Исследование липедемы, лимфедемы и сосудистых мальформаций методом мультиспектральной оптоакустической томографии (МСОТ)

На сегодняшний день путь диагностики заболеваний, связанных с измененной архитектурой жировой ткани, обычно медленный и во многом зависит от опыта врача, поэтому часто проходит несколько лет, прежде чем пациенту будет назначено правильное лечение. Современные методы визуализации для количественной оценки подкожной жировой ткани дают только неспецифические результаты. В нашем исследовании исследователи представляют новый метод визуализации для исследования жировой ткани.

Оптоакустика — это инновационный гибридный метод визуализации, который сочетает в себе высокий контраст оптического изображения с высоким разрешением акустики. Используемая система MSOT состоит из лазера видимого ближнего инфракрасного и дальнего инфракрасного диапазона длин волн (660–1300 нм) и ультразвукового датчика, подключенного к компьютеру. С помощью оптических компонентов измеряемая область освещается ультракороткими световыми импульсами с выбираемой длиной волны. Свет в разной степени поглощается внутри объекта – в зависимости от свойств ткани. Лазерный свет стимулирует хромофоры, такие как гемоглобин или меланин, в организме человека, что приводит к расширению и последующему сжатию ткани, так называемому термоэластичному эффекту. Локальные микроскопические колебания объема излучают волны давления ультразвукового диапазона (фотоакустический эффект). Поверхность кожи сканируется с помощью высокоточных микропланшетов. В каждом месте ультразвуковые сигналы, генерируемые световым импульсом, регистрируются томографически вне объекта с помощью детектора и сохраняются в компьютере. С помощью специальных алгоритмов свойства ткани можно восстановить на компьютере по измеренному ультразвуковому сигналу. МСОТ обеспечивает неинвазивную, неионизирующую визуализацию с высоким пространственным разрешением (80 мкм), что обеспечивает специфическую визуализацию эндогенных тканевых пигментов, таких как коллагеновые волокна, жир, меланин, оксигемоглобин и дезоксигемоглобин. Лазеры для стимуляции определенных хромофоров уже широко используются в терапевтической практике в дерматологии; их эффекты и побочные эффекты известны и минимальны или вообще отсутствуют при выборе подходящей энергии. Глубина проникновения MSOT значительно больше по сравнению с другими методами оптической визуализации.

Кроме того, эту неинвазивную измерительную систему в реальном времени можно использовать для решения многочисленных повседневных клинических вопросов, которые в противном случае требуют более инвазивных методов, таких как КТ или МРТ. Помимо исследования архитектуры жировой ткани, MSOT можно использовать до и в периоперационном периоде для визуализации сосудов, например, для оптимизации или даже в первую очередь обеспечения перфузии лоскутов. Цель — с помощью MSOT отобразить и проанализировать архитектуру подкожной жировой клетчатки у пациентов пластической хирургии.

Исследование задумано как проспективное когортное исследование субъектов, набранных из числа пациентов пластической хирургии. Измерения MSOT проводились у 50 субъектов с клинически здоровой подкожной жировой клетчаткой и у 50 субъектов с изменениями в подкожной жировой клетчатке (например, липедема). Записанные данные количественно оцениваются и сравниваются.

Испытуемые для данного исследования набираются из клиники и поликлиники травматологии, ортопедии и пластической хирургии. В частности, пациенты набираются из специальных консультаций по пластической хирургии.

Все присутствующие носят защитные очки от лазера. Гелевая пленка для ультразвукового исследования наносится примерно на 1 см² кожи в нескольких местах на выбранных конечностях пациента, а детектор размещается на гелевой пленке. Затем эти участки кожи сканируются, при этом обследуемые участки освещаются ультракороткими световыми импульсами с выбираемой длиной волны. Результирующие звуковые волны обнаруживаются ультразвуковыми датчиками, реконструируются на компьютере и спектрально разделяются. Одно измерение занимает около 5 минут. С учетом подготовки измерение трех участков кожи займет около 20 минут. Инвазивные процедуры в этом проекте не планируются.

Отсканированные области экспортируются из программного обеспечения как графический материал и сохраняются под псевдонимом. Также имеется фотодокументация отсканированных мягких тканей. Эти фотографии также сохраняются. Для документирования данных о состоянии здоровья заполняется форма документации по липедеме.

Оптоакустическая модальность не требует ионизирующего излучения и основана исключительно на обнаружении акустических волн, индуцированных лазерным светом. Как технология облучения различными лазерами, так и сонография уже широко используются в диагностике и лечении кожных заболеваний. Поэтому их побочные эффекты очень предсказуемы и при правильно выбранной энергии минимальны или вообще отсутствуют. Для возбуждения оптоакустических сигналов используются импульсные лазеры 4 класса видимого и ближнего инфракрасного диапазона (660 – 1300 нм) с очень короткой длительностью импульса (9 нс). Американский национальный институт стандартов (ANSI) установил предельные значения для использования лазеров этого типа, которые не превышаются в экспериментах. Теоретически ошибки лечения, такие как выбор слишком высокого уровня энергии, могут привести к повреждению тканей в зависимости от используемого лазера. Лазеры в области хромофора гемоглобина могут вызвать термическое повреждение сосудов мельчайших и мелких сосудов. Если выбраны очень высокие энергии, максимальным результатом может быть локальное повреждение эпидермиса с последующим местным рубцеванием, подобным ожогу.

Поскольку эти эффекты известны благодаря многолетнему опыту широкого использования, ни один из этих побочных эффектов не ожидается в ходе данного исследования.

Оценка звуковых волн, генерируемых с помощью сонографии, считается безопасной и не требует никаких побочных эффектов.

Лазерный свет направляется на кожу через детектор. Таким образом, лазерный свет может проникать наружу только косвенно за счет рассеяния и теоретически достигать глаз окружающих людей. Поскольку лазерный свет с указанными выше характеристиками может быть вредным для глаз, необходимо следить за тем, чтобы во время измерения все присутствующие носили защитные лазерные очки. При ношении защитных очков от лазера практически отсутствует риск травмирования глаз.

Индивидуальные критерии отмены включают непереносимость и такие реакции, как покраснение. Ранее описанные нежелательные эффекты во время лечения включают покраснение и термическое повреждение сосудов мягких тканей или субъективно воспринимаемые побочные эффекты. Еще одним индивидуальным критерием прекращения является отзыв согласия испытуемых на участие в исследовании или отказ от ношения лазерных защитных очков.

Критерии прекращения общего исследования включают: неустранимый дефект в системе мониторинга (MSOT), потеря всех данных. Покраснение с образованием волдырей в виде ожога кожи IIа степени (еще не описано).

Целью этого пилотного проекта является описание микроархитектуры подкожной жировой клетчатки у пациентов с изменениями кожи и без них (например, липедема) с помощью MSOT. Возможность визуализировать эти изменения может привести к лучшему пониманию физиологии и патофизиологии кожи.

При проведении расследования соблюдаются следующие правила и законы:

• Хельсинкская декларация (2013 г.) с дополнениями Венецианской декларацией 1983 г. и Гонконгской декларацией 1989 г.
• Голос местного комитета по этике принимается руководителем научного исследования.
• Начало и проведение расследования привязаны к голосованию комитета по этике. После завершения расследования отчет или публикация подаются в комитет по этике.
• Согласие субъектов дается добровольно после объяснения рисков. Испытуемые не получают никакой компенсации.
• Согласие может быть отозвано в любое время без объяснения причин.
• Если участник отказывается от участия в исследовании, уже полученные материалы данных будут уничтожены или испытуемого спросят, согласен ли он на оценку материала.
• Имена испытуемых и вся другая конфиденциальная информация подлежат медицинской тайне и положениям Федерального закона о защите данных (BDSG). - - Данные об испытуемых могут передаваться только в псевдонимизированной форме. Третьи лица не имеют доступа к оригиналам документов.
• Перед началом исследования испытуемые письменно и устно информируются о характере и объеме планируемых обследований, в частности о возможной пользе для их здоровья и возможных рисках. Согласие участников оформляется подписанием формы согласия.