Автореферат и диссертация по медицине (14.00.01) на тему:Возможности и место поляризационно-чувствительной оптической когерентной томографии и оптической когерентной микроскопии в дерматологических исследованиях

На правах рукописи

003453584

Петрова Ксения Сергеевна

ВОЗМОЖНОСТИ И МЕСТО ПОЛЯРИЗАЦИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ КОГЕРЕНТНОЙ ТОМОГРАФИИ И ОПТИЧЕСКОЙ КОГЕРЕНТНОЙ МИКРОСКОПИИ В ДЕРМАТОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

14.00.11 - кожные и венерические болезни

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

2 1 НОЯ 2№

Москва -2008

003453584

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Нижегородская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Никулин Николай Константинович Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Курдина Мария Игоревна доктор медицинских наук, профессор Халдин Алексей Анатольевич

Ведущая организация:

Институт усовершенствования врачей Министерства Обороны Российской Федерации

Защита состоится «£)> , о 20(3 г- в _ часов на заседании

диссертационного совета Д. 208.040.10 при ГОУ ВПО Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова 119991, г. Москва, ул. Трубецкая, д. 8, строение 2

С диссертацией можно ознакомиться в научно-медицинской библиотеке ГОУ ВПО Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова (117997, г. Москва, Нахимовский проспект, д. 49)

Автореферат разослан « •[ » ¡Ю О- 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор медицинских наук, профессор

Эрдес Светлана Ильинична

Общая характеристика работы Актуальность проблемы

Разработка высоко информативных прижизненных методов исследования морфологии биотканей и исследование возможностей эффективного их использования для оценки структурного состояния кожи в норме и при патологических состояниях являются актуальной проблемой современной дерматологии.

В силу сходства получаемой информации с таковой при традиционной эксцизионной биопсии в последнее десятилетие получили развитие прижизненные методы визуализации биотканей: ультрасонография, лазерная сканирующая конфокальная микроскопия, магнито-резонансная томография и оптическая когерентная томография (ОКТ).

Благодаря сочетанию высокого разрешения (около 15 мкм), хорошего контраста изображений, достаточной глубины исследований (1,5 мм), портативности легкоуправляемого и относительно недорогого оборудования ОКТ имеет преимущества перед другими методами визуализации в дерматологических исследованиях.

В основе метода заложен принцип аналогичный ультразвуку с использованием в качестве зондирующего излучения низкоинтенсивного света ближнего инфракрасного диапазона в интервале длин волн между 700 и 1300 нм. Визуализация структуры биологических тканей осуществляется за счет регистрации рассеянной назад части зондирующего излучения от внутритканевых элементов, отличающихся по показателю преломления и свойствам обратного рассеяния.

Установлена возможность ОКТ визуализировать роговой слой и клеточные слои эпидермиса, сосочковый слой и верхнюю часть сетчатого отдела дермы, придатки кожи, прижизненно дифференцировать основные патоморфологические процессы в коже, а так же некоторые папулезные, везикулезные, буллезные заболевания, заболевания сопровождающиеся эритродермией, доброкачественные и злокачественные новообразования кожи (Гладкова Н. Д., 2008; Петрова Г.А. и др., 2008).

Визуализатор-топограф оптико-когерентный компьютеризированный для неинвазивного исследования внутренней структуры поверхностных тканей человека «ВОК» (регистрационное удостоверение № ФС 022а2005/2035-05 от 05 августа 2005 года) разрешен к применению. Метод прижизненного исследования морфологии кожи методом ОКТ зарегистрирован в России в виде новой медицинской технологии (регистрационное удостоверение № ФС-2006/265 от 15 августа 2006 г.).

Однако использование ОКТ для прижизненного исследования структурного состояния кожи имеет достаточно серьезные ограничения. Основными из них являются: невозможность визуализации клетки, недостаточно четкая визуализация зоны дермо-эпидермального соединения в тонкой коже, что препятствует точным измерениям толщины эпидермиса и не позволяет использовать метод для решения некоторых диагностических

задач, а так же отсутствие надежных ОКТ-отличий при опухолях и воспалительных процессах ( Дерпалюк Е. Н., 2006; Agache Р. et al., 2004; Weisel J., 2004).

Высказываются предположения, что увеличение информативности метода может быть достигнуто с помощью поляризационно-чувствительной модификации ОКТ (ПЧ ОКТ), позволяющей оценить изменения поляризации зондирующего света, обусловленные воздействием исследуемой среды, и, таким образом, дифференцировать структуры ткани, которые слабо визуализируются или не визуализируются на традиционных ОКТ-изображениях (Гладкова Н. Д., 2008; Feldchtein F.I et al., 1998; Fried D. et al., 2002; Kuranov R. et al., 2002 ; Sanearan V. et al., 2002; Schmitt J. M., 1998; Xu F. et al., 1999)

Большие надежды в плане преодоления указанных ограничений ОКТ возлагаются ученым сообществом на оптическую когерентную микроскопию (ОКМ), сочетающую принципы классической ОКТ и конфокальной микроскопии, развитие которой, по мнению некоторых авторов, позволит реализовать идею «оптической биопсии» в полном объеме (Гладкова Н. Д. 2008; Gelikonov V.M. et al., 1995; Pawley J.B., 1990; Petrova G.A.et al., 2005).

Возможность использования ПЧОКТ и ОКМ, а так же их место в дерматологических исследованиях требует изучения, которому во многом препятствует отсутствие единых представлений в отношении эквивалентности слоев традиционных ОКТ-изображений конкретным слоям кожи. Если в отношении толстой кожи взгляды отечественных и зарубежных авторов на принадлежность компонентов изображений конкретным гистологическим слоям совпадают, то в отношении тонкой кожи они продолжают оставаться прямо противоположными. Вопрос идентификации слоев ОКТ-изображения здоровой тонкой кожи нуждается в экспериментальном разрешении.

Цель научного исследования:

Определить возможности ПЧОКТ и ОКМ в сравнении с традиционной ОКТ в исследовании морфологии кожи в норме и при патологических состояниях и их место в дерматологических исследованиях.

Задачи научного исследования:

1. Осуществить в эксперименте ex vivo идентификацию слоев ОКТ-изображений здоровой тонкой кожи с использованием постоперационных образцов.

2. Изучить возможности ПЧОКТ в сравнении с традиционной ОКТ визуализировать слои и структуры кожи в норме и при патологических состояниях.

3. Определить место и перспективы применения ПЧОКТ в дерматологических исследованиях.

4. Изучить возможности ОКМ в сравнении с традиционной ОКТ визуализировать слои и структуры кожи в норме и при патологических состояниях.

5. Определить место и перспективы применения ОКМ в дерматологических исследованиях.

Научная новизна исследования

Впервые экспериментально установлена эквивалентность компонентов ОКТ-изображений толстой и тонкой кожи, доказана эквивалентность 2 слоя ОКТ-изображения роговому слою, а 3 слоя - надсосочковой части клеточных слоев эпидермиса как в толстой, так и в тонкой коже.

Впервые определены ПЧОКТ-характеристики здоровой кожи различной анатомической принадлежности. Установлено, что на фоне принципиального сходства ОКТ- и ПЧОКТ-изображений здоровой кожи, последние характеризуются большей контрастностью и четкостью визуализации зоны дермо-эпидермального соединения, эпидермальных выростов и придатков кожи.

Впервые сформулированы ПЧОКТ-признаки основных патоморфологических процессов и наиболее часто встречающихся дерматозов, установлено, что воспаление, сопровождающееся экссудативными проявлениями, мало влияет на интенсивность обратного рассеяния в ортогональной поляризации, в связи с чем, установлена способность ПЧОКТ визуализировать проявления акантоза и папиляоматоза при воспалительных заболеваниях кожи, которые маскируются при ОКТ признаками воспаления, а так же прижизненно дифференцировать воспалительные и опухолевые процессы.

Впервые показано, что в силу недостаточной визуализации признаков воспаления, сопровождающегося отеком, во избежание диагностических ошибок, ПЧОКТ должна использоваться в комбинации с традиционной ОКТ.

Впервые определены ОКМ-характеристики здоровой кожи различной анатомической принадлежности. Установлено, что на фоне принципиального сходства ОКТ- и ОКМ-изображений, последние отличаются меньшей контрастностью 2 слоя (эквивалент рогового слоя), но большей контрастностью и детальностью визуализации зоны дермоэпидермального соединения, потовых и сальных желез и меньшей глубиной изображений.

Впервые установлено, что ОКМ обеспечивает более четкую визуализацию таких патоморфологических проявлений как акантоз, папилломатоз, акантолиз, спонгиотические микрополости, однако в сравнении с ОКТ хуже регистрирует проявления эссудативного воспаления, в связи с чем, в настоящей модификации должна использоваться в комбинации с ОКТ.

Практическая значимость работы

Осуществлена экспериментальная идентификация слоев ОКТ-изображения здоровой тонкой кожи, что обеспечивает дальнейшее развитие метода и внедрение его в широкую практику.

Разработаны основы практического применения новых модификаций ОКТ - ПЧОКТ и ОКМ, способных предоставлять дополнительную прижизненную информацию о структурном состоянии кожи и частично преодолеть ограничения традиционной ОКТ.

Сформулированы ПЧОКТ- и ОКМ-признаки здоровой кожи различной анатомической принадлежности, основных патоморфологических процессов и ряда кожных заболеваний.

Определены возможности ПЧОКТ и ОКМ в исследовании структурного состояния кожи в норме и при патологии в сравнении с традиционной ОКТ, сформулированы ограничения указанных модификаций.

Определено место ПЧОКТ и ОКМ в исследовании структурного состояния кожи.

Внедрение в практику

Метод прижизненного исследования морфологии кожи методом ОКТ зарегистрирован в России в виде новой медицинской технологии (регистрационное удостоверение № ФС-2006/265 от 15 августа 2006 г.).

ПЧОКТ и ОКМ как методы прижизненного исследования структурного состояния кожи внедрены в практику диагностического исследования пациентов дерматологических отделений ФГУ «Нижегородский научно-исследовательский кожно-венерологический институт Росздрава», ООО Клиника красоты «Нюанс» и ООО «Врачебная косметология» г. Нижнего Новгорода.

Результаты исследования используются в педагогическом процессе на кафедре кожных и венерических болезней и в центре повышения квалификации и переподготовки специалистов ГОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академия Росздрава».

Апробация работы

Материалы доложены и обсуждены на IX всероссийском съезде дерматовенерологов (г.Москва, 2005), V международном конгрессе эстетической медицины (г.Москва, 2005), V международном симпозиуме по эстетической медицине (г.Москва, 2006), научно - практической конференции «Инновационные технологии в медицине» (Саров, 2006 г), итернациональном симпозиуме Topical problems of biofotonics (г.Нижний Новгород, 2007),II всероссийском конгрессе дерматовенерологов (Санкт-Петербург, 2007), на 4 международных конгрессах европейской академии дерматологии и венерологии JEADV(London, UK, 2005; Vienna, Austria 2007; Rhodes, Greece ,2006; Istambul, Turkey 2008), совместном заседании кафедры кожных и венерических болезней ГОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академии Росздрава» с ученым советом ФГУ «Нижегородский научно-исследовательский кожно-венерологический институт Росздрава».

Публикации

По материалам диссертации опубликована 21 работа.

Объем и структура работы

Диссертация изложена на 193 страницах машинописного текста, содержит 1 таблицу и 71 рисунок. Состоит из введения, обзора литературы, главы, описывающей материалы и методы, 3-х глав собственных исследований, заключения, выводов, указателя литературы, включающего 62 отечественных и 155 иностранных источников.

Положения диссертации, выносимые на защиту

1. Слои ОКТ-изображений здоровой толстой и тонкой кожи человека эквивалентны: второй слой ОКТ-изображения тонкой кожи, как и в толстой коже, соответствует роговому слою, третий слой -надсосочковой части клеточных слоев эпидермиса.

2. При наличии принципиального сходства с ОКТ-изображениями, ПЧОКТ-изображения характеризуются большим контрастом, что обеспечивает более четкую визуализацию, детальную оценку зоны дермо-эпидермального соединения, а так же возможность точного измерения толщины эпидермиса.

3. Отек, сопровождающий воспаление, мало влияет на интенсивность обратного рассеяния зондирующего излучения в ортогональной поляризации, в связи с чем, ПЧОКТ способна выявлять акантоз и папилломатоз при воспалительных заболеваниях кожи, которые маскируются при ОКТ, и поэтому, может быть рекомендована для прижизненной дифференциальной диагностики опухолевых и воспалительных процессов, но должна использоваться в комбинации в традиционной ОКТ.

4. При наличии принципиального сходства с ОКТ-изображениями, ОКМ-изображения характеризуются меньшим контрастом второго и третьего слоев, характеризующих роговой слой и надсосочковую часть клеточных слоев эпидермиса, но большей контрастностью и детальной визуализацией зоны дермо-эпидермального соединения и меньшей глубиной.

5. Большее разрешение и контраст ОКМ-изображений в сравнении с традиционными ОКТ-изображениями обеспечивают более четкую визуализацию таких патоморфологических проявлений как акантоз, папилломатоз, акантолиз, спонгиотические микрополости, но в меньшей степени обеспечивают выявление признаков экссудативного воспаления, что позволяет использовать данную модификацию ОКМ-устройства только в комбинации с традиционной ОКТ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материалы и методы исследования

Исследования включали:

1. Клинический осмотр;

2. Параллельные in vivo ОКТ- и ПЧОКТ-исследования здоровой кожи различной анатомической локализации;

3. Параллельные in vivo ОКТ- и ПЧОКТ-исследования патологически измененной кожи при различных дерматозах;

4. Параллельные ОКТ- и ОКМ-исследования здоровой кожи различной анатомической принадлежности;

5. Параллельные in vivo ОКТ- и ОКМ-исследования патологически измененной кожи при различных дерматозах;

6. Морфологические исследования биопсийного материала в случаях, требующих гистологического подтверждения диагноза и гистотомографические сопоставления;

7. Эксперимент ex vivo, включающий параллельное ОКТ- и гистологическое исследование фрагментов расщепленного трансплантата кожи различной толщины с последующими гистотомографическими сопоставлениями.

Использовали:

1. Визуализатор-топограф оптико-когерентный компьютеризированный для неинвазивного исследования внутренней структуры поверхностных тканей человека «ВОК». Регистрационное удостоверение № ФС 022а2005/2035-05 от 05 августа 2005 года. Технические характеристики: длина волны излучения - 1300 нм; мощность источника излучения - 2 мВт; пространственное разрешение - 15-20 мкм, глубина сканирования - 1,5 мм; поперечный диапазон сканирования - 1,8 мм; время получения двухмерного изображения размером 200x200 точек -1,5-2 сек.

2. ПЧОКТ-устройство со следующими техническими характеристиками: длина волны излучения 920 нм; мощность источника излучения - 2 мВт; пространственное разрешение - 20-25 мкм, глубина сканирования - 1,5 мм; поперечный диапазон сканирования - 1,8 мм; время получения одновременных изображений в прямой и ортогональной поляризации с размером каждого 200x200 точек - 1,5-2 сек.

3. ОКМ-устройство со следующими техническими характеристиками: диапазон длин волн - 0,9 - 1 мкм; глубина сканирования излучения - 0,7мм; пространственное разрешение менее 5 мкм; мощность источника излучения -2 мВт; поперечный диапазон сканирования - 1,8 мм; время получения изображения с размером 200x200 точек - 1,5-2 сек.

Предприятие - изготовитель Институт прикладной физики Российской академии наук, г. Нижний Новгород, ОКПО 04683326.

Получаемые изображения представляют собой двумерные образы поперечного среза кожи на глубину до 1,5 мм, представленные в псевдоцветной коричневой палитре. Они имеют ту же ориентацию, что и поперечный гистологический срез.

Величина принятого сигнала в каждом элементе изображения (пикселе) характеризуется яркостью. Более яркие (светлые) участки

изображений соответствуют большей интенсивности отраженного назад излучения.

Оценка изображений производились с использованием следующих понятий: - структурность изображения, слоистость, высота, однородность, контраст слоев и зон в пределах слоя, характеризующихся разной интенсивностью сигнала, характеристика границ слоев и зон, интенсивность сигнала в пределах слоя и зон.

Исследования проводились в ФГУ «Нижегородский научно-исследовательский кожно-венерологический институт Росздрава», являющегося клинической базой кафедры кожных и венерических болезней ГОУ ВПО «Нижегородская Государственная медицинская академия Росздрава».

В исследовании in vivo приняли участие 40 здоровых добровольцев, при обследовании которых было получено 667 ОКТ-, ПЧОКТ- и 769 ОКМ-изображений, и 207 больных различными дерматозами, при обследовании которых было получено 5837 ОКТ-, ПЧОКТ- и 4593 ОКМ-изображений.

Эксцизионная биопсия была проведена 12 больным. Всего было проанализировано 11866 оптических изображений и 127 гистологических препаратов.

Исследования одобрены комитетом по этике при ГОУ ВПО НижГМА Росздрава (протокол № 1 от 01.08.1997 г) и комитетом при ФГУ Нижегородский НИКВИ Росздрава (протокол № 17 от 19.09.2005 г). У всех обследованных было получено добровольное письменное согласие.

С помощью специальной программы, разработанной в лаборатории биофотоники ИПФ РАН производили измерение высоты слоев ОКТ- и соответствующих им ПЧОКТ-изображений здоровой кожи различной анатомической принадлежности. Для оценки достоверности различий использовали коэффициент среднего квадратического отклонения.

С целью установления эквивалентности слоев ОКТ-изображения здоровой кожи гистологическим слоям кожи в эксперименте ex vivo использовали периферические фрагменты расщепленных трансплантатов кожи бедра размером 3x3 и 6x6 мм различной толщины, полученных с помощью электрического дерматома, оставшихся невостребованными после кожной пластики дефекта кожи взрослых ожоговых больных (42 и 47 лет) и фрагмент рогового слоя кожи стопы, полученный в результате кератолитической терапии.

Проводили параллельные ОКТ- и гистологические исследования участков фрагментов, состоящих только из рогового слоя, только из эпителия и эпителия и подлежащей дермы. Эквивалентность слоев определяли путем гистотомографических сопоставлений.

При исследовании фрагмента трансплантата, состоящего из эпителия и подлежащей дермы, в качестве метки использовали монофиламентную хирургическую нить фирмы «Ethicon» диаметром 0,1 мм, введенную в толщу трансплантата параллельно поверхности на разную глубину (первую -поверхностно, под роговой слой, вторую - под эпидермис, в пределах дермы,

третью - между ними). При гистотомографических сопоставлениях фиксировали расположение нити относительно эпидермиса и дермы в гистологическом препарате и ОКТ-изображение нити относительно слоев параллельного ОКТ-изображения фрагмента трансплантата.

Использовали цифровые изображения гистологических препаратов с увеличением 100, адекватным масштабу полученных ОКТ-изображений.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 1. Результаты экспериментальной идентификации компонентов

ОКТ-изображения здоровой кожи человека

В процессе решения первой задачи при ОКТ-исследовании фрагмента трансплантата 6x6 мм, состоящего из эпителия и подлежащей дермы, с поверхностно расположенной нитью, нить визуализировалась в виде зоны характеризующейся низким сигналом, округлой формы с четкими границами диаметром 0,1 мм в пределах 2 и 3 ОКТ-слоев. На параллельном гистологическом препарате нить была обнаружена в пределах эпидермиса. Верхняя часть нити располагалась над поверхностью гистологического образца, что могло быть связано с разрушением и потерей части рогового слоя, а так же уменьшением объема клеточных слоев эпидермиса вследствие обезвоживания в процессе изготовления гистологического препарата.

Д е

Рис. 1 ОКТ-изображения и соответствующие гистологические препараты: а, б - участка фрагмента трансплантата с поверхностно расположенной нитью; в, г - участка фрагмента трансплантата со средней глубиной расположения нити; д, е - участка фрагмента трансплантата с максимально глубоко расположенной нитью.

В процессе ОКТ-исследования участка трансплантата с максимальной глубиной расположения нити нить визуализировалась в пределах 5 ОКТ-слоя на глубине 0,15 мм. В соответствующем гистологическом препарате нить была обнаружена в сетчатом слое дермы.

На ОКТ-изображении участка со средней глубиной расположения нити нить визуализировалась в 4 ОКТ-слое, непосредственно под 3 слоем на глубине 0,1 мм. В параллельном гистологическом препарате поперечный срез нити находился в сосочковом слое дермы.

В двух последних гистологических препаратах между верхней поверхностью нити и тканью обнаруживалось свободное пространство, что могло быть следствием частичного продавливания нити в подлежащие слои лезвием микротома при изготовлении гистологического препарата вследствие ее большей плотности относительно окружающей ткани образца.

Поэтому на втором этапе эксперимента были проведены параллельные ОКТ- и гистологические исследования двух фрагментов другого трансплантата кожи бедра размером 3x3 мм толщиной 0,08 и 0,3 мм на всем протяжении. Фрагмент трансплантата толщиной 0,08 мм состоял только из надсосочковой части эпидермиса. Фрагмент толщиной 0,3 мм помимо эпидермиса включал и верхнюю часть дермы.

При ОКТ-исследовании фрагмента трансплантата толщиной 0,3 мм, содержащего эпидермис и верхнюю часть дермы, визуализировались 1,2, 3 и 4 ОКТ-слои.

На ОКТ-изображении фрагмента трансплантата толщиной 0,08 мм, состоящего только из надсосочковой части эпидермиса визуализировались 1, 2 и 3 ОКТ-слои.

Получить образец, состоящий только из рогового слоя, в ходе эксперимента не удалось.

Однако были проведены параллельные гисто-томографические исследования фрагмента (5x5 мм) рогового слоя толстой кожи подошвы, полученного в результате кератолитической терапии микоза стоп.

На ОКТ-изображении фрагмента рогового слоя толстой кожи подошвы, полученного в результате кератолитической терапии визуализировался только 2 ОКТ-слой, характеризующийся слабым сигналом.

С целью подтверждения эквивалентности 1 ОКТ-слоя верхней части рогового слоя проводили ОКТ-исследование фрагмента трансплантата толщиной 0,3 мм со стороны эпидермиса, а затем - со стороны дермы, расположив его на стекле эпидермисом книзу.

Исследование трансплантата со стороны дермы при расположении его на стекле эпидермисом книзу позволило получить ту же структуру изображения с сохранением всех 5 слоев, включая и 1. При этом никаких заметных изменений сигнала в зоне соприкосновения дермы с воздухом не отмечалось (результаты данной части эксперимента воспроизводились повторно).

Рис. 2. Второй этап эксперимента. ОКТ-изображения и соответствующие гистологические препараты: а, б - фрагмента трансплантата толщиной 0,3 мм; в, г - фрагмента трансплантата толщиной 0,08 мм; д, е - фрагмента рогового слоя толстой кожи стопы, полученного в результате кератолитической терапии. ОКТ-изображения фрагмента трансплантата толщиной 0,3 мм: ж - со стороны эпидермиса; з - со стороны дермы.

С целью зафиксировать томографически место перехода толстой кожи в тонкую, было проведено прижизненное последовательное ОКТ-исследование здоровой кожи ладонной поверхности указательного пальца (начиная с дистальной фаланги), ладони, внутренней поверхности запястья и нижней трети предплечья у 3 здоровых добровольцев.

Зонд переставляли вдоль линии исследования на расстояние 1,5 мм, меньшее, чем диаметр зонда, чтобы гарантировать непрерывность изображения, располагая зонд таким образом, чтобы направление сканирования было параллельным линии передвижения зонда.

Таким образом, было получено непрерывное изображение вертикального среза кожи ладонной поверхности второго пальца, ладони, внутренней поверхности запястья и нижней трети предплечья.

При анализе полученных изображений не было обнаружено определенной точки трансформации толстой кожи в тонкую. Переход осуществлялся постепенно, что выражалось в изменении высоты, контрастности и однородности слоев при сохранении принципиальной структуры изображения.

Результаты экспериментов позволили сделать заключение об эквивалентности 2 слоя ОКТ-изображения тонкой кожи роговому слою эпидермиса, 3 ОКТ-слоя - надсосочковой части клеточных слоев эпидермиса, 4 ОКТ-слоя сосочковому слою дермы, а точнее - зоне взаимного проникновения эпидермальных выростов и сосочков дермы (как и в толстой коже).

Косвенным подтверждением полученных результатов явились прижизненно полученные изображения чесоточного хода в тонкой коже предплечья, с расположением ходов на границе 2 и 3, ив пределах 3 ОКТ-слоев. Известно, что самка чесоточного клеща формирует ходы на уровне зернистого слоя эпидермиса. При этом ее размеры составляют в среднем около 0,25x0,35 мм.

2. Результаты применения ПЧОКТ для прижизненного исследования

морфологии кожи В процессе решения 2 и 3 задач в результате анализа 667 параллельных изображений было обнаружено принципиальное сходство ОКТ- и ПЧОКТ-изображений здоровой кожи. Однако ПЧОКТ-изображения отличались большей контрастностью. Установлено, что роговой слой в ортогональной поляризации характеризуется менее интенсивным сигналом, а клеточные слои - более интенсивным. В результате увеличения контраста между 2 и 3 слоями, граница между ними в ортогональной поляризации является гораздо более четкой.

в г

Рис. 3. ОКТ- (а, в) и ПЧОКТ-изображения (б,г) здоровой толстой кожи ладонной поверхности дистальной фаланги указательного пальца (а,б) и тонкой кожи лба (в, г).

Дерма в ортогональной поляризации характеризуется менее сильным сигналом, чем в прямой, что сопровождается уменьшением контрастности сосудов и ухудшением их визуализации.

Установлено, что ПЧОКТ с большей контрастностью визуализирует сально-волосяные комплексы и выводные протоки потовых желез, в том числе и среднюю часть выводного протока потовой железы в пределах клеточных слоев эпидермиса, тогда как ОКТ способна визуализировать лишь ороговевшую часть выводного протока в пределах рогового слоя.

Проведенные исследования установили, что благодаря большей контрастности изображений в целом ПЧОКТ более четко визуализирует зону дермо-эпидермального соединения и эпидермальные отростки, что обеспечивает возможность точных измерений толщины эпидермиса и оценки зоны дермо-эпидермального соединения. Результаты измерений толщины эпидермиса здоровой кожи различной анатомической локализации с использованием ПЧОКТ практически совпали (отличия составили 10-15 мкм) с размерами, установленными при гистологических измерениях, осуществленных Y. Lee, К. Hwang (2002).

Результаты исследований продемонстрировали, что ПЧОКТ позволяет более детально охарактеризовать морфологические особенности здоровой кожи разной анатомической принадлежности.

Например, в области угла глаза в силу малой толщины рогового слоя, он не визуализируется методом ОКТ, что сопровождается отсутствием 2 слоя на изображениях. На ПЧОКТ-изображениях кожи этой локализации 2 слой, высота которого по результатам исследования составляет 18,48±7,22 мкм, хорошо контрастируется. В отличие от традиционной ОКТ, ПЧОКТ способна визуализировать в коже угла глаза границу между эпидермисом и дермой, а так же отдельные волокна дермы.

В коже угла рта, отличающейся обилием сальных желез, расположенных почти вплотную друг к другу, что значительно затрудняет визуализацию нижней границы эпидермиса, измерения толщины эпидермиса оказались возможными только при использовании ПЧОКТ.

Только ПЧОКТ выявляла периодическую неоднородность, практически непрерывной на традиционных ОКТ-изображениях кожи ладонной поверхности пальцев в области сгибов и ладони, горизонтально ориентированной полосы, характеризующейся сигналом высокой интенсивности, в нижней части 4 слоя, являющейся, с точки зрения авторов, эквивалентом сильно расширенных, практически соприкасающихся дистальных отделов эпидермальных выростов.

Было установлено, что усиление рассеяния в ортогональной поляризации в основном связано с увеличением концентрации клеток и не зависит от присутствия экссудативных процессов, сопровождающих воспаление, тогда как интенсивность рассеяния зондирующего излучения при традиционной ОКТ во многом определяется наличием воспаления, сопровождающегося отеком.

В связи с этим в отличие от ОКТ, ПЧОКТ способна четко визуализировать проявления акантоза и папилломатоза в случае их сочетания с экссудативным воспалением, что проявляется увеличением высоты 3, высоты и периодической неоднородности 4 слоя. На традиционных ОКТ-изображениях в этих случаях преобладают признаки воспаления, что выражается в уменьшении интенсивности сигнала в пределах 3, 4 и 5 слоев, исчезновении контраста между ними и исчезновении периодической неоднородности 4 слоя, что маскирует проявления акантоза и папилломатоза.

Результаты исследований свидетельствовали, что ПЧОКТ может быть эффективно использована для прижизненного дифференциального диагноза заболеваний, отличающихся морфологически наличием или отсутствием акантоза и папилломатоза, или выраженностью этих изменений (например, псориаза и акродерматита стойкого Аллопо, псориаза и субкорнеального пустулеза, псориаза и хронической экземы), но не может помочь при дифференциальной диагностике заболеваний, отличающихся при одинаковой выраженности акантоза, интенсивностью воспаления (например, псориаза и нейродермита).

Параллельные ОКТ- и ПЧОКТ-исследования продемонстрировали принципиальное сходство изображений при красном плоском лишае, однако ПЧОКТ-изображения более четко фиксировали проявления акантоза и папилломатоза, замаскированные ОКТ-проявлениями воспаления.

Установлено, что в силу того, что ПЧОКТ не фиксирует наличия экссудативного воспаления, метод не может использоваться для дифференциального диагноза воспалительных заболеваний. Однако благодаря более контрастной визуализации пузырьков и пузырей в ортогональной поляризации ПЧОКТ позволяет с большей надежностью определять уровень их расположения, что имеет значение при дифференциальной диагностике некоторых воспалительных заболеваний (например, многоформной экссудативной эритемы и дерматоза Дюринга).

Было установлено, что благодаря большей контрастности изображений ПЧОКТ позволяет более надежно фиксировать акантолитические щели в эпидермисе при различных типах пузырчатки.

Исследования обнаружили меньшую информативность ПЧОКТ при гнойном воспалении кожи, так как пустулезные элементы на ПЧОКТ-изображениях визуализируются менее контрастно.

При дискоидном эритематозе ПЧОКТ не визуализирует признаков воспаления и менее эффективно в сравнении с традиционной ОКТ выявляет фолликулярный гиперкератоз, однако благодаря большей контрастности изображений в ортогональной поляризации позволяет более надежно фиксировать атрофические изменения эпидермиса и сглаженность зоны дермозпидермального соединения, что может быть использовано для дифференциальной диагностики дискоидного эритематоза с розацеа и другими воспалительными дерматозами.

Было установлено сходство ОКТ- и ПЧОКТ-изображений при ограниченной склеродермии. Как в прямой, так и в ортогональной

поляризации в пределах 4 и 5 слоев фиксировались линейные горизонтально ориентированные зоны сильного сигнала, разделенные щелевидными зонами более слабого сигнала, являющиеся эквивалентами утолщенных и уплотненных, ориентированных параллельно поверхности кожи, волокон дермы. Однако на ПЧОКТ-изображениях измененные коллагеновые волокна визуализировались более четко. Оба метода фиксировали сглаженность зоны дермоэпидермального соединения и проявления атрофии эпидермиса.

При мелкоузелковом саркоидозе в ортогональной поляризации зоны ПЧОКТ-изображений, эквивалентные гранулематозным очагам, характеризовались более слабым сигналом, а зоны, соответствующие прослойкам склерозированной соединительной ткани - более сильным сигналом в сравнении с соответствующими зонами ОКТ-изображений, что обеспечивало большую контрастность и информативность ПЧОКТ-изображений при данном заболевании.

При базальноклеточном раке оба метода фиксировали 3 типа изображений. При первом типе - исчезновение границ между слоями изображения за счет увеличения интенсивности сигнала в пределах 2 и 4 слоев, исчезновение периодической неоднородности 4 слоя и увеличение суммарной высоты 2, 3 и 4 слоев. Второй тип дополнительно характеризовался появлением в зоне опухоли вертикальной исчерченности в виде чередования вертикальных линейных зон более слабого и более сильного сигнала, достигающих нижнего края изображения. При третьем типе изображений имели место исчезновение контраста между 2 и 3 слоями, исчезновение 4 слоя, появление между 3 и 5 слоями четкой вогнутой кверху границы, усиление сигнала в пределах 5 слоя. Во всех случаях ПЧОКТ-изображения были более контрастными.

Было установлено, что благодаря неспособности визуализировать воспаление, сопровождающееся отеком, ПЧОКТ способна решить проблему прижизненной дифференциальной диагностики воспалительных заболеваний и базальноклеточного рака, а так же прижизненной диагностики базальноклеточного рака, осложненного вторичным воспалением.

В силу того, что усиление рассеяния в ортогональной поляризации в основном обусловлено увеличением концентрации клеток, оказалось, что ПЧОКТ более четко визуализирует специфический инфильтрат в сосочковом слое кожи при бляшечном варианте Т-клеточной лимфомы, что сопровождается значительным усилением интенсивности сигнала в зоне 4 слоя с исчезновением его периодической неоднородности и значительным уменьшением контраста, вплоть до полного исчезновения границы между 3 и 4 слоями.

Результаты исследований позволили заключить, что благодаря большей контрастности изображений в ортогональной поляризации ПЧОКТ бесспорно предоставляет возможность получения дополнительной и более детальной информации о структурном состоянии здоровой кожи и точных измерений толщины слоев кожи, а так же обеспечивает четкую визуализацию проявлений акантоза и папилломатоза при заболеваниях, сопровождающихся

воспалением. Помимо этого, благодаря малой зависимости интенсивности рассеяния зондирующего излучения в ортогональной поляризации от наличия экссудативного воспаления, ПЧОКТ является перспективным методом, способным обеспечить прижизненную дифференциальную диагностику злокачественных и воспалительных заболеваний кожи, а так же злокачественных заболеваний, осложненных вторичным воспалением, но должна использоваться параллельно с традиционной ОКТ,

3. Результаты применения ОКМ для прижизненного исследования морфологии кожи

В процессе решения 4 и 5 задач, в результате анализа 769 параллельных ОКТ- и ОКМ-изображений здоровой кожи различной анатомической принадлежности и 4593 изображений при различных патологических состояниях, было установлено принципиальное сходство ОКТ- и ОКМ-изображений.

Г д

Рис. 4 ОКТ- (а, г) и соответствующие ОКМ-изображения (б, д) здоровой тонкой кожи (предплечья) (а, б) и толстой кожи (подошвы) (г, д).

Как и при ОКТ, ОКМ-изображение здоровой кожи любой анатомической локализации включает 5 горизонтально ориентированных слоев, соответствующих: верхней части рогового слоя с рыхлым расположением чешуек, среднему и нижнему отделам рогового слоя, надсосочковой части клеточных слоев эпидермиса, зоне взаимного проникновения эпидермальных выростов и сосочков дермы и верней части сетчатого слоя дермы с сосудами.

Идентификация слоев ОКМ-изображений проводилась на основе визуальных сопоставлений параллельных ОКТ- и ОКМ-изображений

пузырей и пузырьков при заболеваниях с точно установленным уровнем их расположения и соответствующих гистологических препаратов.

При этом 2 слой ОКМ-изображений, выступающий в качестве эквивалента основной части рогового слоя, характеризовался более интенсивным сигналом в сравнении с таковым при ОКТ, что сопровождалось уменьшением контраста и четкости границы между 2 слоем и 3 слоем, выступающим в качестве эквивалента надсосочковой части клеточных слоев эпидермиса.

Было установлено, что в силу большего разрешения ОКМ обеспечивает более четкую и детальную визуализацию зоны дермоэпидермального соединения, позволяет надежно дифференцировать эпидермальные выросты и сосочки дермы не только в толстой, но и в тонкой коже. В тонкой коже некоторых анатомических локализаций (с минимально тонким роговым слоем) ОКМ способна визуализировать отдельные волокна дермы (в виде горизонтально ориентированных линейных зон более сильного сигнала на фоне щелевидных зон слабого сигнала в пределах 4 и 5 слоев).

Дерма на ОКМ-изображениях характеризуется более интенсивным сигналом в сравнении с ОКТ, что обеспечивает более контрастную и надежную визуализацию сосудов.

В отличие от ОКТ, ОКМ способна визуализировать спиралеобразный дистальный отдел выводного протока эккринных потовых желез и просвет выводного протока потовых желез в толще клеточных слоев эпидермиса.

Было установлено, что сальные железы лучше дифференцируются на ОКМ-изображениях, они визуализируются боле контрастно и характеризуются более четкими границами. В ряде случаев ОКМ позволяет визуализировать выводные протоки сальных желез.

В процессе исследований не удалось получить качественных ОКМ-изображений волосяных фолликулов, что, вероятно, связано с особенностями конструкции зонда, не позволяющей «прицелиться» и «поймать» весь фолликул, расположенный в коже под углом.

В силу особенностей конструкции зонда используемого устройства, позволяющей получать качественные изображения только при горизонтальном положении исследуемой поверхности, исследование кожи некоторых анатомических областей оказалось невозможным.

Были описаны особенности ОКМ-изображений кожи скальпа, угла глаза, щеки, шеи, передней поверхности грудной клетки, спины, живота, плеча, предплечья, бедра, голени, ладоней, подошв, а так же ногтевой пластинки.

Установлено, в частности, что ОКМ способна дифференцировать расширенные концевые отделы удлиненных эпидермальных выростов в коже ладони, очень близко расположенных друг к другу, не дифференцирующихся и формирующих на параллельных ОКТ-изображениях непрерывную линейную горизонтальную зону сильного сигнала в нижней части 4 слоя.

Исследования продемонстрировали, так же, возможность ОКМ, в отличие от ОКТ, детально визуализировать гребешки и бороздки на

внутренней поверхности ногтевой пластинки и комплементарные им образования ногтевого ложа.

При патологических состояниях параллельные ОКТ- и ОКМ-исследования не выявили принципиальных отличий между соответствующими ОКТ- и ОКМ-изображениями. Однако было установлено, что ОКМ существенно увеличивает очевидность важных в диагностическом плане патоморфологических признаков, выявление которых при ОКТ требует цифровой обработки изображений и длительной экспозиции иммерсионных средств.

При псориазе ОКМ более четко визуализирует паракератоз, акантоз и папилломатоз (усиление интенсивности сигнала в пределах 2 слоя и уменьшение контраста между 2 и 3 слоями, увеличение суммарной высоты 3 и 4 слоев и усиление периодической неоднородности 4 слоя).

При этом было установлено, что, как и при ОКТ, воспаление в верхних отделах дермы сопровождается на ОКМ-изображениях ослаблением сигнала в пределах 3 и 4 слоев и уменьшением контраста между ними и периодической неоднородности 4 слоя. Таким образом, выраженное воспаление при псориазе сопровождается уменьшением контраста ОКМ-изображений. Однако и в этом случае они являются более информативными в сравнении с соответствующими ОКТ-изображениями.

Исследования выявили принципиальное сходство ОКМ- и ОКТ-изображений при красном плоском лишае. Установлено, что ОКМ визуализирует не только контуры, но и просвет выводного протока потовой железы в центре пупковидного вдавления папулы. При этом оказалось, что горизонтально расположенная полосовидная зона интенсивного сигнала в нижней части 4 слоя в зоне папулы визуализируется на ОКМ-изображениях менее четко и контрастно, а периодическая неоднородность 4 слоя ОКМ-изображений ослаблена за счет воспаления, что отчасти уменьшает специфичность образа и затрудняет диагностику.

При общем сходстве ОКТ- и ОКМ-изображений при нейродермите, большая интенсивность сигнала в пределах 4 слоя при ОКМ-исследовании и большее разрешение метода приводят к более четкой визуализации 4 слоя и большей выраженности его периодической неоднородности, что является причиной сходства ОКМ-изображений при нейродермите и псориазе и может служить причиной диагностических ошибок.

Было установлено, ОКМ-изображения при бляшечной склеродермии, аналогично таковым при ОКТ, выявляют атрофию эпидермиса, уменьшение выраженности эпидермальных выростов и сосочков дермы и фиброзно-склеротические изменения в дерме, но в целом являются менее контрастными.

При Т-клеточной лимфоме ОКМ изображения характеризовались более сильным сигналом в пределах 2, 4 и 5 слоев. Однако в сравнении с ОКТ-изображениями, уменьшение контраста между слоями не сопровождалось полным исчезновением границ между ними, что уменьшало специфичность изображения.

Была установлена большая информативность ОКМ-изображений в сравнении с ОКТ-изображениями при буллезных дерматозах.

Исследования продемонстрировали, что ОКМ способна визуализировать начальные проявления полостных элементов на доклиническом этапе развития, когда они еще не дифференцируются методом OKT.

При этом меньшая зависимость интенсивности рассеяния от присутствия и выраженности воспаления явилась причиной уменьшения специфичности ОКМ-изображений при буллезных дерматозах, отличающихся не столько уровнем развития пузырей, сколько выраженностью воспалительной реакции (например, дерматоза Дюринга, пемфигоида и многоформной экссудативной эритемы).

Результаты проведенных исследований свидетельствовали, что в силу большего разрешения, ОКМ обладает большей информативностью при оценке структурного состояния здоровой кожи, обеспечивает боле четкую визуализацию зоны дермо-эпидермального соединения и таких патоморфологических проявлений как акантоз, папилломатоз, акантолиз, микрополости при спонгиозе и, несомненно, является перспективным для использования для прижизненных исследований структуры кожи. Однако в силу меньшей зависимости интенсивности рассеяния зондирующего излучения от воспаления и меньшей специфичности ОКМ-образов при некоторых заболеваниях в сравнении с ОКТ, данная модификация ОКМ-устройства может быть использована для прижизненной диагностики кожных заболеваний только в комбинации с традиционной ОКТ.

Выводы

1. Компоненты ОКТ-изображений здоровой толстой и тонкой кожи эквивалентны. Второй ОКТ-слой изображений толстой и тонкой кожи, характеризующийся сигналом слабой интенсивности, соответствует средней и нижней части рогового слоя. Третий ОКТ-слой, характеризующийся сигналом высокой интенсивности, в обоих случаях является эквивалентом надсосочковой части клеточных слоев эпидермиса. Четвертый ОКТ-слой, характеризующийся сигналом средней интенсивности и периодической неоднородностью, соответствует зоне взаимного проникновения эпидермальных выростов и сосочков дермы.

2. При наличии принципиального сходства ОКТ- и ПЧОКТ-изображений благодаря большей контрастности и возможности более четкой визуализации зоны дермо-эпидермального соединения и придатков кожи ПЧОКТ предоставляет возможность получения более детальной информации о структурном состоянии кожи и более точных измерений толщины ее слоев, обеспечивает возможность дополнительной информации о структуре кожи при патологических состояниях за счет визуализации проявлений акантоза и папилломатоза при заболеваниях кожи, сопровождающихся одновременно воспалением, маскирующим эти проявления при традиционных ОКТ-исследованиях.

3. В силу меньшей зависимости интенсивности рассеяния зондирующего излучения в ортогональной поляризации от воспаления, сопровождающегося отеком, ПЧОКТ является более перспективным методом в сравнении с традиционной ОКТ для прижизненной диагностики заболеваний кожи, отличающихся степенью выраженности акантоза и папилломатоза, злокачественных заболеваний кожи, осложненных вторичным воспалением, дифференциального диагноза воспалительных и злокачественных заболеваний. Однако в силу недостаточной способности фиксировать воспалительные изменения ПЧОКТ не может использоваться для диагностики воспалительных заболеваний кожи, дифференциальной диагностики заболеваний кожи, отличающихся выраженностью воспаления и должна использоваться в комбинации с традиционной ОКТ.

4. При принципиальном сходстве ОКТ- и ОКМ-изображений и большей интенсивности сигнала в пределах 2 слоя и меньшего контраста 2 и 3 слоев ОКМ-изображений, в силу большего разрешения ОКМ обеспечивает больший контраст и детальную визуализацию зоны дермоэпидермального соединения, эпидермальных выростов и сосочков дермы, сосудов, потовых и сальных желез здоровой кожи, а так же так же более надежную визуализацию таких патоморфологических проявлений, как акантоз, папилломатоз, паракератоз, акантолиз и микрополости при спонгиозе. Однако в меньшей степени, в сравнении с традиционной ОКТ, фиксирует признаки воспаления.

5. Благодаря возможности предоставления дополнительной информации в сравнении с традиционной ОКТ ОКМ является перспективным методом для прижизненных исследований структурного состояния кожи в норме и при некоторых патологических состояниях, особенно при заболеваниях, сопровождающихся развитием полостных элементов. Однако в силу недостаточной способности фиксировать степень воспалительных изменений и меньшей специфичности образов, получаемых при некоторых заболеваниях, ОКМ-устройства в настоящей модификации должны использоваться в комбинации с традиционной ОКТ.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Петрова К. С. Дерпалюк E.H., Геликонов Г.В. Оптическая когерентная микроскопия - новая возможность наблюдения морфологических изменений в дерматологии. // Актуальные вопросы современной медицины: теория и практика. Сборник статей под ред. Б. Е. Шахова. -Изд-во НГМА, Ниж. Новгрод - 2006. - С. 20-29.

2. Петрова Г. А., Гладкова Н. Д., Дерпалюк Е. Н., Петрова К. С., Иксанов Р. Р., Пантелеева Г.А. Оптическая когерентная томография в прижизненной диагностике дерматозов и мониторинге структурных изменений кожи // Российский журнал кожных и венерических болезней

- 2005,-№5-С. 16-23.

3. Петрова Г. А., Гладкова Н. Д., Дерпалюк Е. Н., Петрова К. С., Никулин Н. К., Иксанов Р. Р. Оптическая когерентная микроскопия - новая возможность наблюдения морфологических изменений в дерматологии // Материалы 9 всероссийского съезда дерматовенерологов - Москва. -2005.-Т. 1-С. 110.

4. Петрова Г. А., Дерпалюк Е. Н., Агапова А. А., Петрова К. С., Гладкова Н. Д., Иксанов Р. Р., Геликонов В. М. Оптическая когерентная томография

- новый метод наблюдения морфологических изменений кожи // Вестник эстетической медицины. Материалы 5 Международного Конгресса эстетической медицины - Москва - 2005. -С. 35.

5. Петрова Г. А., Дерпалюк Е. Н., Агапова А. А., Петрова К. С., Гладкова Н. Д., Иксанов Р. Р., Геликонов В. М., Геликонов Г. В. Оптическая когерентная томография - новый эффективный метод прижизненной оценки и мониторинга морфологического состояния кожи в процессе косметических процедур // 5 Международный симпозиум по эстетической медицине - Москва - 2006. - С.54

6. Петрова Г. А., Дерпалюк Е. Н., Петрова К. С., Иксанов Р. Р. Возможности оптической когерентной томографии в прижизненной диагностике базалиомы // Экспериментальная и клиническая дерматокосметология - 2006 - №4 - С.2-7.

7. Петрова Г. А., Дерпалюк Е. Н., Гладкова Н. Д., Петрова К. С. Прижизненное исследование морфологии кожи методом оптической когерентной томографии в норме при патологических состояниях: новая медицинская технология // Н. Новгород.: агентство по здравоохранению и социальному развитию РФ, ГОУ ВПО НижГМА Роздрава, ФГУ ННИКВИ- 2008.

8. Петрова Г. А., Шливко И. Л., Петрова К. С., Дерпалюк Е. Н., Агапова А. А., Иксанов Р. Р. Оптическая когерентная томография - эффективный

метод прижизненной оценки и мониторинга морфологии кожи в дерматологии и косметологии // Материалы научно - практической конференции «Инновационные технологии в медицине» - г.Саров -2006. -С.127.

9. Петрова Г. А., Шливко И. Л., Дерпалюк Е. Н., Петрова К. С., Зорькина М. В., Иксанов Р. Р. Возможности ОКТ - диагностики в изучении здоровых и патологически измененных ногтей // Материалы научно -практической конференции «Инновационные технологии в медицине» -г. Саров - 2006. -С. 127.

10. Петрова Г. А., Зорькина М. В., Шливко И. Л., Дерпалюк Е. Н.. Петрова К. С., Иксанов Р. Р. Возможности ОКТ в оценке патологических состояний кожи полового члена // Материалы научно - практической конференции «Инновационные технологии в медицине» - г. Саров -2006. -С.128.

И. Петрова Г. А., Зорькина М. В., Шливко И. Л., Петрова К. С. Пимекролимус 1% крем в лечении неинфекционных воспалительных заболеваний кожи полового члена // Российский журнал кожных и венерических болезней - №5 -2007. - С. 79-82

12. Петрова Г. А., Горская А. А., Шливко И. Л., Петрова К. С., Зорькина М. В., Дерпалюк Е. Н., Иксанов Р. Р. Оптическая когерентная томография -новый эффективный метод прижизненной оценки и мониторинга морфологического состояния кожи в процессе косметических процедур // Обозрение Медтехника -№49 - 2007 - С. 18-19.

13. Петрова Г. А., Шливко И. Л., Петрова К. С., Зорькина М. В., Иксанов Р. Р., Каменский В. А. Прижизненный ОКТ-мониторинг морфологических изменений кожи как контроль эффективности лечения дерматозов // Киническая дерматология и венерология - 2008. - №1 - С.36-39

14. Петрова Г. А., Петрова К. С., Шливко И. Л., Зорькина М. В. Идентификация компонентов оптико-когерентного топографического изображения здоровой тонкой кожи человека // Материалы II всероссийского конгресса дерматовенерологов - СПб. - 2007. - С.85.

15. Petrova G. A., Gladkova N. D, Petrova К. S., Derpaluk Е. N.. Iksanov R. R., Kamensky V. A. OCM provides new possibilities of observing morphologic changes in dermatology // JEADV. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology. Abstracts of the 14th Congress of the European Academy of Dermatology and Venereology - London - 2005. -Vol 19 - P. 543.

16. Petrova G. A., Gladkova N. D, Petrova K. S., Derpaluk E. N.. Iksanov R. R„ Kamensky V. A. OCT monitoring of morphological alterations in the skin for control of treatment efficacy // JEADV. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology. Abstracts of the 14th Congress of the European Academy of Dermatology and Venereology - London - 2005. -Vol 19 - P. 542.

17. Petrova G. A. GorskayaA. A., Petrova K. S., Derpaluk E. N., Shlivko I. L Zorkina M. V. OCT for assessing efficiency of photo-rejuvenation // JEADV. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology. Abstracts of the 16th Congress of the European Academy of Dermatology and Venereology - Vienna - 2005. - P. 343.

18. Petrova G. A., Petrova K. S., Shlivko I. L., Derpaluk E. N., Zorkina M. V., Iksanov R. R. Capabilities of PS OST for in vivo investigation of skin morphology // JEADV. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology. Abstracts of the 16th Congress of the European Academy of Dermatology and Venereology - Vienna - 2005. - P. 388

19. Petrova G. A., Shlivko I. L., Derpaluk E. N.. Petrova K. S., Zorkina M. V., Iksanov R. R., Kamensky V. A. OCT-monitoring of skin changes under the action of topical substances / Petrova G. A., Kamensky V. A., Petrova K. S. // Abstracts of the International simposium Topical problems of biofotonics -2007. - P.lll-112

20. Petrova G. A., GorskayaA. A., Derpaluk E. N.. Shlivko I. L Zorkina M. V. Optical coherence tomography: an efficient method for in vivo evaluation and monitoring of skin morphology in cosmetology/ Petrova G. A., Gorskaya A. A., Petrova K. S. // JEADV. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology. Abstracts of the 15 Congress of the European Academy of Dermatology and Venereology - Rhodes - 2006. -P.645.

21. Petrova G. A., Shlivko I. L Zorkina M., Petrova K. S., Systerin V. A., Iksanov R. R., Kamensky V. A. Long-term OCT monitoring of skin changes under the effect of a moistening agents // JEADV. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology. Abstracts of the Congress of the European Academy of Dermatology and Venereology - Istambul - 2008. - P.198.

Подписано к печати 27.10.08. Формат 60x84716. Бумага писчая. Печать офсетная. Гарнитура «Тайме» Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ 175.

Полиграфический участок НГМА 603005, Н. Новгород, ул. Алексеевская, 1

Разработка высоко информативных прижизненных методов исследования морфологии биотканей и исследование возможностей эффективного их использования для оценки структурного состояния кожи в норме и при патологических состояниях являются актуальной проблемой современной дерматологии.

В силу сходства получаемой информации с таковой при традиционной эксцизионной биопсии в последнее десятилетие получили развитие прижизненные методы визуализации биотканей: ультрасонография, лазерная сканирующая конфокальная микроскопия, магнито-резонансная томография и оптическая когерентная томография (ОКТ).

Благодаря сочетанию высокого разрешения (около 15 мкм), хорошего контраста изображений, достаточной глубины исследований (1,5 мм), портативности легкоуправляемого и относительно недорогого оборудования ОКТ имеет преимущества перед другими методами визуализации в дерматологических исследованиях.

В основе метода заложен принцип аналогичный ультразвуку с использованием в качестве зондирующего излучения низкоинтенсивного света ближнего инфракрасного диапазона в интервале длин волн между 700 и 1300 нм. Визуализация структуры биологических тканей осуществляется за счет регистрации рассеянной назад части зондирующего излучения от внутритканевых элементов, отличающихся по показателю преломления и свойствам обратного рассеяния.

Установлена возможность ОКТ визуализировать роговой слой и клеточные слои эпидермиса, сосочковый слой и верхнюю часть сетчатого отдела дермы, придатки кожи, прижизненно дифференцировать основные патоморфологические процессы в коже, а так же некоторые папулезные, везикулезные, буллезные заболевания, заболевания сопровождающиеся эритродермией, доброкачественные и злокачественные новообразования кожи [3, 6, 38, 44, 83, 125, 127, 129, 158, 159, 164, 165, 170, 173, 213]

Визуализатор-топограф оптико-когерентный компьютеризированный для неинвазивного исследования внутренней структуры поверхностных тканей человека «ВОК» (регистрационное удостоверение № ФС 022а2005/2035-05 от 05 августа 2005 года) разрешен к применению. Метод прижизненного исследования морфологии кожи методом ОКТ зарегистрирован в России в виде новой медицинской технологии (регистрационное удостоверение № ФС-2006/265 от 15 августа 2006 г.).

Однако использование ОКТ для прижизненного исследования структурного состояния кожи имеет достаточно серьезные ограничения. Основными из них являются: невозможность визуализации клетки, недостаточно четкая визуализация зоны дермо-эпидермапьного соединения в тонкой коже, что препятствует точным измерениям толщины эпидермиса и не позволяет использовать метод для решения некоторых диагностических задач, а так же отсутствие надежных ОКТ-отличий при опухолях и воспалительных процессах [7, 8, 9, 12, 19, 20, 49, 97 ].

Высказываются предположения, что увеличение информативности метода может быть достигнуто с помощью поляризационно-чувствительной модификации ОКТ (ПЧ ОКТ), позволяющей оценить изменения поляризации зондирующего света, обусловленные воздействием исследуемой среды, и, таким образом, дифференцировать структуры ткани, которые слабо визуализируются или не визуализируются на традиционных ОКТ-изображениях [75, 116, 179, 180, 196, 206 ].

Большие надежды в плане преодоления указанных ограничений ОКТ возлагаются ученым сообществом на оптическую когерентную микроскопию (ОКМ), сочетающую принципы классической ОКТ и конфокальной микроскопии, развитие которой, по мнению некоторых авторов, позволит реализовать идею «оптической биопсии» в полном объеме [17].

Возможность использования ПЧ ОКТ и ОКМ, а так же их место в дерматологических исследованиях требует изучения, которому во многом препятствует отсутствие единых представлений в отношении эквивалентности слоев традиционных ОКТ-изображений конкретным слоям кожи. Если в отношении толстой кожи взгляды отечественных и зарубежных авторов на принадлежность компонентов изображений конкретным гистологическим слоям совпадают, то в отношении тонкой кожи они продолжают оставаться прямо противоположными. Вопрос идентификации слоев ОКТ-изображения здоровой тонкой кожи нуждается в экспериментальном разрешении.

Цель научного исследования:

Определить возможности ГТЧ ОКТ и ОКМ в сравнении с традиционной ОКТ в исследовании морфологии кожи в норме и при патологических состояниях и их место в дерматологических исследованиях.

Задачи научного исследования:

1. Осуществить в эксперименте ex vivo идентификацию слоев ОКТ-изображений здоровой тонкой кожи с использованием постоперационных образцов.

2. Изучить возможности ПЧ ОКТ в сравнении с традиционной ОКТ визуализировать слои и структуры кожи в норме и при патологических состояниях.

3. Определить место и перспективы применения ПЧ ОКТ в дерматологических исследованиях.

4. Изучить возможности ОКМ в сравнении с традиционной ОКТ визуализировать слои и структуры кожи в норме и при патологических состояниях.

5. Определить место и перспективы применения ОКМ в дерматологических исследованиях.

Научная новизна исследования

Впервые экспериментально установлена эквивалентность компонентов ОКТ-изображений толстой и тонкой кожи, доказана эквивалентность 2 слоя ОКТ-изображения роговому слою, а 3 слоя — надсосочковой части клеточных слоев эпидермиса как в толстой, так и в тонкой коже.

Впервые определены ПЧ ОКТ-характеристики здоровой кожи различной анатомической принадлежности. Установлено, что на фоне принципиального сходства ОКТ- и ПЧ ОКТ-изображений здоровой кожи, последние характеризуются большей контрастностью и четкой визуализации зоны дермо-эпидермального соединения, эпидермальных выростов и придатков кожи.

Впервые сформулированы ПЧОКТ-признаки основных патоморфологических процессов и наиболее часто встречающихся дерматозов, установлено, что воспаление, сопровождающееся экссудативными проявлениями, мало влияет на интенсивность обратного рассеяния в ортогональной поляризации, в связи с чем установлена способность ПЧОКТ визуализировать проявления акантоза и папилломатоза при воспалительных заболеваниях кожи, которые маскируются при ОКТ признаками воспаления, а так же прижизненно дифференцировать воспалительные и опухолевые процессы.

Впервые показано, что в силу недостаточной визуализации признаков воспаления, сопровождающегося отеком, во избежание диагностических ошибок ПЧОКТ должна использоваться в комбинации с традиционной ОКТ.

Впервые определены ОКМ-характеристики здоровой кожи различной анатомической принадлежности. Установлено, что на фоне принципиального сходства ОКТ- и ОКМ-изображений, последние отличаются меньшей контрастностью 2 слоя (эквивалент рогового слоя), но большей контрастностью и детальностью визуализации зоны дермоэпидермального соединения, потовых и сальных желез и меньшей глубиной изображений.

Впервые установлено, что ОКМ обеспечивает более четкую визуализацию таких патоморфологических проявлений как акантоз, папилломатоз, акантолиз, спонгиотические микрополости, однако в сравнении с ОКТ хуже регистрирует проявления эссудативного воспаления, в связи с чем в настоящей модификации должна использоваться в комбинации с ОКТ.

Практическая значимость работы

Осуществлена экспериментальная идентификация слоев ОКТ-изображения здоровой тонкой кожи, что обеспечивает дальнейшее развитие метода и внедрение его в широкую практику.

Разработаны основы практического применения новых модификаций ОКТ - ПЧОКТ и ОКМ, способных предоставлять дополнительную прижизненную информацию о структурном состоянии кожи и частично преодолеть ограничения традиционной ОКТ.

Сформулированы ПЧОКТ- и ОКМ-признаки здоровой кожи различной анатомической принадлежности, основных патоморфологических процессов и ряда кожных заболеваний.

Определены возможности ПЧОКТ и ОКМ в исследовании структурного состояния кожи в норме и при патологии в сравнении с традиционной ОКТ, сформулированы ограничения указанных модификаций.

Определено место ПЧОКТ и ОКМ в исследовании структурного состояния кожи.

Внедрение в практику

Метод прижизненного исследования морфологии кожи методом ОКТ зарегистрирован в России в виде новой медицинской технологии (регистрационное удостоверение № ФС-2006/265 от 15 августа 2006 г.).

ПЧОКТ и ОКМ как методы прижизненного исследования структурного состояния кожи внедрены в практику диагностического исследования пациентов дерматологических отделений ФГУ «Нижегородский научно-исследовательский кожно-венерологический институт Росздрава», ООО Клиника красоты «Нюанс» и ООО «Врачебная косметология» г. Нижнего Новгорода.

Результаты исследования используются в педагогическом процессе на кафедре кожных и венерических болезней и в центре повышения квалификации и переподготовки специалистов ГОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академия Росздрава».

Апробация работы

Материалы доложены и обсуждены на совместном заседании кафедры кожных и венерических болезней ГОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академии Росздрава» с ученым советом ФГУ «Нижегородский научно-исследовательский кожно-венерологический институт Росздрава».

Публикации

По материалам диссертации опубликована 21 работа.

Объем и структура работы

Диссертация изложена на 193 страницах машинописного текста, содержит 1 таблицу и 71 рисунок. Состоит из введения, обзора литературы, главы, описывающей материалы и методы, 3-х глав собственных исследований, заключения, выводов, указателя литературы, включающего 62 отечественных и 155 иностранных источников.

ВЫВОДЫ:

1. Компоненты ОКТ-изображений здоровой толстой и тонкой кожи эквивалентны. Второй ОКТ-слой изображений толстой и тонкой кожи, характеризующийся сигналом слабой интенсивности, соответствует средней и нижней части рогового слоя. Третий ОКТ-слой, характеризующийся сигналом высокой интенсивности, в обоих случаях является эквивалентом надсосочковой части клеточных слоев эпидермиса.

2. При наличии принципиального сходства ОКТ- и ПЧОКТ-изображений благодаря большей контрастности и возможности более четкой визуализации зоны дермо-эпидермального соединения и придатков кожи ПЧОКТ предоставляет возможность получения более детальной информации о структурном состоянии кожи и более точных измерений толщины ее слоев, обеспечивает возможность дополнительной информации о структуре кожи при патологических состояниях за счет визуализации проявлений акантоза и папилломатоза при заболеваниях кожи, сопровождающихся одновременно воспалением, маскирующим эти проявления при традиционных ОКТ-исследованиях.

3. В силу меньшей зависимости интенсивности рассеяния зондирующего излучения в ортогональной поляризации от вульгарного воспаления, сопровождающегося отеком, ПЧОКТ является более перспективным методом в сравнении с традиционной ОКТ для прижизненной диагностики заболеваний кожи, отличающихся степенью выраженности акантоза и папилломатоза, злокачественных заболеваний кожи, осложненных вторичным воспалением, дифференциального диагноза воспалительных и злокачественных заболеваний. Однако в силу недостаточной способности фиксировать воспалительные изменения ПЧОКТ не может использоваться для диагностики воспалительных заболеваний кожи, дифференциальной диагностики заболеваний кожи, отличающихся выраженностью воспаления и должен использоваться в комбинации с традиционной ОКТ.

4. При принципиальном сходстве ОКТ- и ОКМ-изображений и большей интенсивности сигнала в пределах 2 слоя и меньшего контраста 2 и 3 слоев ОКМ-изображений, в силу большего разрешения ОКМ обеспечивает больший контраст и детальную визуализацию зоны дермоэпидермального соединения, эпидермальных выростов и сосочков дермы, сосудов, потовых и сальных желез здоровой кожи, а так же так же более надежную визуализацию таких патоморфологических проявлений, как акантоз, папилломатоз, паракератоз, акантолиз и микрополости при спонгиозе. Однако в меньшей степени в сравнении с традиционной ОКТ фиксирует признаки воспаления.

5. Благодаря возможности предоставления дополнительной информации в сравнении с традиционной ОКТ ОКМ является перспективным методом для прижизненных исследований структурного состояния кожи в норме и при некоторых патологических состояниях, особенно при заболеваниях, сопровождающихся развитием полостных элементов. Однако в силу недостаточной способности фиксировать степень воспалительных изменений и меньшей специфичности образов, получаемых при некоторых заболеваниях, ОКМ-устройства в настоящей модификации должны использоваться в комбинации с традиционной ОКТ.

Автор считает своей приятной обязанностью выразить глубокую благодарность: д.м.н. профессору Никулину Н. К. за внимание к работе, полезные дискуссии в ходе ее написания и предоставленную возможность проведения работы на базе ФГУ ННИКВИ Росздрава; д. м. н. профессору Петровой Г. А. за сотрудничество, поддержку и решающую роль в формировании автора как научного работника; д.м.н. профессору Главинской Т. А. за участие в формировании автора как врача дерматовенеролога; Е. Н. Дерпалюк за помощь и участие в проведении исследований; сотрудникам кафедры кожных и венерических болезней ГОУ ВПО НижГМА Росздрава Шливко И. JI. И Зорькиной М. В., а так же ИПФ РАН к.ф-м.н Каменскому В. А., к.ф-м.н. Геликонову В. М., к.ф-м.н. Геликонову Г. В., Иксанову Р. Р., к.м.н. Сноповой Л.Б., принимавшим участие в исследованиях, обсуждении и публикации результатов, оказанную поддержку и понимание.