Современные неинвазивные методы диагностики кожи. Высокочастотное ультразвуковое сканирование кожи в косметологии и дерматологии

      Современные неинвазивные методы диагностики кожи. Высокочастотное ультразвуковое  сканирование кожи в косметологии и  дерматологии. 

            В настоящее время  диагностику кожи можно разделить  на несколько принципиально различных  методов.

      Неинвазивные  методы:

      1.  Наружные методы исследования – осмотр, пальпация, дерматоскопия.

      2. Исследование функциональных показателей  – влажность, жирность, рН, эластичность, уровень меланина и эритемы,  вискоэластичность и др.

      3. Исследование морфологии кожи  – имерение и визуализация кожного рельефа при помощи кутометрии и метода силиконовых реплик. Оценка морфологии всех слоев кожи при помощи высокочастотного ультразвукового сканирования.

      Инвазивные  методы:

      Биопсия и последующее гистологическое, патоморфологическое и биохимическое  исследование препаратов кожи.

      До  настоящего времени наиболее часто  применялись наружные методы обследования кожи пациентов и инвазивные методики, связанные с биопсией.  Наружные методы исследования мало информативны для определения функциональных параметров кожи, а также для распознавания внутренней структуры диагностируемых первичных и вторичных элементов.

      Биопсия и последующее  микроморфологическое исследование являются наиболее признанными  методами для оценки структуры кожи, однако связаны с определенным  нарушением целостности кожных покровов и значительными временными и трудовыми затратами.

      Таким образом, между наружными методами исследования и биопсией длительное время существовал разрыв, который  возможно заполнить при помощи современных  неинвазивных методик функциональной и морфологической диагностики. 

      В данной статье будут рассмотрены  возможности ультразвукового сканирования для  оценки структуры эпидермиса, дермы и подкожной жировой  клетчатки.

       

      Диагностика при помощи ультразвукового  сканирования занимает ведущие позиции в современной медицине. При помощи данного метода получают самое большое количество изображений тканей и органов человека. В некоторых областях медицины, например в акушерстве и  кардиологии, ультразвуковое сканирование  является краеугольным камнем и «золотым стандартом» обследования пациетов.

      В дерматологии и эстетической медицине ультразвуковое сканирование длительное время не применялось. Это связано  с тем, что обычные методы ультразвукового  исследования обладают проникающей  способностью  более 100-150 мм и дают разрешение 0,5-2 мм, что недостаточно для достоверной визуализации кожи.  Глубина проникновения ультразвука и его разрешающая способность зависят от рабочей частоты датчиков, которая обычно составляет 3-10 МГц [1,2].

             В конце 80-х  годов ХХ века были проведены масштабные  е исследования в университетах  Бохума, Берлина и Гамбурга с целью выяснения  возможностей  ультразвуковой визуализации кожи, а же в начале 90-х годов ХХ века немецкая фирма Taberna Pro Medicum начала серийное производство ультразвуковых сканеров для дерматологии.  Для визуализации кожи используют пъезокристаллические датчики, которые генерируют ультразвуковые механические  волны с частотой  более высокой, чем в традиционных  ультразвуковых датчиках (22-30-50-75 и 100 МГц).          

      Более высокие частоты сканирования  от 20 до 100 МГц повышают разрешающую  способность  от 80 до 8 мкм (0,08 – 0,008 мм), что позволяет получать изображения  всех слоев  кожи кожу и давать качественную и количественную оценку их структурных элементов[3].

      В таблице № 1 приведены данные о  разрешении (размер наименьшей частицы, которая может быть визуализирована) и максимальной глубине проникновения  ультразвуковых волн, в зависимости  от частоты датчика. Наблюдается  пропорциональная зависимость – с увеличением частоты повышается  разрешающая способность и уменьшается глубина проникновения ультразвука.

      Аксиальное (продольное) разрешение ультразвука  рассчитывают по  формуле:

      Z ₌   2С     

                F    

      Z- аксиальное разрешение

      С- скорость распространения  ультразвука

      F- частота ультразвука

       

      Таблица 1.

      Данные  об аксиальном, латеральном разрешении и глубине проникновения ультразвука  у различных датчиков.

 

      Ультразвуковые  зонды  для диагностики  кожи по техническим харак4теристикам значительно  отличаются от обычных. В них часто применяют открытую систему передачи/восприятия ультразвуковых волн – это снижает препятствия на пути ультразвукового луча и помогает получать информацию с меньшими потерями.

      В ультразвуковых диагностических приборах используют принцип эхолокации. (См. схему 1.)

      Схема 1. 
 

      С генератора высокочастотных импульсов (Г) их  последовательность передается  на пъезокристалл (П),  где происходит преобразование  в механическую ультразвуковую волну.

      Пъезокристалл функционирует  в режимах импульс/эхо  (излучение и прием отраженного сигнала) и движется внутри датчика. Ультразвуковые волны проникают в ткани (Т) и отражаются от них на границах раздела сред с различной плотностью. Отраженные волны попадают в пьезокристалл и  вызывают генерацию  электрических сигналов. Эти электрические импульсы передаются в аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), в котором происходит их оцифровка с частотой  100 -300 МГц. После оцифровки возможна передача сигналов на монитор(М) в виде волн (А-режим) (см. Рис 1.) или преобразованных цветовых пикселей (В-режим) (см. Рис. 1.) Цвет и интенсивность свечения отдельных сигналов позволяет судить об акустической плотности исследуемых структур. Пространственное расположение эхосигналов на экране монитора соответствует локализации отдельных морфологических элементов кожи, поэтому мы наблюдаем срез ткани, расположенной под датчиком.

      Рисунок 1.

      При А  - сканировании отраженные сигналы  поступают в усилитель и их амплитуда записывается в виде кривой.  При В–сканировании кисталл, помещенный в датчик, движется над исследуемой тканью. Во время движения происходит постоянное сканирование. А-сканы, полученные в каждой точке суммируются и отображаются в виде цветовых пикселей с различной интенсивностью свечения. Таким образом, получается двухмерное изображение.  
 
 

       

      Ультразвуковое  исследование – это, прежде всего,  изучение структуры биологического объекта, его расположения, характеристика распределения отдельных элементов  ткани, взаимоотношения с окружающими  тканями и органами[4]. Поэтому внимание дерматокосметологов и пластических хирургов привлекает возможность визуализации структуры всех слоев кожи. Построение микроизображений кожи с высоким разрешением оказалось эффективным, так как кожа подвергается выраженным морфологическим изменениям при заболеваниях и старении. Динамика морфологических  изменений кожи может служит весомым критерием оценки различных методов лечения[12,13].

      Как уже отмечено выше, основным методом  изучения морфологии кожи являются гистологическое  и патоморфологическое исследование биоптатов кожи, однако эти методики обладают рядом недостатков. Ультразвуковая диагностика кожи с высоким разрешением позволяет изучать кожу in vivo и многократно повторять исследования. Также сонография позволяет определять  эластичность кожи, при использовании дополнительных датчиков, комбинированных с вакуумной насадкой.

      Основные  области применения ультразвукового  сканирования кожи:

-  измерение  толщины и изучение структуры  эпидермиса, дермы и подкожной  жировой клетчатки[7,8,11];

- определение  глубины распространения и характера  роста различных опухолей кожи, а также их эхоструктуры;

- контроль  и определение терапевтических  эффектов при хронических   дерматозах[9,10,14], коллагенозах[6];

- изучение  эффектов фармакологических препаратов на кожу;

- определение  признаков старения кожи[5];

- оценка  методов лечения в пластической  хирургии;

- мониторинг  эффективности методов лечения  в терапевтической косметологии (наружная терапия, аппаратная  косметология, фармакотерапия)[9,11];

- предварительная диагностика и оценка результатов введения препаратов для контурной пластики в косметологии (препараты гиалуроновой кислоты, коллагена, полусинтетические гели и др.);

- ранняя  диагностика остеопороза. 

      В своей практической работе мы применяли  ультразвуковой сканер DUB(Digital Ultrasound Imaging System), произведенный фирмой Tpm GmbH (Германия), который является цифровой системой для сканирования кожи и имеет программное обеспечение, которое удовлетворяет требованиям, как практикующих врачей, так и исследователей (Рис. 2). 

      Рисунок 2.

      Цифровой  ультразвуковой сканер DUB. 
 

      В анализе изображения производится расчет величины объема опухолей кожи. Объективизация данных  становится доступной при использовании  соноденситометрии – определения  акустической плотности тканей в выбранном участке, показателя количества цветовых пикселей в единице площади, что в сочетании с денситометрией позволяет точно отразить структуру исследуемой области. Для стандартизации данных предусмотрена фиксация величины площади изучаемого участка.  

      Ультразвуковое  сканирование мы применяли для оценки нормальной кожи (Рис 3.), кожных новообразований (Рис.4.), морщин  (Рис. 5.), рубцов (Рис. 6.) и осложнений после введения препаратов для контурной пластики (Рис. 7). 

      Рисунок 3.

      На  снимке представлена нормальная кожа внутренней поверхности предплечья. В левой части экрана контактная среда, единичные пушковые волосы над поверхностью кожи в виде гиперэхогенных эхосигналов.  
 Эпидермис представлен линейными структурами высокой эхогенности, в которых можно выделить отдельные слои. Отграничение эпидермиса от дермы четкое, с ровным контуром, непосредственно под эпидермисом эхогенная дерма. В данном случае эхогенность выше- и нижележащих частей дермы - одинакова. В структуре ее визуализируются гипоэхогенные структуры сальных и потовых желез,  кровеносные сосуды.  Глубже располагается подкожно-жировая клетчатка. Она представлена гипо-анэхогенной областью, которая достаточно четко отграничена от собственно дермы. 
 
 

      Рисунок 4.

      Изображение кожных новообразований  – одна из главных областей  применения  высокочастотного ультразвукового сканирования кожи. 
 На снимке представлено новообразование кожи (клинически кератофиброма), выступающее над поверхностью эпидермиса, с неровным наружным контуром, четким латеральным и базальным отграничением. Внутренняя структура опухоли гипоэхогенна распределение эхосигналов равномерное. Задний контур хорошо визуализируется, это свидетельствует о высокой звукопроводимости опухолевой ткани. 
 Важная характеристика любой опухоли – ее распространение в глубину. В данном случае можно с высокой точностью этот параметр. Отсутствие признаков инвазивного роста  позволяет сделать предположение о доброкачественном характере этой опухоли.  
 
 
 

Рисунок   5.(состоит из двух эхограмм)

На  первой эхограмме  представлен ультразвуковой скан кожи лба.  
В левой части экрана зона без отражений (анэхогенная), представляет собой контактную среду между датчиком и поверхностью пленки, покрывающей датчик. Далее видна гиперэхогенная полоска от пленки, отграничивающей воду  от поверхности кожи. Затем следует изображение эпидермиса, который визуализируется как гиперэхогенная зона с неровной наружной поверхностью и достаточно четким ограничением от нижележащей собственно дермы. Дерма характеризуется меньшим уровнем эхогенности и неравномерным распределением эхосигналов, что обусловлено ее внутренней структурой. Мы видим, что верхняя и нижняя части дермы также отличаются как по уровню эхогенности, так и по распределению эхосигналов. В нижней части визуализируются гипоэхогенные структуры, обусловленные наличием сальных и потовых желез, а также сосудов. Кровеносные сосуды визуализируются также в виде гипоэхогенных вытянутых структур, но располагающихся под меньшим углом к поверхности кожи. Между эпидермисом и дермой видна гипоэхогенная полоска, являющаяся маркером старения и фотоповреждения кожи. В центре снимка видна глубокая морщина.      
 Далее, глубже определяется подкожножировая клетчатка в виде широкой области гипо-анэхогенной структуры, что обусловлено свойствами отражения жировой ткани. В ней четко видны единичные эхопозитивные полосовидные структуры, обусловленные наличием соединительнотканных перегородок. Еще глубже определяется мышечная фасция гиперэхогенной структуры. 
 Это качественная характеристика ультразвукового изображения кожи исследуемой области. Затем проводятся необходимые измерения, количественные показатели включаются в анализ.