr) по сравнению с мужчинами. В репродукционный период организм женщины находится в состоянии сдвига баланса Fe в сторону дефицита из-за дополнительных потерь элемента с менструальной кровью. В отличие от женщин, организм мужчины находится в состоянии сдвига баланса Zn в сторону дефицита из-за дополнительных потерь этого элемента с секретом предстательной железы, выделяемым при эякуляции и мочеиспускании. Соответственно, дефицит этих элементов в организме отражается на их уровне в одном из депо - костной ткани.

Тендерных различий в содержании ХЭ в зубах не выявлено, за исключением Мп в корне зуба.

Особое внимание было уделено исследованию возрастной зависимости содержания химических элементов в костной ткани и зубах от возраста, поскольку с ней связана проблема сенильного остеопороза. Детальный анализ возрастной зависимости с использованием 8 возрастных групп (от 15 до 55 лет с шагом 5 лет) позволил выявить возраст максимального содержания (пик

накопления) Са и Р во всех исследованных видах образцов кости и зубов как у мужчин, так и у женщин (табл. 7).

Таблица 4. Сопоставление средних значений (М ± SEM) содержания химических элементов в ребре, крыле подвздошной кости и шейке бедра _здорового человека._

Элемент Ребро Крыло Шейка р (i-тест Стьюдента) подвздошной бедра _

I кости II III 1-И I-1II п-ш

Ca, мг/г 193±5 169±3 153±3 <0,001 <0,001 <0,01

С1 993±50 1490±43 1188±48 <0,001 <0,01 <0,001

Со 0,0019±0,0003 0,0073±0,0024 0,0039±0,0003 <0,05 <0,001 Н.Р.

Ей <0,001 0,0028±0,0010 0,0073±0,0019 - - <0,05

Fe 115±9 177±24 55,5±8,8 <0,05 <0,001 <0,001

К 878±53 1820±79 490±22 <0,001 <0,001 <0,001

Mg 2110±79 I840±48 1938±48 <0,01 Н.Р. Н.Р.

Мп 0,299±0,023 0,316±0,013 0,385±0,015 Н.Р. <0,01 <0,001

Na 4767±136 4970±87 3852±70 Н.Р. <0,001 <0,001

Р, мг/г 83,9±2,3 79,7±1,5 73,0±1,5 Н.Р. <0,001 <0,01

Rb 1,51±0,12 1,89±0,22 0,39±0,05 Н.Р. <0,001 <0,001

Zn 86,4±2,3 65,9±3,4 55,5±1,2 <0,001 <0,001 <0,01

М - среднее арифметическое, SEM - стандартная ошибка среднего, Н.Р. - нет различия.

Таблица 5. Результаты сопоставления средних значений (М ± SEM) содержания химических элементов в кортикальной и трабекулярной кости здорового человека (образцы из крыла подвздошной кости и шейки бедра).

Элемент_Кортикальная кость Трабекулярная кость р (/-тест Стьюдента)

Ca, мг/г 216±3 120±2 <0,001

Со 0,0081±0,0007 0,0037±0,0005 <0,001

Ей 0,012±0,004 0,0016±0,0004 <0,05

Fe 43±11 76±10 <0,05

К 932±59 1436±109 <0,001

Mg 2362±53 1556±37 <0,001

Мп 0,391±0,016 0,325±0,018 <0,01

Na 5372±81 3698±83 <0,001

Р, мг/г 101±2 58,8±1,3 <0,001

Sr 350±16 277±16 <0,01

Zn 74,0±3,1 50,4±2,9 <0,001

М - среднее арифметическое, SEM - стандартная ошибка среднего.

Таблица б. Сопоставление средних значений (М ± SEM) содержания химических элементов в кортикальной кости, коронке и корне зуба здорового

человека.

Элемент Кортикальная Коронка Корень p (/-тест Стыодента)

кость зуба зуба

I К III [-II 1-II1 11-Ш

Са, иг/г 216±3 350±5 278±6 <0,001 <0,001 <0,001

С1 1315±51 2924±152 978±77 <0,001 <0,001 <0,001

Со 0,008 lifl,0007 0,0030±0,0012 - <0,01 <0,001 -

Fe 43±I I 4,7±I,1 - <0,001 - -

Mg 2362±53 48S0±240 8127±46 <0,001 <0,001 <0,001

Mn 0,391*0,016 3,20±0,30 1,22±0,10 <0,001 <0,001 <0,001

Na 5372±81 6240±140 6925±220 <0,001 <0,001 <0,01

P, мг/г 101±2 181±4 149±3 <0,001 <0,001 <0,001

Sb <0,011 0,022±0,007 - - - -

Sr 350±16 301±25 451±26 H.P. <0,01 <0,001

Zn 74,0±3,1 136±11 - <0,001 - -

М - среднее арифметическое, SEM - стандартная ошибка среднего, Н.Р. - нет различия.

Таблица 7. Возраст достижения максимума содержания Са и Р (годы). Костная ткань Са Р

мужчины женщины мужчины женщины

Ребро (срез) 26-30 26-30 26-30 26- -30

Крыло П-кости (биоптат) 20-25 15-20 20-25 15- -20

Шейка бедра (срез) 20-25 20-25 20-25 20- -25

Крыло П-кости (корт.) 26-30 15-20 26-30 15- -20

Крыло П-кости (траб.) 15-20 15-20 15-20 15- -20

Шейка бедра (корт.) 31-35 26-35 31-35 26-35

Шейка бедра (траб.) 15-20 21-25 15-20 21- -25

Кортикальная кость 26-35 15-35 26-35 15- -35

Трабекулярная кость 15-20 15-25 15-20 15- -25

Зуб (коронка) 26-35 26-35 26-35 26-35

Зуб (корень) 21-25 21-25 21-25 21- -25

Крыло П-кости - крыло подвздошной кости, корт. - кортикальная, траб. - трабекулярная.

После достижения максимума содержание Са и Р с возрастом медленно и равномерно уменьшается. Используя линейную аппроксимацию, представилось возможным определить среднегодовые потери Са и Р во всех исследованных видах образцов кости и зубов как у мужчин, так и у женщин (табл. 8). Как следует из данных, представленных в таблице 8, скорость потерь Са и Р в различных костях разная и, как правило, у женщин несколько выше, чем у мужчин. В возрасте до 55 лет трабекулярная ткань деминерализуется быстрее, чем кортикальная. Наибольшие среднегодовые потери Са отмечены в поперечном срезе ребра и трабекулярной ткани шейки бедра у женщин.

Таблица 8. Среднегодовые потери Ca и Р в костной ткани и зубах.

Костная ткань Ca, % в год Р, % в год

мужчины женщины мужчины женщины

Ребро (срез) 0,39 0,72 0,57 0,56

Крыло П-кости (биоптат) 0,28 0,34 0,29 0,32

Шейка бедра (срез) 0,36 0,37 0,08 0,17

Крыло П-кости (корт.) 0,45 0,17 0,11 0,16

Крыло П-кости (траб.) 0,0 0,67 0,06 0,64

Шейка бедра (корт.) 0,28 0,42 0,20 0,0

Шейка бедра (траб.) 0,63 0,72 0.54 0,62

Кортикальная кость 0,18 0,09 0,0 0,0

Трабекулярная кость 0,17 0,70 0,30 0,64

Зуб (коронка) 0,20 0,36 0,76 0,32

Зуб (корень) 0,13 0,31 0,06 0,46

Крыло П-кости - крыло подвздошной кости, корт. - кортикальная, траб. - трабекулярная.

Показано, что содержание микроэлементов в костной ткани зависит от места жительства. Так, содержание Ag, Cr, Fe, Mn, Sb и Zn в костной ткани жителей г. Иркутска в 2—4 раза выше, чем у жителей г. Обнинска. Повышенное содержание этих элементов может быть связано с экологическим неблагополучием региона, вызванным интенсивным промышленным освоением Восточной Сибири. Почти в 10 раз более высокий уровень Sc и десятикратно сниженный уровень Sr в костной ткани жителей г. Иркутска, возможно, связан с биогеохимическими особенностями региона, однако этот вопрос требует специального исследования. Следует также отметить, что пониженный уровень стронция может быть отчасти обусловлен и особенностями структуры питания местного населения - превалированием в диете пищи животного, а не растительного происхождения.

Важное значение для оценки состояния костной ткани имеют не только абсолютные значения содержания элементов, но и их отношения. Особенно удобно использовать отношения химических элементов при проведении in vivo исследований. Для всех исследованных костных тканей и зубов рассчитывали отношения Ca/P, Ca/Mg, Ca/Na, Ca/Zn, CI/Ca и Cl/Na. Выявлено, что в период жизни от 15 до 55 лет возраст не оказывает существенного влияния на величину отношений содержания химических элементов в костной ткани и зубах. Единственное исключение касается отношения Са/Р в поперечном срезе шейки бедра (р <0,01). Пол заметно влияет на величину многих из рассмотренных отношений химических элементов. Особенно это касается отношений Ca/Mg, С1/Са и Cl/Na в ребре, гребне крыла подвздошной кости и шейке бедра.

С помощью корреляционного анализа проведена оценка взаимосвязи уровней накопления одного и того же элемента во всех рассмотренных видах костной ткани и зубов. Показано, что уровни содержания Ca в различных тканях кости и зубов слабо связаны между собой. Среди всех определённых

химических элементов только для уровней содержания Бг в различных тканях кости и зубов наблюдалась положительная корреляция. В качестве иллюстрации в табл. 9. приведены значения коэффициентов корреляции для макроэлемента костной ткани Са и микроэлемента 5г.

Таблица 9. Коэффициенты корреляции содержания одного и того же элемента в _различных тканях костей и зубов._

Элемент Ткань № 1 2 3 4 5

Са Ребро (срез) 1 1,00 0,25 0,22 -0,02 0,34

Крыло П-кости (бноптат) 2 1,00 0,19 -0,05 0,08

Шейка бедра (срез) 3 1,00 0,01 0,20

Зуб(коронка) 4 1,00 0,04

Зуб(корень) 5 1,00

5г Ребро (срез) 1 1,0 0 0,41 0,50 0,39 0,38

Крыло П-кости (биоптат) 2 1,00 0,55 0,23 0,20

Шейка бедра (срез) 3 1,00 0,40 0,17

Зуб(коронка) 4 1,00 0,46

Зуб (корень) 5 1,00

Подчёркнуто~р<0,05, жирный шрифт-р<0,01.

Из выявленного отсутствия значимых корреляций для макроэлементов вытекают важные выводы. Например о том, что по содержанию Са и Р в биоптате крыла подвздошной кости не представляется возможным сделать заключение о содержании этих элементов в шейке бедра или какой-либо другой кости. По той же причине и результаты определения содержания Са и Р в коронке зуба не могут быть использованы для оценки уровня минерализации костей скелета. Из наличия корреляции содержания Эг в костной ткани и зубах следует, что, определив содержание этого микроэлемента в любой кости или зубах, представляется возможным оценить уровень его содержания в скелете или во всём организме.

Межэлементные взаимосвязи были рассмотрены на примере ребра, крыла подвздошной кости, кортикальной и трабекулярной кости. Показано, что с содержанием Са имеется прямая связь уровней содержания таких элементов; как Мй, Мп, Ыа, Р и Бг, с содержанием Р - Са, Mg, Мп, Ыа и Бг, с содержанием М§ - Са, Мп, Ыа, Р и Бг, с содержанием Ыа - Са, К, М§, Мп и Р, с содержанием С1 - только К, с содержанием К - С1 и Ыа, с содержанием Мп - Са, Ыа и Р, с содержанием Зг - Са, Мё, Р и 2г\, с содержанием Хп - только 8г. Уровень содержания Ре в кости находится в обратной зависимости от содержания Са, что понятно, т.к. железо связано, в основном, с органическим матриксом кости, а кальций - с минеральным.

Глава 5. Содержание химических элементов в костной ткани и зубах при патологических процессах, лучевом воздействии и гипокинезии.

Средние значения (М±8ЕМ) содержания ХЭ и их отношений, характерные для опухолевой ткани при доброкачественных и злокачественных поражениях скелета, приведены в таблице 10. В этой же таблице приведены результаты сопоставления данных для опухолей с данными для контрольной группы.

Таблица 10. Средние значения (М±8ЕМ) содержания (на сухую ткань) и отношений химических элементов в образцах костной ткани при опухолевых _заболеваниях скелета в сравнении с ««Контролем I»._

Элемент ОБК Злокачест. Остео- Хондро- Остео- Р-Э

или ОБК хондрома саркома саркома саркома

отношения 1-М лет 13-56 лет 10-42 лет 8-65 лет 6-71 лет 4-24 лет

элементов п=13 п=13 п=14 п=25 п=61 п=12

Ag, нг/г 4,5±0,5а 1,8+0,7 3,2+0,3 3,0±0,8 7,4+3,6 2,7±1,3

Са, мг/г 156±16ь 129+19е 160+14е 140±18с 137+10° 81±8С

С1, мг/г 4,9+0,8е 8,2+0,8с 1,88+0,23 8,8±1,7Ь 8,7±1,0С 13±1с

Со, нг/г 34±7а 37±8а 21±2 37±6Ъ 49±7С 59±3С

Сг, мкг/г 0,32±0,07 0,42±0,10 0,29±0,02 0,5±0,1 0,6±0,1ь 0,34±0,09

F, мкг/г 249±25а 253+96 - - 400+110 -

Fe, мкг/г 353±81ь 640±145ь 138±62 178±34ь 247±32с 507±147ь

fig, нг/г 5,5±0,9 7,7±2,1 2,3±1,3 17±5а 7,7±1,3 15±7

К, мг/г 3,5±0,8а 8,2±2,2Ь 1,99±0,20 - 7,0±2,1а -

Mg, мг/г 2,4±0,2 2,4+0,3 2,5±0,3 2,6±0,1 2,8±0,2 2,34±0,37

Мп, мкг/г 0,26±0,03 0,5+0,1а 0,32+0,06 - 0,18+0,03 -

N, мг/г 87±9Ь 87+17 46+8 77+5" 82±12а 102+!7а

Na, мг/г 6,74±0,54 9,9±0,8С 5,0±0,4а 12+2а 8,7±0,5С 10,4+1,6"

Р, мг/г 76±8С 65±13ь 78±6С 72±8С 115±9 84±11а

Rb, мкг/г <1,2 2,2±0,5а 3,1±0,5 1,6±0,4Ь 2,2±0,3Ь 1,3±0,3С

Sb, нг/г 31±И 33±7а 8,2±1,1 17±3 37±9 18±9

Sc, нг/г <5 <140 <3100 2470±680 601±130 <120

Se, мкг/г 1,5±0,4С 1,8±0,4С 1,8±0,9 1,8±0,3С 1,9±0,2С 2,2±0,5С

Sr, мкг/г 284+100 138+38е 199+31ь 197±78а 198+29" 161±97а

ТЬ, нг/г 78±14 53+12 28±6 96±23 160+42 59+18

Zn, мкг/г 115±8а 66±13 237±683 I18±14 192±16с 131±32

Са/Р 2,00±0,12 2,11+0,33 2,08±0,05 1,92±0,16 1,31±0,09с 1,10±0,16с

(Ca/Mg)-0,01 0,66±0,06 0,53±0,08а 0,71+0,09 0,57+0,10 0,49+0,03е 0,33±0,05с

(Ca/Na)0,01 0,25±0,03ь 0,14±0,02с 0,32+0,02 0,16+0,02е 0,20±0,02с 0,09±0,01с

(Ca/Zn)0,001 1,2+0,15е 3,6+1,8 1,1+0,2е 1,4+0,Зь 0,9±0,1с 1,2+0,7

(Cl/Ca)-100 2,4+0,5е 6,4±1,6С 1,4+0,4а Н+5а 14±4Ь 18+4°

Cl/Na 0,67±0,10с 0,87±0,09с 0,39±0,06я 0,84±0,12c 0,84±0,04с 1,2+0,15е

«Контроль 1» - условно здоровая кость в области диафизов и метадиафизов, ОБК -

остеобластокластома, Злокачест. ОБК - злокачественная остеобластокластома, Остеосаркома -остеогенная саркома, Р-Э саркома - ретикулоэндотелиалъная саркома, п - число исследованных образцов, М - среднее арифметическое, SEM - стандартная ошибка среднего,' -р <0,05, ь-р <0,01,1 -р <0,001 - сопоставление с «Контролем I» (r-тест Стьюдента).

Обнаружено, что ткани костных опухолей, включая остеогенную саркому, содержат меньше Са (минеральный матрикс) и больше N (органический матрикс), чем кортикальная кость («Контроль I). Пониженная минерализация костных опухолей подтверждается рентгенологически [Зацепин С.Т., 2001; Маланин Д.А., Черезов Л.Л., 2007]. Все опухоли, за исключением остеохондромы, содержат больше С1 и Fe, чем кортикальная и трабекулярная кость, что связано с повышенной гидрофильностыо и васкуляризацией (или насыщенностью кровью) опухолей по сравнению с «нормальной» костной тканью. Это заключение подтверждается ангиографическими исследованиями [Зацепин С.Т., 2001; Маланин Д.А., Черезов Л.Л., 2007]. Для тканей костных опухолей характерно повышенное содержание многих микроэлементов Со, Hg, Sb, Se и Zn, что указывает на нарушение элементного гомеостаза, присущего как кортикальной, так и трабекулярной здоровой кости.

Сопоставление данных об элементном составе ткани из очага поражения при заболеваниях, представляющих особые трудности для дифференциальной диагностики, выявили различия по многим параметрам (табл. 11). Полученные данные легли в основу способа диагностики заболеваний костей, основанного на in vitro или in vivo NAA содержания Ca, Cl, и Na в ткани очага поражения. Способ защищен авторским свидетельством №677748 и был внедрён в практику клиники МРНЦ РАМН.

Таблица 11. Параметры элементного состава ткани очага поражения, по которым выявлено статистически достоверное различие при сопоставлении различных заболеваний костей с целью дифференциальной диагностики. Сопоставляемые нозологические пары Информативный параметр

при дифференциальной диагностике (статистически достоверное различие)

заболеваний костей

_«Заболевание 1 - Заболевание 2»_

Остеомиелит-остеогенная саркома Са (-), Cl(+), Со(+), Fe(+), Mg(-), Na(+), Rb(-),

Se(+), Tb(+), Zn(+), Ca/P(-), Ca/Mg(-), Ca/Na(-), Ca/Zn(-), Cl/Ca(+), Cl/Na(+) Хондрома - хондросаркома Cl(+), Co(+), Hg(+), N(+), Na(+), Rb(-), Sb(+),

Tb(+), Ca/Na(-), Cl/'Ca(+), Cl/Na(+) Остеобластокластома (ОБ К) Ag(-), Cl(+), Na(+), Zn(-), Ca/Na(-), Cl/Ca(+)

- злокачественная ОБК Остеогенная саркома Ca(+), Cl(-), P(+), Tb(+), Ca/Mg(+), Ca/Na(+),

- ретикуло-эндотслиальная саркома Cl/Na(-) Ретикуло-эндотелиальная саркома (опухоль Са(+), Cl(-), Со(-), Fe(-), Mg(+), N(-), Na(-), Юинга) - остеомиелит Rb(+), Se(-), Ca/P(+), Ca/Mg(+), Ca/Na(+),

_Cl/Ca(-), Cl/Na(-)_

(-) и (+) - соответственно, уменьшение или увеличение параметра в ткани очага поражения при заболевании «2» по сравнению с заболеванием «I»

Лучевое лечение остеогенной (70-100 Гр) и ретикулоэндотелиапьной (5060 Гр) саркомы приводит к частичной «нормализации» элементного состава ткани в очаге поражения. Это заключение для остеогенной саркомы иллюстрируют данные в таблице 12.

Таблица 12. Сопоставление средних значений (М±8ЕМ) содержания и отношений некоторых химических элементов в образцах ткани остеогеной саркомы с данными для ткани остеогенной саркомы после лучевого лечения и

Элемент или Остеогенная Контроль I Остеогенная /-тест Стьюдента

отношения саркома саркома р<

элементов до лечения после лечения Остеосаркома Остсосаркома

до - после после лечения

п=61 п=27 п=26 лечения и Контроль I

Ag, нг/г 7,4±3,6 2,710,5 2,910,5 Н.Р. Н.Р.

Ca, мг/г 137110 22219 187+10 <0,001 + <0,05 -

CI, мг/г 8,7+1,0 1,510,3 5,311,1 <0,05 - <0,01 +

Со, нг/г 49±7 15±3 20±3 <0,001 - Н.Р.

Cr, мкг/г 0,56±0,07 0,27±0,06 0,34±0,03 <0,01 - Н.Р.

F, мкг/г 400±110 4911118 - - -

Fe, мкг/г 247±32 64±16 189±48 Н.Р. <0,05 +

Hg, нг/г 7,7±1,3 5,7±1,4 П,3±4,4 Н.Р. Н.Р.

К, мг/г 7,0+2,1 1,65Ю,33 - - -

Mg, мг/г 2,84+0,17 2,4510,37 3,1810,50 Н.Р. Н.Р.

Мп, мкг/г 0,1810,03 0,23+0,02 - - -

N, мг/г 81,6112,5 55,913,4 - - -

Na, мг/г 8,7310,51 6,4010,36 8,4410,82 Н.Р. <0,05 +

Р, мг/г 11519 11216 89,617,3 <0,05 - <0,05 -

Rb, мкг/г 2,17±0,26 3,8±0,5 1,63±0,52 Н.Р. <0,01 -

Sb, нг/г 37±9 15,1±3,2 11,9±0,9 <0,01 - Н.Р.

Sc, нг/г 601±130 <14 1400±440 Н.Р. -

Se, нг/г 1930±220 176±29 441±89 <0,001 - <0,01 +

Sr, мкг/г 198129 418+61 - - -

Tb, нг/г 160142 <30 141±47 Н.Р. -

Zn, мкг/г 192±16 91,1±4,4 179±18 Н.Р. <0,001 +

Са/Р 1,3110,09 2,0610,07 2,0110,08 <0,001 + Н.Р.

(Ca/Mg) 0,01 0,4910,03 0,8110,07 0,6510,03 <0,001 + <0,05 -

(Ca/Na)0,01 0,2010,02 0,36+0,02 0,2610,02 <0,05 + <0,001 -

(Ca/Zn)-0,001 0,8810,11 2,3210,16 1,1510,15 Н.Р <0,001 -

(Cl/Ca)100 14,414,2 0,5910,10 4,3811,85 <0,05 - <0,05 +

Cl/Na 0,8410,04 0,2210,03 0,5610,05 <0,001 - <0,001 +

Примечание: «Контроль I» - условно здоровая кость в области диафизов и метадиафизов, п - число исследованных образцов, М - среднее арифметическое, SEM - стандартная ошибка среднего, Н.Р. - нет различия,«+» или «-» - больше или меньше по сравнению с данными до лучевого лечения и контролем.

Лучевое лечение остеогенной саркомы (70-100 Гр) не оказывает влияния на содержание и отношения содержания химических элементов в прилежащей к опухоли визуально здоровой костной ткани (табл. 13).

Таблица 13. Влияние лучевого лечения на содержание (в сухой ткани) и отношения некоторых химических элементов (М+БЕМ) в визуально здоровой кортикальной костной ткани прилежащей к опухоли при остеогеной саркоме.

Элемент или отношения До лечения После лечения /-тест Стьюдента

Са, мг/г 225+11 207116 Н.Р.

С1, мг/г 2,19+0,37 1,2±0,2 Н.Р.

Mg, мг/г 3,08±0,23 2,60+0,26 Н.Р.

Na, мг/г 6,24±0,45 5,15+0,54 Н.Р.

Р, мг/г 119+11 87,0±7,4 Н.Р.

Са/Р 1,95±0,08 2,44+0,19 Н.Р.

(Ca/Mg)0,01 0,77±0,08 0,82+0,05 Н.Р.

(Cn/Na)-0,01 0,36±0,02 0,42+0,04 Н.Р.

(Cl/Ca)100 0,99±0,18 0,60+0,08 Н.Р.

Cl/Na 0,33+0,06 0,26+0,05 Н.Р.

М - среднее арифметическое. SEM - стандартная ошибка среднего, Н.Р. - нет различия

Показано, что разработанное и используемое в ЦИТО им. Н.Н. Приорова медикаментозное лечение детей с генетически обусловленными формами рахита (ГОФР) приводит к норме содержание Са и Р в крыле подвздошной кости (табл.14) и обеспечивает индивидуальную прибавку содержания Са в кисти в диапазоне от 0 до 63% от исходного уровня (табл. 15).

Таблица 14. Средние значения содержания (М±БО, на сухую ткань) химических

элементов в биоптате крыла подвздошной кости в группе детей с ГОФР до и _после медикаментозной терапии, а также в контрольной группе._

Элемент Пациенты с ГОФР Контрольная /-тест Стьюдента

п=20 группа ГОФР и контроль

До После п=13 До После

Са, мг/г 108±7 146±12 157±18 р <0,05 Н.Р.

С1, мг/г 1,41±0,11 1,76±0,26 1,35+0,20 Н.Р. Н.Р.

К, мг/г 1,14±0,16 0,96±0,11 0,94±0,14 Н.Р. Н.Р.

Mg, мг/г 0,78±0,07 0,98±0,07 1,43+0,19 р<0,01 р< 0,05

Мп, мкг/г 1,40±0,21 I,I8±0,11 0,82±0,08 р <0,02 р <0,02

Na, мг/г 4,19+0,25 4,78±0,30 4,79+0,45 Н.Р. Н.Р.

Р, мг/г 34,4±2,7 42,8±2,6 48,2±4,3 р <0,05 Н.Р.

Sr, мкг/г 228±35 209±24 140±11 р <0,02 р <0,02

М - среднее арифметическое, SD - стандартное отклонение среднего.

Таблица 15. Содержание кальция в кисти (in vivo NA А) и в крыле подвздошной кости (in vitro NAA) у детей с генетически обусловленным рахитом до и после медикаментозного лечения.

Больной Возраст in vivo NAA in vitro NAA

кисть крыло подвздошной кости

Импульсов 4,С'а Д Са, мг/г сырой ткани Д

До (Qi) После (Q2) % ДоШ После (Q2) "/о

Ц-ов 16 1213 1978 +63 57 83 +46

Л-ва 14 883 1244 +41 130 180 +38

А-ии 10 857 1063 +24 75 170 +127

Ж-ва 13 1209 1510 +25 96 110 +15

Щ-на 13 1338 1057 -21 80 79 -1

Ф-ан 12 804 804 0 98 77 -21

Д = [(Q;-Qi)/Qi]-100%, коэффициент корреляции для Д (%) в ш vivo и in vitro исследованиях г=0,44

Обнаружено, что содержание химических элементов в эмали зубов при периодонтите и пародонтите отличается от нормального уровня, причём каждому заболеванию присущи специфические изменения элементного состава. С возрастом содержание Ыа в эмали постоянных зубов увеличивается, а С1 и 8г уменьшается. В эмали постоянных зубов женщин содержание Са, Р и отношение СалМа статистически достоверно выше, чем у мужчин.

Выявлено, что воздействие малых доз ионизирующего излучения (до 20 сГр) приводит к достоверному увеличению содержания и уменьшению величины отношения Са/2п в эмали постоянных зубов (Рис. 3).

Ca/Zn

300

S С 250

2 О 200

>х

о X 150

и 100

к 2 50

у =9,1086х+ 79,209 R* = 0,5398

5 10 15

поглощенная доза, сГр

у = -0,1748х + 4,5043 RJ = 0,3331

5 10 15

поглощенная доза, сГр

Рис. 3. Зависимость содержания 2п и отношения (Са/2п) 0,001 в эмали постоянных зубов подростков, проживающих на территориях, загрязнённых вследствие аварии на Чернобыльской АЭС от поглощенной дозы.

Отсутствие достоверных различий в содержании Zn и Sr в эмали здоровых резцов, клыков и премоляров было показано методом in vivo EDXRF.

Впервые в экспериментах с антиортостатической гипокинезией был использован метод in vivo NAA, который позволил осуществить прямое определение содержания кальция в стопе, кисти и позвоночнике обследуемого. В экспериментах с 120- и 370-суточной антиортостатической гипокинезией было показано, что только комплексная профилактика, проводимая на протяжении всего эксперимента и включавшая фармацевтические средства и физические упражнения, обеспечивала стабильное состояние минерального матрикса всех исследованных участков скелета.

Впервые методом in vivo NAA были обнаружены статистически достоверные циклические изменения минеральной насыщенности различных звеньев скелета в зависимости от сезона года. Показано, что минерализация костной ткани изменяется в пределах ±5% от среднего уровня в течение года, при этом минимум насыщенности кальцием кисти и позвоночника приходится на летне-осенний период, а стопы на осенне-зимний период. Этот феномен следует учитывать при диагностике и лечении остеопороза, а также в спортивной медицине.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Облучение фотонами, нейтронами и протонами в сочетании со спектрометрией вторичных фотонов позволяет определять содержание ХЭ в костной ткани in vitro- и in vivo-способами. Недеструктивные in vitro методы являются «золотым стандартом» аналитической химии, поскольку позволяют проводить исследование без разрушения образца, предотвращая тем самым потери или привнесения химических элементов во время пробоподготовки. Как было показано, разработанный комплекс из 9 методик позволяет определять в образцах костной ткани и зубов содержания 22 химических элементов и контролировать верхний уровень содержания ещё 19 химических элементов. Надёжность получаемой информации была проверена измерением необходимых метрологических характеристик и международных сертифицированных материалов сравнения в соответствии с существующим ГОСТом. Поэтому можно полагать, что полученные и представленные в настоящем исследовании данные о химических элементах костной ткани и зубов в какой-то степени восполняют пробелы наших знаний в этой области.

Облучение в сочетании с регистрацией вторичного излучения -единственный путь для развития in vivo методов определения содержания химических элементов в костях скелета. Пока разработанные методы in vivo анализа довольно громоздки и их реализация связана с относительно высокими дозовыми нагрузками. Можно надеяться, что уже в ближайшем будущем наши знания о содержании химических элементов в костной ткани в норме, при патологических процессах и неблагоприятных внешних воздействиях будут значительно приумножены. Наличие таких знаний активизирует интерес и к in vivo методам, потенциал развития которых ещё далеко не исчерпан.

выводы

1. Современный уровень спектрометрии вторичных фотонов, индуцируемых в исследуемых образцах костной ткани и зубов облучением фотонами, нейтронами и протонами, позволяет надёжно идентифицировать и измерять излучение, связанное с содержанием не менее 22 химических элементов. На этой основе разработан и метрологически охарактеризован комплекс из 9 методик, позволяющий надёжное определение содержания 22 химических элементов: Ag, Са, CI, Со, Cr, F, Fe, Hg, К, Mg, Мл, N, Na, Р, Pb, Rb, Sb, Se, Se, Sr, Tb, Zn, и контроль верхнего уровня ещё 19 химических элементов: As, А и, Ва, Br, Cd, Ce, Cs, Ей, Gd, Hf, La, Lu, Nd, Sm, Ta, Th, U, Yb, Zr.

2. Спектрометрическая регистрация вторичных фотонов, индуцируемых в кисти, стопе и позвоночнике, а также в опухолевой ткани костей ш vivo облучением нейтронами 238Ри-Ве-источников в допустимых дозах, позволяет надёжно идентифицировать и измерять излучение образующихся радионуклидов 49Са, 24Na и 38С1, отражающих содержание Са, Na и CI. На этой основе разработан комплекс методик и устройств для in vivo определения содержания Са, Na и CI, который по своим возможностям, точности и минимальности дозовых нагрузок превосходит все имеющиеся в мире аналоги.

3. Спектрометрическая регистрация вторичных фотонов характеристического рентгеновского излучения, индуцируемого в коронке зуба in vivo облучением фотонами от источника с радионуклидом l09Cd в допустимой дозе, позволяет надёжно идентифицировать и измерять излучение, связанное с содержанием не менее 3 химических элементов - Са, Sr и Zn. На этой основе разработаны методика и устройство для определения содержания Sr и Zn, а также для контроля верхнего уровня содержания РЬ, которая по своим возможностям превосходит все имеющиеся в мире аналоги.

4. Содержание химических элементов в костной ткани и зубах здорового человека зависит от типа кости, пола, возраста, места проживания и сезона года. Наиболее выраженные различия в элементном составе характерны для кортикальной и трабекулярной кости (Са, Со, Eu, Fe, К, Mg, Mn, Na, Р, Sr, Zn). Максимум содержания Са и Р в различных костях скелета достигается в разном возрасте в периоде от 15 до 35 лет. Максимум накопления Са и Р в костях женщин и мужчин может не совпадать. После достижения максимума минерализации кости содержание Са, Р и Mg равномерно снижается, при этом скорость снижения зависит от типа кости и пола. Возрастные изменения содержания химических элементов в зубах менее выражены, чем в костной ткани, и не касаются основных составляющих минерального матрикса - Са и Р. Во многих исследованных тканях костей скелета у женщин содержание Са, Р, Mg, Na, Sr и Zn выше, а содержание Fe ниже, чем у мужчин. Тендерных различий в элементном составе коронки и корня зуба практически не обнаружено.

5. Уровни содержания Ca в различных костях слабо связаны между собой. В полной мере это относится и к содержанию Р. Содержание этих элементов в костях не связано с их содержанием в зубах. Уровни содержания Sr в различных костях взаимосвязаны. Имеет место и корреляция содержания Sr в костях и зубах. В костной ткани существуют выраженные межэлементные взаимосвязи. Наличие межэлементных взаимосвязей прослеживается и в зубах.

6. Костная ткань в очаге поражения при опухолевых и неопухолевых заболеваниях скелета по содержанию многих химических элементов существенно отличается от здоровой кости, что может быть использовано в диагностических целях. Лучевое лечение остеогенной и ретикулоэндотелиальной саркомы приводит к частичной «нормализации» элементного состава костной ткани в очаге поражения. На содержание химических элементов в костной ткани, прилежащей к опухоли, лучевое воздействие не оказывает заметного влияния.

7. Содержание химических элементов в эмали зубов при периодонтите и пародонтите отличается от нормального уровня, причём каждому заболеванию присущи специфические изменения элементного состава. Эмаль здоровых резцов, клыков и премоляров не различается по содержанию Sr и Zn. Воздействие малых доз (до 20 сГр) ионизирующего излучения приводит к увеличению содержания Zn и уменьшению величины отношения Ca/Zn в эмали постоянных зубов.

8. Разработанные в ИМБП РАН меры профилактики стабилизируют уровень содержания Са в кисти, стопе и позвоночнике при длительной гипокинезии.

9. Разработанное и используемое в ЦИТО им. H.H. Приорова медикаментозное лечение детей с генетически обусловленными формами рахита в среднем приводит к норме содержание Са и Р в крыле подвздошной кости и обеспечивает индивидуальную прибавку содержания Са в кисти в диапазоне от 0 до 63% от исходного уровня.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Зайчик В.Е. Прибор для подсчета треков на поверхности твердых следовых детекторов // Приборы и техника эксперимента. - ] 972. - № 6. - С. 48-50.

2. Зайчик В.Е., Иванов В.Н., Калашников В.М. и др. Измерения потоков нейтронов в нейтрон-захватной терапии // Атомная энергия. - 1973. - Т. 34,-№5.-С. 393-394.

3. Калашников В.М., Зайчик В.Е., Прошин В.В. Нейтронно-активационный анализ минерального состава костей // Медицинская радиология. - 1975. -Т. 20,-№7.-С. 82-86.

4. Калашников В.М., Зайчик В.Е., Лисовский И.П. и др. Определение азота и фосфора в тканях кости активацией нейтронами с энергией 14 МэВ // Журнал аналитической химии, - 1976.-Т. 31.-№ 12.-С. 2381-2385.

5. Бизер В.А., Прошин В.В., Зайчик В.Е. и др. Макроэлементы злокачественных опухолей костей до и после гамма-терапии // Медицинская радиология. - 1976. - № 9. - С. 86-88.

6. Калашников В.М., Зайчик В.Е. Определение азота, фтора и фосфора в тканях кости фотоядерной активацией // Вопросы медицинской химии. -1977.-Т. 23.-№ 1.-С. 122-127.

7. Прошин В.В., Зайчик В.Е., Калашников В.М. и др. Микроэлементы опухолей костей // Вопросы онкологии. - 1978. - Т. 24. -№ 10. - С. 55-58.

8. Калашников В.М., Зайчик В.Е. Инструментальное определение Se, Cr, Fe, Со, Zn, Se, Rb, Ag, Sb, Tb и Hg в костной ткани активацией нейтронами // Журнал аналитической химии. - 1980. - Т. 35. - № 3. - С. 530-534.

9. Прошин В.В., Бизер В.А., Зайчик В.Ей др. К вопросу об объеме операции и облучения при остеогенной саркоме // Ортопедия, травматология и протезирование. - 1981.-№ 11.-С. 31-33.

10. Калашников В.М., Зайчик В.Е., Бизер В.А. Микроэлементы опухолей костей // Вопросы онкологии. - 1983. - Т. 29. - № 6. - С. 48-52.

11. Зайчик В.Е., Кондрашов А.Е., Моруков Б.В. Способ определения кальция в стопе человека активацией нейтронами (а,п)-источниками // Космическая биология и авиакосмическая медицина. - 1986. - № 1. - С. 75-78.

12. Зайчик В.Е. Развитие и использование активационных и рентгенофлуоресцентных методов анализа химических элементов в организме человека // Медицинская радиология. - 1987. - № 9. - С. 47-50.

13. Зайчик В.Е., Кондрашов А.Е., Дубровин А.П. и др. Определение кальция в стопе, кисти и позвоночнике человека активацией нейтронами // Активационный анализ: Методология и применение. - Ташкент: ФАН, 1990. -С. 202-209.

14. Зайчик В.Е., Дубровин А.П., Корело и др. Способ определения кальция в кисти активацией нейтронами 238Ри-Ве-источников // Космическая биология и авиакосмическая медицина. - 1991.-№ 5. - С. 58-61.

15. Бережной А.П., Снетков А.И., Зайчик В.Е. Оценка элементного состава костной ткани у детей с генетически обусловленными формами рахита в процессе лечения // Вестник травматологии и ортопедии. - 1994. - № 1. -С. 38-41.

16. Zaichick V. The in vivo neutron activation analysis of calcium in the skeleton of normal subjects, with hypokinesia and bone diseases // J. Radioanal. Nucl. Chem., Articles. - 1993. - Vol. 169, N 2. - P. 307-316.

17. Zaichick V. Instrumental activation and X-ray fluorescent analysis of human bones in health and disease // J. Radioanal. Nucl. Chem., Articles. - 1994. - Vol. 179, N2/-P. 295-303.

18. Zaichick V. Application of synthetic reference materials in the Medical Radiological Research Centre // Fresenius J. Anal. Chem. - 1995. - Vol. 352. -P. 219-223.

19. Zaichick V., Ovchjarenko N.N. In vivo X-ray fluorescent analysis of Ca, Zn, Sr, and Pb in frontal tooth enamel // J. Trace and Microprobe Techniques. - 1996. -Vol. 14, N 1.-P.143-152.

20. Zaichick V., Morukov B. In vivo bone mineral studies on volunteers during a 370-day antiorthostatic hypokinesia test // Appl. Radiat. Isot. - 1998. - Vol. 49, N5/6,.-P. 691-694.

21. Zaichick V., Ovchjarenko N., Zaichick S. In vivo energy dispersive x-ray fluorescence for measuring the content of essential and toxic trace elements in teeth // Appl. Radiat. Isot. - 1999. - Vol. 50, N 2. - P. 283-293.

22. Zaichick V., Dyatlov A., Zaihick S. 1NAA application in the age dynamics assessment of maijor, minor, and trace elements in the human rib // J. Radioanal. Nucl. Chem. - 2000. - Vol. 244, N 1. - P.189-193.

23. Sastri C.S., Iyengar V., Blondiaux G., Tessier Y., Petri H., Hoffmann P., Aras N.K., Zaichick V., Ortner H.M. Fluorine determination in human and animal bones by particle-induced gamma-ray emission // Fresenius J. Anal. Chem. -2001. - Vol. 370. - P. 924-929.

24! Zaichick V., Tzaphlidou M. Determination of calcium, phosphorus, and the calcium/phosphorus ratio in cortical bone from the human femoral ncck by neutron activation analysis // Appl. Rad. Isotop. - 2002. - Vol. 56. - P. 781786.

25. Tzaphlidou M., Zaichick V. Neutron activation analysis of calcium/phosphorus ratio in rib bone of healthy humans // Appl. Rad. Isotop. - 2002. - Vol. 57. - P. 779-783.

26. Tzaphlidou M., Zaichick V. Calcium, Phosphorus, Calcium-Phosphorus ratio in rib bone of healthy humans // Biol. Trace Elem. Res. - 2003. - Vol. 93. - P. 6374.

27. Zaichick V., Tzaphlidou M. Calcium and phosphorus concentrations and calcium/phosphorus ratio in trabecular bone from femoral neck of healthy humans as determined by neutron activation analysis // Appl. Rad. Isotop. -2003. - Vol. 58. - P. 623-627.

28. Zaichick V. Instrumental neutron-activation analysis applications in the age dynamics assessment of Ca, CI, K, Mg, Mn, Na, P, and Sr contents in the human cortical bone // Известия Национальной Академии Наук Республики Казахстан. Серия физико-математическая. - 2003. - № 6. - С. 194-197.

29. Tzaphlidou М., Zaichick V. Sex and age related Ca/P ratio in cortical bone of iliac crest of healthy humans // J. Radioanal. Nucl. Chem. - 2004. - Vol. 259, N 2. - P. 347-349.

30. Zaichick V. INAA application in the age dynamics assessment of Ca, CI, K, Mg, Mn, Na, P, and Sr contents in the cortical bone of human femoral neck // J. Radioanal. Nucl. Chem. - 2004. - Vol. 259, N 2. - P. 351-354.

31. Зайчик B.E., Агаджанян H.A. Некоторые методологические вопросы медицинской элементологиии // Вестник восстановительной медицины. -2004. - Вып. 3 (9). - С. 19-24.

32. Zaichick V. Medical elementology as a new scientific discipline II J. Radioanal. Nucl. Chem. - 2006. - Vol. 269, N 2. - P. 303-309.

33. Zaichick V. NAA of Ca, CI, K, Mg, Mn, Na, P, and Sr contents in the human cortical and trabecular bone И J. Radioanal. Nucl. Chem. - 2006. - Vol. 269, N 2. - P. 653-659.

34. Zaichick V. INAA application in the assessment of selected elements in cancellous bone of human iliac crest // J. Radioanal. Nucl. Chem. - 2006. - Vol. 271, No. 3.- P. 573-576.

35. Zaichick V. Neutron activation analysis of Ca, CI, K, Mg, Mn, Na, P, and Sr contents in the crowns of human permanent teeth // J. Radioanal. Nucl. Chem. -2009.-Vol. 281, N 1.-P. 41-45.

36. Zaichick V., Zaichick S. Instrumental neutron activation analysis of trace element contents in the rib bone of healthy men // J. Radioanal. Nucl. Chem. -2009. - Vol. 281, N1. - P. 47-52.

37. Zaichick S., Zaichick V. The effect of age and gender on 38 chemical element contents in human iliac crest investigated by instrumental neutron activation analysis//J. Trace Elem. Med. Biol.-2010. - Vol. 24, N l.-P. 1-6.

38. Zaichick S., Zaichick V. Human bone as a biological material for environmental monitoring // Int. J. Environment and Health. - 2010. - Vol. 4, N 2/3. - P. 278292.

Изобретения и патенты

1. Способ диагностики новообразований костей : а.с. 677748 СССР : М. Кл.2 А 61 В 10/00 / Бизер В.А., Жербин Е.А., Зайчик В.Е., Калашников В.М., Прошин В.В. (СССР). - №2445679/28-13 ; заявл. 10.01.77 ; опубл. 16.04.79, Бюл. №29. -9с.: табл.

2. Устройство для in vivo нейтронно-активационного анализа: а.с. 1666066 СССР : М. Кл.2 А 61 В 6/00 / Зайчик В.Е., Кондратов А.Е., Дубровин А.П., Корело A.M. (СССР). - №4062417/63 ; заявл. 28.04.86 ; опубл. 30.07.91, Бюл. №28. - 3 с.: ил.

3. Устройство для рентгено-флуоресцентного анализа концентраций химических элементов в тканях зуба : пат. 1650093 Рос. Федерация : М. Кл.2 А 61 В 6/00 / Зайчик В.Е.; заявитель и патентообладатель Зайчик В.Е. -№4076866/63; заявл. 10.06.86; опубл. 23.05.91, Бюл. №19.-3 с.: ил.

Заказ 1058 Тираж 100 Объём 2 п.л. Формат 60x841/i6 Печать офсетная

Отпечатано в МП «Обнинская типография» 249035 Калужская обл., г. Обнинск, ул. Комарова, 6

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Зайчик, Владимир Ефимович

Список сокращений.

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ*.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Глава 1. Спектрометрическое исследование вторичных фотонов при облучении образцов костной ткани с целью разработки методик количественного определения содержания в них химических элементов.

Глава 2. Метрологические характеристики и сопоставление возможностей разработанных методик определения содержания химических элементов в образцах костной ткани.

Глава 3. Спектрометрическое исследование вторичных фотонов при ш vivo облучении участков скелета и зубов с целью разработки методик определения содержания в них химических элементов.

Глава 4. Результаты исследования содержания химических элементов в образцах здоровой костной ткани и зубов.

Глава 5. Содержание химических элементов в костной ткани и зубах при патологических процессах, лучевом воздействии и гипокинезии

Введение Диссертация по биологии, на тему "Использование ионизирующего излучения различного качества в изучении элементного состава костной ткани человека в норме, патологии, при лучевом и экстремальных воздействиях"

К концу 30-х годов XX столетия, благодаря результатам исследований многих выдающихся физиков, среди которых, прежде всего, следует упомянуть Чарлза Баркла, Генри Мозли, Эрнеста Резерфорда, Ирен и Фредерика Жолио-Кюри, Джеймса Чэдвика, а также Дьёрдь Хевеши [Льоцци М., 1970], стало понятно, что при облучении вещества фотонами, нейтронами и заряженными частицами в нём возникает вторичное излучение. Это вторичное излучение связано с происходящими при облучении вещества возбуждениями атомов и ядер, а также и с ядерными превращениями. Специфичность вторичного излучения (вид, энергия, интенсивность) и периода полураспада образующихся радионуклидов позволяет идентифицировать атомы, содержащиеся в облучаемом объекте, а также их количество. Другими словами, к этому времени уже был заложен фундамент для развития новых аналитических методов, которые в последующем получили названия, отражающие характер первичного и вторичного излучения: рентгенофлуоресцентный анализ (XRF), нейтронно-активационный анализ (NAA), фотоядерный или гамма активационный анализ (GAA), протон- или другими заряженными частицами индуцированное гамма-излучение (PIGE) и др. Заделы этих методов несли в себе огромный потенциал, поскольку теоретически позволяли проводить определение содержания химических элементов (ХЭ) в исследуемом объекте без его разрушения, а при исследовании элементного состава организмов даже in vivo. Однако прошло несколько десятилетий, прежде чем представилась возможность приступить к реализации потенциалов аналитических методов, базирующихся на регистрации вторичного излучения. Столько времени понадобилось на разработку, производство и распространение мощных источников разного вида излучений (ускорители, исследовательские ядерные реакторы и др.) и чувствительных детекторов вторичного излучения, и в первую очередь, сцинтилляционных и полупроводниковых детекторов (ППД) для спектрометрии высокого разрешения вторичного фотонного излучения. С момента появления в 60-х и начале 70-х годов ППД серийного производства на основе Ge(Li) и Si(Li) берут начало полномасштабные исследования в области разработки недеструктивных чисто инструментальных аналитических методов, а также методов ш situ и in vivo анализа. Эти исследования в России проводились во* многих; научно-исследовательских институтах. Достижения; Bt области новых аналитических методов на основе спектрометрии вторичного фотонного излучения? были отражены в? нескольких монографиях [Кузнецов Р:А., 1967, 1974; БоуэтЕ.,.Еиббонс: Д:,, 1968;:Мамиконян (Ж, 1976; Вольдсет Р; 1977;: Зайцев Е.И. и соавт., 1978;; Коляда; В.М. и соавт., 1978; Миранский И;А. и соавт., 1982; Гумма В.И. и соавг., 1984; Бурмистенко>Ю;Н:, 1986; Лосев» Н;Ф., 1991]. Однако все проводимые в этих центрах исследования, были нацелены на удовлетворение нужд промышленности и геологит

Изучения вторичного фотонного излучения, возникающего при облучении образцов тканей и жидкостей организма человека и животных, были начаты в? Медицинском радиологическом научном центре в конце 60-х годов. Полученные первые результаты свидетельствовали о перспективности нового направления в- радиобиологии и медицинской радиологии^ щ как следствие-этого, в 1972 году была сформирована группа активацпонного и рентгенофлуоресцентыого анализа; (АРФА). Исследования костной ткани были изначально приоритетными.

Актуальность исследования

Настоящая диссертация представляет собой: новое направление: в современной радиобиологии - использование ионизирующего излучения различного качества для определения элементного состава живой материи и, в частности, для изучения закономерностей содержания химических элементов в костной ткани человека в норме и патологии, а также при лучевом и: экстремальных воздействиях.

Среди других тканей организма, костная ткань, представляет особый-интерес в плане исследования содержания в ней ХЭ. Заболевания скелета представляют серьёзную1 научную, медицинскую и социальную проблемы

Зацепин С.Т., 2001; Rapp К. et al., 2008]. Несмотря на большие достижения в изучении этиологии заболеваний скелета и на новейшие разработки генетических, биохимических, морфологических и инструментальных диагностических методов, в костной патологии всё ещё остается много нерешённых проблем. Во многом дальнейший прогресс в этом* разделе науки и медицины связан с разработкой адекватных методов in vitro и in vivo определения, содержания ХЭ в костной ткани. Костная ткань и зубы - наиболее минерализованные ткани организма. Прочность кости обусловлена, в основном, кристаллами гидроксиапатита [Саш (Р04)б*(0Н)2]. Помимо кальция и фосфора многие ХЭ, и в первую очередь, щелочноземельные, щелочные и редкоземельные, тропны к костной ткани. Известно, что в скелете содержится более 99% Са и Sr, находящихся в теле человека, >95% РЬ, >70% F, Ва и Mg, >60% Р, >30% Li и Na, >20% Zn и Fe, около 15% Mm Таким образом, содержание ХЭ в костной ткани определяет не только её прочностные характеристики, но и метаболический потенциал всего организма. На содержание ХЭ в костной ткани здоровых людей в той или иной степени могут влиять многие внутренние факторы, например, пол, возраст, раса и т.д., и внешние воздействия, например, невесомость или гипергравитация в условиях космического полёта [Григорьев А.И. и соавт., 1994; Моруков Б.В., 2003], радиация и т.д. Результаты эпидемиологических и экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что дефицит или избыток поступления ХЭ играет существенную роль в формировании многих заболеваний скелета [Скоблин А.П., Белоус A.M., 1968; Торбенко В.Л., Касавина Б.С., 1977; Кувина В.Н., 1991; Beattie J.H., Avenell А., 1992].

Однако, следует отметить, что накопленные к настоящему времени знания о ХЭ костной ткани весьма ограничены, а достоверность имеющихся данных вызывает обоснованные сомнения. Такое положение обусловлено отсутствием недеструктивных технологий, позволяющих определять содержание ХЭ в образцах костной ткани без их разрушения, и отсутствием вплоть до конца XX века международных сертифицированных материалов сравнения для костной ткани, которые позволяют контролировать точность результатов. Использование- информации^ о ХЭ в костной ткани в клинической практике было ограничено также из-за отсутствия in vivo методов определения содержания ХЭ в скелете или отдельных его участках.

Современные крупные* радиологические и онкологические центры располагают набором, физических установок, используемых в диагностических (радионуклидная диагностика) и терапевтических (лучевая терапия) целях. Эти--установки позволяют получать излучение- различногоt вида в, широком-энергетическом диапазоне.' Применение таких установок, параллельно • и для аналитических целей позволяет расширить область их применения- и интенсифицировать использование дорогостоящего оборудования.

Цель изадачи исследования

Целью исследования являлось: изучение спектров5 вторичного фотонного излучения, возникающего при< облучении костной- ткани и зубов фотонами, нейтронами и1 протонами, различной энергии, для разработки in vitro и in vivo методов определения содержания химических элементов в костной ткани человека, а также-использование разработанных методов для изучения закономерностей изменения* элементного состава костной ткани и зубов человека в норме, а также при некоторых опухолевых и неопухолевых заболеваниях скелета, некоторых стоматологических заболеваниях, лучевом воздействии и продолжительной гипокинезии.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие конкретные задачи:

1. Исследовать вторичное фотонное излучение, возникающее при облучении костной ткани и зубов нейтронами различной энергии (ядерный реактор, генератор нейтронов с энергией 14 МэВ, радионуклидные источники нейтронов), фотонами (тормозное излучение, получаемое на линейном ускорителе электронов, и излучение радионуклидных источников) и протонами (ускоритель Ван-де-Граафа).

2. Выбрать оптимальные способы и режимы (временные, геометрические, дозовые) возбуждения и регистрации вторичного фотонного излучения и* создать соответствующие установки для in vitro и in vivo облучения исследуемого объекта и спектрометрии возникающего вторичного фотонного1 излучения.

3: Провести оценку надёжности, получаемых результатов для всех-разработанных аналитических in vitro методик путём1 определения основных метрологических характеристик и использования международных сертифицированных материалов сравнения, на основе которой сформировать оптимальный комплекс, позволяющий с минимальными затратами времени и труда определить максимальное количество химических элементов в образцах костной ткани и зубов.

4. Изучить возрастные,и тендерные закономерности в содержании химических элементов в ребре, шейке бедра, крыле подвздошной кости, кортикальной кости, трабекулярной кости, коронке и, корне зубов здоровых женщин и мужчин в возрасте от 15 до 55 лет, а также оценить возможность влияния на элементный состав костной-ткани региона проживания:

5. Определить содержание химических элементов в образцах костной ткани, полученных у пациентов' с опухолевыми и некоторыми неопухолевыми заболеваниями- скелета, и оценить значимость получаемой информации для диагностики костных опухолей.

7. Определить содержание химических элементов в,эмали постоянных зубов в норме и при некоторых стоматологических заболеваниях.

- 108. Изучить влияние малых доз (до 20 сГр) на содержание химических элементов в эмали зубов лиц, проживающих на территориях, загрязнённых в результате аварии на ЧАЭС.

9. Измерениями in vivo проследить динамику изменения содержания'кальция* в отдельных участках скелета здоровых добровольцев при 120- и 370-суточной антиортостатической гипокинезии, сезонные вариации-содержания кальция при 'обычном двигательном режиме, динамику изменения содержания кальция в-кисти подростков с генетически обусловленным рахитом- в, процессе медикаментозного лечения и определить, содержание химических элементов в коронках резцов, клыков и премоляров здоровых людей.

Научная новизна,исследования

В' процессе выполнения^ работы было обосновано- новое направление -использование ионизирующего излучения различного качества для определения, элементного состава костной ткани и были получены новые фундаментальные знания о- закономерностях содержания химических элементов в костной ткани человека.

Впервые получены новые знания об энергии и интенсивности вторичного фотонного излучения, возникающего при ш vitro и in vivo облучении костной* ткани и зубов фотонами, нейтронами и протонами различной энергии, разработаны аналитические технологии и инструментарий для in vitro и in vivo измерения содержания широкого спектра химических элементов в костной ткани и зубах человека.

Впервые исследовано влияние лучевого лечения на элементный» состав ткани остеогенной и ретикулоэндотелиальной саркомы и показана возможность использования данных о* динамике содержания химических-элементов, в ткани-очага поражения для-оценки эффективности проводимого лечения.

Впервые методы in vivo определения содержания кальция в различных участках скелета были использованы для оценки^ эффективности лечения детей с генетически обусловленными формами рахита и профилактики деминерализации костной ткани при продолжительной гипокинезии.

Теоретическое значение работы

Получены новые знания- об энергии^ и интенсивности вторичного фотонного излучения, возникающего при in vitro и in vivo облучении костной ткани и зубов фотонами, нейтронами и- протонами различной энергии. Получены новые фундаментальные знания* в области нормальной физиологии-костной ткани и костной патологии, касающиеся содержания^ и соотношения химических элементов в костях скелета и зубах.

Практическое значение работы

Разработаны* аналитические технологии и инструментарий для in vitro и in vivo измерения содержания широкого спектра химических элементов в костной ткани и зубах человека, которые могут быть использованы в радиационной медицине, радиобиологии костной ткани, костной патологии, стоматологии, токсикологии, медицины профзаболеваний, судебно-медицинской экспертизы, охраны окружающей среды и палеоантропологии.

Определены уровни содержания- 22 химических элементов характерные для костной ткани и зубов здоровых людей, проживающих в Центральной* европейской части России.

Определена диагностическая значимость информации об элементном составе ткани в зоне очага, поражения» при опухолевых заболеваний скелета. Разработаны новые способы дифференциальной диагностики опухолей, основанные на определении содержания ХЭ в патологическом очаге.

По результатам работы получено 2 авторских свидетельства на изобретения и 1 патент, а также представлено 3 экспозиции? на ВДНХ, награжденные серебряной; и бронзовыми; медалями; Разработанные методы; были внедрены в практику МРНЦ РАМН, а также использованы в совместных исследованиях с: Центральным институтом травматологии и ортопедии (ЦИТО1 им. Н.Н. Приорова), Институтом медико-биологических проблем (ИМБП РАН) и Иркутским НИИ травматологии и ортопедии РАМН.

Положения, выносимые на защиту

1. Спектрометрическая регистрация вторичных фотонов, индуцируемых в исследуемых образцах костной? ткани и зубов облучением фотонами,, нейтронами и протонами, позволяет надёжно идентифицировать и измерять^ излучение, связанное с содержанием^ не менее 22 химических элементов. Спектрометрическая« регистрация вторичных фотонов; индуцируемых в; кисти, стопе и позвоночнике in vivo облучением? нейтронами Pü-Be-источников в допустимых дозах, позволяет надёжно измерять излучение образующегося

49 /-i « радионуклида С а, отражающего содержание, Са, а в опухолях костей: конечностей - надёжно измерять.излучение образующихся радионуклидов 49Са, 24Na и 38С1, отражающих содержание Са, Na и С1. Спектрометрическая регистрация вторичных фотонов характеристического рентгеновского излучения, индуцируемого в коронке зуба in vivo облучением фотонами от источника с радионуклидом 109Cd в допустимой дозе, позволяет надёжно измерять излучение, связанное с: содержанием не менее 3 химических элементов - Са, Sr и Zn.

2. Содержание химических элементов в костной ткани и зубах здорового человека зависит от пола, возраста, региона проживания, сезона года, а также от вида, топографии (например, эпифиз и диафиз для трубчатых костей или коронка и корень для зуба) и компоненты (например, кортикальная и трабекулярная для кости или эмаль и дентин для зуба) кости и зуба.-Уровни содержания Са в различных костях слабо взаимосвязаны между собой. В полной мере это1 относится-и к содержанию Р. Содержание этих элементов в костях не связано с их содержанием в- зубах. Имеет место положительная* корреляция^ содержания ^Бг в различных костях, а также содержания 8г в костях-и зубах. костной ткани, существуют выраженные межэлементные взаимосвязи. Наличие*межэлементных взаимосвязей прослеживается и взубах.

3. Костная ткань в очаге поражения? при опухолевых и неопухолевых заболеваниях скелета по содержанию многих химических элементов существенно отличается от здоровой кости, что может быть использовано в диагностических целях. Лучевое лечение остеогенной и ретикулоэндотелиальной саркомы приводит к частичной «нормализации» элементного состава костной ткани в- очаге поражения. На содержание химических элементов в костной ткани, прилежащей к опухоли, лучевое воздействие не оказывает заметного влияния.

4. Содержание химических элементов^ эмали зубов при-периодонтите и пародонтите отличается от нормального уровня, причём каждому заболеванию присущи специфические изменения элементного состава. Воздействие малых доз ионизирующего излучения (до 20 сГр) приводит к увеличению содержания Ъ\\ и уменьшению величины отношения Са/2п в эмали постоянных зубов;

5. Разработанные в ИМБП РАН меры профилактики стабилизируют уровень содержания' Са в кисти, стопе и позвоночнике при длительной антиортостатической гипокинезии. Применяемое в ЦИТО им. Н.Н. Приорова медикаментозное лечение детей с генетически обусловленными формами рахита в среднем приводит к норме содержание Са и Р в крыле подвздошной кости и обеспечивает индивидуальную прибавку содержания Са в кисти в диапазоне от 0 до 63% от исходного уровня.

Благодарности*

Автор настоящего исследования считает своим долгом с благодарностью вспомнить уже ушедших из жизни людей, которые непосредственно или косвенно были связаны с работами, проводимыми в группе АРФА:

- первых директоров ИМР АМН CGCP академика АМН: СССР, профессора Зедгенидзе Г.А. и заслуженного деятеля науки РСФСР, профессора Жербина Е.А. за их интерес и поддержку нового направления, не лежащего в основном русле исследований в области радиобиологии и медицинской радиологии;

- директора Лаборатории ядерных, реакций ОИЯИ (г. Дубна), академика АН СССР; профессора Флёрова Г.Н. за моральную поддержку, ценные советы и помощь в приобретении первых серийных 81(1л)-детекторов;

- директора Института физики, академика АН Грузинской. ССР, профессора Андроникашвили Э.Л. и руководителя лаборатории этого Института, доктора физ.-мат. наук Мосулишвили Л.М. за моральную поддержку, сотрудничество и предоставление в безвозмездное пользование кристалла NaI(Tl) с «колодцем»;

- главного механика Филиала НИФХИ Цисляка Ю.В. за сотрудничество в создании криогенных лиофилизаторов и помощь с поставками жидкого азота;

- старшего научного сотрудника Института биофизики МЗ СССР, доктора физ.-мат. наук Крайтора С.Н. за сотрудничество;

- заведующего стоматологической поликлиникой МСО-8 Овчаренко H.H. за сотрудничество и помощь в сборе образцов зубной эмали;

-профессора, докт. мед. наук Бизера В.А. и канд. мед. наук Прошина В.В., при участии которых начинались исследования костной ткани в группе АРФА;

- первого инженера группы АРФА, канд. техн. наук Калашникова В.М., работавшего в группе с момента её основания и до 1984 года.

Автор также считает своим приятным долгом выразить глубокую признательность и здравствующим лицам и коллегам, без участия которых были бы не возможны проведённые исследования:

- директору МРНЦ, академику РАМН, профессору Цыбу А.Ф. за руководство и посильную поддержку работы группы АРФА на протяжении более 25 лет;

- 15- директору ВНИИ технической физики и автоматизации, профессору Штаню A.C. за моральную поддержку и предоставление в безвозмездное пользование группе АРФА 238Ри-Ве — источников нейтронов;

- руководителю отдела* Филиала НИФХИ, канд. хим. наук Смахтину Л.А. за сотрудничеством помощь в исследованиях, проводимых на реакторе ВВРЦ;

- вице-президенту РАН; академику РАН' и РАМН, профессору Григорьеву А.И. и заместителю директора Института медико-биологических проблем РАН; докт. мед. наук, лётчику-космонавту Морукову Б.В". за сотрудничество;

- заместителю директора Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского, доктору физ.-мат. наук Колотову В'.П. и ведущему научному сотруднику Института, канд. физ.-мат. наук Догадкину H.H. за сотрудничество;

- заместителю директора ЦИТО им. H.H. Приорова, профессору Бережному А.П1 и руководителю отделения детской костной патологии и подростковой ортопедии этого Института, профессору Снеткову А.И. за сотрудничество;

- заместителю директора НИИ' травматологии и ортопедии СО РАМН (г. Иркутск), члену-корреспонденту РАМН, профессору Кувиной В.Н. за предоставленную коллекцию образцов костной ткани;

- заместителю директора'ЗАО «Циклотрон», канд. хим. наук Севастьянову Ю.Г. за изготовление кольцевого 109Cd - источника с заданными параметрами и предоставление его в безвозмездное пользование группе АРФА;

- заведующему лабораторией экспериментальной ядерной медицины МРНЦ, канд. биол. наук Скворцову В.Г. за предоставленную коллекцию зубов лиц, проживающих на территориях, загрязнённых после аварии на Чернобыльской АЭС;

- судмедэксперту Отдела патологической анатомии МСО-8 Моисееву C.B. за помощь в сборе образцов костной ткани и зубов здоровых людей;

- инженерам Леонову А.И., Кондрашову А.Е., Дубровину А.П., Корело A.M. и Дятлову A.B. в разное время работавшим в группе АРФА в период с 1976 по 1998 год, а также наиболее стойкому лаборанту группы - Попковой И.В.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Спектрометрия вторичного фотонного излучения костной ткани, индуцированная облучением нейтронами, фотонами и заряженными частицами с целью определения-содержанияхимических элементов

1.1. In vitro исследования

Спектрометрия вторичного фотонного излучения, вызванная- облучением нейтронами, фотонами и заряженными частицами с целью определения содержания химических элементов в исследуемых образцах получила широкое распространение после появления сцинтилляционных и полупроводниковых детекторов. Выход (энергия, интенсивность) вторичного фотонного излучения зависит от вида индуцирующего излучения, его энергии (или спектра энергий), интенсивности, продолжительности облучения, а также от элементного состава исследуемого вещества и его количества. Энергия вторичного фотонного излучения и способы регистрации (в момент облучения или после облучения) формируют определённые требования к спектрометрической аппаратуре и её защите от индуцирующего и фонового излучения. Многообразие способов индукции вторичного фотонного излучения и его регистрации, а также элементного состава исследуемых веществ, диктует ограничения, которые были приняты в этом разделе обзора литературы. Прежде всего, обзор посвящён лишь исследованиям образцов костной ткани и зубов человека. В части обзора, которая касается индукции ядерных превращений в костной ткани и зубах, мы ограничились лишь теми источниками ионизирующего излучения, которые были использованы в наших исследованиях: ядерный реактор, нейтронный генератор, ускоритель электронов, ускоритель протонов. При этом рассматривался вариант регистрации лишь отложенного во времени вторичного излучения, а именно, гамма-излучения радионуклидов, образующихся в результате ядерных превращений. Исключение составляет лишь активация протонами. В части обзора, которая касается возбуждения вторичного фотонного излучения, обусловленного рентгеновской флуоресценцией, мы ограничились лишь вариантом, в котором для облучения исследуемого образца используется фотонное излучение радионуклидных источников.

1.1.1". Облучение нейтронами ядерного реактора

При* взаимодействии- тепловых нейтронов с ядрами- ХЭ протекают в основном (п, у)-реакции, не имеющие энергетического порога, и в< результате образуются^ радионуклиды этих элементов [Кузнецов P.Ä., 1974]: Ядерные-реакторы, являются* самыми мощными источниками тепловых нейтронов. В каналах исследовательских реакторов плотности потоков-тепловых нейтронов достигают 1013-1014 нейтронов-см"2-с~' [Моисеенко' П.П., Карпов B.JL, 1959; Талызин В.М. и соавт., 1971]. Высокие плотности потоков тепловых нейтронов-в сочетании с достаточно большими сечениями их захвата ядрами многих ХЭ обеспечивают высокий выход вторичного фотонного излучения и, какч следствие,, высокую чувствительность инструментального нейтронно-активационного анализа (NAA) на нейтронах реактора.

Первая публикация об NAA с использованием- полупроводникового спектрометра высокого разрешения для определения содержания" микроэлементов в дентине зуба появились в 1973 году [Maziere В. et а1.,Л973], а в костной ткани — в 1974 году [Lux F., Zeisler R"., 1974]. При-исследовании

10S дентина зуба авторам работы удалось идентифицировать.радионуклиды Au, 82Br, 60Со, 59Fe, 203Hg, 46Sc, 65Zn и 95Zr, для чего потребовалось Л1-суточное облучение образцов тепловыми нейтронами в канале реактора с плотностью потока 1013 нейтронов-см"2-с"1, 17 суточная выдержка и измерения продолжительностью в 1 час. Проведенное исследование костной ткани было связано с изучением диффузии микроэлементов из металлических имплантатов в кость. Высушенные образцы массой 100-200 мг запаивали в кварцевые ампулы и облучали в канале реактора FRM Мюнхенского университета с плотностью флуенса тепловых нейтронов 2,3x1013 нейтронов-см"2-с"'. После облучения продолжительностью 100-200 часов, образцы выдерживали 5-7 суток. Спектрометрические измерения проводили на спектрометре с Ge(Li)детектором. При выбранных режимах анализа в интактной костной ткани удалось определить содержание лишь трех элементов — Fe, Gr и Zn.

В! дальнейшем исследование состава костной ткани человека облучением нейтронами реактора5, проводилось в Ядерном центре им: Ханы Мейтнер в Берлине [Behne D., 1976; Bratter P. et al., 1977; Gawlick D. et al., 1982],. Онкологическом научном центре АМН СЄЄР в; Москве: [Зедгенидзе Е.А^ и соавт., 1979; Бровцин В;К. и соавт., 1984], Лондонском университете [Minski Mi J;, Dobbs H.S., 1980], Институте ядерных, исследований в Бельгии [Maenhaut W. et al., 1981], университете графства Суррей, г. Еуилдфорд, Англия [Kidd P.M. ,et:al.,.1982], университете г. Торонто [Grynpas МiDi, .1987;. Akesson Ш et al., 1994]^Королевском Военном Колледже в г. Кингстон, Канада [Edvard J., 1990],. Калифорнийском университете [Manea-Krichten М. et al., 1991], Институте , ядерной физики в Праге: [Foltynova V. et: al., 1995;. Rakovic M. et al.,. 1995],. университете штата Миссури в США [Farnum J.F. et al., 1995], Исследовательском ядерном центре в Сан-Паулу, Бразилия [Saiki М. et al., 1999; Takata М.К. et. al., 2005] и Политехническом университете в г. Дельфт в Нидерландах [Aras N.K. et al., 2000].

В большинстве работ не исследовалась интактная костная ткань. Нейтронами облучали золу костной ткани [Farnum J.F. et al., 1995; Takata М.К. et al., 2005], образцы, фиксированные в формалине [Minski M.J., Dobbs H.S., 1980], образцы, из которых был удалён жир, костный мозг или белок [Kidd P.M. et al., 1982; Grynpas M.Di, 1987; Manea-Krichten M. et al., 1991; Akesson K. et al., 1994], образцы, контактировавшие с металлическими протезами [Minski M.J., Dobbs H.S., 1980], образцы из захоронений [Maenhaut W. et al., 1981; Farnum J.F. et al., 1995], образцы из очага поражения кости [Бровцин В.К. и соавт., 1984], а также образцы, взятые у умерших от различных болезней после продолжительного лечения в госпитале [Manea-Krichten М. et al., 1991].

В большинстве проведённых исследований не ставилась задача детального изучения возможностей спектрометрии вторичного излучения после облучения нейтронами с целью элементного анализа, а предпринималась попытка определения содержания того или иного элемента для решения конкретной задачи. При этом многие исследования носили явно демонстрационный характер, поскольку в них анализировались не представительные выборки, состоящие из одного-двух образцов [Minski M.J. et al., 1980; Maenhaut W. et al., 1981; Kidd P.M. et al., 1982; Edvard J., 1990].

Наиболее полно возможности спектрометрии высокого разрешения вторичных фотонов- после облучения образцов костной тканич нейтронами ядерного реактора с целью анализа содержания! ХЭ исследовались в двух центрах - в Ядерном центре им. Ханы Мейтнер в Берлине в80-х годах [Gawlick D. et al., 1982] и Институте ядерной химии университета г. Майнц в Германии в 90-х [Porte N. et al., 1997]. В первом был предложен комплекс методик, предполагавший четыре разных по продолжительности облучения, при этом последнее продолжительностью 10 суток, на двух типах реакторов, а также наличие быстрой пневмопочты и возможности облучения в Cd защите. Комплекс позволял определение содержания 12 элементов: А1, Са, Со, F, Fe, Na, Р, Rb, Se, Se, Sr и Zn в образцах костной ткани, которые фиксировались в смеси этанола с хлороформом, хранились в 70% спирте, обезжиривались в перекиси водорода в течение 6 часов, сушились 24 часа при 60°С, после чего дополнительно освобождались от нерастворенного жира с помощью щетки при наблюдении под микроскопом. Поскольку в процессе такой подготовки образцов их элементный состав деформировался, полученные результаты не могут быть распространены на анализ интактных образцов костной ткани.

Во втором центре был разработан комплекс методик, включавший трехкратное облучение образца нейтронами 100 кВт Triga реактора и пятикратное его измерение на CsI/BGO/Ge анти-комптоновском спектрометре. С помощью этого комплекса представлялось возможным определение также 12 элементов: Ва, Br, Са, Cl, Fe, К, Mg, Mn, Na, P, Sr и Zn. Однако исследования были проведены на образцах костной ткани не человека, а миниатюрных свинок.

-201.1.2. Облучение нейтронами с энергией 14 МэВ

В качестве источника нейтронов для индукции вторичного фотонного излучения с целью элементного анализа исследуемого материала могут быть использованы не только ядерные реакторы, но и различного типа ускорители заряженных частиц. На ускорителях заряженных частиц получают быстрые нейтроны, которые взаимодействуют с ядрами атомов по реакциям (п,р), (п,а), (п,2п) и др. Чаще всего в качестве источника быстрых нейтронов выступают так называемые генераторы нейтронов на основе ускорителей Кокрофта-Уолтона. Энергия нейтронов получаемых на генераторах составляет 14 МэВ.

Первая из известных нам-работ, в которой для облучения костной ткани использовались нейтроны с энергией 14 МэВ, была опубликована в 1972 году. На примере исследования одного образца золы костной ткани была продемонстрирована возможность определения содержания фтора [Goode G.C. et al., 1972]. Предложенный метод требовал относительно длительного (от 20 до

1 ft

40 мин) облучения. Измерение интенсивности у-излучения радионуклида F продукта ядерного взаимодействия 19F(n,2n)I8F проводилось через 100-120 мин после облучения на спектрометре, включающем сцинтилляционный детектор с кристаллом NaJ(Tl). Достигнутый предел обнаружения - около-100 мкг/г золы.

В» других исследованиях образцы костной ткани массой в несколько сотен миллиграмм облучали нейтронами с энергией 14 МэВ с целью определения содержания азота, кальция, фосфора и фтора [Hollberg Р: et al., 1978, Wotties J.R.W., Das H.A., 1980]. Каждая из представленных методик позволяла определять содержание только трех элементов: Р, Са и F [Hollberg P. et al., 1978] ил и N, Р и Са [Wotties J.R.W., Das Н.А., 1980]. С этой целью после довольно продолжительного облучения образца (от 15 до 40 мин) проводились два разнесенных во времени измерения. Общие временные затраты на анализ одного образца составляли не менее полутора часов.

Из-за относительно небольшого выхода у генераторов нейтронов (обычно не более Ю10—10й нейтронов-с"1) интенсивность индуцируемого в костной ткани вторичного фотонного излучения была недостаточной для анализа более широкого спектра элементов.

1.1.3. Облучение фотонами высокой энергии

Наряду с нейтронами для индукции вторичного фотонного излучения в костной» ткани можно использовать и фотоны высокой энергии, достаточной для взаимодействия, с ядрами атомов- анализируемого вещества. Взаимодействие происходит в основном, по типу (у, я), но возможны и другие ядерные реакции. Способ анализа, при котором- регистрируется излучение образовавшихся в результате этих взаимодействий радионуклидов принято называть фотоядерным активационным (PNAA) или гамма-активационным (GAA). Одним из наиболее распространённых источников фотонов высокой энергии является тормозное излучение, получаемое на ускорителях электронов.,

Впервые GAA в сочетании со спектрометрией высокого разрешения был использован для исследования образцов золы костной" ткани в начале 70-х годов [Hislop J.S., Williams D.R., 1973]. Авторы работы выявили возможность надежного определения содержания лишь двух микроэлементов — цинка и стронция. Максимальная-энергия тормозного излучения в этих исследованиях-составляла 35—45 МэВ при токе пучка электронов 5—10 мкА. После 2"часового» облучения и 110-150' часовой выдержки проводили измерение излучения' наведенных в образцах радионуклидов на спектрометре с полупроводниковым Ое(1л)-детектором. Достигнутый предел» обнаружения цинка составил 12 мкг/г, а для стронция — 12 мкг/г костной золы.

Исследование возможностей GAA костной ткани на бетатроне — сравнительно слаботочном ускорителе, показало, что пределы обнаружения таких макроэлементов, как азот и кислород, и такого микроэлемента, как фтор, находятся на уровне нескольких микрограмм, что вполне достаточно для-надежного определения их содержания в образцах кости [Кузнецов P.A., 1970, 1972].

-22В конце 70-х и первой половине 80-х годов возможности GAA образцов костной ткани оценивались на линейном ускорителе электронов ЛУЭ-25 Института Биофизики МЗ СССР в сотрудничестве с Московским инженерно-физическим институтом [Грузин П:Л. и соавт., 1979]. В частности было показано, что- облучение образца костной ткани тормозным излучением с максимальной энергией 20' МэВ в течение 10 мин при 60 мин выдержке и измерении продолжительностью 5 мин на спектрометре с Ое(1л)-детектором объемом 100 см3 позволяет достичь пределов обнаружения г для Са, Cl; Mg и Sr соответственно^ 14; 0,05; 0;5 и 0,03 мг/г [Андрианов К.Н. и соавт., 1984]. Достигнутый при выбранных режимах анализа предел обнаружения для Са и Cl примерно на математический порядок ниже характерных уровней содержания этих элементов в костной ткани, что достаточно удобно для их количественного определения. Однако предел обнаружения для Mg и Sr всего в 2-3 раза ниже средних уровней содержания этих элементов в кости, что явно недостаточно для их надежного измерения.

Особый интерес представляло использование GAA для анализа фтора в костной ткани, поскольку этот микроэлемент неудобен для NAA на тепловых нейтронах. Такая возможность была впервые отмечена при облучении тканей зубов тормозным излучением с максимальной энергией 12 МэВ [Andersen G.H. et al., 1967]. При часовом облучении и мощности электронного пучка 12 кВт предел обнаружения составлял 10 мкг. Повышение* энергии тормозного излучения значительно снижало предел обнаружения, но при этом значительно усложнялась обработка результатов измерения вследствие увеличения числа и уровня вклада других образующихся в анализируемых образцах радионуклидов [Cooper R.D. et al., 1967].

1.1.4. Облучение заряженными частицами

Индукция вторичного фотонного излучения заряженными частицами, в основном протонами, в сочетании с последующей спектрометрической регистрацией излучения образующихся радионуклидов относительно редко используется для анализа биологических материалов [DeBartoloD. et al., 1998]. Во многом это» обстоятельство обусловлено разрушением образцов при облучении из-за выделения в них большого количества тепла. Если этот метод применяется, то, как правило, в варианте регистрации мгновенного гамма- или рентгеновского излучения; поскольку при этом требуются значительно меньшие интенсивности потоков заряженных частиц, которые биологические материалы выдерживают без разрушепия. Еслирегистрируетсямгновенноеили отложенное; гамма излучение, то- английская аббревиатура метода - PIGE (протон или частицами индуцированная гамма* эмиссия).- Наиболее типичные ядерные взаимодействия, используемые в PIGE анализе — реакции по типу (р,. Y)i-(P»-P'y)» (Pi a Y).

Публикация Ghandliri М.А. с соавторами [1977] вероятно представляет результаты одного из. первых исследований : по использованию PIGE метода для; анализа костнош ткани. В этом исследовании определение содержания фтора в костях и; зубах кроликов и обезьян; проводили по регистрации* мгновенного гамма-излучения, возникающего в результате ядерного- взаимодействия? с протонами по реакции 19F(p, а у)1бО. Образцы кости сушили, тщательно измельчали, прессовали в таблетки диаметром 10 мм и толщиной 1 мм m наныляли слой никеля толщиной 1 мкм. Зубы облучали в цельном виде. Облучение протонами проводили в вакуумной камере. Для активации использовали пучок протонов с энергией 1,2 и 1, 6-МэВ, при сечении пучка 2x2 мм и токе 20 нА. Регистрацию у-излучения с энергией 6129, 6920 и 7120 кэВ осуществляли с помощью спектрометра со сцинтилляционным Nal(Tl)-детектором размером 5x6 дюймов.

Для определения содержания фтора в эмали зубов использовалась также и реакция неупругого рассеяния протонов 19F(p, р' y)19F [Baijot-Stroobants J., Vreven J., 1979; Stroobants J.B. et al., 1979]. В этих исследованиях: энергия протонов, падающих на образец, составляла 2,725 МэВ при диаметре пучка 0,8 см и токе 30 нА. При продолжительности измерения, 1 мин предел обнаружения составил 50 мкгт"1.

PIGE метод использовался также для определения содержания лития, бора, азота, кислорода и фтора в образцах кортикальной кости бедра, взятых на аутопсиях у 9 мужчин и 7 женщин, умерших от различных заболеваний в, возрасте от 24 до 70 лет [Hyvonen-Dabek M., 1981]. Энергия протонов составляла 2,4 МэВ при токе 20 нА и площади поперечного сечения-пучка 18,5 мм2. Для гамма-спектрометрии высокого разрешения- использовался полупроводниковый Се(1Л)-детектор. При продолжительности измерения 1 час пределы-обнаружения'находились в пределах от 0,3 мкгт"1 для лития и до 1,0% для азота. Содержание лития в большинстве образцов определить не удалось.

Возможности PIGE метода были проиллюстрированы на примере исследования одного образца кости бедра, одного образца эмали зуба и одного образца эмали запломбированного зуба [Lindh U., 1981], а также 19 образцов кости младенцев из захоронений в Италии VIII-VI' веков до нашей эры [Tapper U. et al., 1990; Vuorinen H.S. et al., 1990].

Наиболее полное исследование возможностей PIGE метода было предпринято при исследовании 4 образцов кости ребра пациентов, страдавших болезнью Альцгеймера [Robertson J.D., Samudralwar D.L., 1992; Samudralwar D.L., Robertson'J.D.', 1993]. В последнем-исследовании контрольную группу составили образцы ребер, взятые на аутопсиях у 12 умерших (8 мужчин и 4 женщины в возрасте от 60 до 82 лет) по разным причинам, но не страдавших болезнью Альцгеймера. Однако в этом исследовании использовались не интактные образцы костной ткани. Полосканием образцов в смесях различных органических растворителей из них удаляли костный мозг, жир* и белок. Облучение протонами с энергией 2,5 и 4,0 МэВ при токе 50 и 100 нА проводили на электростатическом ускорителе Ван-де-Граафа университета Кентукки (США). Продолжительность облучений от 15 до 30- мин. Для регистрации гамма излучения использовали HPGe-детектор. Определяли содержание О, N, F, Na, Mg, Р и Ca. Точность результатов оценивали с помощью сертифицированного материала сравнения МАГАТЭ для костной ткани (CRM IAEA-H5 Animal Bone).

-251.1.5. Облучение фотонами от радионуклидных источников

При облучении образца костной ткани фотонами в нём также возбуждается характеристическое рентгеновское излучение. Если для её регистрации используется спектрометрия высокого разрешения; то - такой метод исследования элементного состава называется^ энергодисперсионный, рентгенофлуоресцентный анализ. Английская аббревиатура метода — EDXRF. Для возбуждения- рентгеновской* флюоресценции, могут быть использованы, различные источники фотонов, включая и капсулированные источники с радионуклидами. Рентгеновская^ флуоресценция регистрируется во время облучения исследуемого образца фотонами.

Первые известные нам публикация, об-использовании EDXRF в сочетании с радионуклидными источниками для исследования? состава костной- ткани относятся» к 1977 году. Так, методом, EDXRF с использованием; радионуклидного источника с Pu было определено содержание Zn в образцах трабекулярной составляющей крыла подвздошной кости, взятых на аутопсиях у здоровых лиц (14 женщин и 45 мужчин), погибших в основном в результате несчастных ' случаев, и у пациентов, умерших от хронических иммобилизирующих заболеваний- (14 женщин и 21 мужчина). Из образцов, химическим путем была удалена белковая и жировая« компоненты [Alhava Е.М. et al., 1977].

В 1977 году Bi журнале Nature венгерские ученые из Института экспериментальной физики в Дебрецене опубликовали статью, в которой приводились данные о содержании в ископаемых костях (позвоночник) человека Са и Fe, которые определяли методом EDXRF [Buczko С.М., Vas L., 1977]. Для возбуждения Ка-линии характеристического рентгеновского излучения железа использовали источник с радионуклидом 125I, а Ка-линии Са — с радионуклидом 55Fe.

Словацкими учеными из Института физики в Братиславе было показано, что для определения- Sr/Ca-отношения в костях можно успешно использовать EDXRF в варианте возбуждения рентгеновской флуоресценции излучением радионуклидного источника [Klimcnt V., 1989]. Исследования, проводились с помощью анализатора венгерского производства (Atomki Debrecen model NZ 854), оборудованного кольцевым: l09Cd источником активностью 3,7x107 Бк и 81(1л)-детектором с разрешением 180 эВ на линии 5,9 кэВ! Образцы костей человека и домашних животных: разрезали, и измерения нродолжительностыо 300 с проводили с внутренней стороны кости, чтобы уменьшить влияние внешнего^ загрязнения: Измеряли не- истинное1 Sr/Ca-отношение, at пропорциональное ему отношение интенсивности Ка-линии Sr к интенсивности, Ка-линии Ga, что исключало необходимость*проведения» абсолютных значений содержания этих элементов: и значительно упрощало аналитическую» задачу. Взаимосвязь Sr/Ca-отношения в костях современного человека и его суточном рационе питания исследовалась также греческими учеными из Института ядерной физики «Демокригос» в согрудничестве с представителями хирургическойклиникиАфинского университета [Paradellis Т. et all, 1997].

В университете им. Ататюрка в Турции была продемонстрирована возможность определения содержания Na, Mg, К и Са в образцах кости человека методом EDXRF с возбуждением фотонами от источника с 55Fe [Yildinm. O.S. et al., 2007]. Высушенные образцы ткани локтевого сустава: измельчали до порошкообразного состояния^ смешивали с целлюлозой и с помощью 20-тонного гидравлического пресса изготавливали таблетки для измерения: Судя по описанию методики, авторы не учитывали эффекты, самопоглощения как возбуждающего, так и характеристического излучения, что не позволило получить корректный результат.

В 1982 году была опубликована статья финских исследователей с описанием прибора, предназначенного для EDXRF кальция в, эмали зубов [Olkkonen Ml et al., 1982]. Устройство включало Ge-детектор с диаметром кристалла 16 мм и цилиндрическим коллиматором из латуни: Вокруг коллиматора на торце детектора располагался, кольцевой источник с радионуклидом 55Fe (5,89 кэВ) активностью 370 МБк (10 мКи). Исследуемый зуб располагали на расстоянии

-274-7 мм от торца коллиматора и экспонировали в течение 15 минут, регистрируя Ка-линию ХРИ кальция (3.69 кэВ).

Для определения содержания Sr в эмали зубов также было предложено использовать.EDXRF [Da Silva Е. et al., 2008]: Вторичные фотоны возбуждали излучением от источника с радионуклидом» 1251. Регистрацию. Ка-линий характеристического рентгеновского излучения Sr проводили на спектрометре с детектором roHPGe. Было определено содержание Sr в 42, молярах удалённых: по. стоматологическим показаниям у жителей- региона Канады, с большим, числом^ эмигрантов.

1.2. In vivo исследования

История in- vivo, исследований, связанных со спектрометрией вторичного фотонного излучения, индуцированного облучением нейтронами всего тела человека или отдельных его участков и органов с целью определения содержания в них ХЭ' (in vivo NAA), начинается с 1964 года [Anderson J. et al., 1964]. В начале 70-х годов были предприняты первые попытки in vivo определения содержания; ХЭ- в органах и тканях путем спектрометрии рентгеновской* флуоресценции (in vivo EDXRF), возбуждаемой фотонамт [Kaufman L. et al., 1973]! За прошедшие десятилетия на эту тему опубликованы, сотни статей и несколько обзоров. По первому вопросу наиболее полной нам представляется компиляция МАГАТЭ [Nuclear-Based Techniques, 1986], по второму - обзор исследователей из Швеции [Borjesson. J., Mattsson S., 2007]. Ввиду обширности накопленного материала, в предлагаемом обзоре приведены данные, касающиеся лишь in vivo INAA содержания некоторых ХЭ в участках тела человека с использованием радионуклидных источников нейтронов и in vivo EDXRP коронки зуба с использованием радионуклидных источников фотонов.,

1.2.1. Облучение нейтронами от радионуклидных источников

Первые спектрометрические исследования вторичного фотонного излучения

238 индуцированного облучением нейтронами от Pu-Ве-источников различных участков тела человека были начаты в университете Торонто в Канаде в 1967 году [Harrison J.E., McNeill K.G., 1986]. Работа была нацелена на определение содержания кальция, для чего предполагалось использовать излучение радионуклида 49Са (Еу= 3,1 МэВ; Ti/2= 8,7 мин) образующегося по реакции (п,у) на 48Са (распространённость 0,185%). К 1971 году проведенные поисковые работы, завершились созданием комплекса для определения содержания кальция в костях торса [McNeill K.G. et al., 1973; Harrison J.E. et al., 1975]. Комплекс установок включал камеру для облучения нейтронами и счётчик излучения тела человека (СИЧ). Облучательная камера представляла собой бетонный бокс с толщиной стен около 45 см. Для облучения нейтронами использовали

12 Ри

7 1

Ве-источников с выходом 1,2-10 нейтронов-с' у каждого. Источники были распределены вдоль тела так, чтобы облучать торс лежащего на каталке обследуемого сверху (6 источников) и снизу (6 источников). И сверху, и снизу источники располагались симметрично в два ряда по 3 источника. Расстояние между источниками 25 см, между рядами 20 см. Источники находились на отражателях из парафина и устанавливались так, чтобы минимальное расстояние до поверхности кожи обследуемого составляло 12 см. Выбранное расположение источников обеспечивало на поверхности торса обследуемого (сверху и снизу) флуенс тепловых нейтронов, который на площади (60x30) см варьировал в пределах 50% от его максимального значения. Продолжительность облучения 20 мин. Средняя величина эквивалентной дозы 0,4 сЗв. Для спектрометрических измерений использовали СИЧ, представлявший собой стальную камеру, оборудованную 4 сцинтилляционными детекторами с кристаллами Nal(Tl) размером 0200x100 мм. Детекторы располагались вдоль тела обследуемого симметрично — два сверху и два снизу, при этом центры кристаллов были разнесены на 40 см по горизонтали и на 45 см по вертикали. Впоследствии СИЧ претерпел модернизацию и был оборудован 4 детекторами с кристаллами Nal(Tl) размером

0400x100 мм [Harrison J.E., McNeill K.G., 1986]. Продолжительность измерения 20 мин. Повторяемость (коэффициент вариации) результатов, оцененная по данным повторных измерений обследуемых, составляла 5,5%, при средней статистической' погрешности измерения около 4%. Производительность за 8-часовой рабочий день — 6 обследований.

В Отделе медицинской физики Генерального госпиталя4 г. Ньюкасл (Newcastle upon Тупе) в Англии с 1982 г. использовалась установка для in vivo NAA кальция в торсе человека [East BlW., 1986]. По представленному описанию прообразом этой установки явилась разработка начала 70-х годов, выполненная группой профессора McNeill в университете Торонто [McNeill K.G. et al., 1973].

Первая работа, в которой приводилось описание метода и установки для in vivo NAA содержания кальция в кисти была опубликована в 1973 году [Catto G.R.D. et al., 1973]. Предложенная- сотрудниками университета г. Абердин (Aberdeen) в Шотландии камера для облучения кисти нейтронами представляла собой заполненный водой прямоугольный бак из пластика размером 90x90x120 см. Внутри бака на глубине 35 см была закреплена пластиковая^ труба.

OA. 1 7

Ампулированный Am-Ве-источник нейтронов с выходом 5,5-10 нейтронов-с"1 с внешним диаметром 30 мм и длиной 100 мм находился внутри трубы в ее центре. При проведении облучения пациент опускал руку в бак и обхватывал кистью часть трубы между ограничительными кольцами. Продолжительность облучения 1000 с. Средний уровень суммарной эквивалентной дозы в облученном объеме руки 5 сЗв, максимальный уровень j дозы в теле обследуемого не превышал 10 сЗв. Для измерения индуцированного излучения радионуклида 39Са использовали спектрометр с двумя детекторами с кристаллами NaI(Tl) размером 0130x100 мм. Детекторы в защите из свинца располагались на одной оси напротив друг друга, образуя 5 см зазор между торцами кристаллов. Продолжительность измерения 2000 с, интервал между концом облучения и началом измерения - 60 с. Повторяемость результатов (коэффициент вариации), оцененная повторными 12-кратными анализами 9 ампутированных кистей, а также трехкратным измерениями трех пациентов, составляла 6,9%. Временные затраты на измерение уровня кальция в одной руке, включая измерение фона, составляли около 70 мин. Эта работа представляет особый интерес, поскольку в ней впервые был предложено облучение в воде - «мокрый» вариант», который в последующих разработках практически не был использован.

В! дальнейшем исследования в области разработки методик и оборудования для-ш vivo NAA в кисти проводились в госпиталях г. Лиона и г. Орси (Orsay) во Франции [Guey A', et al., 1976; Mazière В. et al., 1977; 1979; Mazière В., 1986], в Лаборатории изотопной техники центра ядерных исследований в Карлсруе (Karlsruhe) в Германии [Seiler G., 1977], в Медицинском колледже в Хьюстоне в США [Evans HJ. et al., 1979], в университете г. Торонто [Ebifegha М.Е. et al., 1986] и в Лаборатории медицинской физики университета г. Яннина в Греции [Glaros D. et al., 1986]. Использовался только «сухой» вариант облучения! нейтронами от источника с 252Cf [Guey A. et al., 1976; Seiler G., 1977; Evans H.J. et

IM л?© al., 1979], от двух источников с Cf и четырёх Pu-Be источников [Mazière В:, 1986; Ebifegha М.Е. et al., 1986] или двух 238Ри-Ве источников- [Glaros D. et al., 1986]. Для определения содержания только Ca и Na использовались источники лгл «¿Л Л1Л с Cf, только Р — Cf или Pu-Ве-источники, а при одновременном лм OUR определении Ca, Na и Р — сочетание Cf и Pu-Ве-источников. Источники находились или в фиксированном положении, или подавались из хранилища в позицию облучения с помощью механических приводов или пневматики. При облучении для термализации нейтронов и защиты от них использовался парафин, а для защиты от сопутствующего гамма-излучения — свинец. Продолжительность облучения при определении только Ca и Na от 10 до 20 мин, при определении только Р - 4-5 мин. Перепад потока тепловых нейтронов в объёме кисти находился в пределах ±9%, а быстрых - до ±31% . Дозовые нагрузки при коэффициенте качества для быстрых нейтронов QF=10 составляли от 4 сЗв [Guey A. et al., 1976] до 15 сЗв [Mazière В. et.al., 1977; Seiler G., 1977]. Для спектрометрических измерений использовались системы из двух детекторов с большими кристаллами Nal(Tl) от 0127x102 мм [Seiler G, 1977] до 0292x100 мм

Glaros D. et al., 1986]. Интенсивность фонового излучения экранировали с помощью теневой защиты из свинца толщиной от 5 до 10 см [Maziere В. et.al., 1977; Seiler G., 1977; GlarosD: et al., 1986] или стальной камеры СИЧ [Guey Л. et al., 1976]. Продолжительность измерения при определении^ содержания фосфора от 4 до 8 мин, кальция — от 15 до 32 мин. Поскольку натрий костной ткани обменивается, исследование этого элемента требрвало, многократных (до 10 повторов) измерений по 32 мин каждое в течение двух суток после облучения. Статистическая погрешность в оценке интенсивности; фотопика Na в конце исследования составляла в среднем не более 10% [Cohen-Boulukia F. et.al., 1981]. Коэффициент вариации при повторных измерениях содержания Ca. от З% до 4 % [Seiler G., 1977; Maziere В., 1986], Р - от 3% до 6% [Seiler G., 1977; Glaros D. et al., 1986].

Исследователи из Медицинского колледжа в Хьюстоне (США)« в 1979 году, опубликовали статью с описанием установки, которая могла быть, в частности, использована для in vivo NAA содержания кальция в стопе вместе с голеностопным суставом [Evans HiJ. et al., 1979]: Установка, состояла из хранилища для: источников нейтронов и примыкающей к нему камеры для облучения. Внутри

252 9 1 хранилища находился Cf источник с выходом 6,9-10 нейтронов-с", окруженный защитой из свинца толщиной-7,5 см. Стенки хранилища толщиной не менее 60 см были выложены блоками из борированного пластика. В облучательную камеру источник подавался по трубе из нержавеющей стали с помощью гибкого привода. Облучаемый объект помещали сверху над источником, при этом между источником и облучаемым объектом заранее размещали сменные коллимирующие устройства, обеспечивающие требуемые размеры нейтронных полей. Например, при облучении стопы размер выходного отверстия коллиматора составлял 20x30 см. Конструкция облучательной камеры позволяла также изменять расстояние между источником и облучаемым объектом, а также термализировать нейтроны с помощью наборного замедлителя из пластиковых пластин толщиной 2,5 см. При анализе стопы обследуемого размещали на каталке, ложе которой находилось на одном уровне с поверхностью облучательной камеры. Обследуемый вытягивал облучаемую конечность, после чего стопа фиксировалась в пределах площади выходного отверстия коллиматора и накрывалась сверху отражателем нейтронов. Продолжительность облучения 3 мин. Эквивалентная доза на кожу стопы — 0,8 сЗв (0,7 сЗв от нейтронов при QF = 10 и. 0,1 сЗв от гаммал излучения), а в области гонад 5,6-10" сЗв. Для спектрометрических измерений использовали два детектора с кристаллами Nal(Tl) диаметром 290 мм и толщиной 100 мм без защиты. Продолжительность измерения 20 мин. Помимо-фантомных измерений возможности установки для in vivo NAA стопы были испытаны на одном из соавторов работы. Трехкратное повторение исследования дало коэффициент вариации результатов в пределах ±1,7%, при- статистической погрешности около 1%.

В 1977 году в Эдинбурге была задействована система для in vivo NAA» кальция в поясничном' отделе позвоночника вместе с верхней частью таза [Smith-М.А. et al., 1977; 1979; Tothill P. et al., 1979; Smith M.A. et al., 1980; 1981; Tothill P., Smith M.A., 1986]. Для- облучения приспособлено зубоврачебное кресло, в. спинке которого в области поясницы^ обследуемого* сделано "окно", закрытое jen О тонким слоем пластика. Контейнер с двумя источниками Cf (выход 4,6*10 нейтронов-с"1 у каждого), разнесенными на расстояние 20 см, подавался из хранилища, в позицию < облучения* пневматически по транспортной трубе. Продолжительность облучения — 3 мин. Эквивалентная доза на кожу - 6,6 сЗв, на костную ткань - 0;7 сЗв, на женские гонады - 0,2 сЗв, при значении QF равном* 7,8. Облучение позвоночника проводили в боксе с бетонно-парафиновыми стенами. Для спектрометрических измерений использовали СИЧ с теневой защитой из стали, оборудованном 4 детекторами с кристаллами NaI(Tl) размером 0150x100 мм. Детекторы (два сверху и два снизу тела обследуемого) ^ располагались вдоль позвоночника напротив друг друга. Расстояние между торцами детекторов 41 см. Фон в области 3,1 МэВ - 0,25 имп-с"1. Продолжительность измерения 1000 с, статистическая погрешность оценки интенсивности фотопика Са около 3%. Повторяемость результатов при трехкратном обследовании десяти добровольцев не превышала ±2,8% [Smith М.А. et al., 1980]. Производительность - 15 обследований за 8-часовой рабочий день.

С 1980 года в госпитале г. Орси (Orsay) во Франции внедрена методика in vivo NAA содержания кальция в части (примерно в 7 позвонках) позвоночника [Mazière В., 1986]. Для активации использовали 252Cf источник с выходом 2,3-Ю8 нейтронов-с"1, который в транспортном контейнере по трубе из полиэтилена пневматически подавался в позицию облучения. Во время облучения« обследуемый лежал на животе. Расстояние между источником и поверхностью кожи над обследуемым участком позвоночника 2,7 см. Между обследуемым и источником размещали замедлитель из пластика толщиной 2 см. Продолжительность облучения - 10 мин. Эквивалентная доза на кожу и позвоночник в месте обследования при общепринятом значении QF, равном 10, составляла, соответственно, около 24 сЗв и 6 сЗв. После облучения* проводили 20-минутное измерение наведенной активности, используя детектор с кристаллом Nal(Tl) размером 0150x150 мм и теневую защиту из свинца. Повторяемость по результатам повторных обследований ±5%. Производительность — 8 обследований за 8-часовой рабочий день.

С 1984 года в Суанси (Swansea) в Уэльсе функционировала установка для in vivo NAA [Morgan W.D., 1986; Morgan W.D. et al., 1986; Ryde S.J.S. et al., 1987]. Установка представляла собой горизонтальное ложе для обследуемого, под которым в грунте было оборудовано хранилище для 252Cf-Hcro4Hmca с выходом 4,6-108 нейтронов-с"1. Между ложем и полом находилась система коллимационных устройств и защиты, в которой использовались такие материалы, как свинец, парафин с добавками бора и лития, полиэтиленовые кирпичи с добавками из свинца и бора, блоки из бетона высокой плотности. Обследуемого укладывали на спину так, чтобы поясничный отдел позвоночника длиной около 20 см располагался над выходным отверстием соответствующего коллиматора. В позицию облучения источник нейтронов подавался пневматически. Авторами разработки показано, что при облучении продолжительностью 25 мин, остывании 30 с и измерении 15 мин с помощью детектора с кристаллом NaI(Tl) диаметром 152 мм и толщиной 152 мм может быть зарегистрировано около 2000 импульсов в области фотопика гамма-квантов 49Са. Эквивалентная доза на кожу при таком облучении составляла 5 сЗв. В* библиографии, приводимой исследователями из Суанси, а также в доступной нам литературе мы- не нашли указаний на то, что эта установка была использована для in vivo НАА кальция в позвоночнике человека.

В Эдинбурге в Шотландии исследования в области in vivo NAA кальция в участках скелета были начаты в 1974 году [Tothill P. et.al., 1986]. Разработанные устройства для in vivo NAA кальция в участке предплечья функционируют с 1976 года. Устройства для облучения нейтронами представлены в » двух вариантах -"сухом" и "мокром". В "сухом" варианте участок предплечья помещался между двумя источниками нейтронов Cf, отстоящих друг от друга на расстоянии 19,75 см. С обеих сторон между источниками и рукой находились замедлители из пластика толщиной 6 см. Источники были окружены отражателями нейтронов из парафина диаметром 30 см и толщиной 15 см. Упор для руки был размещен на блоке из парафина. Из хранилища в позицию облучения источники подавались пневматически по гибким транспортным трубам. "Сухой" вариант облучения не обеспечивал необходимой однородности потока тепловых нейтронов, вследствие чего, он использовался, только при обследовании больных с повышенным риском инфекционного заражения. Более широко применяли "мокрый" вариант облучения. В этом случае устройство для облучения нейтронами представляло собой заполненный водой бак размером 50x50x17 см. Сверху бака по его диагонали располагался упор для размещения руки обследуемого. К центрам боковых сторон бака (50x50) вплотную с внешней стороны по транспортным трубам пневматически могли

1С') быть поданы из хранилища два источника Cf (с каждой стороны по одному) с суммарным выходом 2,3-108 нейтронов-с"1. Источники в позиции облучения были окружены парафиновыми отражателями нейтронов диаметром 30'см и толщиной 15 см. Перед облучением обследуемый укладывал руку на упор, обхватывая кистью имеющуюся на упоре ручку. После этого бак доверху заполняли водой и дистанционно с помощью пневматики подавали источники в позицию облучения.

При одинаковой радиационной нагрузке в "мокром" варианте облучения уровень активации кальция в предплечье в 1,8 раза выше, чем в "сухом". Неравномерность потока тепловых нейтронов в центральном 5-см участке поперечного сечения по оси, соединяющей источники, составляла ±4,2%. Длина продольного участка предплечья, на концах которого поток тепловых нейтронов равнялся 50% от максимального значения, составляла 16,2 см. В обоих вариантах продолжительность облучения - 10 мин. С учетом общепринятого значения QF, равном 10, эквивалентная доза на кожу равнялась 7,4 сЗв, а на костную ткань - 2,3 сЗв. Облучение предплечья проводилось в специальном помещении - защитном боксе размером 2,5 м *1,4 м, стены которого шириной 0,75 м были выложены из бетонных и парафиновых блоков подобно тому, как это было сделано в Ист Килбрайде [Boddy К. et al., 1974]. Через 1 мин после облучения проводили спектрометрию. Измерительная установка включала свинцовый прямоугольный домик размером 45x45x20 см с толщиной стенок 5 см. Два детектора с кристаллами Nal(Tl) диаметром 150 мм и толщиной 100 мм в свинцовой защите толщиной 5 см вставлялись в отверстия в свинцовом домике. Продолжительность измерения - 1000 с. Коэффициент вариации данных повторных измерений обследуемых - ±3,2% [Smith М.А. et - al., 1977]. Производительность - 15 обследований за 8-часовой рабочий день.

Попытка создать универсальную установку, позволяющую проводить облучение кисти, голени и голеностопного сустава, была предпринята в Исследовательском и реакторном центре университета в Ист Килбрайд (East Kilbride) в Шотландии [Boddy К. et al., 1974]. Два 252С1>источника нейтронов (200 мкг каждый) с суммарным выходом 9,2-109 нейтронов-с"1 хранились в скважине глубиной 3 м, в которую был вставлен водонепроницаемый цилиндр из алюминия. Открытый торец цилиндра выходил через пол помещения в камеру для облучения. Слоистые стены камеры были набраны из блоков бетона и парафина. Из хранилища в позицию облучения нейтронные источники подавались с помощью сжатого воздуха по трубам. Концы труб, выходящие в камеру, были гибкими, что позволяло компоновать геометрию облучения в соответствии с проводимым исследованием. Для кисти, голени и голеностопного сустава предлагался вариант билатерального облучения с использованием замедлителей нейтронов из пластика (perspex) толщиной 6,4 см, которые размещались между источниками и облучаемым объектом. Помимо этого предусматривались и отражатели нейтронов из парафиновых цилиндров диаметром 30 см и толщиной 15 см, которыми окружалась облучаемая область. Неравномерность потока тепловых нейтронов в кисти, голени и голеностопном суставе при таком способе облучения оценивалась равной, соответственно ±1,5%, ±5,5% и ±12% (East, 1986). Продолжительность облучения 900 с. Эквивалентная доза не приводится разработчиками метода, однако, если принять фактор качества для быстрых нейтронов равным 10, то она должна была быть близкой к 6 сЗв. Для спектрометрических измерений было предложено использовать СИЧ, снабженный теневой защитой из свинца толщиной 10 см и одним детектором с кристаллом Nal(Tl) размером 0290x100 мм [Boddy К., 1967]. Продолжительность измерения 900 с. Коэффициент вариации результатов при повторных измерениях ампутированных конечностей и фантомов ±2,2%. Производительность — 3 обследования за 8 часовой рабочий день.

1.2.2. Облучение фотонами от радионуклидных источников

Впервые использовать спектрометрическую регистрацию вторичных фотонов, возбуждаемых in vivo облучением зубов радиацией от радиоизотопных источников, с целью определения в зубах детей содержания свинца, было предложено группой исследователей Пенсильванского университета в 1976 [Bloch Р. et al., 1976]. Для возбуждения К-тшш. ХРИ свинца использовали излучение источника с радионуклидом 57Со активностью 0,22 ГБк (6 мКи), а для регистрации ХРИ - планарный Ge-детектор площадью 110 мм2 и толщиной 7 мм. При in vivo измерениях рот ребенка открывали примерно на 1 см, верхнюю губу отворачивали кверху и установку располагали так, чтобы, преимущественно облучалось четыре фронтальных молочных зуба. Минимальное расстояние от источника до поверхности зубов - 1,5 см. При экспозиции 100 с поглощенная доза - 0,078 сГр (78 мрад), что, в 10 раз меньше, чем при рутинном рентгеновском обследовании. По оценке авторов предел определения (ПО) составил 15 мкг/г. Для* проверки точности метода удаленные молочные зубы параллельно анализировали двумя способами: ex vivo EDXRF и вольтамперметрией. Коэффициент корреляции1 полученных результатов - 0,91. Коэффициент вариации результатов при' повторных анализах удаленных зубов ±13%. Согласно результатам исследования; наиболее вероятный уровень содержания свинца в молочных зубах детей в возрасте 10 лет находился в пределах от 30 до б0 мкг/г ткани [Shapiro I.M. et al., 1978]. ЕМальнейшем метод был использован в области охраны труда [Bloch PI, Shapiro I.M., 1986].

2. Химические элементы образцов костной ткани и зубов человека (ш vitro исследования)

2.1. Элементный состав здоровой костной ткани (норма),

В доступной нам литературе было найдено5 более 1000 работ о содержании ХЭ в.костной ткани и зубах здорового человека и опубликованных в период с начала 30-х годов прошлого века и до наших дней. Количество обзоров и монографий по теме измеряется десятками. Несмотря на огромное количество накопленного материала, его анализ показывает, что наши представления об элементном составе костной ткани и зубов здорового человека являются весьма неопределёнными и быстроизменяющимися. Последнее заключение иллюстрируют изменения в данных ГОСТ о составе макроэлементов костной ткани человека, произошедшие за период менее чем в 10 лет (Таблица 2.1.1). Эти данные требовали регламентации (ГОСТа), поскольку представляли особый интерес в дозиметрии и радиобиологии костной ткани [Френкель J1.A. и соавт., 1986].

Заключение о неопределённости накопленной информации иллюстрируют данные таблицы 2.1.2, в которой представлены сведения об элементном составе костной ткани человека, взятые из 5 наиболее полных обзоров? зарубежной литературы [Bowen H.J.M; et al., 1963; Bowen H.J.M., 1979; Iyengar G.V. et al., 1978;,Zwanziger H., 1989; Iyengar G.V. et al., 1999]; а также результаты нашего обзора? русскоязычной» литературы; по этому вопросу за 50 лет, включая^ публикации последнего десятилетия [Беняев Н.Е. и соавт., 2004; Колкутин В.В. и соавт., 2004; Накоскин Ä.H;,.2004; Крымова!Т.Г. и соавт., 2007; Крымова-T.F., Колкутин В.В., 2007; Крымова Т.Г. и соавт., 2008а, 2008b].

Таблица 2.1.1. Содержание химических элементов в костной ткани человека (% по массе)'

Элемент № Н{ С № . О Mg Р S Ca

ГОСТ 18622-73 1 6,4 27,8 2,7 41,0 0,2 7,0 s 0,2 14,7

ГОСТ 18622г79 2 4,0 15,6 4,4 44,3 . - 10,5 - 21,1

Отношение 2/1 0,63 0-56 1,63 1,08 - 1,50 - 1,44

В таблице 2.1.2 представлены, рассчитанные нами отношения максимальное среднее значение/минимальное среднее значение- (Ммакс/Ммнп), которые характеризуют максимальное расхождение: результатов? определения» содержания; того? или.-« иного* ХЗ- в^ костной? ткани; различными^ авторами; По» уровню этих расхождений элементы сгрупппрованы в таблице 2.1.2.

Как видно из данных в таблице 2.1.2 результаты, полученные различными авторами, исключительно плохо согласуются между собой; дезавуируя; тем ' самым все накопленные знания об элементном составе костной ткани. Более: того; выявленные расхождения ставят под сомнение наличие гомеостаза содержания- всех ХЭ костной ткани, что явно противоречит накопленным! знаниям о физиологии костной ткани.

Например, содержание Са, одного из основных элементов минерального! матрикса костной ткани, по* данным: различных авторов варьирует, в: диапазоне превышающем. 3 математических порядка, тогда, как- известно; уменьшение содержания этого элемента всего на 40% приводит к патологическим переломам. Поэтому можно заключить, что выявленные расхождения объясняются не столько возрастными, тендерными, национальными (расовыми) и диетологическими пристрастиями исследованных популяций или биогеохимическими особенностями региона их проживания, сколько» ошибками, допущенными в процессе сбора, хранения-и подготовки образцов к анализу, а также в процессе самого анализа.

Таблица 2.1.2. Уровень расхождения1 данных литературы об элементном составе костной ткани1 человека и результатов анализа сертифицированного стандартного материала МАГАТЭ для костной ткани (IAEA Н-5 Animal Bone) согласно диапазонам отношения Ммакс/Ммин

Диапазоны Расхождение результатов Расхождение отношения определения содержания^ результатов

M^MaKC/Mj,IHII химических элементов в костной определения ткани здорового человека, содержания» полученных различными авторами, химических элементов по данным литературы) в сертифицированном стандартном материале сравнения МАГАТЭ

Н-5 Animal Bone

ParrR., 1982]

1.2-<2.0 Н

2.0-<10 Н О, Ыа, 8п, Т1 Ва, Са, F, Mo

10-<100 Ве, С, Є1, Ей, Оа, І, Иа, 8, 8т, ¥ К, Pb, Rb, S, Si, Sr

100-<103 Аэ, В, Ва, Ссі, Сг, Сэ, Б, К, Ьа, №, Al, Gd, Cl, Mg, Na, Sb,

РЬ, БЬ, ТИ, гп, Хг Zn

103-<104 Са, Со, Бе, ІЛ, Мо, Р; Ро, ЯЪ, 8е, Бі, As, Br, Fe

Ті, V

104-<105 Ag, А1, Аи, Вг, Си, Мп, 8с, 8г Cr, Mn, Ni, P, Se

105-<106 и Со, Cu, Hg

106 - V

Правильность такого вывода подтверждают как данные литературы, так и результаты наших собственных исследований. Так, в большинстве работ при отборе образцов костной ткани использовался обычный хирургический инструментарий из нержавеющей стали. Доказано, что при использовании обычных хирургических инструментов происходит существенное загрязнение отбираемого образца Бе и другими ХЭ, которые применяются для легирования сталей [Meyer-Sabellek W. et al., 1985; Zaichick V., Zaichick S., 1996]. В процессе консервации и подготовки образцов костной ткани к анализу вплоть до настоящего времени широко используется сушка в сушильном шкафу и сжигание в муфельной печи. Показано, что эти процессы приводят к-значительным потерям не только летучих, но и всех других ХЭ" [Зайчик В.Е., 2004; Edward J.B. et al., 1990; Akesson К. et al., 1994; Farnum J.F. et al.,. 1995]. Единственный способ консервации, который практически исключает потери ХЭ, - высушивание в замороженном виде [Zaichick V., Zaichick S., 1997]. В» подавляющем большинстве исследований исследуемый образец костной ткани перед анализом подвергается различным, воздействиям — промывка в* воде («поверхностное» очищение), спирте (фиксация), органических растворителях (удаление жира, костного мозга и белка), а также растворению в кислотах. В' некоторых работах исследовались образцы, хранившиеся« в формалине или заключённые в эпоксидные смолы. Хорошо известно, что подобная обработка приводит как к неконтролируемым потерям ХЭ из образца костной ткани, так и к их привнесению в образец вместе с используемыми реактивами [Cesana А., Terrani M., 1984; Zaichick V., 1997].

Уровень неточностей, которые могут быть связаны с некорректными действиями при подготовке образца к анализу и в, процессе анализа, хорошо иллюстрирует опыт МАГАТЭ* по созданию международного сертифицированного материала сравнения (CMC) для, костной ткани IAEA Н-5 Animal Bone. С этой целью большое количество костей животных было высушено в замороженном виде, гомогенизировано и расфасовано в герметически закрытые пластиковые контейнеры. Часть материала разослали в ведущие аналитические лаборатории мира для количественного анализа на содержание ХЭ. Результаты оказались ошеломляющими. Обнаружилось, что при анализе одного и того же материала костной ткани на содержание одного и того же элемента данные, полученные в различных лабораториях, расходились на многие математические порядки (таблица 2.1.2.).

Из сопоставления результатов, представленных в таблице 2.1.2, расхождения в содержании As, Cd, CI, Со, Cr, Си, Fe, Hg, Mg, Mn, Na, Ni, P, Sb, Se, V и Zn в костной ткани человека по данным разных авторов^ можно-полностью объяснить аналитическими погрешностями.

Такой уровень расхождений результатов, свидетельствовал о* крайне неудовлетворительном состоянии аналитической культуры и в 80-90х годах прошлого века стимулировал организацию многих международных и национальных центров, специально нацеленных на разработку и обеспечение аналитических лабораторий широким спектром биологических стандартных образцов сравнения, включая костную ткань [Зайчик В.Е. и Агаджанян Н.А., 2004; Zaichick V., 2006]. Помимо этого, с целью упорядочения аналитических работ, было проведено несколько международных конференций и опубликован ряд регламентирующих документов. Так например, в России Приказ Минздрава1 РФ от 07.02.2000 №45 сделал обязательным проведение оценки качества результатов анализа путем постоянного контроля основных метрологических характеристик используемого метода, таких как повторяемость, воспроизводимость, правильность и точность. При этом' Государственный стандарт дал определения всем этим характеристикам (ГОСТ ИСО 5725 - 2002) максимально приближенные к международным. В< частности, стандарт предусматривает необходимость оценки правильности и точности результатов1 анализа содержания химических элементов^ биологических образцах путём использования международных или национальных стандартных (или сертифицированных) материалов сравнения (CMC). Матрица используемого CMC должна максимально соответствовать матрице исследуемого биологического объекта.

Подобные оценки надёжности полученных результатов были сделаны лишь в единичных работах по исследованию состава костной ткани, опубликованных в 90-х годах прошлого и в начале нынешнего столетия.

Однако расхождения данных литературы о содержании химических элементов в костной ткани объясняются не только аналитическими погрешностями. Морфо-функциональные различия; компактной^ и трабекулярной составляющей костной ткани достаточно хорошо изучены. Кости скелета различаются:не только по форме и функции, но и по структуре. Прежде всего об этом свидетельствует разное соотношение компактной и трабекулярной составляющей: кости. Структурные: различия? кости отражаются на! её элементном составе; Однако эти различия трудно оценить, поскольку во» многих публикациях: указывается, что исследовалась косная* ткань, без: каких-либо дополнительных уточнений; Во многих исследованиях,, в которых приведено название той или иной кости, не сообщается, определялся! ли элементный состав кости в целом, или изучалась, лишь какая-то часть кости. Далее; если исследовалась часть кости (например, эпифиз; или; диафиз трубчатых костей); то* не уточняется; определялся ли элементный состав этой части кости в целом, или из этой части для анализа отбирались лишь образцы, костной ткани. Если отбирались образцы, то часто не приводится; описание образца, например, использовался поперечный или продольный срез и т.д. Помимо этого, довольно часто авторы не приводят развёрнутую размерность данных, указывая; содержание в % или мг/г, не уточняя; относится ли это к сырой- костной ткани, сухой костной ткани или к золе костной ткани. Отсутствие полной информации; об исследованном объекте и полученных результатах не позволяет корректно сопоставить данные различных источников; Помимо этого,- отсутствие полной информации об исследованной кости не позволяет реконструировать представление об её элементом составе. Последнее очень важно не только в общетеоретическом аспекте физиологии скелета, но и в прикладной медицине, например при in vivo исследованиях состояния костной ткани.

В полной мере все вышеприведенные замечания касаются и данных литературы об элементом составе зубов., Разные зубы могут отличаться по своему составу. Помимо этого, зуб можно исследовать целиком, а можно только его коронку или корень. В коронке можно исследовать раздельно эмаль или дентин, а в корне зуба — дентин, цемент или пульпу.

-432.2. Элементный состав образцов костной ткани при опухолевых и некоторых неопухолевых заболеваниях скелета человека^при лучевом, воздействий и гипокинезии?

Публикации, касающиеся: элементного состава костной ткани« при опухолевых и неопухолевых заболеваниях скелета человека,, измеряются; единицами. В отечественной литературе они« относятся к 60-70-м годам: и посвящены только исследованию содержания* нескольких микроэлементов ; (Al, Cu, IVln, Sis- Ti и Y) в опухолях костей? [Торгушина Н.С., 1961; Шевченко С.Д., ,1965; 1972; Скоблин А.П; и Белоус А.М, 1968; Шевченко*@.Д< и Ианков^Е^Ъ, 1970]. Все исследования; проведены электродуговой атомно-эмиссионной спектрометрией, которая относится* к полуколичественным методам. Помимо^ этого, все- полученные данные приведены в пересчёте1 на. золу и ; при этом не1 указан выход золы,'поэтому сделать заключение*о содержании.микроэлементов в тканях исследованных опухолей не представляется возможным:

В доступной нам зарубежной- литературе, мы обнаружили одно исследование,, в котором методом протон индуцированной рентгеновской эмиссии (PIXE) определяли содержание Br, Ga, Cu, Fe, К, Ni, Pb и Zn в срезах одной остеогенной саркомы [Jundt F.C. et al., 1974], и один обзор, в котором упоминалось, что по содержанию Со остеогенная саркома не сильно отличается от здоровой костной ткани [Schwartz М.К., 1974].

Ни в отечественной, ни в зарубежной литературе мы не обнаружили количественных данных о содержании химических элементов в костной ткани после длительной гипокинезии^ при неопухолевых заболеваниях скелета, а также в тканях злокачественных опухолей костей после облучения.

3. Химические элементы костной ткани и зубов человека* (ш vivo исследования)

В? клинической практике методы in vivo NAA участков тела, человека с применением радионуклидных источников нейтронов использовались в госпитале Торонто, госпитале им. Фредерика Элиота в г. Орси (Orsay) во Франции, госпитале Эдинбурга и отделе медицины университета г. Абердин (Aberdeen) в Шотландии. В госпитале Торонто исследования были нацелены на определение Са в костях торса у пациентов с нарушениями кальциевого метаболизма, связанными с почечной недостаточностью [Harrison J.E. et al., 1977; Meema H.E. et al., 1977; Barkin J. et al., 1985; Vaisman N. et al., 1988], тиреотоксикозом [Bayley T.A. et al., 1980], продолжительным парентеральным питанием [Shike M. et'al., 1980; 1981, 1984], хирургическими вмешательствами [Blendis L.M. et al., 1986] и пролонгированным- лечением эпилепсии антиконвульсивными препаратами [Pylypchuk G. et al., 1978]. Обследовались также больные рахитом [Harrison J.E. et al., 1976], болезнью Педжета [Oreopoulos D.G. et al., 1977; Sturtridge W.C. et al., 1977], остеопенией [Harrison J.E., McNeill K.G., 1979] и остеопорозом [McNeill K.G., Harrison J.E., 1977; Sidney K.H. et al., 1977; Harrison J.E. et al., 1981, 1986; Budden F.H. et al., 1988; Chow R.K. et al., 1986, 1987, 1989; Krishnan S., Sturtridge W.C., 1996]. Во всех исследованиях определялась динамика изменения уровня Са в торсе в процессе лечения.

Уровень Са в кисти руки контролировали в госпитале г. Орси (Франция) и университете г. Абердин (Шотландия) у больных почечной недостаточностью при гемодиализе [Catto G.R.D., MacLeod М., 1978; Kuntz D. et al., 1983] и остеопорозом [Maziere В. et al., 1979; Kuntz D. et al., 1984]. С этими же целями в госпитале Эдинбурга исследовался уровень Са в предплечье [Tothill Р; et al., 1979; Smith М.А. et al., 1981а]. В этом госпитале у больных остеопорозом определяли и уровень Са [Smith М.А. et al., 1981в]. В доступной нам литературе мы не обнаружили информации об определении уровня Са в стопе в клинических исследованиях.

In vivo спектрометрия вторичных фотонов, возбуждаемых в зубе излучением от радионуклидных источников, использовалась только сотрудниками Пенсильванского университета (США) для определения содержания свинца. Содержание свинца в коронках зубов определяли у детей, проживающих в экологически неблагополучных регионах [Bloch P. et al., 1976; Shapiro I.M. et al., 1978], и у рабочих, имевших профессиональный контакт с этим элементом

Bloch P., Shapiro I.M., 1986]. Ни в отечественной, ни в зарубежной литературе мы не обнаружили количественных данных о содержании химических элементов в зубах людей, подвергшихся воздействию ионизирующего излучения.

Заключение по обзору литературы. Таким образом, как следует из данных обзора, приведенных в разделе 1.1, в проведенных исследованиях практически не использовались интактные образцы костной- ткани. Ни в одном из исследований не была проведена полная оценка метрологических характеристик - повторяемости, воспроизводимости, правильности и точности, а также не было показано, что* предложенные режимы, анализа являются оптимальными. Не была- проведена комплексная^ оценка возможностей спектрометрии вторичных фотонов, индуцируемых фотонами; нейтронами и протонами в широком^ диапазоне энергий.

Из данных обзора, приведенных в разделе 1.2, видно, что за исключением университета г. Абердин (Шотландия), нигде не был использован вариант облучения* нейтронами, при котором источники и облучаемый участок тела находятся в водной среде.- Ни в одном из центров не была доказана оптимальность выбранных режимов* облучения^ с позиции достижения максимума отношения «тепловой нейтрон в. исследуемом объекте/ поглощенная доза». Ни в одном из исследовательских центров не был создан комплекс оборудования для определения уровня Са в участках скелета с разной гравитационной нагрузкой — кисть, позвоночник и стопа.

Из результатов, приведенных в разделе 2, следует, что элементный состав здоровой костной ткани может зависеть от многих факторові Однако из-за огромного расхождения данных вся накопленная информация об элементном составе костной ткани должна быть подвергнута ревизии, уточнению и дополнению. Имеющаяся информация об элементом составе костной ткани при-опухолевых и неопухолевых заболеваниях скелета крайне ограничена как по числу проведённых исследований, так и по спектру исследованных элементов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Материал

1.1. Образцы костной ткани и зубов

1.1411 Образцьгздоровошкостной тканши зубов (норма;.г. Обнинск)?

Образцы костной- ткани; и зубов практически здоровых; людей; (38 женщины и 47 мужчин) в возрасте от 15 до 55: лет (внезапная« насильственная смерть, жители; Обнинска) были собраны в патологоанатомическом отделе МСО-8: поперечный? срез ребер - 84 образца; поперечный! срез? шейки бедра -85 образцов^ кортикальная кость шейки бедра - 85 образцов, трабекулярная кость шейки бедра - 85 образцов, срез гребня подвздошной кости - 84 образца, кортикальная компонента5 крыла-, подвздошной кости - 84 образца, трабекулярная компонента крыла подвздошной? кости - 84 образца; коронки зубов - 84 образца, корни зубов - 84 образца.

Помимо? этого, исследовали образцы условно здоровой костной ткани трубчатых костей (преимущественно; бедренной и болыыеберцовой), взятые на аутопсиях у жителей г. Обнинска, погибших внезапно или умерших от заболеваний непосредственно не затрагивающих. скелет. Образцы; отбирали из области: диафиза и метадиафиза (27 образцов, 7 женщин и 20 мужчин, возраст 6 - 50 лет) - «Контроль 1», эпифизов (11 образцов, 4 женщины и 1- мужчин, возраст 12 - 60 лет) — «Контроль II». Всего исследовано 797 образцов;

1Ш2:.Образцы костной ткани при некоторых опухолевых ишеопухолевых заболеваниях скелета

Образцы костной ткани при опухолевых и некоторых неопухолевых заболеваниях скелета были получены на операциях или аутопсиях, проведённых в МРНЦ и ЦИТО им. Н1Н; Приорова: визуально здоровая-кортикальная кость, прилежащая к доброкачественным опухолям скелета и взятая до лечения (6 образцов, 1 женщина и 5 мужчин, возраст от 11 до 36 лет) .-« Контроль III»; визуально здоровая кортикальная* кость, прилежащая к злокачественным опухолям скелета и взятая до лечения (10 образцов, 4 женщины и 6 мужчин, возраст от 14 до 49 лет) - «Контроль IV»; ткань из очага поражения при остеомиелите (20 образцов, 5 женщин и 15 мужчин, возраст от 7 до 25 лет); кортикальная* ткань трубчатых костей при витамин Б резистентном рахите (7 образцов, 4 женщины и 3 мужчин, возраст от 4 до 17 лет); ткань из очага поражения при фиброзной дисплазии (5 образцов,' 2 женщины і и 3 мужчин, возраст от 10 до 43 лет); опухолевая ткань при доброкачественной остеобластокластоме (13 образцов; 4 женщины и 9 мужчин,„возраст от 7 до 47 лет); опухолевая ткань при злокачественной остеобластокластоме (13 образцов, 6 женщин и 7 мужчин, возраст от 13 до 56 лет); опухолевая ткань при доброкачественной остеохондроме (6 образцов, 3 женщины и 3 мужчин, возраст от 10 до 42 лет); опухолевая^ткань при хондросаркоме (25 образцов, 7 женщин и 18і мужчин, возраст от 8 до 65 лет); опухолевая, ткань, при остеогенной саркоме до лечения (61 образец, 18 женщин и 43 мужчины, возраст от 6 до 71 года); опухолевая ткань при ретикулоэндотелиальной саркоме до лечения (12 образцов, 2 женщины и 10 мужчины, возраст от 4 до 24 лет); опухолевая ткань при остеогенной саркоме после лучевого лечения (26 образцов, 12 женщин и 14 мужчин); опухолевая' ткань при ретикулоэндотелиальной саркоме после лучевого лечения (5 образцов, 3 женщины и 2 мужчин); визуально здоровая) кортикальная- кость (диафиз и метадиафиз), прилежащая к опухоли при остеогенной саркоме после лучевого лечения (6 образцов, 3 женщины и 3 мужчин). Всего исследовано 215 образцов.

1.1.3. Образцы костной ткани жителей г. Иркутска

Образцы костной ткани собраны в НИИ травматологии и ортопедии РАМН (г. Иркутск) при патологоанатомических исследованиях жителей г. Иркутска: условно здоровая костная ткань трубчатых костей (преимущественно бедренной и большеберцовой) в области диафиза и метадиафиза, взятая у лиц, погибших или умерших внезапно от механической асфиксии, отравления алкоголем, острой сердечно-сосудистой недостаточности при отсутствии хронических заболеваний внутренних органов и опорно-двигательного аппарата (10 образцов, 5 женщин и 5 мужчин, возраст от 20 до 40 лет) — «Контроль И». Всего исследовано 10 образцов.

1.1.4'. Образцы костной ткани детей с генетически обусловленными формами рахита

Образцы ткани крыла подвздошной кости получены в ЦИТО им. H.H. Приорова с помощью трепан-биопсии.' Обследовано 20 детей- с генетически обусловленными формами рахита (ГОФР) до> и. после медикаментозного лечения. Среди них: 16 детей с витамин-Б-резистентным рахитом (ВДРР); 1-е витамин-Б-зависимым рахитом (ВДЗР); 1-е почечным тубулярным ацидозом (ПТА); 1 - с* болезнью де Тони Дебре Фанкони (ТДФ); 1-е остеомаляцией, вызванной генерализованным пигментированным бородавчатым невусом (ПБН). Контрольная группа — 13 условно здоровых детей в возрасте от 12 до 16 лет (врожденный подвывих головки бедра; солитарные кисты верхних конечностей; хондромы фаланг пальцев). Всего исследовано 53 образца.

1.1.5. Образцы эмали зубов в,норме и при стоматологических заболеваниях

Образцы эмали постоянных зубов получены с помощью сотрудников стоматологической поликлиники МСО-8 (г. Обнинск). Среди, них: эмаль зубов при хроническом периодонтите (7 образцов, 4 мужчиньг и-3 женщины, возраст от 17 до 60 лет); эмаль зубов при пародонтите (9 образцов, 7 мужчин и 2 женщины, возраст от 29 до 64 лет); эмаль здоровых зубов, удаленных по ортодонтическим показаниям (8 образцов, 2 мужчин и 6 женщин, возраст от 12 до 16 лет) - «Норма г. Обнинск». Всего исследовано 24 образца.

1.1.6. Образцы эмали постоянных зубов при лучевом воздействии

Постоянные зубы 15 лиц (8 женщин и 7 мужчин в возрасте от 11 до 67 лет), проживающих на загрязнённых вследствии аварии на Чернобыльской АЭС территориях Калужской и Брянской области, были предоставлены лабораторией экспериментальной ядерной медицины МРНЦ, Всего исследовано 15 образцов.

1.2. Пациенты и испытатели-добровольцы в in vivo исследованиях

В эксперименте со 120-суточной антиортостатической гипокинезией (совместно с ИМБП РАН) принимали участие 14 здоровых мужчин-добровольцев в возрасте от 25 до 41 года. У всех испытателей содержание кальция в стопе определяли дважды. Первое обследование проводили за 14-18 суток до начала гипокинезии, а второе — на третьи сутки периода восстановления. Общее число обследований — 28.

В' эксперименте со 370-суточной антиортостатической гипокинезией (совместно с ИМБП РАН)' принимали участие 9* здоровых мужчин-добровольцев в возрасте от 25 до 41 года. У всех испытателей содержание кальцияв стопе, кисти и позвоночнике определяли трижды. Первое обследование проводили перед началом эксперимента, второе - через 9 месяцев гипокинезии, третье — после окончания эксперимента. Общее число обследований — 54.

В эксперименте (совместно с ИМБП РАН) по оценке сезонных вариаций содержания кальция в участках скелета (стопа, кисть и позвоночник) < i участвовало 7 здоровых мужчин-добровольцев в. возрасте от 25 до 41 года. Было проведено четыре серии измерений: в марте, в августе, в октябре и в феврале следующего года. Общее число обследований - 84.

Совместно с ЦИТО им. Н.Н.Приорова обследовано 6 детей страдающих генетически обусловленным рахитом — 3 мальчика и 3 девочки в возрасте от 12 до 16 лет. Содержание кальция в кисти больных определяли дважды — до лечения и, примерно, через год после начала лечения. Общее число обследований —12.

In vivo определение содержания Zn, Sr и Pb в коронках зубов. Обследовано 11 мужчин-добровольцев в возрасте от 25 до 45 лет. У каждого обследуемого измерения проводили трижды - в резцах (у 10 из 11), клыках и премолярах. Общее число обследований - 32.

Суммарное число исследованных образцов костной ткани и зубов - 1114, in vivo обследований — 210, in vitro элементоопределений - около 30000, in vivo элементоопределений — 274.

2. Методики*

Методики, использованные при in vitro исследованиях включалиг отбора образцов костной ткани и зубов, механическую очистку образцов8 от мягких тканей и крови, взвешивание на торсионных и аналитических весах, высушивание в> замороженном, виде с помощью лиофилизаторов, измельчение под прессом (ручным и гидравлическим), измельчение до порошкообразного состояния растиранием в агатовой ступке, термическое запаивание образца в полиэтиленовую плёнку, нанесение образца на скотч с помощью трафарета, облучение образцов в каналах ядерного реактора и на ускорительных установках, управление пневмопочтой, распаковку транспортного контейнера и переупаковку образцов в горячих камерах реактора, спектрометрию высокого разрешения с полупроводниковыми детекторами, спектрометрию с использованием сцинтилляционных детекторов, измерения на установке гамма-гамма совпадений, обработку спектров с помощью калькуляторов, электронно-вычислительных машин и персонального компьютера, статистическую > обработку результатов.

Методики, использованные при in vivo исследованиях включали: измерение флуенса тепловых нейтронов с помощью активационных детекторов, измерение флуенса тепловых нейтронов с помощью 61л-твёрдого следового детектора собственной разработки [Зайчик В.Е., 1972; Зайчик В.Е. с соав., 1973], дозиметрию быстрых и промежуточных нейтронов с помощью трековых детекторов с делящимся нуклидом 237Np [Крайтор С.Н., 1979], дозиметрию гамма-излучения термолюминесцентными алюмофосфатными стеклами [Бочвар И.А. и соавт., 1972; Бочвар И.А. и соавт., 1977], спектрометрию высокого разрешения с полупроводниковыми детекторами, спектрометрию с использованием сцинтилляционных детекторов, обработку спектров с помощью калькуляторов, электронно-вычислительных машин и персональных компьютеров; статистическую обработку результатов.

Статистистическая обработка Статистистическую обработку данных о содержании ХЭ проводили с помощью стандартных компьютерных программ. При сопоставлении средних значений' содержания ХЭ в образцах использовали í-тест Стьюдента. В in vivo исследованиях использовали также Za — критерий знаков для сопряжённых пар, Та — критерий Вилкоксона для.сопряжённых пар, Ua - критерий Вилкоксона-Манна-Уитни, Тд - критерий Стьюдента для сопряжённых пар [Урбах В.Ю., 1964; Сёпетлиев Д., 1968]. Для расчётов коэффициентов корреляции и оценки» их статистической значимости использовали таблицы Мюллер П. и соавт. [1982].

3. Оборудование

3.1. Оборудование для in vitro исследований

Для отбора и подготовки образцов костной ткани и зубов к анализу использовали: собственного изготовления инструментарий (скальпели, пилы, трокары, щипцы, пинцеты, матрицы и пуансоны и др.) из высокочистого титана [Zaichick V., 1997]; торсионные и аналитические весы; собственной*разработки и изготовления- адсорбционно-криогенные лиофилизаторы [Зайчик В.Е., Цисляк Ю.В., 1978, 1981]; ручной и-гидравлический пресс; агатовая ступка с пестиком; собственного изготовления трафареты из пластика . для нанесения порошкообразного образца на скотч [Zaichick V., 1998].

Для облучения образцов костной ткани и зубов использовали:

- Горизонтальный «сухой» с воздушным охлаждением, канал реактора ВВРЦ Филиала НИФХИ им. Л.Я.Карпова, оборудованный пневматической почтой для подачи транспортного контейнера с образцами в позицию-облучения. Плотность потока тепловых нейтронов в канале составляла п-1013 нейтрон-см^-с"1, а быстрых нейтронов с энергией более 2 МэВ - п-1012 нейтрон-см"2-с1,

-52- низкотемпературный (<100 К) «сухой» вертикальный канал реактора ИРТ-М Института физики АН Грузии. Плотность потока нейтронов- в, канале составляла п-1012 нейтрон-см^-с"1,

- вертикальный'«мокрый» канал реактора ВВРЦ с плотностью потока тепловых нейтронов около п-10^3 нейтргсм"2-с:1,

- генератор нейтронов НГ-150М Филиала НИФХИ им:. Л.Я.Карпова с максимальным, выходом 10Iі нейтр.-с"1. Генератор оборудована пневматической почтой для подачи транспортного контейнерам с: образцами в позицию облучения;. а также таймером; позволяющим задавать длительность облучения;. и продолжительность выдержки в пределах от 1 до 900 с,

- линейный ускоритель электронов ЛУЭ-25 МРНЦ РАМН,

- ускоритель протонов Орлеанского Центра Ядерных Исследований во Франции,

- капсулированные источники^ фотонного1 излучения с радионуклидами; 55Fe, I09Cd: и 241Am, '

- горячие камеры (на реакторах) и боксы для выдержки транспортного; контейнера с образцами, открытия; транспортного контейнера и переупаковки; образцов. '

Для; спектрометрии вторичного фотонного излучения) индуцированного в: образцах костной ткани и зубов использовали:

- спектрометрическую установку для • регистрации фотонного излучения; с энергией свыше 100 кэВ, включавшую коаксиальный Ge(Li)о полупроводниковый детектор ДГДК-40 объемом 40 см, спектрометрический блок СЭС-2-03 и 800-канального анализатора амплитуды импульсов LP 4840 финской фирмы NOKIA (использовалась с начала 70-х годов),

- спектрометрическую установку для регистрации фотонного излучения с энергией свыше: 100 кэВ, включавшую коаксиальный Ge(Li)5 полупроводниковый детектор ДГДК-100 объемом; 98 см и спектрометр NUC 8100 (Венгрия), работающий on line с персональным компьютером,-спектрометрическую установку, включавшую сцинтилляционный детектор с кристаллом NaI(Tl) размером 0150x100 мм с колодцем в центре симметрии кристалла детектора размером 020x50 мм и 800-канальный анализатор амплитуды импульсов LP4840,

- установку гамма-гамма совпадений, включавшую два сцинтилляционных спектрометра с кристаллами. Nal(Tl) размером (150x100) мм, два одноканальных анализатора, блок совпадений с разрешающим* временем^ 0,5 мкс и счетчик импульсов VA-G-120 с выходом на цифропечать,

- спектрометрическую установку для- регистрации фотонного* излучения« с энергией до- 100 кэВ; включавшая полупроводниковый Si(Li)-детектор с регистрирующей поверхностью кристалла около 25 мм и толщиной бериллиевой фольги входного окна 100-мкм;

- спектрометрическую установку Орлеанского Центра ядерных исследований в г. Орлеан, Франция- (GNRS-CERT, Orleans-Gedex)<c полупроводниковым Ge(Li)-детектором,

- домики из свинца с толщиной стенок от 5 до 10 см для размещения верхней части криостата полупроводниковых детекторов (собственное изготовление).

3.2. Оборудование для in vivo исследований

Для in vivo облучения, участков тела и зубов использовали: Ри-Ве

7 I источники нейтронов типа ИБН-8-7 с выходом 5-10 нейтрон-с" ; установки для облучения кисти, стопы и позвоночника (собственные разработки и изготовление); кольцевой источник фотонного- излучения с радионуклидом 109Cd; установки для облучения зубов (собственная разработка и изготовление).

Для in vivo спектрометрии вторичного фотонного излучения использовали: установки, включавшие до 4 сцинтилляционных детекторов с кристаллом NaI(Tl) размером 0150x100 мм, 800-канальный анализатор амплитуды импульсов LP4840 с селектором субгрупп, а также теневую защиту (собственные разработки и изготовление); установку с 81(1л)-детектором и анализаторы амплитуды импульсов АИ-1024 или LP 4840 (собственная разработка и изготовление).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Заключение Диссертация по теме "Радиобиология", Зайчик, Владимир Ефимович

ВЫВОДЫ

1. Современный уровень спектрометрии вторичных фотонов, индуцируемых в исследуемых образцах костной ткани и зубов облучением фотонами, нейтронами и протонами, позволяет надёжно идентифицировать и измерять излучение, связанное с содержанием не менее 22 химических элементов: На этой основе разработан и метрологически охарактеризован комплекс из 9 методик, позволяющий надёжное определение содержания 22 химических элементов: Ag, Са, С1, Со, Cr, F, Fe, Hg, K,.Mg, Mn, N, Na, P, Pb, Rb, Sb, Se, Se, Sr, Tb, Zn, и контроль верхнего уровня ещё 19 химических элементов: As, Au, Ва, Br, Cd, Ce, Cs, Eu, Gd, Hf, La, Lu, Nd, Sm, Ta, Th, U, Yb, Zr.

2. Спектрометрическая регистрация вторичных фотонов, индуцируемых вг кисти, стопе и позвоночнике, а также в опухолевой ткани костей гп vivo облучением- нейтронами 238Ри-Ве-источников в допустимых дозах, позволяет надёжно идентифицировать и измерять: излучение образующихся» радионуклидов 49Са, 24Na и 38С1, отражающих содержание Са, Na и С1. На этой основе разработан комплекс: методик и- устройств* для? ш vivo определения« содержания« Са, Na и С1, который; по своим возможностям; точности и минимальности .цозовых нагрузок превосходит все имеющиеся в мире аналоги; 3L Спектрометрическая регистрация вторичных фотонов характеристического рентгеновского излучения;, индуцируемого в коронке зуба ш vivo облучением фотонами от источника с радионуклидом 109Cd в допустимой дозе, позволяет надёжно; идентифицировать и измерять излучение, связанное с содержанием; не менее 3 химических элементов — Са, Sr и Zh. На этой основе: разработаны, методика и устройство для определения содержания Sr и Zn, а также для контроля верхнего уровня? содержания! РЬ, которая по своим возможностям; превосходит все имеющиеся в мире аналоги.

4. Содержание химических элементов в костной ткани и зубах здорового' человека, зависит от типа кости, пола, возраста, места проживания и сезона года: Наиболее выраженные различия в: элементном! составе: характерны для-кортикальной и трабекулярной кости (Са, Со; Eui. Ее, К, Mgj Mnj Na, Pi, Sr,. Zn). Максимум содержания,Са и Р в различных костях скелета достигается в разном возрасте в периоде от 15 до 35 лет. Максимум накопления Са и Р в костях женщин: и мужчин может не совпадать. После достижения максимума минерализации кости содержание Са, Р и Mg равномерно снижается, при этом: скорость снижения: зависит от типа кости и пола. Возрастные изменения содержания химических элементов в зубах менее выражены, чем в костной ткани, и не касаются основных составляющих минерального матрикса — Са и Р. Во многих исследованных тканях: костей скелета у женщин содержание Са, Р, Mg, Na, Sr и Zn выше, а содержание Fe ниже, чем у мужчин. Тендерных различий в элементном составе коронки и корня зуба практически не обнаружено.

5. Уровни содержания^ Са в различных костях слабо связаны между собой. В' полной мере это относится и к содержанию Р. Содержание этих элементов в костях не связано с их содержанием в зубах. Уровни содержания Бг в различных костях взаимосвязаны. Имеет место и корреляция^ содержания 8г в костях и зубах. В костной ткани существуют выраженные межэлементные взаимосвязи. Наличие межэлементных взаимосвязей прослеживается и в зубах.

6. Костная ткань в очаге поражения- при опухолевых и неопухолевых заболеваниях скелета по содержанию многих химических элементов* существенно отличается от здоровой кости, что может быть использовано в диагностических целях. Лучевое лечение остеогенной и ретикулоэндотелиальной саркомы приводит к частичной «нормализации» элементного состава костной ткани в очаге поражения. На содержание химических элементов в< костной ткани, прилежащей к опухоли, лучевое воздействие не оказывает заметного влияния.

7. Содержание химических элементов в эмали зубов при периодонтите и пародонтите отличается5 от нормального уровня, причём каждому заболеванию-присущи специфические изменения элементного состава. Эмаль здоровых резцов, клыков и премоляров не различается по содержанию Эг и Хп. Воздействие малых доз (до 20 сГр) ионизирующего излучения приводит к увеличению содержания Ъп и уменьшению величины отношения; Са/2п в эмали постоянных зубов.

9. Разработанное и используемое в ЦИТО им. Н.Н.Приорова медикаментозное лечение детей с генетически обусловленными формами рахита в среднем приводит к норме содержание Са и Р в крыле подвздошной кости и обеспечивает индивидуальную прибавку содержания Са в кисти в диапазоне от 0 до 63% от исходного уровня.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Облучение фотонами, нейтронами и протонами в сочетании со спектрометрией вторичных фотонов позволяет определять содержание многих ХЭ' в костной ткани in vitro- и in v/vo-способами. Недеструктивные in vitro методы являются «золотым стандартом» аналитической химии, поскольку позволяют проводить исследование без разрушения образца, предотвращая*тем самым потери или привнесения химических элементов во время пробоподготовки. Как было» показано, разработанный комплекс из 9 методик позволяет определять в образцах костной ткани и зубов содержания 22 химических элементов и контролировать верхний уровень содержания ещё 19 химических элементов. Надёжность получаемой информации была проверена измерением необходимых метрологических характеристик и международных сертифицированных материалов сравнения в соответствии с существующим ГОСТом. Поэтому можно полагать, что полученные и представленные в настоящем исследовании данные о химических элементах костной ткани и зубов в какой-то степени восполняют пробелы наших знаний в этой области.

Наряду с далеко неисчерпанными возможностями недеструктивных in vitro методов анализа, следует отметить также и прогресс в области развития способов, предполагающих перевод образца в жидкую фазу, и прежде всего, таких как атомно-эмиссионная спектрометрия и масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (соответственно, ICP-AES и ICP-MS): Как было показано нами, их использование в сочетании и под контролем недеструктивных ядерно-физических методов позволяет расширить число надёжно определяемых и контролируемых элементов в образцах костной ткани до более чем 60 [Zaichick S. et al., 2009; Zaichick S., Zaichick V., 2010].

Облучение в сочетании с регистрацией вторичного излучения -единственный путь для развития in vivo методов определения содержания ХЭ в костях скелета. Пока разработанные методы in vivo анализа довольно громоздки и их реализация связана с относительно высокими дозовыми нагрузками [Toigo G. et al., 2000]. Можно надеяться, что уже в ближайшем будущем наши знания о содержании ХЭ в костной ткани в норме, при патологических процессах будут значительно приумножены. Наличие таких знаний активизирует интерес и к in vivo методам, потенциал развития которых также ещё далеко не исчерпан. Например, с началом- реализации» программы «андронной терапии», которая предполагает использование мощных ускорителей заряженных частиц [Акулиничев G.B. с соавт., 2010; Abrosimov et1 al., 2006] в условиях онкологических клиник, станут доступными достаточно интенсивные пучки мюонов. Используя эффект «пика Брэгга» и подбирая' необходимую энергию мюонов; можно» будет локально облучать область интереса в теле* обследуемого,, индуцируя в ней мезорентгеновское излучение. Энергия, мезорентгеновского. излучения находится в диапазоне п^Ю-Ю2) кэВ [Денисов! А.С. с соавт., 1991; Мамедов- Т.Н., 1992], что достаточно для. преодоления, толщи мягких тканей* между облучаемой областью интереса и поверхностью тела. Таким образом, станет возможным in vivo определение содержания не только Са [Hosoi Y. et al., 1995], но и многих других макроэлементов (Р, Mg, Na, С1, К), а, возможно, и некоторых микроэлементов практически в. любой кости скелета. Taким^ образом, у нового направления радиобиологии просматриваются* впечатляющие перспективы в будущем.

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Зайчик, Владимир Ефимович, Обнинск

1. Абдазимов А.Д. Изменение микроэлементного состава твердых тканей зубов, зубного камня, слюны и биоптатов десны у рабочих под влиянием неблагоприятных факторов производства Cu, Zn и РЬ // Стоматология. -1991. Т. 70. - №3. - С. 22-25.

2. Аглинцев К.К., Кодюков В1М., Лызлов Л.Ф. и др. Прикладная:дозиметрия. -М.: Госатомиздат, 1962. 248 с.

3. Акулиничев C.B., Асеев В.Н., Васильев В.Н. и др. сследование терапевтического протонного пучка ИЯИ РАН // Problems of Atomic Science and Technology. Series: Nuclear Physics Investigations (54). 2010. - № 3. - C. 117-122.

4. Алиев А.И., Дрынкин В.И., Лейпунская Д.И. и др. Ядернофизические константы для нейтронного активационного анализа . -М.: Атомиздат, 1969. -327 с.

5. Андрианов К.Н., Вайнер Е.А., Данилович С.Н. и др. Использование линейного ускорителя электронов ЛУЭ-25 для активационного анализа окружающей среды // Ядерные излучения в науке и технике. М.: Энергоатомиздат, 1984. - С. 91-100.

6. Афонин В.П., Комяк Н.И., Николаев В.П. и др. Рентгенофлуоресцентный анализ. Новосибирск: Наука (Сибирское отделение), 1991. - 173 с.

7. Бак М.А., Шиманская Н.С. Нейтронные источники. М.: Атомиздат, 1969. -168 с.

8. Бархатов Ю.В., Хатанова H.A., Сивцов A.B. Структура и химический состав минеральной фракции зубной эмали человека // Стоматология. 1981. - Т. 60. -№1. - С. 5-7.

9. Бауман В.К. Биохимия и физиология витамина D. Рига: Зинатне, 1989. -480 с.

10. Белехова В.А. Содержание некоторых микроэлементов в здоровых и пораженных кариесом зубах // Кариес зуба и реактивность организма. — Казань, 1966.-С.108-114.

11. П.Беняев Н.Е., Макеев Е.В., Леонов Б.И: и др. Использование различий элементного состава костеш для-- решения идентификационных вопросов о принадлежности костных останков // Проблемы экспертизы в медицине. — 2004. Том 4. -№1.- С. 13-15«.

12. Боровский^ Е.В., Леонтьев В.К., Максимовская Л.Н. и др. Нарушение процесса минерализации.твердых тканей зубами принципы его регуляции // Стоматология. 1984. - Т. 63. - № 5. - С. 19-22.

13. Боровский Е.В., Лукиных Л.М. Химический состав, структурами свойства эмали депульпированных зубов // Стоматология. 1991. - Т. 70. — № 5. - С. 26-29.

14. Боуэн Г., Гиббоне Д. Радиоактивационный анализ. М.: Атомиздат, 1968. -360 с.

15. Бровцин В.К., Ягодовский B.C., Самонов A.M. и др. Инструментальный нейтронно-активационный анализ некоторых видов опухолей из хрящевой ткани // Ядерные излучения в науке и технике. М.: Энергоатомиздат, 1984. -С. 101-104.

16. Бурмистенко Ю.Н. Фотоядерный анализ состава вещества. М.: Энергоатомиздат, 1986. — 200 с.

17. Бурмистенко Ю.Н., Феоктистов Ю.В. Пространственное распределение пуска тормозного излучения линейного ускорителя электронов и оптимальные размеры и формы образца при гамма-активационном анализе //

18. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Радиационная техника. М.,: Атомиздат, 1981.-Вып. 14.-С. 166-168.

19. Бутко B.C. Некоторые закономерности распределения химических элементов в костной ткани человека при уровской болезни // Уровская болезнь в Забайкалье. Иркутск: Восточно-Сибирское книжное издательство, 1974а. - Вып. 1. — С. 78-82.

20. Бутко B.C. Изменение количественного содержания^ кальция* и стронция в бедренных костях в норме и при болезни'Кашина-Бека // Уровская болезнь в Забайкалье. — Иркутск: Восточно-Сибирское книжное издательство, 19746. -Вып. 1.-С. 83-88.

21. Вартанов H.A., Самойлов П.С. Прикладная сцинтилляционная гамма-спектрометрия. — М.: Атомиздат, 1975. 407 с.

22. Вартанов H.A., Самойлов П.С. Прикладная сцинтилляционная гамма-спектрометрия. — М.: Атомиздат, 1969. 463 с.

23. Вольдсет Р. Прикладная спектрометрия рентгеновского излучения. Пер. с англ. -М.: Атомиздат, 1977. 192 с.

24. Габуния Р.И. Метод радиометрии всего тела в клинической диагностике. — М.: Медицина, 1975. 200 с.

25. Генес B.C. Некоторые простые методы кибернетической обработки данных диагностических и физиологических исследований. М.: Наука, 1967. - 208 с.

26. Григорьев А.И., Воложин А.И., Ступаков Г.П. Минеральный обмен у человека в условиях измененной гравитации // Проблемы космической^ биологии. Том 74. -М.: Наука, 1994.-214 с.

27. Григорьев А.И., Моруков Б.В*. 370-суточная антиортостатическая гипокинезия (задачи и общая структура исследований) // Космическая биология и авиакосмическая,медицина. 1989. - №5. - С. 47-50.

28. Гумма В.И., Демидов A.M., Иванов В.А. и др. Нейтронно-активационный анализ. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 64 с.

29. Гусев Н.Г., Ковалев Е.Е., Осанов Д.П. и др. Защита от излучения протяженных источников. -М.: Госатомиздат, 1961. 288 с.

30. Деввин В.М., Румянцев В.В., Чубинская И.Л. и др. Линейный ускоритель электронов для медицинских целей // Атомная энергия. 1967. — Т. 23. — Вып. 5. - С. 467-468.

31. Денисов A.C., Желамков A.B., Иванов Ю.М. и др. Новое измерение массы К -мезона // Письма в ЖЭТФ. 1991. - Т. 54. - Вып. 10. - С. 557-561.

32. Друтман Р.Д., Мордашева В.В. Естественное содержание урана в органах и экскретах человека // Гигиена и санитария. — 1985. — №7. — С. 61—64.

33. Зайцев Е.И., Сотсков Ю.Н., Резников P.C. Нейтронно-активационный анализ горных пород на редкие элементы. М.: Недра, 1978. - 101 с.

34. Зайчик В.Е. Потери химических элементов при сухом озолении образцов' биологических материалов // Микроэлементы в медицине. 2004. — Т. 5. — №3.-С. 17-22.

35. Зайчик В.Е. Прибор для подсчета треков на поверхности твердых следовых детекторов // Приборы и техника эксперимента. 1972. - № 6. - С. 48-50.

36. Зайчик В.Е. Развитие и использование активационных. и рентгенофлуоресцентных методов анализа* химических элементов в организме человека // Мед. Радиология. 1987. - № 9. - С. 47-50.

37. Зайчик В.Е. Химические элементы костной ткани. Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием «Социально-медицинские аспекты экологического состояния Центрального экономического района России». Тверь, 2007. - С. 325-326.

38. Зайчик В.Е., Агаджанян H.A. Некоторые методологические вопросы медицинской элементологиии // Вестник восстановительной медицины, — 2004. Вып. 3 (9). С. 19-24.

39. Зайчик В.Е., Дубровин А.П., Корело A.M. и др. Способ определения кальция в кисти активацией нейтронами 238Ри-Ве-источников // Космическая биология и авиакосмическая медицина. — 1991. —№5.-С. 58-61.

40. Зайчик В.Е., Калашников В.М., Бизер В.А. Определение in vivo Ga, Na и С1 в опухолях костей конечностей человека активацией нейтронами // Ядерно-физические методы элементного анализа в биологии и медицине. Обнинск: НИИМР, 1980.--С. 58-74.

41. Зайчик В.Е., Калашников В.М., Бизер В.А. и др. Изучение микроэлементного состава костной ткани в норме и патологии методом инструментального нейтронно-активационного анализа // Использование нейтронов в медицине. — Обнинск, 1976. — С. 75—76.

42. Зайчик В.Е., Кондратов А.Е., Дубровин А.П. и др. Определение кальция в стопе, кисти и позвоночнике- человека активацией нейтронами // Активационный анализ: Методология и применение. Ташкент: ФАН, 1990. -С. 202-209:

43. Зайчик В.Е., Кондрашов А.Е., Моруков Б.В. Способ определения кальция в стопе человека активацией нейтронами (а,п)-источниками. // Космич: биология и авиакосмич. медицина; 1986: — № 1. — С. 75-78.

44. Зацепин С.Т., Костная патология взрослых. М.: Медицина, 2001s. - 640 с.

45. Зедгенидзе Г.А., Бровцин В.К., Спрышкова Р.А. и др. Определение элементного состава с помощью нейтронно-активационного анализа // Мед. Радиология: 1979. - Т. 24. - №8. - С. 35-42.

46. Иванов-В.И. Курс дозиметрии: М.: Атомиздат, 1970: - 392 с.

47. Исаев Б.М., Брегадзе Ю.И. Нейтроны в радиобиологическом эксперименте. М.: Наука, 1967. - 292 с.

48. Калашников В.М., Зайчик В.Е. Инструментальное определение Sc, Gr, Fe, Со, Zn, Se, Rb, Ag, Sb, Tb и Hg в костной ткани активацией нейтронами // Журнал аналитической химии. 1980. - Т. 35. - № 3. - С. 530-534.

49. Калашников В.М., Зайчик В.Е. Определение азота, фтора и фосфора в тканях кости фотоядерной активацией // Вопросы медицинской- химии. — 1977. — Т. 23. -№ 1.-С. 122-127.

50. Коваленко Е.А. Основные методы, моделирования биологических эффектов невесомости // Космическая, биология и авиакосмическая медицина: 1977. - №4--С. 3-9:

51. Колкутин В.В., Беняев Н.Е., Макеев Е.В: и др: Безэталонная лазерная масс-спектрометрия" новый1 метод элементного- анализа костной ткани при решении идентификационных задач-// Судебно-медицинская экспертиза: — 2004. - Том 47. - №5. - С. 40-44.

52. Коляда В:М., Зайченко А.К., Дмитренко Р.В. Рентгено-спектральный анализ с ионным возбуждением. М.: Атомиздат, 1978. — 248 с.

53. Корело A.M., Зайчик В.Е. Компьютерная программа-расчета оптимальных режимов многоэлементного нейтронно-активационного анализа медицинских и биологических объектов // Активационный- анализ в охране окружающей среды. Дубна: ОИЯИ, 1993. — С. 326-332.

54. Корело A.M., Квасов В.И., Зайчик В.Е. Оптимальные' временные режимы многоэлементного инструментального нейтронно-активационного анализа медико-биологических объектов // Ядерные методы анализа вещества. — М.: Энергоатомиздат, 1989.— С. 58-61.

55. Крайтор С.Н. Дозиметрия при радиационных авариях. М.: Атомиздат, 1979.-280 с.

56. Крисюк Э.М. Радиационный фон помещений. — М.: Энергоатомиздат, 1989. -119 с.

57. Крымова Т.Г., Колкутин В.В. Применимость элементного состава костной и зубной ткани для диагностики признаков человека // Судебно-медицинская экспертиза. 2007. - № 6. - С. 19-24.

58. КрымоваТ.Г., Колкутин В.В. Самарин А.И. Определение возраста человека на основе результатов анализа элементного состава костной ткани // Военно-медицинский журнал. 2008а. - № 2. - С.20-27.

59. Крымова Т.Г., Колкутин В.В., Самарин А.И. и др. Возможность, диагностики пола, возраста и роста на основе анализа химических элементов, содержащихся в костной ткани // Технологии живых систем. -2008b. № 2-3. - С.68—72.

60. Кувина В.Н. Экологически, обусловленная патология опорно-двигательной, системы детей Восточной Сибири. — Иркутск: Изд-во Иркутского Университета, 1991. -236 с.

61. Кузнецов Р.А4. Активационный анализ. М.: Атомиздат, 1967. - 324 с.

62. Кузнецов P.A. Активационный анализ. 2-е изд. М. Атомиздат, 1974. - 344 с.

63. Кузнецов P.A. Аналитические возможности бетатрона с внутрикамерным облучением. I. Элементы* Н-Вг // Радиохимия. 1970. - Т. 12. - Вып. 6. - С. 908-911.

64. Кузнецов P.A. Аналитические возможности бетатрона с внутрикамерным^ облучением. II. Элементы Rb-U // Радиохимия. 1971а. - Т. 13. - Вып. 3. -С. 473-474.

65. Кузнецов P.A. Аналитические возможности бетатрона с внутрикамерным облучением. III. Чувствительность и избирательность // Радиохимия. -19716.-Т. 13. Вып. 3.-С. 475-478.

66. Кузнецов P.A. Аналитические возможности бетатрона с внутрикамерным облучением. IV. Точность и источники ошибок // Радиохимия. 1972. — Т. 14.-Вып. 6.-С. 876-879.

67. Кучава Н.Е. Низко-температурная нейтронная активация и инструментальный нейтронно-активационный анализ биологических материалов: Автореф. дис. . канд. физ.-мат. наук. — Ташкент, 1991.-20 с.

68. Лагутина Н.Я., Воробьёв B.C., Кулагин А.П. и др. Влияние депульпирования на состояние твердых тканей зуба // Стоматология. 1990. -Т. 69. -№ 3. - С. 13-16.

69. Ломакин С.С., Петров В.И., Самойлов П.С. Радиометрия нейтронов активационным методом. — М.: Атомиздат, 1975. —208 с.

70. Лосев Н.Ф. Рентгенофлуоресцентный анализ. — Новосибирск: Сибирское отделение «Наука», 1991. 173 с.

71. Лукичёва Т.И., Меньшиков В.В., Пименова Л.М. Биологическая вариация: единая мера точности для лабораторной аналитики и диагностики. М.: Евролинц, 2004. - 173 с.

72. Льоцци М. История физики. М: Изд-во Мир, 1970. - 464 с.

73. Маланин Д.А., Черезов Л.Л. Первичные опухоли костей и костные метастазы. Диагностика и принципы лечения. Учебное пособие. — Волгоград: Волгоградский ГМУ, 2007. 35 с.

74. Мамедов Т.Н. Измерение массы мюона и мюонного нейтрино // Физика элементарных частиц и атомного ядра. 1992. — Т. 23. - Вып. 3. - С. 767— 784.

75. Мамедова Ф.М. Содержание селена в твердых тканях зуба человека в норме, при глубоком кариесе и пародонтопатии // Стоматология. 1965. — Т. 44.-№4.-С. 3-6.

76. Мамиконян C.B. Аппаратура и методы флуоресцентного рентгено-радиометрического анализа. -М.: Атомиздат, 1976. — 280 с.

77. Маренков О.С., Комяк Н.И. Фотонные коэффициенты взаимодействия^ в* рентгенорадиометрическом анализе: Справочник. Л., Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1988. - 224 с.

78. Маслов И.А., Лукницкий В.А. Справочник по нейтронному активационному анализу. Л.: Наука; 1971. - 312 с.

79. Машкович В.П. Прохождение ионизирующих излучений через» неоднородности в защите // Вопросы дозиметрии и защиты- от излучений. -М.: Атомиздат, 1967. Выл. 7. - С.73-86.

80. Меднис И.В. Справочные таблицы для нейтронно-активационного аализа. Рига: Издательство «Зинатне», 1974: - 412 с.

81. Меднис И.В. Гамма-излучение радионуклидов, применяемых* в нейтронно-активационном анализе. — Рига: Издательство «Зинатне», 1987. -212 с.

82. Мельников P.A., Сухарев В.Ф. Комплексная диагностика опухолей костей. Л.: Медицина, 1974. — 300 с.

83. Мюллер П., Нойман П., Шторм' Р. Таблицы по математической статистике. М.: Финансы и статистика, 1982. - 278с.

84. Ларин В.В., Крупина Т.Н., Михайловский Т.П. и др. Основные изменения в организме здорового человека при 120-суточном постельном содержании // Космическая биология. — 1970: — №5. С. 59-64.

85. Петрунь Н.М., Барченко Л.И; Химические вещества в тканях и жидкостях' организма человека. Киев: Госмедиздат УССР, 1961. - 50 с.

86. Семенов Н.В. Биохимические компоненты и константы жидких сред и тканей человека. М.: Медицина, 1971. - 152 с.

87. Сепетлиев Д. Статистические методы в научных медицинских исследованиях. М.: Медицина, 1968, - С. 419.

88. Скоблин А.П:, Белоус A.M. Микроэлементы в костной ткани. М.: Медицина, 1968.-232 с.

89. Столярова ЕЛ: Прикладная спектрометрия ионизирующего излучения. -М.: Атомиздат, 1964. 424 с.

90. Стропене F. Количество магния в твердых тканях зубной короны // Труды стоматологов Литовской ССР. Каунас, 1970. - Т. 5. - С. 116-117.

91. Ступаков Г.П., Козейкин B.C., Воложин А.И. Общие закономерности костной атрофии при отсутствии весового нагружения скелета // Космическая биология и авиакосмическая медицина. — 1983. — №3. С. 36— 44.

92. Торгушина Н.С. Спектральный метод в применении к изучению микроэлементного состава некоторых опухолей // Доклады на итоговой^ сессии Горьковского мед. Института. Горький, 1961. - С. 104.

93. Удовицкая Е.В., Парпалей Е.А. Особенности минерализации' эмали постоянных интактных зубов у детей в возрасте 6—14 лет // Стоматология. — 1989. Т. 68. - № 3. - С. 63-65.

94. Урбах В.Ю. Биометрические методы. М.: Наука, 1964", - С. 416.

95. Френкель Л.А. Радиобиология костной* ткани. — М:: Энергоатомиздат, 1986.-130 с.

96. Человек. Медико-биологические данные. (Публикация №23 Международной комиссии по радиологической защите). М.: Медицина, 1977.-496 с.

97. Чепель Л.В., Шемаров Ф.В. Об определении фтора и хлора в полимерах гамма-активационным методом // Доклады АН СССР. 1964. - Т. 156. - №3. -С. 682-684.

98. Шапошников Ю.Г., Травматология и ортопедия. Том 3. М.: Медицина, 1997. - 624 стр.

99. Шевченко С.Д. Содержание ванадия в костных опухолях // Ортопедия, травматология и протезирование. 1965. - Т. 26. — №8. - С. 73-74.

100. Шевченко С.Д. Содержание меди, марганца, алюминия, ванадия и титана в костных опухолях // Микроэлементы в медицине. — Киев: Здоровья, 1972. -Вып.З. С. 97-99.

101. Шевченко С.Д., Панков Е.Я. Количественное содержание меди и марганца в экспериментальных опухолях животных и саркомах костейчеловека // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1970. -Т. 69. — №1. - С. 75-76.

102. Якубович АЛ., Зайцев Е.И., Пржиялговский С.М. Ддерно-физические методы,анализа;минерального сырья. 2-е издание. М.: Атомиздат, 1973. -34Г с.

103. Agna J.W., Knowles H.C., Alverson G. The mineral1 content of normal'human bone. // Clin. Invest. 1958. - Vol. 37. -P: 1357-1361.

104. Ahlberg M.,-Akselsson R. Proton-induced X-ray emission in the trace analysis of human tooth enamel and dentine // Int. J. Appl. Rad. Isot. — 1976. — Vol. 22, N 5/6.-P: 279-290.

105. Alhava E.M., Olkkonen H., Puittinen J., Nosko-Koivisto'V-M'. Zinc content inhuman cancellous bone // Acta Orthop. Scand. 1977. - Vol. 48, N 1. - P. 1-4.

106. Al-Hiti K., Thomas B.J:, Al-Tikrity S.A., Ettinger K.V., Fremiin J.H., Dabek J.T. Spinal calcium: Its in vivo measurement in man // Int. J. Appl. Rad. Isot. — 1976.-Vol. 27.-P. 97-102.

107. Andersen G.H., Gaber F.M., Guinn V.P., Lukens H.R., Settle D.M. Photonuclear activation analysis of biological materials for various elements including fluorine // Nuclear Activation Techniques in the- Life Sciences. — Vienna: IAEA, 1967. P. 99-112.

108. Baijot-Stroobants J., Vrcven J. Analyse in vivo du fluor et d'autres elements dans l'emali dentaire humain // Nuclear Analytic Techniques in the Life Sciences.- Vienna: IAEA, 1979. P. 395-407.

109. Barkin J., Wilson D.R., Manuel M.A., Bayley A., Murray T., Harrison J; Bone mineral content in idiopathic calcium nephrolithiasis // Mineral Electrolyte Metab.- 1985. Vol. 11. - P. 19-24.

110. Basle M.F., Mauras Y., Audran M., Clochon P., Rebel A., Allain P: Concentration of bone elements in osteoporosis // J. Bone Min. Res. —1990. -Vol. 5, N 1.-P. 41-47.

111. Battye C.K. Neutron flux uniformity in vivo neutron activation» analysis I I Phys. Med. Biol. 1976. - Vol. 21, N 6. - P. 988-989.

112. Bayley T.A., Harrison J., McNeill K.G., Mernagh J.R. Effect of thyrotoxicosis and its treatment on bone mineral and muscle mass // J. Clin. Endoc. Metab. — 1980. Vol. 50, N 5. - P. 916-922.

113. Beattie J.H., Avenell A. Trace element nutrition and4 bone metabolism // Nutrition Research Reviews. 1992. - Vol: 5. - P. 167-188.

114. Becker R.O., Spadaro J.A., Berg E.W. The trace elements of human bone // J. Bone Jt. Surg. 1968. - Vol. 50-A, N 2. -P. 326-324.

115. Behne D. Application of neutron activation analysis in the investigation of trace element metabolism II J. Radioanal. Chem. — 1976.- Vol. 32, N 1. — P. 916.

116. Berenyi D. Elementary Calculation» of the Optimum Size of the Detector and! the Sample of Radio-isotope Excited X-Ray Emission Analysis 11 Atomki Kozlemenyek. -1973.-Vol. 19, N4.-P. 251-257.

117. Bigler R.E. In vivo neutron activation at the Sloan-Kettering Institute // Nuclear-Based Techniques for In Vivo Study of Human Body Composition, IAEA/RL/131. -Vienna: IAEA, 1986.-P. 153-157.

118. Blendis L.M., Harrison J., Russell D.M., Miller C., Taylor B.R., Greig P.D., Langer B. Effect of peritoneovenous shunting on body composition // Gastroenterology. 1986. - Vol. 90. - P. 127-134.

119. Bloch P., Garavaglia G., Mitchell G., Shapiro I.M. Measurement of lead ' content of children's teeth in situ by X-ray fluorescence // Phys. Med. Biol. -1976. Vol. 20, N 6. - P. 56-63.

120. Bloch P., Mitchell G., Shapiro I.M., Garavaglia G. Child lead exposure determined from measurement of X-ray fluorescence of teeth in situ // IIEE Trans Nucl. Sciences. 1977. - Vol. 24, N 1. - P. 577-580.

121. Bloch P., Shapiro I.M. An X-ray fluorescence technique to measure in situ the heavy metal burden of persons exposed to these elements in the workplace // J. Occup. Med. 1986. - Vol. 28, N 8. - P. 609-614. ,

122. Boddy K. The development and performance of a prototype shadow-shield whole-body monitor // Phys. Med. Biol. 1967. - Vol. 12, N 1. -P. 43-50.

123. Boddy K., Glaros D., Robertson J. Measurement of calcium in sections of a human skeletomusing a reactor spectrum in vivo activation analysis techniques //Phys. Medi BioH - 1975; - Voh 20, N1. - P. 80-87.

124. Bouchet L.G., Jokish D.W., Bolch W.E. A three-dimensional transport modeli. for determining absorbed; fractions of energy for electrons within trabecular; bone //The Journal of Nuclear Medicine. 1999. - Vol. 40, N 11. - P. 1947-1966.

125. Bowen H.J.M. Environmental. Chemistry of the Elements., London: Academic Press, 1979. - 333 p;166; Bowen H.J.M., Gibbons D; Radioactivation Analysis. Oxford: The-GlarendomPress^ 1963.,-295;p.

126. Brudevold F., McCann H.G., Nilson R., Richardson B., Coklica V. The-chemistry of caries inhibition. Problems and challenges in topical treatments // J. Dent. Res. 1967. - Vol. 46, N 1. - P. 37-45.

127. Buczko O.M., Vas L. Effect of climate on-chemical composition of fossil bones // Nature. 1977. - Vol. 269, N 5631. - P. 792-793.

128. Budden F.H., Bayley A., Harrison J., Josse R.G., Murray T.M., Sturtridge

129. W.C., Kandel R., Vieth R., Strauss A.L., Goodwin S. The effect of fluoride on bone histology in postmenopausal osteoporosis depends on adequate fluoride absorption and retention // Journal of Bone and Mineral Research. — 1988. Vol. 3,N2. — P. 127-132.

130. Burnell J.Mi, Baylink D.J., Chestnut G.H., Matthews M.W., Teubner E.J. Bone matrix and mineral abnormalities in postmenopausal osteoporosis // Metabolism. — 1982. Vol. 31. - P. 1113-1120.

131. CarvalhoM. L., CasacaC., Marques J. P., Pinheiro T., CunhaA. S. Human teeth elemental profiles measured by synchrotron- x-ray fluorescence: dietary habits and environmental influence // X-ray Spectrometry. 2001, Vol. 30, N 3. -P.190-193.

132. Gatto G.R.D:, MacLeod M. The investigation and treatment of renal bone disease // Amer. J. Med. 1978. - Vol: 61. - P. 64-73.

133. Catto G.R.D., Mclntoch J.A.R., Macleod M: Partial body neutron activation analysis in-vivo: A new approach to the investigation of metabolic bone disease // Phys. Med. Biol. 1973. - Vol. 18, N 4'. - P. 508-517.

134. Cesana A., Terrani M. Determination of P in bones and A1 and Si in pottery by activation with reactor neutrons // Int: J. Appl. Rad. Isot. 1984. - Vol'. 35, N 5. — PI 405—407.

135. Chamberlain M.J., Fremlin J.H., Peters D.K., Philip H. Total body calcium by whole body neutronr activation: New technique for study of bone disease // Brit. Med. J. 1968. - Vol. 2. - P. 581-583.

136. Chandhri M.A., Burns G., Reen E., Rouse J.L., Spicer B.M. A method for charged-particle activation analysis and its application to fluorine determination by 19F(p, a y)160 reaction // J. Radioanal. Chem. 1977. - Vol. 37, N 1. - P. 243253.

137. Chaudhri M.A. Nuclear analytical methods for trace element studies in calcified tissues // Biol. Trace Elem. Res. 1990. - Vol. 26-27, Jul.-Dec. - P. 149-159.

138. Chow R.K., Harrison J., Brown C.F., Hajek V. Physical fitness effect on bonemass in postmenopausal women // Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 1986. - Vol. 67. - P. 231-234.

139. Chow R.K., Harrison J., Dornan J. Prevention and rehabilitation of osteoporosis program: exercise and' osteoporosis // Int. J. Rehab. Research. — 1989.'-Vol. 12,N1.-P. 49-56.

140. Chow R.K., Harrison J., Sturtridge W., Josset R., Murray T.M., Bayley T.A., Dornan J., Hammond* T. The effect of execise on bone mass of osteoporotic patients on fluoride treatment // Clinical and Investigative Medicine. 1987" -Vol. 10,N2.-P. 59-63.

141. Cohen-Boulukia F., Maziere B., Comar D. Application of in vivo activation analysis to the compartmental study of sodium in the hand // Phys. Med. Biol. — 1981. Vol. 26, N 5. - P. 857-865.

142. Cohn S.H., Fairchild R.G., Shukla K.K. Theoretical considerations in the selection of neutron sources for total-body NAA // Phys. Med. Biol. 1973. — Vol. 18,N5.-P. 648-657.

143. Cohn S.H., Shukla K.K., Dombrovski C.S., Fairchild R.L. Design and calibration of a' "broad-beam" Pu-Be neutron source for total body neutron activation analysis // J. Nucl. Med. 1972. - Vol. 13; N 7. - P. 487-492.

144. Cooper R.D., Linckin D.Ml, Brownell G.L. Activation'analysis of biological tissues without chemical separation»// Nuclear Activation'Techniques in the Life Sciences. Vienna: IAEA, 1967. - P.' 65-78.

145. Covell D.F. Determination of gamma-ray abundance directly from the total* absorption peak//Anal. Chem. 1972.-Vol. 31, N 11.-P. 1785-1790.

146. Crawford M.D., Crawford T. Lead content of bones in a soft and hard water area // Lancet. 1969. - Vol. 1, N 7597. - P. 699-701.

147. Cua F.T. PIXE-PIGE analysis of teeth from children with and without fibrosis //Nucl. Instr. Meth. Phys. Res., Sect. B. 1990. - Vol. 49, N 1-4. — P. 205-210.

148. Currie L.A. Limits for analytical detection and quantitative determination. Application to radiochemistry // Anal. Chem. 1968. - Vol. 40, N 3. - P. 586593.

149. Curzon M.E.J., Crocker D.C. Relationships of trace elements in human tooth enamel to dental caries // Arch. Oral Biol. 1978. -Vol. 23, N 8. - P. 647-653.

150. Deschamps N., Vernois V., Calza F. Dosage des oligoelements de Pemail-dentaire par irradiation neutronique//J. Radioanal. Chem. 1982". - Vol. 70, N 1-2.-P. 103-116.

151. Donaldson:C.E., Hulley S;B1, Vogel T.Mi, Haltner RiS;, Bayers J!H:, McMillan« DIE:.Effect:ofi'prolongedtbedrest» ombonetminerals// Metabolism. 1970r - Vol: 19,N 12.-P. 1071-1084.

152. Draskovic R.J., Jacimovic L., Stojicevic M., Pajic P., Filipovic C. Investigation of some elements' distribution in dental tissues by 1NAA as a function of ecological and some other parameters // J; Radioanal. Chem. 1982. - Vol: 70, N 1-2.-P. 117-132.

153. East B.W. Description of system for in vivo neutron activation analysis // Nuclear-Based Techniques for In Vivo Study of Human Body Composition, IAEA-RL-131. Vienna: IAEA, 1986.-P. 207-213.

154. Ebifegha M.E., Harrison J., McNeill K.G., Krishnan S.S., Ssengabi J. A system: for in vivo measurement of bone calcium by local neutron activation of the hand // Appl. Radiat. Isot. 1986. - Vol. 37, N 2. - P. 159-164.

155. Edelman IS, James AH, Baden H, Moore FD. Electrolyte composition of bone and the penetration of radiosodium and deuterium oxide into dog and human bone // J. Clin. Invest. 1954. - Vol. 33. - P. 122-131.

156. Edvard J. Ion'exchange behavior of fresh human bone // J. Radioanal. Nucl: Chem., Letters. 1990. - Vol. 144, N 4. - P. 317-322.

157. Edward1 J.B., Benfer R.A., Morris J.S. The effects of dry ashing- on the composition of humamand animal bone // Biol. Trace Elem. Res. 1990: - Vol. 25.-P. 219-231.

158. Evans H.J., Leblanc A.D., Johnson P.C. Facility for regional in vivo neutron activation analysis of skeletal calcium // Phys. Med. Biol; 1979: - Vol. 24, N h -P. 181-187.

159. Farnum J.F., Glascock M.D., Sandford M.K., Gerritsen S. Trace elements in ancient human bone and associated soil using NAA // J. Radioanal. Nucl. Chem., Articles. 1995. - Vol. 196, N>2. — P. 267-274.

160. Forssen, A. Inorganic elements in the human body // Ann. Med. Exp. Biol. Fenrn 1972. - Vol. 50. - P. 99-162.

161. Frostell G., Larsson S.J:, Lodding A. SIMS-study of element concentration profiles in enamel and dentin // Scand. J. Dent. Res. 1977. - Vol. 85. - P. 18-21.

162. Gawlick D., Behne D., Bratter P., Gatschke W., Gessner H. The suitability of the iliac crest biopsy in the element analysis of bone and marrow // J. Clin. Chem. Clin. Biochem. 1982. - Vol. 20, N 7. - P. 499-507.

163. Gierat-Kucharzewska B., Braziewicz J., Majewska U., Gozdz S., Karasinski A. Concentration of selected elements in the roots and crowns of both primary and permanent teeth with caries disease // Biol. Trace Elem. Res. — 2003. Vol: 96. -P. 159-166.

164. Goode G.C., Howard C.M., Wilson A.R:, Parsons V. Some applications of neutron activation for the analysis of human bone // Anal. Chem. Acta. 1972. -Vol. 58, N2.-P. 363-368.

165. Greger C.R., Ansori M.N., Colvin L.R., Couch J. Distribution of calcium and strontium in the blood of laying hen // Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 1967. - Vol. 124.-P. 799:

166. Grynpas M.D., Pritzker K.P.H., Hancock R.G.V. Neutron activation analysis of bulk and selected trace elements- in bone using low flux SLOWPOKE reactor // Biol. Trace Elem. Res. 1987. - Vol. 13. - P. 333-344.

167. Guey A., Leitienne Ph., Zech P.Y., Meary M.F., Claveyrolas P. Mesure du calcium in vivo après irradiation* neutronique a l'aide du californium 252 // Radioaktive Isotope in Klinik und Forschung. 1976. - Band 12. - S. 143-153.

168. Hamilton E.I. The concentration and distribution of uranium in human skeleton tissues // Calcif. Tiss. Res. 1971. - Vol; 7. - P: 150-162.216; Hamilton E.I. The Chemical Elements and Man. — Springfield, Illinois: Charles C Thomas Publisher, 1979.

169. Hamilton E.I., Minski M.J. Abundance of the chemical elements in man's diet and possible relations with environmental factors // S ci. Total Environ. -1972/1973. Vol. 1. -P. 375-394.

170. Hamilton E.I., Minski, M.J., Cleary, J.J.: The concentration and distribution of some stable elements in healthy human tissues from the United Kingdom // Sci. Total Environ. 1972/1973. - Vol. 1. - P. 341-374.

171. Harrison J.E., Cumming W.A., Fornaisier V., Fraser D:, Kooh S.W., McNeill K.G. Increased bone mineral- content in young adults with familial hypophosphatemic vitamin D refractory rickets // Metabolism. — 1976. Vol-. 25. -P. 33-40.

172. Harrison J.E., McNeill K.G. Bone mineral measurements of the central1 skeleton* by IVNAA fro routine investigation of osteopenia // Inves. Radiol. -1979. Vol. 14, N 1. - P. 27-34.

173. Harrison J.E., McNeill K.G. In vivo neutron-activation at Toronto // Nuclear-Based Techniques for In Vivo Study of Human Body Composition, IAEA-RL-131.-Vienna: IAEA, 1986.-P. 11-19.

174. Harrison J.E., McNeill K.G., Meema H.E., Oreopoulos D.G., Rabinovich S., Fenton S., Wilson D.R-. Partial body calcium measurements on patients with renal failure // Metabolism. 1977. - Vol. 26, N 3. - P. 255-265.

175. Harrison J.E., Willianes W.C., Watts J., McNeill K.G. A bone calcium index based on partial-body calcium measurements by in vivo activation analysis // J. Nucl. Med. 1975. - Vol. 16, N 2. - P. 116-122.

176. Hislop J.S., Williams D:R. The use of non-destructive high energy gamma-photon activation for trace element survey analysis // J. Radioanal. Chem. 1973. -Vol. 16,N1.-P. 329-341.

177. Hollberg P., Hyvonen M., Tarvainen M. In vitro activation of bone with 14 MeV neutrons // J. Radioanal. Chem. 1978. - Vol. 42, N 1. - P. 169-175

178. Hosoi Y., Watanabe Y., Sugita R., Tanaka Y., Nagamine K., Ono T., Sakamoto K. Non-destructive elemental analysis of vertebral body trabecular bone using muonic X-rays // British Journal of Radiology. 1995. - Vol. 68. - P. 1325-1331.

179. Iyengar G.V., Tandon L. Minor, and.trace elements in human bones and teeth. -Vienna, IAEA(NAHRES-39), 1999. 100 p.

180. Janes J.M., McCall J;T., Elveback, L.R. Trace Metals in'Human* Osteogenic Sarcoma// Mayo,Clin. Proc. 1972. - Vol: 47. - P. 476-478:

181. Jaritz, M;, Anke, M., Holzinger, S. Der Bariumgehalt verschiedener Organe von,Feldhase, Wildschwein; Damhirsch, Reh, Rothirsch, Mufflon und-Mensch // Mengen- und Spurenelemente. 18 Arbeitstagung. Jena: Friedrich-SchillerUniversität, 1998.-P. 467-474.

182. Jaworowski Z., Barbalat F., Blain C. Heavy metals in human and animal bones from ancient and contemporary France // Sei. Total Environ. 1985. - Vol. 43* N 1-2.-P. 103-126.

183. Jundt F.C., Purser K.H., Kubo H., Schenk E.A. Proton-induced X-ray analysis of trace elements in tissue sections // J. Histochem. Cytochem. 1974. - Vol. 22, Nl.-P. 1-6.

184. Kaufman L., Shames D., Powell M: An absorption correction technique for in vivo iodine quantitation-by fluorescent exitation // Invest. Radiol. 1973. - Vol. 8,N 3. —P. 167-169.

185. Koch,HJ:, Smith, E.R:,. Shimp, N.F., Connor, Ji Analysis of trace, elements in human tissue. I: Normal tissues // Cancer. 1956. - Vol: 9. - P. 499-511. ,

186. Kuo H.-W., Kuo S.-M., Chou C.-II., Lee T.-C. Determination of 14 elements in Taiwanese bones // Sci Total Environ. 2000.- Vol. 255; N 1-3. - P. 45-54.

187. Lane D.W., Peach D.F. Some observations on the trace element concentrations in.human dental enamel // Biol. TraceElem. Res. 1997. - Vol. 60, N 1-2. - P. 1-11.

188. Lappalainen R.} Knuuttila M., Lammi S., Alhava E.M., Olkkonen H. Variables related to Zn and Cu content of human cancellous bone // Acta Orthop. Scand. — 1982.-Vol. 53,N 1. — P. 51-55.

189. Lindh U. The nuclear microprobe applied to bioenvironmental studies // Nucl. Instr. andMeth.- 1981.-Vol. 181,Nl-3.-PI 171-178.

190. Lindh U., Brune D., Norberg G., Wester P.O. Levels of antimony, arsenic, cadmium, copper, lead, mercury, selenium, silver, tin and zinc in bone tissue of industrially exposed workers // Sci. Total Environ. 1980. - Vol. 16, N 2. - P. 109-116.

191. Losee F.L., Cutress T.W., Brown R. Trace elements in human dental enamel // Trace substances in environmental health. Vol. VII. Columbia, Missouri: University of Missouri Press, 1974a.-P. 19-24.

192. Losee F.L., Cutress T.W., Brown R. Natural elements of the Periodic table in human dental enamel // Caries Res. 1974b. - Vol. 8. - P. 123-134.

193. Manea-Krichten M., Patterson C., Miller G., Settle D., Erel Y. Comparative increases of lead and barium with age in human tooth enemal, rib and ulna // Sci. Total Environ. 1991. - Vol. 107. -P. 179-203.

194. Manicourt D.H., Orloff S., Brauman J., Schoutens A. Bone mineral content of the radius: Good correlations with physicochemical determination in iliac cresttrabecular bone of normal and osteoporotic subjects // Metabolism. 1981. Vol. 30,N 1. -P. 57-62.

195. Marion J.B. Gamma-ray calibration energies // Nucleonics. 1960. - Vol. 18, N11.-P. 184.

196. Massry S.G., Stern L., Targoff G., Kleman C.R. Evidence for suppression of parathyroid action by infusion of strontium chloride // Clin. Res. -1970. -Vol. 18., N4.-P. 459-463.

197. Maziere B. Description of system for- in vivo neutron activation^ analysis (Spine) // Nuclear-Based Techniques for In Vivo Study of Human Body Composition', IAEA-RL-13r. Vienna: IAEA, 1986. - P. 179.

198. Mazière B: In vivo analysis at the service hospitalier Frederic Joliot (19651981)' // Nuclear-Based- Techniques for In Vivo Study of Human Body Composition, IAEA-RL-131. Vienna: IAEA, 1986. - P. 23-34.

199. Mazière B., Comar D., Kuntz D. In vivo measurement of the Ca/P ratio by local activation with isotopic neutron sources // J. Radioanal. Chem. 1977. -Vol. 37, N1. -P. 357-368.

200. Mazière B., Kuntz D., Comar D., Ryckewaert A. In vivo analysis of bone calcium by local neutron activation of the hand: results of normal and osteoporotic subjects // J. Nucl. Med. 1979. - Vol. 20, N 2. - P: 85-91.

201. McClure J., Smith P.S. The localization of aluminium and other elements in bone tissue of a case of renal osteodystrophy with an associated dialysis encephalopathy syndrome // J. Pathol. 1984. - Vol. 142. - P. 293-299.

202. McLaughlin M., Fairney A., Lester E., Raggatt P.R., Brown D. J., Wills M.R . Seasonal variations in serum 25- hydroxycholecalciferol in healthy people // Lancet. 1974. - Vol. 1. - P. 536-538.

203. McNeill K.G., Harrison J.E. Measurement of the axial skeleton for diagnosis of osteoporosis by neutron activation analysis // J. Nucl. Med. 1977. - Vol: 18. - P. 1136-1137.

204. McNeill K.G., Harrison J.E. Studies of osteoporosis and osteomalacia using partial body IVNAA // J. Nucl. Med. 1973. - Vol. 14, N 6. - Pi 427-428.

205. McNeill K.G., Tomas B.J., Sturtidge W.C., Harrison J.E. In vivo neutron activation analysis for calcium in man // J: Nucl. Med. 1973. - Vol. 14, N 7. - P. 502-506.

206. Meema H.E., Harrison J.E., McNeill K.G., Oreopoulos D.G. Correlation between peripheral and central skeletal' mineral content in chronic renal failure patients and in osteoporotics // Skeletal Radiol. 1977. - Vol. 1. - P. 169-172.

207. Meyer-Sabellek W., Gawlick D:, Gross U. Trace elements in bone: neutron activation analysis (NAA) of iliac crest biopsies // Current advances in skeletogenesis (Eds.: A. Ornou, A. Harell, J. Sela). Elsevier Science Publishers-B.V., 1985.-P. 347-351.

208. Milachowski K. Investigation^ of ischaemic necrosis of the femoral head with trace elements // Int. Orthop. 1988. - Vol. 12, N 4. - P. 323-330.*

209. Morgan W.D. The development of in vivo body composition studies at Swansea // Nuclear-Based Techniques for In Vivo Study of Human Body Composition, IAEA-RL-131. Vienna: IAEA, 1986. - P. 89-111.

210. Morgan W.D., Ryde S.J.S. Description of system for in vivo neutron activation analysis. Nuclear-Based Techniques for In Vivo Study of Human Body Composition, IAEA-RL-131. Vienna: IAEA, 1986. - P. 227.

211. Moriya J., Furuta T. Choice of Optimum Geometrical' Conditions for Radioisotope X-Ray Fluorescence Analysis (I) //Radioisotopes. 1973a. - Vol. 22, N 9,-P. 485-492.

212. Moriya J., Furuta T. Choice of Optimum Geometrical1 Conditions for Radioisotope X-Ray Fluorescence Analysis (H) //Radioisotopes. 1973b. - Vol. 22, N ll.-PI 615-623.

213. MosulishviliL.M., Kolomi'tsev M.A., Dundua V.Yu., Shonia N.I., Danilova O.A. Multielement standards for instrumental neutron activation analysis of biological materials // J. Radioanal. Chem. 1975. - Vol. 26, N 1. - P. 175-188.

214. Mosulishvili L. M:, Dundua V. Yu., Kharabadze N. E., Efremova E. Yu., Chikhladze N. V. Synthetic multielement standard samples for serial neutron activation analysis of biological materials // J. Radioanal. Nucl. Chem. 1984. -Vol. 83, N1.-P. 13-19.

215. Murray M.M., Bowes J.H. The composition of enamel, dentine and root in caries and pyorrhea // Brit. Dent. J. 1936. - Vol. 61. - P. 473-477.

216. Newton D., Anderson J., Battye C.K., Osborn S.B., Tomlinson R.W.S. Activation analysis in vivo using 5 MeV incident neutrons // Int. J. Appl. Rad. Isot. 1969. - Vol. 20. - P. 61-68.

217. Nozaki, T., Schikawa, M., Sasuga, T., Inarida M.: Neutron activation analysis of uranium in human bone, drinking water and daily diet // J. Radioanal. Chem. -1970.-Vol. 6.-P. 33-40.

218. Nuclear-Based Techniques for In Vivo Study of Human Body Composition, IAEA-RL-131. Vienna: IAEA, 1986 - 260 p.

219. Nusbaum, R.E., Butt, E.M., Gilmour, T.C., DiDio, S.L. Relation of air pollution to trace metals in bone // Arch. Environ. Health. 1965. - Vol. 10. - P. 227-232.

220. Obrant K.J., Odselius R. The concentration of calcium and phosphorus in trabecular bone from iliac crest // Calcif. Tissue Int. 1986. - Vol. 39, N 1. - P. 8-10.

221. Papageorgopoulou C. Anthropological research of skeletal material5 from a Byzantine cemetery from Epirus, with special attention on dietary patterns // Trace element in humans: New perspectives. Athens, 2001. - P. 432-441.

222. Paradellis T., Karydes A.G., Manouras A., Nikolaou K., Apostolidis N. Potassium-rubidium and calcium-strontium metabolism in humans// Trace element in humans: New perspectives. Athens, 1997. - P. 585-591.

223. Parr R. Inter-comparisom of minor and trace elements in IAEA AnimalBone (H-5), Progress Report No. 1. Vienna: IAEA, 1982.

224. Porte N., Mauerhofer E., Denschlag H.O. Test of multielement analysis of bone samples using instrumental neutron activation analysis (INAA) and anti-Compton spectrometry // J. Radioanal. Nucl. Chem. 1997. - Vol. 224, N 1-2. -P. 103-107.

225. Rapp1 K., Becker C., Lamb S.E., Icks A., Klenk J. Hip fractures in institutionalized elderly people: Incidence rates and» excess mortality // J. Bone Miner. Res. 2008. - Vol. 23, N 11. - P. 1825-1831.

226. Rhodes J.R: Design and Application of X-Ray Emission Analysis using Radioisotope X-Ray or Gamma Ray Sources. Special Technical Publication 485. -Philadelphia: American Society for Testing and Materials, 1971. P. 243-285.

227. Robertson J.D., Samudralwar D.L. Ion beam, analysis of the bone tissue of Alzheimer's disease patients // Nucl. Instr. Methods Phys. Res. 1992. - Vol. B64.-P. 553-557.

228. Ryde S.J.S., Morgan* W.D., Evans C.J:, Dutton J., Sivyer A1., McNeil E., Sandhu S. A new multi-element system using Cf-252: Calibration and performance // In vivo Body Composition Studies, Chapter 47. IPSMS, 1987. -P. 287-291.

229. Saiki M., Takata M.K., Kramarski S., Borelli A. Instrumental neutron activation analysis of rib bone samples and of bone reference materials // Biol. Trace Elem. Res. 1999. - Vol. 71-72. - P. 4H6.

230. Samudralwar D.L., Robertson J.D. Determination of major and trace elements in bones by simultaneous PIXE/PIGE analysis // J. Radioanal. Nucl. Chem., Articles. 1993. - Vol. 169, N 1. - P. 259-267.

231. Schneider V.S., Mc Donald J. Skeletal calcium homeostasis and> counter-measures to prevent disease osteoporosis // Calcif. Tissue Int. 1984. — Vol. 36.-P. 151-154.

232. Schroeder, H.A., Tipton, I.H., Nason, A.P. Trace metals in man: strontium and barium // J. Chron. Dis. 1972. - Vol. 25. - P. 491-517.309: Schwartz M:K. Role of trace elements in cancer // Cancer Res. — 1975. Vol. 35, N 11.-P. 3481-3487.

233. Scott M.C., Chettle D.R. In-vivo elemental analysis in occupational medicine // Scand. J: Environ. Health. 1986. - Vol. 12: - P. 81-96.

234. Seiler G. In-vivo-Bestimmung von Kalzium und Phosphor in der Hand durch Neutronenaktivierungsanalyse mit Cf-252. KFK 2420. Karlsruhe: Gesellschaft fur Kernforschung m.b.H., 1977. - 90 s.

235. Shike M., Harrison J.E., Sturtridge W.C., Tam C.S., Jeejeebhoy K.N. A metabolic bone disease in partients on long-term total parenteral nutrition // Annal. Intern. Med. 1980. - Vol. 92. - P. 343-350.

236. Sidney K.H., Shephard R.J., Harrison J.E. Endurance training and. body composition of the elderly // Amer. J. Clin. Nutr. 1977. - Vol: 30. - P. 326-333.

237. Smith J.W. Sodium activation by fast neutrons in man phantoms // Phys. Med. Biol. 1962. - Vol. 7, N 3: - P. 341-351.

238. Smith M.A., Macpherson* J.N. Activation analysis by 252Cf for the estimation of the calcium content of bone // Calc. Tiss. Res. 1977. — Vol. 22. - P. 568-571.

239. Smith M.A., Tothill P. Development of apparatus to measure calcium changes in the forearm and spine by neutron activation analysis using californium-252 // Phys. Med. Biol. 1979: - Vol. 24, N 2. - P. 319-329.

240. Smith M.A., Eastell R., Kennedy N.S.J., Mcintosh L.G., Simpson J.D., Strong J.A., Tothill P. Measurement of spinal calcium by in vivo neutron activation analysis in osteoporosis // Clin. Phys. Physiol. Meas. 1981b. - Vol. 2, N 1. - P. 45-48.

241. Soremark R., Lundberg M. Gamma-ray spectrometric analysis of the concentrations of Cr, Ag, Fe, Co, Rb and- Pt in normal human enamel // Acta Odont. Scand. 1964. - Vol. 22. - P. 255-259.

242. Sowden E.M., Stitch S.R. Trace elements in human tissue. 2. Estimation of the concentrations of stable strontium and barium in human bone // Biochem. J. -1957. Vol. 67, N h - P.1104-109.

243. Spadaro J.A., Becker R.D. The distribution of trace metal ions in bone and tendon // Calc. Tiss. Res. 1970.- - Vol. 6, N 1. - P. 49-54.

244. Stack M.V., Burkitt A.J., Nickless G. Lead in children's teeth // Nature. -1975.-Vol. 255, N5504.-P. 169.

245. Steinnes E., Dahm S., Furseth R. Concentration of rare earths in dentine and enamel (A pilot study) // Acta Odont. Scand. 1974. - Vol. 32. - P. 125-129.

246. Storey E., West V.C. Factors modifying Ca/Sr discrimination by bone // Calc. Tiss. Res. 1971. - Vol. 6, N 4. - P. 290-297.

247. Strechlow C.D., Kneip T.J. (1969) The distribution, of lead' and zinc in the human skeleton // Am. Ind. Hyg. Assoc. Ji 1969. - Vol. 30. - P. 372-378.

248. Stroobants J.B., Bodart F., Deconninck G., Vreven J. Radiation' exposure during in vivo analydid of human dental enamel by proton irradiation- // Health» Phys. 1979. - Vol: 36, N 3. - P. 423-428.

249. Sturtridge W.C., Harrison J.E., Wilson D.R. Long term treatment of Paget's disease with salmon calcitonin // Can. Med. Assoc. J. — 1977. Vol. 117. - P. 1031-1034:

250. Sumino K., Hayakawa K., Shibata T., Kitamura S. Heavy metals in normal Japanese tissues // Arch. Environ. Health. 1975. - Vol. 30. - P. 487-494.

251. Suzuki Y. The normal levels of fluorine in the bone tissue of Japanese subjects // Tohoku J. Exp. Med. 1979. - Vol. 129, N 4. - P. 327-336.

252. Takata M.K., Saiki M., Sumita N.M., Saldova P.H.N., Pasqualucci C.A. Trace element determinations in human cortical and trabecular bones // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2005. - Vol. 264, N 1. - P. 5-8.

253. Tanaka G.-I., Kawamura1 H., Nomura* E. Distribution of strontium in the skeleton and in the mass of mineralized bone // Health Phys. 1981. - Vol. 401 -P. 601-614.

254. Tapper U., Vuorinen H., Mussalo-Rauhamaa H. Elemental analysis of long bones in infants from Ficana excavations // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res., Section B. 1990. - Vol. 49, N 1-4. - P. 245-249.

255. Tothill P., Smith M.A. Development of in vivo neutron activation analysis and photon absorptiometry in Edinburgh. Nuclear-Based Techniques for In Vivo Study of Human Body Composition, IAEA-RL-131. Vienna: IAEA, 1986: - P. 69-75.

256. Turkstra J*. The multi-element analysis of teeth and other biological material by instrumental neutron activation // The Analysis of Biological Materials. Pretoria, South Africa: Pergamon Press, 1977. - P. 49-56.

257. Tzaphlidou M., Zaichick V. Sex- and age-related Ca/P ratio in trabecular bone of femoral neck of healthy humans // Metal Ions in Biology and Medicine. Vol.7. Paris: John Libbey Eurotext, 2002a. - P. 639-644.

258. Tzaphlidou M., Zaichick V. Neutron activation analysis of calcium/phosphorus ratio in rib bone of healthy humans // Appl. Rad. Isotop. 2002b. - Vol. 57. — P. 779-783.

259. Tzaphlidou M., Zaichick V. Sex- and age related Ca/P ratio in cortical bone of femoral neck of healthy humans // Macro and Trace Elements. 21 Workshop. — Jena; Friedrich Schiller University, 2002c. P. 1359-1367.

260. Tzaphlidou M., Zaichick V. Calcium, Phosphorus, Calcium-Phosphorus ratio in rib bone of healthy humans // Biol. Trace Elem. Res. — 2003a. Vol'. 93. - P. 63-741

261. Tzaphlidou Ml, Zaichick V. Calcium/phosphorus ratio in the femoral neck and iliac crest of healthy humans as determined-by neutron activation analysis // Trace Elements in Human: New Perspectives. Part III Athens, 2003b. - P. 1329-1337.

262. Tzaphlidou M., Zaichick V. Sex and age related Ca/P ratio in cortical bone of iliac crest of healthy humans // J. Radioanal. Nucl. Chem. 20041 - Vol. 259, N 2. -P. 347-349.

263. Utsumi M., Tohno S., Minami T., Okazaki Y., Moriwake Y., Yamada M., Tohno Y. Age-independent constancy of mineral contents in human ribs // Biol. Trace Elem: Res. 1999. - Vol. 67, N 2. - P. 165-71.

264. Vaisman N., Pencharz P.B., Geary D.F., Harrison J.E. Changes in body composition in children following kidney transplantation // Nephron. 1988. -Vol. 50.-P: 282-287.

265. Vernois V., Deschamps N., Revel G. Characterization of human dental enamel by epithermal neutron activation analysis // J. Trace Elem. Electrolytes Health Dis.- 1989. Vol. 3, N 2. - P. 67-70.

266. Vinz H. Untersuchungen über die Dichte den Wasser- und den Mineralgehalt des kompakten menschlichen Knochengewebes in Abhängigkeit vom Alter // Gegenbaurs Morph. J. 1970. - Vol. 115, N 3. - P. 273-283.

267. Vogel J.M., Whittle M.W. Bone mineral content changes in the Skylab astronauts // Am. J. Roengenol. Radium Ther. Nucl. Med. 1976. - Vol. 126. - P. 1296-1297.

268. Vuorinen H.S., Tapper U., Rauchamaa H.M. Trace and heavy metals in infants, analysis of long bones from Ficana, Italy, 8-6 century BC // J. Archaeol. Sei. -1990. Vol. 17, N 3. - P. 237-254.

269. Wadkins C.L., Peng C.F. Strontium metabolism and mechanism of interaction with mineralized tissues. Handbook of Stable Strontium. Plenum Press, 1981. — PI 545-561.

270. Wallace J., Scarpa A. Regulation of parathyroid hormone secretion in vitro by divalent cations and cellular metabolism // J. Biol. Chem. — 1982. Vol. 257, N 18.-P. 10613-10616.

271. Wiechula D., Jurkiewicz A., Loska K. Arsenic content in the femur head of the residents of Southern and Central'Poland // Biol. Trace Elem. Res. 2003. - Vol. 92.-P. 17-25.

272. Woodard H.G. The elementary composition of human cortical bone // Health Phys. 1962. - Vol. 8,N 5. - P. 513-517.

273. Woodard H.Q., White D.R. Bone models for use in radiotherapy dosimetry // Brit. J. Radiol. 1982. - Vol. 55. - P. 277-282.

274. Wotties J.R.W., Das H.A. Determination of calcium, phosphorus and fluorine in bone by instrumental fast neutron activation analysis // J. Radioanal. Chem. — 1980. Vol. 59, N 1. - P. 213-219.

275. Yamagata N., Murata S., Torii T. The cobalt content of human body // J. Radiat. Res. 1962. - Vol. 3. - P. 4-8.

276. Yoshinaga J., Suzuki T., Morita M., Hayakawa M. Trace elements in ribs of elderly people and elemental variation in the presence of chronic diseases // Sei. Total Environ. 1995. - Vol. 162. - P. 239-252.

277. Yoshinaga J., Suzuki T., Morita M. Sex- and age-related variation in elemental concentrations of contemporary Japanese ribs // Sei. Total Environ. 1989. - Vol. 79.-P. 209-221.

278. Zaichick S;, Zàichiçk V., Karandàshev V., Moskvina II Assessment of 59 trace: element? contents- in: rib bone of healthy humans; by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry // Trace Elements in Human: New Perspectives. Athens, 2009.-P. 344-354.

279. Zaichick V. The in vivo neutron activation analysis of calcium in the skeleton of normal? subjects^ with hypokinesia: and bone diseases // J; RadioanaK Nucl: Ghem:, Articles. 1993; - Volt 169r №2: - P; 307-^ 16;

280. Zaichick V. Instrumentait activation and X-ray fluorescent analysis of human bones in health and disease // J. Radioanal. Nucl. Ghem;, Articles. 1994. - Vol. 179, N 2. — P. 295-303.

281. Zaichick V. Application of synthetic reference materials in the Medical Radiological Research Centre // Fresenius JLAnal;rChem: 1995. - Vol: 352. - P. 219-223. . '

282. Zaichick V. Age dynamics: of Ca, Cl, K, Mg, Mn,.Na, P, and Sr contents in femoral cancellous bone of healthy female and male // Trace Elements in Human: New Perspectives. Athens, 2003a. - Part I. - P. 128-137.

283. Zaichick V. Sex and age related Ca/P ratio in trabecular bone of iliac crest of healthy humans // Macro and Trace Elements. 22 Workshop. Jena: Friedrich Schiller University, 2004c. - Vol. 1. - P. 248-255.

284. Zaichick V. Comparison of Ca, CI, K, Mg, Mn, Na, P, and Sr contents in cancellous bone of human femoral neck and iliac crest // Trace Elements in Human: New Perspectives. Athens, 2005. - P. 289-295.

285. Zaichick V. Medical elementology. as a new scientific discipline // J. Radioanal. Nucl. Chem: 2006a;,- Vol; 269; N 2. - P; 303-309:

286. Zaichick V. NAA of Ca, CI, K, Mg, Mn, Na, P, and Sr contents in the human cortical and trabecular bone // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2006b. - Vol. 269, N 2.-P. 653-659.

287. Zaichick V. INAA application in the assessment of selected elements in cancellous bone of human iliac crest // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2006. - Vol. 271, No. 3.- P. 573-576.

288. Zaichick V. Neutron activation analysis of trace element contents in the crowns of human permanent teeth // Neutron Spectroscopy, Nuclear Structure, Related Topics. -Dubna: JINR, 2009a. P: 288-295.

289. Zaichick V. Neutron activation analysis of Ca, CI, K, Mg, Mn, Na, P, and Sr contents in the crowns of human permanent teeth // J. Radioanal. Nucl. Chem. -2009b. Vol. 281, N 1. - P. 41-45.

290. Zaichick V., Dyatlov A., Zaihick S. INAA application in the age-dynamics assessment of maijor, minor, and trace elements in the human rib // J. Radioanall Nucl. Chem. 2000. - Vol: 244, N-1'. - P. 189-193.

291. Zaichick V., Morukov B: In vivo bone mineral studies on volunteers during a 370-day antiorthostatic hypokinesia test // Appl. Radiat. Isot. 1998. - Vol. 49; N 5/6.-P. 691-694.

292. Zaichick V., Ovchjarenko N.N. In vivo X-ray fluorescent analysis of Ca, Zn, Sr, and Pb in frontal tooth enamel // J. Trace and Microprobe Techniques. 1996. -Vol. 14, N 1. - P. 143-152.

293. Zaichick V., Tzaphlidou M. Determination of calcium, phosphorus, and the calcium/phosphorus ratio in cortical bone from the human femoral neck by neutron activation analysis // Appl. Rad. Isotop. 2002. - Vol. 56. - P. 781-786.

294. Zaichick V., Tzaphlidou M. Calcium and phosphorus concentrations and calcium/phosphorus ratio in trabecular bone from femoral neck of healthy humans as determined by neutron activation analysis // Appl. Rad. Isotop. 2003. - Vol. 58.-P. 623-627.1. CJ3

295. Zaichick V., Zaichick S. Instrumental effect on the contamination of biomedical samples in the course of sampling // J. Anal. Chem. 1996. - Vol. 51, N12.-P. 1200-1205.

296. Zaichick V., Zaichick S. A search for losses of chemical elements during freeze-drying of biological materials // J. Radioanal. Nucl. Chem. — 1997. Vol. 218, N2.-P. 249-253.

297. Zaichick V., Zaichick S. Instrumental neutron activation analysis of trace element contents in the rib bone of healthy men // J. Radioanal. Nucl. Chem. -2009. Vol. 281, N1. - P. 47-52.

298. Zajcik V.E., Stepanenko V.F., Rjabuchin Yu.S. Zur quantitativen Neutronenaktivierungs-Autoradiographie von 6Li in Biopraparaten mit Hilfe von Nitrozellulosrfilm // Radiobiol. Radiother. 1972. - Band 13, Helf 6. - S. 691703.

299. Zhang Y., Zhang Y., Tong Y., Qiu S., Wu X., Dai K. Multi-element determination in cancellous bone of human femoral head by PIXE // J. Radioanal. Nucl. Chem., Letters. 1996. - Vol. 212, N 5. - P. 341-351.

300. Ziegler J.F., Biersack J.P., Littmark U. The stopping and ranges of ions in solids. New York: Pergamon Press, 1985. — 316 p.

301. Zipkin I., McClure F.J., Leone N.C., Lee W.A. Fluoride deposition in human bones after prolonged ingestion of fluoride in drinking water // US Public Health Rep. 1985 . - Vol. 73. - P. 732-740.

302. Zwanziger H. The multielemental analysis of bone: A review // Biol. Trace Elem. Res. 1989. - Vol. 19. - P. 195-232.

Информация о работе

Зайчик, Владимир Ефимович
доктора биологических наук
Обнинск, 2011
ВАК 03.01.01

Диссертация

Использование ионизирующего излучения различного качества в изучении элементного состава костной ткани человека в норме, патологии, при лучевом и экстремальных воздействиях - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы