Функциональная проба и схема для исследования термотопографии лица и передней поверхности шеи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Нижегородский НИИ травматологии и ортопедии» Минздрава России

тел. (8312) 36-66-48, e-mail: trv@nniito.ru

Функциональная проба и схема для исследования термотопографии лица и передней поверхности шеи

М.Г.Воловик, Н.Л.Короткова, А.Н.Кузнецов

Аннотация

нагрузочный проба шея кровоток

Разработана функциональная нагрузочная проба для построения термотопографической карты (атласа) лица и передней поверхности шеи. Проба успешно применена для оценки локального кровотока в послеожоговых рубцово-измененных тканях.

Согласно литературным данным, области лица при больших выборках статистически достаточно однородны по термохарактеристикам, что обусловливает возможность при необходимости использовать их в качестве контрольных температурных параметров в разнообразных клинических, и не только, контекстах. Утверждается [1], что независимо от уникальности рисунка подкожного кровотока для каждого человека на лице существуют 7 эквитермальных регионов - разных областей с относительно однородной температурой. Необходимо также учитывать установленную физиологическую термоасимметрию разных областей кожных покровов лица [2]. Исследователи разрабатывают схемы термокартирования областей лица, когда отклонения в распределение температур от термотопографии у здоровых добровольцев используются для выработки критериев различных заболеваний. Такие работы известны, в частности, в офтальмологии [3], оториноларингологии [4], челюстно-лицевой хирургии [5], а также важны во многих контекстах, где задачей является распознавание лиц, будь это при карантинных мероприятиях в местах массового скопления людей [6] или аутентификация личности для систем контроля доступа или видеонаблюдения [7].

При обширном комплексе контекстов, когда требуется объективная оценка кожного кровообращения на лице (последствия ожогов и иных травматических повреждений, задачи реконструктивно-пластической и косметической хирургии и т.п.), сложность интерпретации терморельефа лица сужает диапазон возможностей тепловидения.

Создание атласа термотопографии лица здорового человека важно для целей реконструктивно-пластической хирургии. Любое повреждение тканей приводит к образованию рубцов, наличие которых на открытых участках кожи чревато развитием косметических и эстетических дефектов, когда обезображивание вследствие рубцовых изменений порождает тяжелые психологические и социальные проблемы. Особая группа - это пациенты с послеожоговыми рубцами лица и передней поверхности шеи, составляющими среди других локализаций 21,1% [8]. У таких больных оперативные вмешательства часто вынужденно проводятся в условиях патологически измененных тканей. Знание о функциональных резервах их кровоснабжения - основание для утверждения о пригодности того или иного участка рубцовоизмененных кожных покровов для местной кожной пластики. При планировании схемы закраивания лоскутов на пострадавших участках кожных покровов эффективна панорамная оценка зоны поражения и, прежде всего, определение границ зон с различным кровоснабжением. Оптимальным методом такого «картирования» рубцовых тканей мы считаем ИК тепловидение [9].

Методика

В 3 экспериментах на здоровых добровольцах мужского пола с нормальными кожными покровами на лице (средний возраст - 25 лет) оценивали динамику восстановления температур после спиртовой пробы в 97 областях лица и передней поверхности шеи (рис. 1). Все испытуемые подписывали добровольное информированное согласие на проведение исследования.

Измерения проводили с помощью матричного тепловизора Thermo Tracer ТН-9100 (NEC, Япония) с камерой, рабо-тающей в спектральном диапазоне 8-14 мкм, обладающей чувствительностью 0,025-0,03°C при погрешности ±1% и разрешением ИК ма-трицы 320х240 пикселов. После 10-минутной адаптации в помещении с постоянной температурой 20-22^оС у испытуемых, находящихся в положении сидя с фиксированной головой, с расстояния 50-70 см регистрировали нативную тепловизионную (ТПВ) картину лица и шеи в 5 позициях: лобная область; боковые поверхности лица справа и слева под углом поворота головы в 90^о (с захватом ушной раковины и боковой поверхности шеи); нижняя часть лица в прямой проекции; подбородочная область с передней поверхностью шеи при запрокинутой голове. Каждая такая нативная термокарта была исходной для последующего динамического исследования со стандартной региональной спиртовой пробой в этой области (распыление 70^о спирта на область исследования до полного равномерного покрытия кожных покровов в ней), между пробами делали перерыв на 10 минут. Пробу считали корректной, если снижение температуры через 30 с после аппликации хладагента во всех точках стимулируемой области превышало 3^оС. Динамику восстановления температурных полей регистрировали в виде термофильма длительностью 7 минут с частотой регистрации 1 кадр/с в каждом из 5 сетов эксперимента: для 11 областей на лбу, 28 - на лице анфас, 21 - на лице слева (аналогично - симметричная разметка 21 областей справа), 16 - на передней поверхности шеи (Рис. 1). Впервые предлагая данную схему, мы исходили из опыта реконструктивно-пластических операций у больных с послеожоговыми рубцами лица и передней поверхности шеи, стараясь учитывать значимость каждой области при ее использовании для местной кожной пластики и часто возникающие в ней проблемы.

аб

вг

Рис 1. Схема измеряемых областей на термокартах лица и шеи здорового испытуемого К., мужчины 28 лет. А: лобная область, Б: лицо анфас, В: лицо слева (аналогичная разметка справа), Г: передняя поверхность шеи.

Анализ данных проводили на персональном компьютере с помощью программы обработки термоизображений Goratec Thermography Studio (GTS 5.1.1.011). По данным каждой функциональной пробы в программе Excel строили термограммы - графики зависимости температуры от времени, проводили статистический анализ данных в программной среде Statistica-6.1. Статистически значимыми считали отличия при р < 0,05.

Результаты и обсуждение

В наших исследованиях различные участки здоровых кожных покровов лица в покое и без внешних воздействий при однократной (нативной) регистрации ТПВ картины обладали разными термохарактеристиками. При этом разброс между максимальными и минимальными значениями температуры (при одинаковой адаптации до измерений) достигал 5-6^оС, и перепад температуры мог составить 2-3^оС при сравнении, например, области в проекции носогубного треугольника с отстоящей от нее всего на 0,5 см областью на щеке. Это означает, что только исследование больших групп испытуемых может приблизить нас к получению достоверных средних значений температурных характеристик разных областей лица. Но будут ли эти средние величины применимы в каждом конкретном случае?

Выходом из этой ситуации и явилась разработка региональной функциональной пробы, позволяющей выявить не так называемую температурную «норму» в термотопографии лица, а «норму реакции» - характерную динамику восстановления температур после аппликации на кожные покровы хладагента. Разработанная проба на интересующих клиницистов областях показала, что термореакции во всех участках нормальных кожных покровов независимо от исходных значений температуры однотипны, а их флуктуации не превышают 0,2^оС, что сравнимо с погрешностью прибора.

Ниже (Рис. 2) приведены термограммы реакций на спиртовую пробу в 28 областях в нижней части лица здорового испытуемого, из которых следует, что ход кривых на термограммах во всех участках нормальных кожных покровов независимо от исходных значений температуры обладает сходными пространственно-временными и амплитудными параметрами, а флуктуации температуры в большинстве случаев не превышают 0,2^оС, что сравнимо с погрешностью прибора.

Рис. 2. Динамика температур после спиртовой пробы в 28 областях на лице здорового испытуемого К., 28 лет (см. Рис. 1 Б). Нижние 4 кривые - область носа (зоны 1-4), остальные - зоны 5-28. Ось Х - время, с, ось Y -температура, ^оС.

Поскольку разработка методики находится в начальной стадии, мы ожидаем существенного уточнения полученных данных как в плане четкости границ зон с разной динамикой термореакций, так и в отношении их температурных характеристик.

Разработанная методика использована для выявления проблемных участков рубцовых тканей у послеожоговых больных и показала высокую точность в оценке локального кровотока по динамике ИК показателей в ответ на спиртовую пробу. Наиболее важны для привлечения в качестве критерия степени нарушений микроциркуляции в рубцовых тканях ситуации с невозможностью сравнивать температуру рубца с окружающей неповрежденной кожей, что при ожогах на лице и шее возможно редко (Рис. 3 А). При наличии неповрежденной симметричной области мы также не всегда можем сравнивать ее с поврежденной, так как локализация на разных сторонах лица снижает корректность измерений (вращение головы, необходимость двукратного замера и т.д.) (Рис. 3 В, Г).

А Б

В Г

Рис. 3. Терморельеф лица и шеи у больных с последствиями ожогов, при которых необходимо сравнение с нормальной термотопографией. А, Б - фотография и термокарта больного П. с грубым рубцовым поражением области шеи. В, Г - фотография и термокарта больной П. (вид слева) с двусторонним рубцовым поражением лица.

Применение предложенной нами спиртовой пробы у больных с ожоговыми поражениями лица и передней поверхности шеи позволило выработать критерий пригодности \ непригодности конкретных участков рубцовоизмененных кожных покровов для их использования при местной кожной пластике [9]. Данные о функциональном резерве кровотока в них, полученные в дооперационном периоде, получили подтверждение в ходе операций и в ближайшем послеоперационном периоде.

Литература

1. Черемисина Е.Н., Баша Н.С. Распознавание личности по термографическим изображениям лица: современное состояние, перспективы развития. Системный анализ в науке и образовании (Электронный журн., режим доступа: http://www.sanse.ru/archive/24). 2012. 2.

2. Дурново Е.А., Потехина Ю.П., Марочкина М.С., Мочалова Д.А. Разработка и анализ особенностей термографических карт челюстно-лицевой области в зависимости от пола и возраста. Российский стоматологический журнал; 2013; 3: 4-9.

3. Борисова З.Л. Компьютерная дистанционная термография при заболеваниях орбиты. Автореф. дис… канд. мед. наук. М., 2010. 24 с.

4. Заболотний Д.И., Розенфельд Л.Г., Колотилов Н.Н., Венгер Е.Ф., Коллюх А.Г., Заболотная Д.Д., Дунаевский В.И. Новые возможности дистанционной инфракрасной термографии в оториноларингологии. Журнал вушних, носових і горлових хвороб. Наук.-практ. журн. 2006. 5: 2-5.

5. Марочкина М.С. Диагностическое и прогностическое значение метода инфракрасной термографии в обследовании и оценке эффективности лечения больных с патологическими состояниями челюстно-лицевой области. Автореф. дис…. канд. мед. наук. Нижний Новгород, 2013. 24 с.

6. Иваницкий Г.Р. Тепловидение в медицине. Вестник РАН. 2006. 76 (1): 48-62.

7. Баша Н.С., Шульга Л.А. Система выделения подкожного кровеносного рисунка по термографическим изображениям. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Естественные науки». 2012. 2: 98-106.

8. D'Souza A.L., Nelson N.G., McKenzie L.B. Pediatric burn injuries treated in US emergency departments between 1990 and 2006. Pediatrics 2009; 5: 124.

9. Короткова Н.Л., Воловик М.Г., Удалова А.С. Возможности тепловидения в оценке пригодности рубцовых тканей лица для планирования кожно-пластических операций. Современные технологии в медицине (в печ.). Размещено на Allbest.ru