Можливості інфрачервоної спектроскопії та рентгеноструктурного аналізу в оцінці мінерального складу сечових каменів

Abstract

В роботі представлені результати комбінованого застосування інфрачервоної спектроскопії та рентгеноструктурного аналізу в оцінці мінерального складу сечових каменів, отриманих в результаті проведення екстракорпоральної ударно-хвильової літотрипсії, у 34 пацієнтів з сечокам`яною хворобою. Реєстрація інфрачервоних спектрів проводилася на інфрачервоному спектрофотометрі ІКС-29 (LOMO) в спектральному діапазоні 4000-400 см-1. Рентгеноструктурний аналіз проводився методом рентгенівської дифракції на рентгенівському дифрактометрі ДРОН-4-07. У 22 (64,70%) зразках сечових каменів результати оцінки мінерального складу, за даними інфрачервоної спектроскопії повністю відповідали даним рентгеноструктурного аналізу. В більшості каменів ідентифікувалися вевелліт, гідроксилапатит і сечова кислота. У 4 (11,76%) випадках інфрачервона спектроскопія не дозволила точно ідентифікувати фосфатний компонент у складі каменю. Серед мінеральних складових, які мали однакові характеристики в інфрачервоному спектрі, та відповідали фосфату кальцію, при проведенні рентгеноструктурного аналізу в 3 (8,82%) випадках було виявлено гідроксилапатит, в 1 (2,94%) зразку – струвит. 8 (23,52%) зразків сечових каменів мали аморфно-кристалічну структуру, яка в інфрачервоному спектрі характеризувалася смугами поглинання, які відповідали вевелліту. При проведенні рентгеноструктурного аналізу даних зразків, на дифрактограмі визначалися недиференційовані ділянки у вигляді гало, що свідчить про наявність рентгенаморфної фази. Отримані дані свідчать про можливість використання інфрачервоної спектроскопії як методу першого вибору в оцінці мінерального складу сечових каменів. Рентгеноструктурний аналіз є доцільним в якості уточнюючої методики з метою ідентифікації фосфатного компонента каменя, що має кристалічну структуру, а також в разі виявлення рідкісних, нетипових мінералів.

В работе представлены результаты комбинированного применения инфракрасной спектроскопии и рентгеноструктурного анализа в оценке минерального состава мочевых камней, полученных в результате проведения экстракорпоральной ударно-волновой литотрипсии у 34 пациентов с мочекаменной болезнью. Регистрация инфракрасных спектров проводилась на инфракрасном спектрофото-метре ИКС-29 (LOMO) в спектральном диапазоне 4000 - 400 см-1. Рентгеноструктурный анализ проводился методом рентгеновской дифракции на рентгеновском дифрактометре ДРОН-4-07. В 22 (64,70%) образцах мочевых камней результаты оценки минерального состава, по данным инфракрасной спектроскопии полностью соответствовали данным рентгеноструктурного анализа. В большинстве камней идентифицировались вевеллит, гидроксилапатит и мочевая кислота. В 4 (11,76%) случаях данный метод не позволил точно идентифицировать фосфатный компонент в составе камня. Среди минеральных составляющих, которые имели одинаковые характеристики в инфракрасном спектре, и соответствовали фосфату кальция, при проведении рентгеноструктурного анализа в 3 (8,82%) случаях был идентифицирован гидроксиапатит, в 1 (2,94%) образце - струвит. 8 (23,52%) образцов мочевых камней имели аморфно-кристаллическую структуру, которая в инфракрасном спектре характеризовалась полосами поглощения, соответствующими вевеллиту. При проведении рентгеноструктурного анализа данных образцов, на дифрактограмме определялись недифференцированные участки в виде гало, что свидетельствовало о наличии аморфной фазы. Полученные данные свидетельствуют о возможности использования инфракрасной спектроскопии как метода первого выбора в оценке минрального состава мочевых камней. Рентгеноструктурный анализ целесообразен в качестве уточняющей методики с целью идентификации фосфатного компонента камней кристаллической структуры, а также в случае выявления редких, нетипичных минералов.

This paper presents the results of the combined use of infrared spectroscopy and X-ray structural analysis in assessing the mineral composition of urinary concrement obtained during extracorporeal shock wave lithotripsy in 34 patients with urolithiasis. Registration of infrared spectra was carried out by an IKS-29 (LOMO) infrared spectrophotometer in the spectral range 4000 - 400 cm-1. X-ray structural analysis was carried out by X-ray diffraction using an X-ray diffractometer DRON-4-07. The mineral composition of 22 (64,70%) urinary stone samples according to infrared spectroscopy data, fully corresponded to the data of Xray structural analysis. Vevellite, hydroxylapatite and uric acid were identified in most stones. In 4 (11,76%) cases, this method did not allow us to identify the phosphate component in the composition of the concrements accurately. Among the mineral components, which had the same characteristics in the infrared spectrum and corresponded to calcium phosphate, during the X-ray structural analysis, hydroxyapatite was identified in 3 (8,82%) cases, and struvite in 1 (2,94%) sample. 8 (23,52%) samples of urinary concrements had an amorphous-crystalline structure, which in the infrared spectrum was characterized by absorption bands corresponding to vevellite. When X-ray diffraction analysis of these samples was carried out, undifferentiated areas in the form of a halo were determined on the diffractogram that pointed out the presence of an amorphous phase. The data obtained demonstrate the potential of using infrared spectroscopy as the first choice method in assessing the mineral composition of urinary stones. X-ray structural analysis can be recommended as a clarifying technique in order to identify the phosphate component of stones of a crystal structure, as well as in the case of detecting rare, atypical minerals.