CC BY
26
Смирнова О.Д., Свистушкин В.М.2, Золотова А.В.3 1
Научный сотрудник лаборатории медико-физических исследований.
ГБУЗ МО Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М. Ф. Владимирского; 2 Доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой и директор клиники болезней уха, горла и носа ГБОУ ВПО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова; 3 Аспирант кафедры оториноларингологии. ГБУЗ МО Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М. Ф. Владимирского.
ЛАЗЕРНАЯ ФЛЮОРЕСЦЕНТНАЯ ДИАГНОСТИКА КАК МЕТОД ОЦЕНКИ СТРУКТУРЫ БАРАБАННОЙ ПЕРЕПОНКИ ПОСЛЕ ХИРУРГИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ ЭКССУДАТИВНОГО СРЕДНЕГО ОТИТА
Аннотация
Приведены результаты данных лазерного флуоресцентного исследования состояния барабанной перепонки после двух альтернативных способов хирургического лечения экссудативного среднего отита: лазерной миринготомии и шунтирования барабанной полости. Обнаружены различия во флюоресценции на участке 390-440 нм, характерном для коллагена и эластина, а также в оксигенации гемоглобина.
Ключевые слова: экссудативный средний отит, барабанная перепонка, неповреждающая лазерная флуоресцентная диагностика.
Key words: otitis media with effusion, membrana tympani, non-invasive laser fluorescence diagnostics.
Исследование физических основ протекания различных патологий является одной из актуальных задач медицинской экспериментальной и теоретической биофизики [1-5]. Экссудативный средний отит (ЭСО) представляет собой вялотекущий негнойный воспалительный процесс в среднем ухе, основным проявлением которого является скопление жидкости в барабанной полости [6; 7]. При данном заболевании часто прибегают к хирургическим методам лечения, обеспечивая удаление экссудата из барабанной полости, а также вентиляцию среднего уха [8]. Наиболее распространенным является метод шунтирования барабанной полости, который, несмотря на свою эффективность, имеет ряд осложнений. В месте закрытия перфорации, образовавшейся после удаления шунта, происходит формирование мирингосклеротических очагов, атрофических изменений барабанной перепонки, ретракционных карманов, холестеатомы. [6; 9; 10]. В настоящее время для лечения ЭСО используется лазерная миринготомия, после которой, согласно данным литературы, отоскопически не отмечается формирования грубых рубцовых изменений барабанной перепонки, выполняющей в ухе не только функцию звукопроведения, но и важную защитную роль. Эти свойства обеспечиваются упругостью и прочностью собственной пластинки барабанной перепонки, состоящей из наружного радиального и внутреннего циркулярного слоя упорядоченных коллагеновых волокон, наряду с которыми имеются многочисленные эластические волокна [6; 11-14].
Для оценки степени выраженности рубцовых и атрофических изменений в барабанной перепонке под нашим наблюдением находилось 20 пациентов с диагнозом экссудативный средний отит. 10 пациентам (II-1 группа) выполнена миринготомия с помощью YAG-Ho-лазера с длиной волны 2,09 мкм, диаметр перфорации составил 2 мм. 10 пациентам (II-2 группа) произведена миринготомия с последующей установкой в разрез барабанной перепонки шунта Kurz, диаметром 1,25 мм. Перфорация в обеих группах была выполнена в задне-нижнем квадранте (рис.1). У всех пациентов II-1 группы перфорация
1 Смирнова О.Д., Свистушкин В.М., Золотова А.В., 2013 г.
закрылась в срок от 4 до 6 недель. У пациентов 11-2 группы в двух клинических случаях шунт выпал через 1 месяц после установки, в остальных - был удален через 3 месяца. У всех пациентов перфорация в отсутствие шунта закрылась в срок от 10 до 14 дней.
Рис.1: Шунт в барабанной перепонке (слева) и перфорация после лазерной миринготомии
(справа)
Лазерное флюоресцентное исследование проводилось при помощи диагностического комплекса «ЛАКК-М» [15], обладающего гибким оптоволоконным зондом, по которому на ткань подавалось возбуждающее излучение с мощностью менее 3 мВт, а обратно рассеянное тканью флюоресцентное излучение поступало в спектроанализатор. Глубина проникновения такого излучения в покровные ткани составляет более 1 мм [13], что значительно больше толщины барабанной перепонки и, таким образом, получаемый сигнал содержит информацию и о тканях барабанной полости. Датчик устанавливался перпендикулярно в задне-нижний квадрант барабанной перепонки. Данный метод позволяет определить содержание в тканях, так называемых эндогенных флюорофоров (структурные белки: коллаген, эластин, кератин; дыхательные пигменты: NAD(P^ и FAD; другие флавины, фосфолипиды и порфирины, а также липофусцин), которые имеют каждый свой характеристический спектр флюоресценции и все вместе формируют общеинтегральный флюоресцентный сигнал при возбуждении ткани лазером [16]. При изучении уровня эндогенных флюорофоров особенное внимание обращали на коллаген и эластин. Для этих белков при возбуждении светом длиной волны 365 нм максимум флюоресценции приходится на диапазон от 390 до 440 нм [17]. Контроль за состоянием микроциркуляторного русла исследованных тканей проводили также при помощи «JIAKK-М» в режиме ЛДФ (лазерной допплеровской флюоресценции) и оксиметрии.
-среднее и разброс значений в группе ЛИ -среднее и разброс значений в группе I " среднее и разброс значений № в группе 1Ь2
б)
360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720
длина волны, нм
Рис.2: Пример соотношения спектральных данных в средних значениях коэффициентов флюоресцентной контрастности (а) и полос разброса всех данных (б) для сравниваемых групп
добровольцев
Аналогично были определены такие же показатели у 17 добровольцев без какой-либо патологии наружного и среднего уха (контрольная группа I).
Для удобства сопоставления все полученные данные распределения интенсивностей обратно рассеянного возбуждающего излучения Ilaser и флюоресцентного сигнала тканей Iflu были линейно преобразованы в коэффициенты флюоресцентной контрастности kf(X) (вдвое уменьшенное относительно использованного ранее [18]) по формуле 1 для каждого значения длины волны X:
kf (l)
1
1 + 1laser
(l)
f (l)
Аи\"> (1)
При сопоставлении данных в коэффициентах флюоресцентной контрастности у пациентов всех групп обнаружены различия почти на всём диагностируемом спектральном диапазоне (рис. 2). Обращает на себя внимание уширение левого плеча спектра обратно рассеянного возбуждающего лазерного сигнала (левый пик) в месте закрывшейся перфорации.
70
о
60 50 40 30 20 10 0
□ среднее по группе I Переднее по группе II-1
□ среднее по группе II-2
kf *100%
ПМ
сатурация кровенаполнение
Рис.3: Сопоставление получаемых данных в среднем по группам (среднеинтегральные значения кг представлены в процентах для наглядности)
Для оценки вклада коллагена и эластина в общеинтегральный спектр флюоресценции вычисляли среднеинтегральное значение кг на участке их флюоресценции по формуле 2:
в спектральном диапазоне от Ха= 390 до Х2= 440 нм. В результате выявлено, что у группы I оно составило 0,42±0,10, у 11-1 группы - 0,25±0,09, в то время как у П-2 группы этот показатель равен 0,19±0,03 (рис. 3). При этом показатель микроциркуляции и сатурация тканей в группе 11-2 также достоверно ниже нормы.
Таким образом, из проведённого исследования можно сделать следующие выводы: 1. Ткани барабанной перепонки в месте закрывшейся перфорации после лазерной миринготомии имеют коэффициенты флюоресцентной контрастности ближе по значению к норме, чем после шунтирования, а также содержат большую долю оксигенированного гемоглобина. Возможно, это свидетельствует о более близком к норме составе структурных белков (коллагена и эластина). 2. Спектральные данные обратно рассеянного барабанной перепонкой излучения на "здоровом" и "прооперированном" участке отличаются. Качественное разделение наглядно отражается в коэффициентах флюоресцентной контрастности. 3. Методика флюоресцентной спектрофотометрии перспективна для неинвазивного контроля за состоянием тканей барабанной перепонки после хирургических вмешательств.
Литература
1. Белослудцев К.Н., Гармаш С.А., Белослудцева Н.В. и др. - Исследование механизмов цитотоксического действия уранилнитрата // Биофизика. - 2012. - Т.57. - №5. - С. 789-795.
2. Брусков В.И., Гудков С.В., Чалкин С.Ф. и др. - Автоколебательный процесс люминесценции воды, индуцированный лазерным облучением // Доклады Академии наук. - 2009. - Т.425. - №6. -
3. Gudkov S.V., Shtarkman I.N. et al. - Guanosine and inosine as natural antioxidants and radioprotectors
for mice exposed to lethal doses of y-radiation // Doklady Biochemistry and Biophysics. - 2006. -Т.407. - №1. - С. 47-50.
4. Асадуллина Н.Р. и др. - Кофеин модифицирует эффекты рентгеновского излучения при воздействии на мышей после облучения, проявляя радиозащитные свойства // Доклады АН -2012. - Т.442. - №3. - С. 22-25.
5. Гудков С.В., Смирнова В.С., Брусков В.И. - Образование перекиси водорода в воде при воздействии видимого света // Вода: химия и экология. - 2010. - №8. - С. 40-45.
6. Семенов Ф.В., Лазарева Л.А., Славинский А.А. - Применение ИАГ-Nd лазера для шунтирования барабанной полости у больных экссудативным средним отитом // Вест. Оториноларинг. - 2002. -№5. - C.31-32.
7. Никифорова Г.Н. - Экссудативный отит - современные подходы в консервативном лечении // Клиническая отиатрия и способы хирургической реабилитации больных с тугоухостью. - 2012 -
8. Дмитриев Н.С., Милешина Н.А. - Хирургическое лечение больных экссудативным средним отитом.// Вест. Оториноларинг. - 2003. - C.49-51.
9 . Schilder AG. - Assessment of complications of the condition and of the treatment of otitis media with effusion // Int. J. Pediatr. Otorhinolaryngol. - 1999.- V.49. - Р.247-251.
10. Арефьева Н.А. и др. - Обоснование выбора тактики лечения экссудативного среднего отита.// Вест. оториноларинг. - 1998. - C. 24-28.
11. Котов Р. В. и др. - Эндоскопическая лазерная хирургия при сочетанной патологии носоглотки и среднего уха у детей с кондуктивной тугоухостью // Вест. Оториноларинг. - 2007. - № 6. - С.18-
(2)
С. 827-829.
C.31-32.
12. Свистушкин В. М., Овчинников Ю.М. и др. - Опыт применения хирургических лазеров в лечении больных с заболеваниями верхних дыхательных путей и уха // Вест. Оториноларинг. -2009. - № 4. - С. 36-39.
13. 8.Под ред. Афанасьева Ю.М., Юриной Н.А. - Гистология, цитология и эмбриология - М.: Медицина. - 2002. - 366 с.
14 • Behrbohm H., Kaschke O., Nawka T., Swift A. - Ear, Nose and Throat Diseases. - М.: МЕД пресс-информ. - 2012. - С.23-24.
15. [электронный ресурс] - http://www.lazma.ru/rus/article.php?r=&d=229
16. Тучин В.В. - Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях. - Саратов: Изд-во Саратов. ун-та, 1998. с. 302
17. Smirnova O.D., Rogatkin D.A., Litvinova K.S. - Collagen as in vivo quantitative fluorescent biomarkers of abnormal tissue changes // J. Innov. Opt. Health Sci. - 2012. - V.5. - №2. - P. 71-79.
18. Москвин С.В., Антипов Е.В., Зарубина Е.Г., Рязанова Е.А. - Лазерофорез гиалуроновой кислоты улучшает микроциркуляцию кожи // Косметика и медицина - 2011. - №1. - С.48-52.
