Оценка диэлектрических свойств тканей кисти в диагностике внутритканевого фиброза

Размещено на http://www.allbest.ru/

Приволжский федеральный медицинский исследовательский центр

ОЦЕНКА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТКАНЕЙ КИСТИ В ДИАГНОСТИКЕ ВНУТРИТКАНЕВОГО ФИБРОЗА

Мартусевич А.К., Епишкина А.А.

г. Нижний Новгород

Контрактура Дюпюитрена (ладонный фасциальный фиброматоз; M72.0) - наследственное пролиферативное заболевание соединительной ткани с вовлечением ладонной фасции, характеризующееся прогрессирующим течением и способностью к рецидивированию [3, 4, 7].

Болезнь наиболее характерна для лиц европеоидной расы, в возрасте старше 40 лет, большинство пациентов - мужчины [1, 2, 5]. Согласно имеющимся сведениям, чаще всего поражается безымянный палец, за ним по частоте следуют средний палец и мизинец [1, 6].

При данном заболевании ладонная фасция утолщается и укорачивается, что приводит к повреждению сухожилий и образованию подкожных тяжей.

Основное назначение ладонной фасции заключается в увеличении силы сжатия, в связи, с чем контрактура Дюпюитрена постепенно уменьшает способность пациентов удерживать предметы.

Несмотря на безальтернативность оперативной тактики лечения контрактуры Дюпюитрена [3, 5, 9-11], возникают значительные сложности в формировании индивидуального плана хирургического вмешательства [2, 3, 9-11]. Они обусловлены подкожным расположением фиброзно-измененных тканей, зачастую - их разветвленной структурой, что затрудняет определение клиницистом точных границ области поражения. При этом в настоящее время отсутствуют методы инструментальной визуализации рассматриваемого патологического процесса [1].

С другой стороны, на протяжении последних десятилетий ведутся исследования, посвященные СВЧ-диагностике структуры биотканей [12-15]. Широкие перспективы среди неинвазивных методов диагностики предполагаются для метода резонансной ближнепольной СВЧ-томографии, с помощью которого возможно исследовать пространственное распределение диэлектрической проницаемости и проводимости живых тканей с разрешением значительно меньше длины волны излучения л. В отличие от пассивного СВЧ-зондирования, для проведения ближнепольной томографии требуются значительно меньшие размеры датчика (зонда), а разрешающая способность существенно повышается [12-18].

Преимущества методики подтверждаются проведенными пилотными исследованиями. Так, оценка электродинамических свойств кожи при дерматозах указала на диагностическую ценность их изучения при микробной экземе и кератодермии [13, 14, 19]. Резонансная ближнепольная СВЧ-диагностика потенциально информативна для диагностики онкологических новообразований органов (поверхностной или субэпителиальной локализации), при определении границ патологического очага [13, 19]. А.В. Арсеньев с соавт. (2011) исследовал уровень функциональной активности ростковой зоны тканей у детей, на основании чего установил наличие половых особенностей этого процесса [21]. Кроме того, ближнепольное СВЧ-зондирование позволяет проводить экспресс-диагностику жизнеспособности органов при трансплантации [13]. Таким образом, с помощью ближнепольного СВЧ-зондирования структуры тканей можно получать информацию о самом биообъекте и процессах, происходящих в нем [22-24]. В то же время в литературе отсутствуют сведения о возможности применения СВЧ-визуализации при контрактуре Дюпюитрена.

Цель данного исследования - изучение диэлектрических свойств фиброзно-измененных тканей у пациентов с контрактурой Дюпюитрена.

Материалы и методы исследования. В исследование было включено 12 пациентов с контрактурой Дюпюитрена, проходивших стационарное лечение на базе Университетской клиники ФГБОУ ВО «Приволжский исследовательский медицинский университет» Минздрава России, г. Нижний Новгород. Все пациенты были обследованы до проведения оперативного вмешательства.

Диэлектрические свойства кожи и подкожных структур изучали в различных участках кисти, в том числе - в области фиброзно-измененных и здоровых тканей. Схематическое изображение точек, в которых проводили изменения, представлено на рисунке 1.

Рис. 1 Положение измеряемых точек относительно фиброзно-измененных тканей

Диэлектрические характеристики биологических тканей оценивали методом ближнепольного резонансного СВЧ-зондирования. Ближнепольное СВЧ-зондирование тканей производили с использованием специальной установки, созданной в Институте прикладной физики РАН (Нижний Новгород), а также специализированного программного обеспечения, сопрягающего установку с ПК и позволяющего производить расчет действительной части диэлектрической проницаемости [12, 13]. Указанный показатель регистрировали и оценивали на глубинах от 2 до 5 мм с помощью серии зондов.

Результаты обрабатывали с использованием программы Statistica 6.0. Статистическую значимость различий оценивали с использованием Т-критерия Вилкоксона.

Результаты исследования и их обсуждение. Проведенное исследование позволило установить, что в области здоровых тканей СВЧ-профиль кожи соответствует физиологическому паттерну, сформированному нами на основании обследования здоровых добровольцев [14, 19]. Выявлено, что действительная часть диэлектрической проницаемости монотонно возрастает с увеличением глубины зондирования (рис. 2).

Далее были сопоставлены СВЧ-профили подкожных тканей в точках 1 и 3 (по рис. 1), соответствовавших интактной и фиброзно-измененной областям (рис. 3). Установлено, что фиброзированные ткани существенно отличаются по диэлектрическим свойствам от здоровых, что обуславливает значительную трансформацию СВЧ-профиля в зоне измененного ладонного апоневроза относительно физиологического паттерна.

Рис. 2 Диэлектрический профиль кожи интактного участка кисти пациентов с контрактурой Дюпюитрена

Рис. 3 Диэлектрический профиль подкожных тканей интактного и фиброзно-измененного участка кисти пациентов с контрактурой Дюпюитрена

Полученные нами данные позволяют утверждать, что фиброзированные ткани поглощают СВЧ-излучение, обладая крайне низкими значениями действительной части диэлектрической проницаемости. Подобные сдвиги регистрируются на глубине 2-3,5 мм, что примерно соответствует глубине залегания патологически измененных тканей при контрактуре Дюпюитрена [4, 25]. При этом следует подчеркнуть, что зондирование более глубинных слоев (4-5 мм.) не обнаруживает значимых отклонений от нормы. Это указывает на наличие в них интактных морфологических структур.

Также нами проведена оценка однородности изменений диэлектрических свойств подкожных тканей в различных участках кисти (рис. 4).

Для реализации данного аспекта работы была выбрана одна глубина зондирования (3 мм.), которая соответствовала центру СВЧ-профиля фиброзно-измененной ткани. Установлено, что как в краевой зоне последней, так и в обоих точках центра области фиброза (точки 2-4 на рисунке 1 соответственно) обнаруживается резкое снижение уровня действительной части диэлектрической пронициаемости.

Рис. 4 Пространственное распределение действительной части диэлектрической проницаемости подкожных тканей в изучаемых точках при глубине зондирования 3 мм

диэлектрический фиброзный дюпюитрен ткань

Следует отметить, что в данных точках снижение значения параметра относительно интактного участка (точка 1) регистрируется примерно в равной степени, что свидетельствует об однородности патологического процесса в различных участках трансформированной части ладонного апоневроза. На это указывает наличие статистически значимых различий показателя между точкой 1 и точками 2-4 (p<0,05 для всех случаев), а также отсутствие таковых между точками 2, 3 и 4 (p<0,05). Данный факт способен позволить с достаточной точностью определять границу патологических измененных тканей.

Заключение

Проведенные исследования позволили сформировать СВЧ-паттерн действительной части диэлектрической проницаемости у пациентов с контрактурой Дюпюитрена в области здоровых и фиброзно-измененных тканей, причем обнаружено резкое снижение данного параметра в зоне патологического процесса на глубинах до 3,5 мм. При этом в области здоровых тканей особенностей диэлектрических свойств по сравнению со здоровыми добровольцами не выявлено. Также показано, что фиброзно-измененный ладонный апоневроз имеет достаточно равномерную СВЧ-структуру, что позволяет рассчитывать на возможность точной визуализации его границ. Это имеет принципиальное значение для планирования оперативного вмешательства у пациентов с контрактурой Дюпюитрена.

Список использованных источников

1. Новиков А.В., Петров С.В. Лечение больных с контрактурой Дюпюитрена (клинические рекомендации). Нижний Новгород: ННИИТО, 2013. 38 c.

2. Au-Yong I.T., Wildin C.J., Dias J.J., Page R.E. A review of common practice in Dupuytren surgery // Tech Hand Up Extrem. Surg. 2005. Vol. 9, №4. P. 178-187.

3. Bainbridge C., Dahlin L.B., Szczypa P.P., Cappelleri J.C., Guйrin D., Gerber R.A.. Current trends in the surgical management of Dupuytren's disease in Europe: an analysis of patient charts // Eur Orthop Traumatol. 2012. Vol. 3. №1. P. 31-41.

4. Berger A., Delbruck A., Brenner P., Hinzmann R. Dupuytren's disease: pathobiochemistry and clinical management // Berlin, Heidelberg: Springer-Velard, 1994. 220 p.

5. Abe Y., Rokkaku T., Ofuchi S., Tokunaga S., Takahashi K., Moriya H. Surgery for Dupuytren's disease in Japanese patients and a new preoperative classification // J. Hand Surgery 2004. Vol. 29B, № 3. P. 235-239.

6. Jemec B. Dupuytren's contracture // Ugeskr. Laeger. 2003. Vol. 165, №18. P. 1863-1865.

7. Badalamente M.A., Hurst L.C., Hentz V.R. Collagen as a clinical target: nonoperative treatment of Dupuytren's disease // J. Hand Surg. 2002. Vol. 27A, №5. P. 788-798.

8. Dupuitren G. Retraction permanente des doigts, раr suite d'unе аffесtiоn de l'aponevrose palmair. Lecоns orales de Сliniqе Сhirurgiеаlе // Faties а L'Нotеl-Dieu de Paris. 1832. №1. P. 2-24.

9. Коршунов В.Ф., Магдиев Д.А., Чуловская И.Г. Оперативное лечение тяжелых форм контрактуры Дюпюитрена // Травматология и ортопедия России. 2008. №2. С. 38-39.

10. Сиваконь С.В. Комплексное хирургическое лечение контрактуры Дюпюитрена // Анналы хирургии. 2005. №1. С. 63-71.

11. Федутинов Д.А., Федутинов А.В., Замальдинов Р.А., Каргин Р.Б. Хирургическое лечение контрактуры Дюпюитрена // Травматология и ортопедия России. 2008. №2. С. 81.

12. Костров А.В., Смирнов А.И., Янин Д.В. с соавт. Резонансная ближнепольная СВЧ диагностика неоднородных сред // Известия РАН. Серия физическая. 2005. Т. 69, №12. С. 1716-1720.

13. Костров A.B., Стриковский A.B., Янин Д.В. с соавт. Исследование электродинамических параметров биологических тканей // Альманах клинической медицины. 2008. Т. 17, №2. С. 96-99.

14. Мартусевич А.К., Янин Д.В., Богомолова Е.Б., Галка А.Г., Клеменова И.А., Костров А.В. Возможности и перспективы применения СВЧ-томографии в оценке состояния кожи // Биомедицинская радиоэлектроника. 2017. №12. С. 3-12.

15. Резник А.Н., Юрасова Н.В. Ближнепольная СВЧ томография биологических сред // Журнал технической физики. 2004. Т. 74, №4. С. 108-116.

16. Hayashi Y., Miura N., Shinyashiki N., Yagihara S. Free water content and monitoring of healing processes of skin burns studied by microwave dielectric spectroscopy in vivo // Phys. Med. Biol. 2005. Vol. 50, №4. P. N8-N14.

17. Gaikovich K.P. Subsurface near-field scanning tomography // Physical Review Letters. 2007. Vol. 98, №18. P. 183902.

18. Raicu V., Kitagawa N., Irimajiri A. A quantitative approach to the dielectric properties of the skin // Phys. Med. Biol. 2000. Vol. 45, №2. P. L1-L4.

19. Богомолова Е.Б., Мартусевич А.К., Клеменова И.А. с соавт. Применение современных методов визуализации в оценке состояния и прогнозировании развития патологических рубцов // Медицина. 2017. №3. C. 58-75.

20. Резник А.Н., Юрасова Н.В. Обнаружение контрастных образований внутри биологических сред при помощи ближнепольной СВЧ диагностики // Журнал технической физики. 2006. Т. 76, №1. С. 90-104.

21. Арсеньев А.В., Волченко А.Н., Лихачёва Л.В., Печерский В.И. Применение метода ВЧ-ближнепольного зондирования в диагностике биообъектов // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2011. №2. С. 154-157.

22. Турчин И.В. Методы оптической биомедицинской визуализации: от субклеточных структур до тканей и органов // Успехи физических наук. 2016. Т. 186, №5. С. 550-567.

23. Sunaga T., Ikehira H., Furukawa S. et al. Measurement of the electrical properties of human skin and the variation among subjects with certain skin conditions // Phys. Med. Biol. 2002. Vol. 47, №1. P. N11-N15.

24. Tamura T., Tenhunen M., Lahtinen T. et al. Modelling of the dielectric properties of normal and irradiated skin // Phys. Med. Biol. 1994. Vol. 39, №6. P. 927-936.

25. Warwick D., Tomas A., Bayat A. Dupuytren's disease: overview of a common connective tissue disease with a focus on emerging treatment options // Int. Clin. Rheumatol. 2012. Vol. 7, №3. P. 309-323.

Размещено на Allbest.ru