Evaluation of the possibility of objective determination of the depth of skin damage, the thickness of skin layers and their histological correspondence using OCT
Evaluation of the possibility of objective determination of the depth of skin damage, the thickness of skin layers and their histological correspondence using OCT
Abstract
In modern combustiology, the development of a method for objective multifocal assessment of the degree of tissue damage in real time is still an urgent task, which would allow more accurately identifying not only the true structure of the injury, but also determining the most adequate tactics for treating the patient.
At the same time, the possibility of objective control of the therapy process would allow not only to carry out its timely correction, but also to predict the outcome of the disease and determine possible ways to correct the remaining changes in the tissues.
The optimal method for intravital visualization of skin structure in real time is optical coherence tomography (OCT), which is essentially an analogue of "optical biopsy".
1. Введение
Проблема ожоговой травмы является одной из наиболее актуальных проблем в современной медицине, и часто ассоциируются с высоким риском осложнений, инвалидности и летальным исходом.
Прежде всего, это связано с ее распространенностью в быту, среди мирного населения, а становится особенно актуально в период боевых действий, в связи с чем, перед комбустиологами, хирургами и дерматологомами ставиться непростая задача о лечении и восстановлении ожоговых больных.
Главным типом оперативного лечения для восстановления целостности кожи у ожоговых пациентов, служит свободная кожная аутодермопластика аутотрансплантатом, входящая в алгоритм раннего хирургического лечения пострадавших .
Сложность субъективной верификации глубины ожога обусловлена частой неоднородностью поражения, динамичностью морфологической картины, окончательное становление которой происходит, как правило, через 7-10 суток после травмы.
Визуальное исследование является обязательным, но не позволяет достоверно оценить глубину поражения и выявить состоятельность барьерной функции кожи. Martin N.A.и Falder S. показали, что оценка степени термического поражения на основании температуры и продолжительности воздействия повреждающего агента в клинической практике не оптимальна, что актуализирует вопрос о развитии объективных инструментальных методик in vivo .
Наряду с обязательным визуальным мониторингом состояния ожоговой раны, окружающих тканей и трансплантата, должно проводятся исследования по оценке функциональных параметров пересаженной кожи и собственных тканей.
Основную трудность для развития методов диагностики ожоговой травмы создает невозможность контролируемого лабораторного воспроизведения ее различных вариантов на человеке , . Многочисленные работы посвященные подобным экспериментам, проводимым на лабораторных животных, позволяют получить лишь косвенные данные, так как присутствуют существенные различия между структурой, метаболизмом и процессами регенерации в коже животных и человека .
Таким образом, вопрос объективной оценки глубины повреждения при ожоговой травме у человека остается открытым , , .
С другой стороны, совершенно необходимым условием для оптимального оперативного лечения является выбор толщины кожного трансплантата и установка шага дерматома. Выбор осложняется различием толщины кожных слоев не только у пациентов различного пола и возраста, но и кожи различной анатомической локализации у одного пациента , , .
Оптическая когерентная томография – единственный высокоразрешающий неинвазивный метод визуализации структуры биотканей, близкий по информативности к эксцизионной биопсии, позволяющий верифицировать наличие важного критерия для дифференциальной диагностики ожогов кожи II и III степени: дериватов кожи . Таким образом, оптимальным способом прижизненной визуализации структуры кожи в режиме онлайн является метод оптической когерентной томографии, который является аналогом «оптической биопсии» .
2. Методы и принципы исследования
Цели:
- оценить возможность объективного определения глубины повреждения кожных покровов, толщины кожных пластов и их гистологического соответствия с помощью ОКТ в режиме ex vivo;
- улучшить результаты лечения пациентов с термическими поражениями кожи, путем совершенствования способов диагностики, которые позволят объективно оценить глубину повреждения кожи и выбрать оптимальную толщину кожного лоскута при дерматомии.
Материалы и методы. Патологоанатомическое исследование проводили на базе патологоанатомических отделений ряда клинических учреждений, исследованы образцы кожи ампутированных нижних конечностей (n=5). Проводили ОКТ исследование неповрежденной кожи с последующей ОКТ фиксацией результата последовательного послойного удаления пластов кожи (дерматомии) с помощью дерматома.
В работе использовали визуализатор топограф оптико-когерентный ОКТ-1300 со следующими техническими характеристиками: центральная длина волны – 1300 нм, скорость сканирования – 92 кГц, глубина сканирования – 1,5 мм, продольное разрешение – 20 мкм, поперечное разрешение – 25 мкм, мощность излучения на объекте – 0,75 мВт (ниже допустимого уровня ANSI). Обработку полученных ОКТ-изображений выполняли с помощью специализированных программ HF_OCTf_512Cuda+ViewKub, HF_OCTf_Viewer.
В эксперименте использован фрагмент кожи бедра с подкожной клетчаткой, полученный в результате плановой ампутации. Проводили ОКТ исследование неповрежденной кожи с последующей ОКТ фиксацией результата последовательного послойного удаления пластов кожи (дерматомии) с помощью дерматома с шагом 200 мкм. Из каждого отделенного фрагмента был изготовлен гистологический препарат.
Получено добровольное информированное согласие пациента на гистологическое исследование ампутационного материала.
Рисунок 1 - ОКТ-изображение исходного состояния кожи бедра поcле ампутации. Визуализируется характерная пятислойная структура, типичная для здоровой кожи
3. Основные результаты
Рисунок 2 - ОКТ-изображения фрагментов кожи, удаленных с помощью дерматома (a, d, g, j, m, p), соответствующих им гистологических препаратов (b, e, h, k, n, q) и участков ампутационного материала на месте последовательного удаления фрагментов дерматомом (c, f, i, l, j, r)
4. Заключение
Оптическая когерентная томография- может быть использована для прижизненной диагностики практически всех паталогических процессов происходящих в коже: все фазы воспаления, некроз, гиперкератоз, паракератоз, гранулез, акантоз, спонгиоз и т.д. а так же некоторые патологические процессы протекающие в дерме .
Оптическая когерентная томография является неинвазивным, безопасным методом диагностики, следовательно, позволяет проводить частые мультифокальные исследования кожи без каких-либо побочных эффектов, так же она достаточна проста в использовании, что позволяет осуществлять частый мониторинг течения заболевания на фоне проводимой терапии in vivo. ОКТ-визуализация не вызывает травм и отсроченных нежелательных явлений, поскольку при данном методе диагностики используется излучение в ближайшем инфракрасном диапазоне длин волн мощностью всего 1 МВт, и не доставляет неприятных субъективных ощущений во время исследования .
Проведенное исследование демонстрирует возможности ОКТ как метода, способного предоставить объективную информацию об исходном состоянии целой и поврежденной кожи, определяя глубину травматического воздействия, а так же определять толщину кожных пластов, полученных в результате дерматомии.
Практическое применение данной методики обследования позволит существенно улучшить диагностику повреждений и выбрать оптимальный вариант кожной пластики, необходимой конкретному пациенту, что отвечает современным тенденциям развития и практического применения персонифицированной терапии.