Возможности тепловидения и ИК пирометрии при планировании реконструктивно-пластических операций у больных с последствиями ожогов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Возможности тепловидения и ИК пирометрии при планировании реконструктивно-пластических операций у больных с последствиями ожогов

М.Г.Воловик, Н.Л.Короткова, И.Я.Орлов, И.А.Никифоров

Проведен сравнительный анализ тепловизионного и пирометрического методов оценки кровоснабжения тканей в рубцовом лоскуте. Обоснована высокая эффективность, достоверность и удобство ИК пирометрии в оценке функционального резерва локальной микроциркуляции в послеожоговых рубцовоизмененных тканях.

При тяжелых ожогах ограничения, связанные с обширным поражением кожных покровов и дефицитом здоровых тканей, обусловливают использование при местной кожной пластике рубцовых тканей. Сложность планирования операции у пациентов с рубцово-измененными кожными покровами состоит в том, что в связи с различной степенью рубцового поражения кожного лоскута и нарушениями кровотока в нем трудно предсказать его жизнеспособность при стандартной схеме соотношения длины и ширины. Знание о функциональном резерве микроциркуляции в поврежденных ожогом тканях - основание для утверждения о возможности их использования для пластики. Поэтому так важны поиски инструментальных методов оценки кровоснабжения тканей, которые позволяют не только оценить микроциркуляцию в рубцовом лоскуте, но и спрогнозировать его жизнеспособность после хирургического формирования. Одним из путей решения этой проблемы является измерение поверхностной температуры рубцовых тканей на этапе планирования схемы оперативного вмешательства. кровоснабжение тепловизионный пирометрический

Актуален поиск методов, малозатратных по времени и не требующих дорогостоящей аппаратуры, которые могли бы быть использованы не только на до- и послеоперационном этапах лечения, но и в операционной и перевязочной. Тепловизионный (ТПВ) метод уже давно зарекомендовал себя в решении подобного рода задач [1]. Мы провели клинические испытания возможностей ИК пирометра, работающего в том же диапазоне, что и тепловизор [2], в оценке функционального состояния кровотока в планируемых для пластики лоскутах.

Методика

Обследование начинали с проведения ТПВ измерений со спиртовой пробой. Использовали матричный тепловизор Thermo Tracer ТН-9100 (NEC, Япония), рабо-тающий в спектральном диапазоне 8-14 мкм, обладающий чувствительностью 0,025-0,03 °C при погрешности ±1% и разрешением ИК ма-трицы 320х240 пикселов. На коже пациента рисовали предполагаемую схему оперативного вмешательства. Границы лоскутов и участки, подлежащие иссечению, отмечали маркером (бриллиантовым зеленым или любым другим легко смывающимся безопасным веществом). При маркировании планируемой закройки лоскутов основывались на характере рубцового процесса, который оценивали в соответствии с общепринятой классификацией [3]. ТПВ методика подробно изложена в работе [1].

По результатам ТПВ обследования выбирали наиболее информативную область, внутри которой определяли значимые репрезентативные точки для последующих пирометрических измерений. В этих точках оценивали абсолютные значения температуры с помощью беспроводного цифрового ИК пирометра для медико-биологических исследований (Рис. 1 А), разработанного на кафедре радиотехники ННГУ им. Н.И.Лобачевского [4]. По патенту РФ [5] этот прибор работает в спектральном диапазоне 2-25 мкм, имеет температурное разрешение 0,25 и погрешность измерений 0,1^оС при времени однократного замера 5 с и позволяет бесконтактно измерять температуру поверхностей биологических тканей в диапазоне от -10 до +50^оС. Световой целеуказатель фиксирует место и размер исследуемого участка поверхности. Для связи ИК пирометра с компьютером используется беспроводной канал передачи данных стандарта ISM 868MHz (Industry Science Medicine), специально предназначенный для работы в медицинских учреждениях. С помощью программного обеспечения можно проводить необходимую компьютерную обработку полученных данных (например, вычислять максимальные, минимальные, средние значения температуры, дисперсию результатов измерения), отображать пирометрические данные в реальном времени в виде графика, создавать карту пациента и печатать отчеты исследований, архивировать результаты и вести базу данных пациентов. Возможна настройка, калибровка и тестирование прибора. Информация, полученная в ходе измерений, хранится в одном файле - отчете («report»), который можно экспортировать в формат CSV (Excel) и TXT для последующей обработки. (Рис. 1 Б).

А Б

Рис. 1. Внешний вид пирометра (А) и окна программы для обработки пирометрических данных (Б).

Пирометрические измерения проводили не ранее, чем через 3 часа после ТПВ обследования и после 10 минут адаптации в помещении с температурой 20-22^оС в положении больного сидя или лежа. Замеры пирометром проводили с фокусного расстояния 5 см (определено как оптимальное) в трех точках в центре дистального отдела каждого планируемого лоскута с отступом от его края по прямой линии на 5, 10 и 15 мм в проксимальном направлении, а также в референтной (контрольной) точке на участке здоровой кожи, выбираемом в этой же области либо, если это невозможно, в симметричной (Рис. 2).

А Б

Рис. 2. Репрезентативные точки для оценки пригодности рубцовых тканей для местной кожной пластики - схема (А) и пример разметки четырех планируемых лоскутов на кожных покровах больной К. с послеожоговыми рубцами (контрольная точка закрашена черным).

Количество обследуемых областей индивидуально для каждого больного и определяется хирургом в зависимости от наличия рубцовых изменений в пределах лоскута и выбранной схемы оперативного вмешательства. Для каждого планируемого лоскута проводили отдельное измерение по той же схеме, контрольной точки достаточно одной.

Всего обследовано 14 пациентов с послеожоговыми рубцами различной локализации, проведено 172 измерения, количество лоскутов - 41. Результаты всех исследований верифицированы на операциях. Для статистической обработки использовали программы Excel и Statistica-6.1, достоверными считали данные при р<0,05.

Результаты и обсуждение

Все изменения температуры, зарегистрированные пирометром, качественно, по направленности и относительной пропорциональности, совпадали с параллельно зарегистрированными тепловизором.

С высокой стабильностью пирометрические замеры показали повышение температуры в направлении от грубых рубцов к менее пораженным тканям, что теоретически согласуется с разницей в состоянии кровоснабжения рубцовоизмененных и нормальных кожных покровов. Это позволяет определять границу между тканями, подлежащими утилизации, и пригодными для использования при местной кожной пластике.

При удалении точки замера от рубца на 5-10-15 мм температура ее в большинстве случаев «ступенчато» приближалась к контрольной (см. табл. 1, Рис. 1 А). Разница температур между контрольной (Т₁) и измеряемой (Т₂) точками (ДТ=Т₂-Т₁) свидетельствовала о пригодности \ непригодности данного участка для местной кожной пластики. За критерий пригодности была принята величина ДТ<1^оС: при снижении температуры в данной точке по сравнению с контрольной более этого значения она считалась не пригодной для использования при пластике.

Табл. 1. Результаты пирометрических измерений и их клиническая трактовка у больного И. с послеожоговыми рубцами туловища, конечностей

Пирометрическая оценка температур эффективно помогала выявить участки рубцовоизмененных тканей, которые клинически определить было сложно. Так, если грубые рубцы отличались выраженным снижением температуры (на Рис. 3 А лоскут включает рубец с ДТ = 1,45^оС), то области в пределах планирующихся для пластики лоскутов, предположительно компенсированные по состоянию кровотока, также могли оказаться за пределами выбранного критерия (Рис. 3Б). В таком случае приходилось корректировать разметку для хирургического закраивания лоскутов.

А Б

Рис.3. Пирометрическое измерение у больного И. с послеожоговыми рубцами правого предплечья (А) и у больной Ф. с послеожоговыми рубцами на пояснице. Ось Х - измерения на рубце и в 3 точках на расстоянии 5, 10 и 15 мм. Ось Y - температура, ^оС. Обозначения кривых - в «легенде» справа.

Свидетельством эффективности применения ИК пирометра является четкая корреляция с клинической оценкой в ходе операций местной кожной пластики и послеоперационной динамикой приживления лоскутов.

Разработанная методика наиболее достоверна при локализации рубцов на туловище и конечностях, но дает низкую информативность при расположении поражений на лице и шее. При локализации обследуемых участков рубцовоизмененных тканей в нижней части лица потоки вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, наличие зон со значительной физиологической разницей в кровоснабжении (область рта и щеки), - все это вместе взятое усложняет задачу выработки температурных критериев для точной оценки функционального состояния кожного кровотока и требует корректировки методики. При попытках оценить пошаговое изменение температуры послеожоговых рубцов в тех зонах кожных покровов на передней поверхности шеи, где ИК излучение зависит от наличия расположенных близко под кожей сонных артерий, в части рубца около одной из них или над ней температурные данные искажены. Поскольку контрольную область следует выбирать вблизи планируемого лоскута, на лице и на шее это не всегда возможно, что также ограничивает применимость здесь пирометра. Возможно, в этих контекстах использование пирометрии не является оправданным.

Необходимость в пирометрах на сегодняшний день не очевидна, и этому методу измерения температуры человеческого тела еще предстоит доказывать свои диагностические возможности. Однако результаты нашего исследования демонстрируют перспективу внедрения в клиническую практику приборов этого рода. После констатации удовлетворительных для диагностики характеристик чувствительности метода и погрешности прибора успешно был пройден следующий этап испытаний - сравнение результатов измерений температуры с помощью ИК пирометра и тепловизора как наиболее близкого метода [6]. Во всех клинических контекстах, подобных выбранному нами, вступает в силу бесспорное преимущество ИК пирометра перед тепловизором - экономическая составляющая. Дополнительными его достоинствами являются простота в эксплуатации, легкость обучения персонала, меньшая «капризность» в отношении доступности для обследования различных областей тела (не больной поворачивается, а прибор «ходит» вокруг него) и, возможно, требований к условиям съема информации, наличие сервисных программ, необходимых для клинических задач. Обоснование выбора областей медицины, где для диагностики достаточно точечных измерений температуры, должно включать сравнительный анализ данных, полученных на одном и том же объекте исследования (в каждом конкретном случае) с помощью ИК тепловидения и ИК пирометра. При получении данных, принципиально достаточных для решения поставленных диагностических задач, предпочтение следует отдать пирометрии.

Не только оценка кожного кровотока в рубцовоизмененных тканях, но и ряд других клинических моделей с динамическим развитием (как пато-, так и саногенетические процессы) наиболее перспективны для внедрения медицинской пирометрии при необходимости многократного повторения исследований, особенно у тяжелых больных, где оперативность может быть важнее точности. Это ситуации с исследованиями в палатах интенсивной терапии, перевязочных, в ходе реабилитационных мероприятий (как при контроле за эффективностью лечения, так и в процессе проведения однократной, например, физиотерапевтической процедуры).

Таким образом, совпадение пространственно-амплитудных характеристик пригодных и не пригодных для пластики рубцовых тканей, полученное двумя методами (тепловидением и ИК пирометрией), стабильность показаний, подтвержденность точности выработанного пирометрического критерия операционными находками и послеоперационным приживлением лоскутов, - все это позволяет рекомендовать пирометр в качестве удобного портативного, мобильного и не дорогостоящего прибора, позволяющего производить оценку функционального резерва кровоснабжения лоскутов.

Литература

1. 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.).

2. Колесов С.Н., Воловик М.Г., Муравина Н.Л., Орлов И.Я., Афанасьев А.В., Никифоров И.А. Первые результаты апробации беспроводного цифрового ИК пирометра в клинических условиях ННИИТО. X Междунар. научная конф. «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии». Владимир, 2012. 3: 82-85.

3. Сарыгин П.В. Хирургическое лечение последствий ожогов шеи и лица. Автореф. дис. …докт. мед. наук. М., 2005. 48 с.

4. И. Я. Орлов, И. А. Никифоров, А. В. Афанасьев. Беспроводной портативный инфракрасный радиометр для медико-биологических исследований. Приборы и техника эксперимента. 2014. 5: 143-144.

5. Орлов И.Я., Афанасьев А.В., Никифоров И.А., Орлов П.И., Терентьев И.Г. Модуляционный радиометр инфракрасного излучения. Пат. RU2345333 МПК G01J5/10. 2007132025/28, заявл. 23.08.2007; опубл. 27.01.2009.

6. El Shamarka S., Fayed M., Fathy R. Thermal Image Prediction by Using an Infrared Thermometer. 13 Int. Conf. on Aerospace sciences & aviation technology. May 26-28, 2009. ASAT-13-TH-01.

Размещено на Allbest.ru