CC BY
57
УДК Б1Б.59Б-073.75Б.8
ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИКО-КОГЕРЕНТНОИ ТОМОГРАФИИ В ОЦЕНКЕ НОГТЕВОГО АППАРАТА В НОРМЕ И ПРИ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЯХ
Г.А. Петрова1-2, М.С. Фирсова1, И.Л. Шливко12, М.В. Зорькина1-2,
К.С. Петрова1,2, О.Е. Чекалкина1, Д.О. Эллинский1, 1кафедра кожных и венерических болезней ГОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академия Минздравсоцразвития»,
2ФГУ «Нижегородский научно-исследовательский кожно-венерологический институт Росздравсоцразвития»
Фирсова Мария Сергеевна - e-mail: [email protected]
Заболевания ногтевой пластинки широко распространены и составляют значительную часть в
структуре дерматологических заболеваний человека. Диагностика их затруднена в силу сходства их клинических проявлений. Гистологическое исследование ногтевого аппарата сопровождается значительными техническими трудностями и высоким риском развития осложнений, поэтому проводится крайне редко, исключительно при подозрении на онкологические заболевания. Оптико-когерентная томография (ОКТ) - высокоразрешающий неинвазивный метод визуализации структур кожи, приближающийся по информативности к традиционной биопсии и позволяющий получать информацию в режиме реального времени. В результате исследований было установлено, что ОКТ позволяет прижизненно визуализировать основные анатомические компоненты ногтевого аппарата. Установлено, что ОКТ позволяет получать дифференцированные ОКТ-изображения ногтевой пластинки в норме и при патологии. ОКТ-изображения ногтевого аппарата при псориазе имеют качественные и количественные особенности, отличающиеся от таковых при онихомикозе, что открывает перспективы использования ОКТ для прижизненной дифференциальной диагностики этих заболеваний ногтей.
Ключевые слова: ОКТ-изображение ногтевого аппарата, анатомические компоненты ногтя, псориаз, онихомикоз.
Diseases of a nail are widespread and considered to be a part in the structure of dermatological diseases of a human being. Their diagnostics is complicated due to the similarity of their clinical displays. The histologic research of a nail is accompanied by considerable technical difficulties and a high risk of complications' development, that is why it is conducted extremely seldom, except for the fact that it is suspicion to oncological diseases. ОСТ is a high-resolution noninvasive method of visualisation of skin's structures, similar in its informa-tivity to traditional biopsy and allowing to receive information on a real time basis. As a result of the researches it has been established that ОСТ allows to visualize within lifetime the basic anatomic components of a nail. It is established that ОСТ allows to receive differentiated ОСТ - images of a normal nail and a nail within pathology. ОСТ - images of a nail within psoriasis which have qualitative and quantitative features different from those within onychomysosis, and that opens prospects of ОСТ usage for lifetime differential diagnostics of these nails' diseases.
Key words: ОСТ-image of the nail device, anatomic components of a nail, onychomysosis, psoriasis.
ваний, сопровождающихся поражением ногтя, затруднена. При одном заболевание можно встретить различные типы
Введение
Заболевания ногтевой пластинки широко распространены
и составляют значительную часть в структуре дерматологических заболеваний человека.
Ногти, являясь придатком кожи, несут на себе защитную и косметическую функцию. Насколько легко ногти поддаются
визуальному изучению настолько же затруднено их глубокое исследование. Дифференциальная диагностика заболе-
поражения ногтя, а при разных процессах однотипные.
В настоящее время в дерматологии доступны и широко используются микроскопическое и культуральное исследование материала, взятого с ногтевой пластинки. Гистологическое изучение ногтевой пластинки и подлежащих структур проводится крайне редко и поводом для
ЕЮ
проведения биопсии ногтя служит исключительно подозрение на неопластические процессы.
В связи с этим актуальной является задача найти метод альтернативный биопсии, но при этом столь же информативный как гистологическое исследование.
Традиционная эксцизионная биопсия, основным преимуществом которой является возможность исследования структуры на клеточном уровне, не может решить данной проблемы на практике из-за инвазивности и невозможности мультиочаговых и многократных исследований.
На сегодняшний день в качестве альтернативы традиционной биопсии выступают прижизненные методы визуализации биотканей: высокочастотная ультрасонография, магнитно-резонансная томография с использованием сильного магнитного поля и новейший из них - оптическая когерентная томография (ОКТ).
Оптическая когерентная томография - высокоразрешающий неинвазивный метод визуализации структуры биотканей, приближающийся по информативности к методу традиционной эксцизионной биопсии и позволяющий получать информацию о морфологическом состоянии здоровой и патологически измененной кожи в реальном времени. В основе получения изображения методом ОКТ заложен принцип аналогичный ультразвуку с использованием в качестве зондирующего излучения низко интенсивного света ближнего инфракрасного диапазона с мощностью, не
Высокое разрешение, хорошая контрастность изображений, оптимальная для дерматологических исследований глубина визуализации (1,5 мм), доступное, легко управляемое портативное оборудование определяют преимущества ОКТ перед другими методами визуализации в дерматологии.
Технология прижизненного исследования морфологии кожи методом оптической когерентной томографии разрешена к применению (регистрационное удостоверение № ФС-2006/265 от 15 августа 2006 г.).
ОКТ-изображения представляют собой двумерные образы поперечного среза кожи на глубину 1,5 мм, представленные в псевдоцветной коричневой палитре. Величина принятого сигнала в каждом элементе изображения (пикселе)
характеризуется яркостью и цветом. Более яркие (светлые) участки ОКТ-изображений соответствуют большей интенсивности отраженного назад излучения.
ОКТ-изображение имеет ту же ориентацию, что и поперечный гистологический срез.
Предыдущими работами российских ученых были определены ОКТ-признаки здоровой кожи [1, 2] (рис. 2).
РИС. 2.
ОКТ-изображение здоровой кожи предплечья: 1 - верхняя часть рогового слоя эпидермиса; 2 - нижняя часть рогового слоя эпидермиса; 3 - надсосочковая зона клеточных слоев эпидермиса; 4 - зона взаимного проникновения эпидермальных выростов и сосочков дермы; 5 - верхняя часть сетчатого слоя дермы.
Установлена способность ОКТ визуализировать роговой слой, клеточные слои надсосочковой части эпидермиса, зону взаимного проникновения эпидермальных выростов и сосочков дермы, верхнюю часть сетчатого отдела дермы, придатки (волосяные фолликулы, сальные и потовые железы, ногтевой аппарат), сосуды здоровой кожи, а также основные патоморфологические процессы в коже. Показана высокая эффективность использования ОКТ для прижизненной диагностики дерматозов, в том числе и опухолей [1].
Продемонстрирована возможность использования метода для мониторинга патологических изменений в процессе терапии с целью определения ее эффективности [2].
Целью настоящей работы явилось определение возможности использования ОКТ для прижизненной оценки ногтевого аппарата в норме и при патологии.
Материалы и методы
Использовали: визуализатор - топограф оптико-когерентный
компьютезированный для неинвазивного исследования внутренней структуры поверхностных тканей человека «ВОК» (рег. уд. № ФС 022а2005/2035-05 от 05.08.05), со следующими техническими характеристиками: длина волны излучения - 1300 нм; мощность источника излучения - 1,5 мВт на выходе щупа; продольное разрешение - 20 мкм, поперечное - 25 мкм; центральная длина волны - 0,95 мкм; глубина сканирования - 1,5 мм; время получения изображения - 1,5-2 с (изготовленный ИПФ РАН, г. Нижний Новгород). На первом этапе ex vivo исследований осуществили экспериментальную идентификацию компонентов ОКТ-изображения здорового ногтевого аппарата.
Получали ОКТ-изображения ногтевого аппарата ампутированной в результате травматического повреждения дистальной фаланги большого пальца с последующим изготовлением гистологического препарата и визуальным гистото-мографическим сопоставлением. Биоптат подвергался
повреждающей ткани (рис. 1).
РИС. 1.
Топограф оптико-когерентный (внешний вид).
традиционной обработке с последующей окраской гематоксилином и эозином.
На втором этапе в исследованиях in vivo получали ОКТ-изображения всех 20 ногтевых пластинок при обследовании 6 здоровых добровольцев (3 мужчин и 3 женщины), средний возраст 36±8,14 лет; 6 пациентов, страдающих псориазом (3 мужчин и 3 женщины), средний возраст 40±1,34 года; 4 пациента с онихомикозом (2 мужчин и 2 женщины) ,средний возраст 44±2,05 года.
Сканирование осуществляли в направлении от проксимальной части к свободному краю в средней части ногтевой пластинки, начиная с заднего валика пошагово с перекрытием предыдущего положения зонда на 1/3 рабочего диаметра. Визуальную оценку ОКТ-изображений проводили с использованием понятий: высота, яркость оптической палитры, отражающей интенсивность сигнала, контраст и характеристика границ слоев изображения, глубина полезного сигнала.
Использовали программное обеспечение, разработанное в лаборатории биофотоники ИПФ РАН (г. Н. Новгород), позволяющее фиксировать, сохранять полученные ОКТ-изображения, производить их математическую обработку и анализ.
Результаты исследований
Проведенные нами гисто-томографические сопоставления, основанные на визуальном сравнении ОКТ-изображения и гистологического препарата, позволили нам идентифицировать основные анатомические компоненты ногтевого аппарата (ногтевой валик, ногтевая пластинка, ногтевое ложе, матрикс, эпонихий, гипонихий, свободный край) (рис. 3).
РИС. 3.
ОКТ-изображение и соответствующий гистологический препарат ногтя. 1. проксимальный ногтевой валик, 2. кутикула, 3. ногтевая пластинка, 4. свободный край, 5. гипонихиум, 6. матрикс.
Было установлено, что ОКТ-изображение здорового ногтя в центральной части включает 4 горизонтально ориентированных слоя (рис. 4):
1 слой - узкий, яркий, тонкий, одинаковый высоты на всем протяжении, сигнал высокой интенсивности (эквивалент верхней части ногтевой пластинки),
2 слой - однородный, цельный, одинаковой высоты на всем протяжении, сигнал средней интенсивности (эквивалент ногтевой пластинки),
3 слой - сигнал низкой интенсивности (эквивалент эпителия, выстилающий ногтевое ложе),
4 слой - сигнал слабой интенсивности (эквивалент соединительной ткани).
РИС. 4. ОКТ-изображение здорового ногтя в центральной части.
1 слой - верхняя часть ногтевой пластинки, узкий, яркий, сигнал высокой интенсивности, 2 слой - однородный, цельный, сигнал средней интенсивности, 3 слой - эпителий, выстилающий ногтевое ложе, 4 слой - соединительная ткань.
В результате анализа ОКТ-изображений ногтевого аппарата, при псориазе по типу «масляного пятна», получили следующие данные (рис. 5):
• увеличение интенсивности сигнала во 2-м слое, появление неоднородности в пределах слоя (чередование слабого и высокого сигнала),
• увеличение высоты 3-го слоя,
• появление неоднородности в пределах 4-го слоя, чередованием участков повышенной и пониженной интенсивностью сигнала (эквивалент акантоза с папиломатозом).
РИС. 5. ОКТ-изображение «масляного пятна».
1. увеличение интенсивности сигнала во 2-м слое, неоднородный,
2. увеличение высоты 3-го слоя, 3. появление неоднородности в пределах 4-го слоя, сопровождающейся повышенной и пониженной интенсивностью сигнала - эквивалент акантоза с папиломатозом.
ОКТ-изображения при онихомикозе характеризуется другими признаками позволяющими дифференцировать их от псориаза (рис. 6):
• Исчезновение слоистой структуры.
• Значительное увеличение толщины ногтевого аппарата.
• Повышение интенсивности сигнала во 2-м слое, исчезновение границ между 2-м и 3-м слоями.
• Снижение интенсивности сигнала в 3-м слое.
РИС. 6. ОКТ-изображение в зоне поражения онихомикозом.
1. Исчезновение слоистой структуры. 2. Значительное увеличение толщины ногтевого аппарата. 3. Повышение интенсивности сигнала во 2-м слое. 4. Снижение интенсивности сигнала в 3-м слое.
ЕЮ
Выводы
1. ОКТ позволяет прижизненно визуализировать основные анатомические компоненты ногтевого аппарата (ногтевой валик, ногтевая пластинка, ногтевое ложе, матрикс, эпони-хий, гипонихий, свободный край).
2. ОКТ позволяет получать дифференцированные ОКТ-изображения ногтевой пластинки в норме и при патологии.
3. ОКТ-изображения ногтевого аппарата при псориазе
имеют качественные и количественные особенности, отличающиеся от таковых при онихомикозе, что открывает перспективы использования ОКТ для дифференциальной диагностики этих заболеваний ногтей. ш
ЛИТЕРАТУРА
1. Петрова Г.А., Дерпалюк Е.Н., Гладкова Н.Д. и др. Возможности оптической когерентной томографии в прижизненной дифференциальной диагностике дерматозов. Экспер. и клин. дерматокосметология. 2005. № 5. С. 11-15.
2. Петрова Г.А., Шливко И.Л., Зорькина М.В., Петрова К.С. и др. Прижизненный ОКТ-мониторинг морфологических изменений кожи как контроль эффективности лечения дерматозов. Клиническая дерматология и венерология. 2008. № 1. С. 36-39.
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., 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.
