ТЕПЛОВИЗИОННАЯ ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РУБЦОВЫХ ТКАНЕЙ ПРИ ПЛАНИРОВАНИИ ПЛАСТИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ НА ЛИЦЕ

Н.Л. Короткова, к.м.н., старший научный сотрудник отделения реконструктивной и пластической хирургии;
М.Г. Воловик, к.б.н., старший научный сотрудник отделения функциональной диагностики

Приволжский федеральный медицинский исследовательский центр, Н. Новгород, 603155, Верхневолжская наб., 18

*Журнал «Современные технологии в медицине», 2015 — том 7, №2.

Цель исследования — изучить возможности тепловизионного метода для оценки функционального резерва кровоснабжения рубцовых тканей лица, используемых при кожно-пластических операциях.

Материалы и методы. С помощью тепловизора Thermo Tracer ТН-9100 обследовали 37 больных с послеожоговыми рубцами на лице и передней поверхности шеи (всего 126 рубцовых областей, планируемых для выкраивания лоскутов) и 4 здоровых добровольца. После регистрации нативной (исходной) тепловой картины проводили стандартную региональную спиртовую пробу и последующий мониторинг пространственно-временной динамики температур в течение 7 мин. С целью выработки критерия пригодности тканей для кожной пластики вычисляли ΔТ=Т_нач–Т_кон, где Т_нач — исходная температура до пробы, Т_кон — температура на 7-й минуте восстановления после пробы.

Результаты. Полученные данные по динамике термореакций рубцовых тканей позволяют оценить возможность использования этих тканей в качестве материала для кожной пластики. Критерии основаны на тепловизионных данных динамики восстановления исходной температуры нормальными и пораженными рубцами тканями. Разность исходной и достигаемой к 7-й минуте холодовой пробы температур менее 0,9°С свидетельствует о пригодности исследуемых тканей для кожной пластики. Отставание восстановления температуры более чем на 1,9°С свидетельствует о непригодности рубцовых тканей. При разности температур в диапазоне от 0,9 до 1,9°С использование рубцовых тканей следует считать рискованным.

Заключение. Разработанная тепловизионная методика оценки функционального состояния кровоснабжения рубцовых тканей лица позволяет определить критерии возможности использования рубцовых тканей при местно-пластических операциях на лице и дифференцировать ткани, пригодные для местной кожной пластики, от непригодных.

Ключевые слова: тепловидение; послеожоговые рубцы лица; реконструктивно-пластическая хирургия.

У пациентов с последствиями ожогов лица обезображивание вследствие рубцовых изменений порождает тяжелые психологические и социальные проблемы. Современные методы реконструктивно-пластической хирургии [1, 2 и др.] позволяют замещать обширные рубцовые участки, восстанавливая поврежденный кожный покров, что далеко не всегда возвращает пациенту утраченный внешний вид [3]. При тяжелых ожогах ограничения, связанные с отсутствием донорских мест, обусловливают использование местной кожной пластики в качестве одного из основных методов лечения последствий ожогов лица. В таких случаях хирургам приходится вынужденно использовать рубцовые ткани [4, 5].

Поэтому остается актуальной задачей оценка пригодности патологически измененных тканей для местной кожной пластики, обусловленная бедной васкуляризацией зрелых рубцов, которые могут быть использованы для кожной пластики. Знания о функциональном резерве их кровоснабжения — основание для утверждения о перспективности использования для пластики того или иного участка рубцово-измененных кожных покровов.

Исследование резервов микроциркуляции в поврежденных ожогом тканях упирается в поиск методов адекватной оценки. На сегодняшний день в медицинской практике для оценки кровоснабжения рубцовых тканей наиболее часто применяются лазерная доплеровская флоуметрия (ЛДФ) и полярография [6]. Ограничением методов ЛДФ и полярографии является локальность измерений — только в зоне постановки датчика. При обширных рубцово-измененных участках кожных покровов, когда при планировании оперативного вмешательства необходима панорамная оценка зоны поражения и прежде всего дифференциальная оценка участков с различным кровоснабжением, оптимальным методом для такого рода «картирования» рубцовых тканей мы считаем инфракрасное тепловидение [7].

Подтверждением обоснованности выбора основного метода исследования для данной работы служит в том числе зарубежная практика применения тепловидения для оценки послеожоговых рубцов. Первый опыт применения тепловидения для решения близкой проблемы приведен B.G.H. Lamberty с соавт. (1979) [8]), где авторы оценивали состояние лоскутов и прогнозировали их отторжение по тепловизионным данным. В ряде работ описано использование тепловидения для оценки состояния послеожоговых рубцово-измененных кожных покровов. Так, доказана ценность данных о поверхностной температуре как показателе кожного кровообращения [9]. В работе [8] тепловизионный метод применили для поиска оптимальных сосудов-перфорантов перед выкраиванием свободных лоскутов, референтным методом служила ЛДФ. Исследования последних лет посвящены опыту предоперационной тепловизионной оценки перфорантных сосудов планируемых кожных лоскутов [10, 11], в том числе — с использованием функциональной пробы в виде обдувания кожных покровов прохладным воздухом [12].

В то же время мы не встретили работ, посвященных применению тепловидения для оценки функционального резерва кровотока рубцовых тканей, без знания которого невозможен прогноз поведения этих тканей в ближайшем послеоперационном периоде.

Цель исследования — изучить возможности тепловизионного метода для оценки функционального резерва кровоснабжения рубцовых тканей лица, используемых при кожно-пластических операциях. В процессе работы решались следующие задачи:

• исследовать терморельеф лица у больных с послеожоговыми рубцовыми деформациями в сравнении с таковым у испытуемых со здоровыми кожными покровами;
• разработать нагрузочную пробу, позволяющую оценить функциональный резерв микроциркуляции различных областей рубцово-измененной поверхности лица;
• выявить корреляцию тепловизионных параметров и клинических данных о состоянии кровообращения в рубцовых тканях;
• с учетом тепловизионных и клинических данных оценить пригодность рубцово-измененных тканей для местной кожной пластики.

Материалы и методы. Исследования проведены в помещении с постоянной температурой 20–22°С на тепловизоре Thermo Tracer ТН-9100 (NEC, Япония), работающем в спектральном диапазоне 8–14 мкм, обладающем чувствительностью 0,025–0,03°C при погрешности ±1% и разрешением инфракрасной матрицы 320×240 пикселей.

Рис. 1. Схема измеряемых областей на термокартах лица и шеи здорового мужчины 28 лет: а — 11 областей измерения на лбу; б — 28 областей на лице анфас; в — 21 область на лице слева (аналогично — симметричная разметка 21 области справа); г — 16 областей на передней поверхности шеи.

Накануне оперативного вмешательства на лице больного с помощью безопасного маркера наносили схему планируемых линий разрезов для формирования лоскутов. Тепловизионное обследование начинали с регистрации нативной (исходной) тепловой картины, затем проводили региональную спиртовую пробу [13] с помощью 70о спирта, распыляемого из пульверизатора с расстояния 10 см на поверхность исследуемой области лица. Динамику восстановления температурных полей регистрировали в виде термофильма длительностью 7 мин после аппликации хладагента. С целью выработки критерия пригодности различных областей кожных покровов для местной пластики вычисляли ΔТ=Т_нач–Т_кон, где Т_нач — исходная температура до пробы, Т_кон — температура на 7-й минуте восстановления после пробы.

Обследовано 37 больных с послеожоговыми рубцами на лице и передней поверхности шеи (всего 126 рубцовых областей, планируемых для выкраивания лоскутов), из них 26 мужчин и 11 женщин (средний возраст — 27 лет). В четырех экспериментах на здоровых добровольцах мужского пола с нормальными кожными покровами на лице (средний возраст — 25 лет) регистрировали динамику восстановления температур после спиртовой пробы в 97 областях лица и передней поверхности шеи (рис. 1).

Исследование проведено в соответствии с Хельсинкской декларацией (принятой в июне 1964 г. (Хельсинки, Финляндия) и пересмотренной в октябре 2000 г. (Эдинбург, Шотландия)) и одобрено Этическим комитетом Приволжского федерального медицинского исследовательского центра. От каждого пациента получено информированное согласие.

При клинической оценке рубцово-измененных тканей использовали клиническую классификацию П.В. Сарыгина [5], основанную на ванкуверской шкале [14, 15] и предоставляющую критерии для определения возможности использования рубцов в качестве пластического материала при реконструктивных операциях.

Анализ данных проводили на персональном компьютере с помощью программы обработки термоизображений Goratec Thermography Studio (GTS 5.1.1.011). По результатам каждой функциональной пробы построены графики зависимости температуры от времени и проведен статистический анализ данных в программной среде Statistica 6.1. Статистически значимыми считались различия при p<0,05.

Результаты и обсуждение. В ходе нативного тепловизионного исследования тканей лица мы получили данные, в соответствии с которыми использовать известные критерии — разницу температур рубцовых и расположенных рядом здоровых тканей более 1°С [5, 16] — оказалось проблематично. По нашим данным, участки рубцов, непригодные для пластики (оценка по клинической балльной шкале более 5), имели градиент температур с неповрежденными кожными покровами в симметричной или близлежащей области более 1°С. Однако разница температур в 1°С наблюдалась и на клинически пригодных рубцовых тканях, а также на здоровых участках кожных покровов лица, поэтому данный критерий оказался недостаточным для оценки пригодности/непригодности рубцовых тканей для пластики. Кроме того, использование этого критерия предполагает возможность сравнивать температуру рубца с окружающей неповрежденной кожей, что при ожогах на лице возможно редко. Это связано с особенностями сложного рельефа лица и его кровоснабжения.

Рис. 2. Динамика температур после спиртовой пробы в 28 областях на лице здорового испытуемого К., 28 лет. Нижние 4 кривые — область носа (зоны 1–4, см. рис. 1), остальные — зоны 5–28. Ось Х — время, с; ось Y — температура, °С.

Рис. 3. Характерная температурная реакция на пробу в рубце, непригодном для кожной пластики (по клиническим признакам). Ось Х — время, с; ось Y — температура, °С.

На нативных (исходных) термокартах разные участки здоровых кожных покровов лица имеют разные термохарактеристики с разбросом между максимальными и минимальными значениями температуры (при одинаковой адаптации до измерений) в 7–8°С; перепад температуры может составить 2–3°С при сравнении, например, области в проекции носогубного треугольника с отстоящей от нее всего на 0,5 см области на щеке.

В то же время, по литературным данным, области лица при больших выборках статистически значимо однородны по термохарактеристикам и их можно было бы при необходимости использовать в качестве зон сравнения. В работе [17] показано, что, независимо от уникальности рисунка подкожного кровотока для каждого человека, на лице существуют 7 эквитермальных регионов — разных областей с относительно однородной температурой. Однако у больных с последствиями ожогов часто поражены обе половины лица, что делает невозможным их сравнение. Необходимо также учитывать установленную физиологическую термоасимметрию разных областей кожных покровов лица [18]. Однако при наличии неповрежденной симметричной области мы также не всегда можем сравнивать ее с поврежденной, так как локализация на разных сторонах лица снижает корректность данных исследования (вращение головы, необходимость двукратного замера и т.д.).

Выходом из этой ситуации послужила разработка функциональной нагрузочной пробы, позволяющей выявить не так называемую температурную норму в термотопографии лица, а норму реакции — характерную динамику восстановления температур после аппликации на кожные покровы хладагента. Из полученных термограмм реакций на спиртовую пробу в 28 областях в нижней части лица здорового испытуемого (рис. 2) следует, что термореакции во всех участках нормальных кожных покровов независимо от исходных значений температуры однотипны, а их флюктуации не превышают 0,2°С, что сравнимо с погрешностью прибора.

Разработанная методика была использована для выявления проблемных участков рубцовых тканей. При охлаждении грубых рубцов, непригодных для использования в качестве пластического материала, установлено, что такие рубцовые ткани не восстанавливают исходной температуры к 7-й минуте исследования. Это может служить признаком снижения в них кровотока. Исследование грубого рубца показало отставание в восстановлении исходной температуры на 3°С к 7-й минуте после пробы (рис. 3).

Показатели температуры (Т_кон) рубцово-измененных тканей лица, пригодных по клинической оценке к использованию для пластических операций, к 7-й минуте статистически значимо (р<0,001) достигали значений, близких к исходным (Т_исх), попадая в диапазон от –0,9 до +0,8°С. Конечная температура непригодных для пластики тканей попадала в диапазон от –1,9 до –2,5°С. У одного пациента при исследовании рубцов ушных раковин разница температур составила 5,5 и 8°С. Морфологическое исследование после иссечения этих рубцов диагностировало их келоидный характер. Также выделили 24 рубцовых участка, которые по клинической шкале относились к пригодным, но их использование на лице не представлялось возможным. Значения параметра ΔТ при выполнении пробы в этих участках находились в диапазоне от –1,9 до –0,9°С.

В таблице приведены статистические данные, характерные для рубцов обоих типов (клинически пригодных и непригодных для пластики по тепловизионным данным).

Рис. 4. Диаграмма размаха по группам: Var1 — рубцовые ткани, пригодные для пластики (n=95); Var2 — рубцовые ткани, непригодные для пластики (n=31). Ось Х — разница температур ΔТ=Тнач–Ткон для рубцовых тканей в конце спиртовой пробы, °С.

Рис. 5. Внешний вид пораженной области (правого уха) у больной С. с разметкой оперативного пособия (а) и ее термокарта (б). 1–3 — области измерения температуры.

Достоверность различий значений, полученных для этих двух групп, разных по качеству кровоснабжения кожных покровов, демонстрирует диаграмма распределения в них температур (рис. 4).

Полученные данные иллюстрирует следующее клиническое наблюдение.

Больная С., диагноз: «послеожоговая рубцовая деформация мочки правой ушной раковины». Клинически — мочка уха припаяна, кожа в окружности мочки ушной раковины рубцово изменена. В околоушной области произведена разметка кожножирового лоскута с проксимальным основанием для формирования мочки уха (рис. 5, а). Ткани планируемого лоскута рубцово изменены. При тепловизионном исследовании с функциональной пробой выявлено, что разница исходной температуры и температуры к 7-й минуте холодовой пробы составила 0,6°С (проксимальный отдел) и 0,8°С (дистальный отдел) (рис. 6, а, б). На операции произведено формирование мочки ушной раковины с использованием исследованного лоскута. В послеоперационном периоде ишемических нарушений не наблюдалось.

Проведенные исследования не исчерпывают всех возможностей функционального тепловидения.

Рис. 6. Рис. 6. Внешний вид правого уха и рубцово-измененных тканей околоушной области у больной С. на операции: а — нанесена схема рубцового лоскута; б, в — этапы операции.

Представляют интерес разработка более тонких критериев в соответствии с гистологической структурой рубцов, оценка скорости и динамики восстановления кровотока в измененных рубцовым процессом тканях. Интра- и послеоперационный мониторинг состояния кровотока в перемещенных лоскутах также перспективен для проверки эффективности дооперационных критериев.

Заключение. Данные по динамике термореакций рубцовых тканей, свидетельствующей об их функциональном состоянии, позволяют оценить возможность использования этих тканей в качестве материала для кожной пластики. Разработан тепловизионный критерий оценки пригодности рубцовых тканей для местно-пластических операций. Если при проведении спиртовой пробы разность исходной и достигаемой к 7-й минуте температур меньше, чем 0,9°С, такие ткани можно использовать в качестве пластического материала. Отставание восстановления температуры более чем на 1,9°С свидетельствует о непригодности рубцовых тканей для кожной пластики. Использование участков кожных покровов, имеющих при пробе разность температур в диапазоне от 0,9 до 1,9°С, следует считать рискованным, в этом случае желательно либо выбирать альтернативные методы кожной пластики, либо использовать подобные рубцовые ткани при минимальном соотношении длины и ширины кожного лоскута.

Финансирование исследования и конфликт интересов. Исследование не финансировалось какими либо источниками, и конфликты интересов, связанные с данным исследованием, отсутствуют.

Литература

1. D'Souza A.L., Nelson N.G., McKenzie L.B. Pediatric burn injuries treated in US emergency departments between 1990 and 2006. Pediatrics 2009; 124(5): 1424–1430, http://dx.doi.org/10.1542/peds.2008-2802.
2. Парк С. Местные и региональные кожные лоскуты. В кн.: Пластическая и реконструктивная хирургия лица. Под ред. Пейпла А.Д. М: БИНОМ. Лаборатория знаний; 2007; с. 565–585.
3. Короткова Н.Л., Иванов С.Ю. Хирургическая тактика лечения больных с последствиями ожогов лица. Анналы пластической, реконструктивной и эстетической хирургии 2012; 4: 10–17.
4. Дмитриев Г.И., Короткова Н.Л., Охотина Л.А., Богосьян Р.А. Новые хирургические технологии в лечении последствий ожогов лица и шеи. Травматология және ортопедия 2008; 1(13): 97–99.
5. Сарыгин П.В. Хирургическое лечение последствий ожогов шеи и лица. Автореф. дис. … докт. мед. наук. М; 2005.
6. Бархударова Н.Р. Повышение эффективности хирургической реабилитации детей с послеожоговыми рубцовыми деформациями и контрактурами суставов конечностей с использованием реконструктивно-пластических операций. Автореф. дис. … канд. мед. наук. М; 2009.
7. Воловик М.Г., Короткова Н.Л. Применение тепловидения для оценки кровоснабжения послеожоговых рубцов лица. В кн.: Труды X Междунар. конф. «Прикладная оптика-2012». СПб; 2012; с. 136–140.
8. Tenorio X., Mahajan A., Montandon D., Pittet B. Dynamic infrared imaging in reconstructive surgery. Plastic and Reconstructive Surgery 2005; 116(3): 147–149, http://dx.doi.org/10.1097/00006534-200509011-00123.
9. Pau H.W., Sievert U., Graumüller S., Wild E. Incisions for cochlear implant flaps and superficial skin temperature. Skin temperature/blood circulation in CI flaps. Otolaryngol Pol 2004; 58(4): 713–719.
10. Chubb D., Rozen W.M., Whitaker I.S., Ashton M.W. Images in plastic surgery: digital thermographic photography ("thermal imaging") for preoperative perforator mapping. Ann Plast Surg 2011; 66(4): 324–325, http://dx.doi.org/10.1097/SAP.0b013e31820bcc5e.
11. de Weerd L., Weum S., Mercer J.B. Dynamic infrared thermography: a useful tool in the preoperative planning of deep inferior epigastric perforator flaps. Ann Plast Surg 2012; 68(6): 639–640, http://dx.doi.org/10.1097/SAP.0b013e318244413a.
12. Ring E.F.J., Ammer K. Infrared thermal imaging in medicine. Physiol Meas 2012; 33(3): R33–R46, http://dx.doi.org/10.1088/0967-3334/33/3/R33.
13. Воловик М.Г., Водопьянов К.А. Тепловизионный контроль качества продленной проводниковой анестезии у детей. Российский нейрохирургический журнал им. А.Л. Поленова 2011; 3(спец. вып.): 18–21.
14. Nedeleс B., Shankowsky H.A., Tredget E.E. Rating the resolving hypertrophic scar: comparison of vancouver scar scale and scar volume. J Burn Care Rehabil 2000; 21(3): 205–212, http://dx.doi.org/10.1097/00004630-200021030-00005.
15. Мustoe T.A., Cooter R., Gold M.H., Hobbs R., Ramelet A.-A., Shakespeare P., et al. International clinical recommendations on scar management. Plastic and Reconstructive Surgery 2002; 110(2): 560–571, http://dx.doi.org/10.1097/00006534-200208000-00031.
16. Охотина Л.А. Хирургическая реабилитация больных с рубцовыми деформациями и контрактурами шеи после ожога. Автореф. дис. ... канд. мед. наук. Н. Новгород; 1997.
17. Черемисина Е.Н., Баша Н.С. Распознавание личности по термографическим изображениям лица: современное состояние, перспективы развития. Системный анализ в науке и образовании 2012; 2. URL: http://www.sanse.ru/archive/24.
18. 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.