Возможности и перспективы современных методов прижизненной оценки влагосодержания нормальной и рубцово-измененной кожи

Изменения влагосодержания рубцовой ткани по отношению к здоровой коже обратили на себя внимание врачей-комбустиологов и пластических хирургов в конце 90-х годов XX века. Так, рядом исследователей были установлены факты сниженного влагосодержания в тканях келоидных и гипертрофических рубцов по отношению к здоровой коже^[1]. Выявлена корреляция между объемной долей содержания воды и клинико-морфологическими характеристиками рубцовой ткани, установлено наименьшее удельное влагосодержание в келоидных рубцах.

Развитие исследований вводно-электролитного баланса тканей здоровой и рубцово-измененной кожи in situ стало возможным после разработки и внедрения в практику неразрушающих методов и аппаратов, обеспечивающих прижизненную диагностику влагосодержания кожи. С учетом того общеизвестного факта, что нативные ткани на ? и более по объему и массе состоят из воды, измерение параметров гидратации живой кожи несут важную информацию о ее морфо-функциональной полноценности, метаболической активности и биологическом возрасте.

На сегодняшний день успешное внедрение в медицинскую практику получили методы влагометрии, основанные на измерении электрической проводимости кожи (skin surface conductance), учете потерь воды путем измерения давления водяного пара над поверхностью кожи (transepidermal water loss – TWL), измерении коэффициента отражения широкополосного ИК-излучения (attenuated total reflectance – fourier transform infrared – ATR-FTIR), и ближней инфракрасной спектроскопии (near infrared spectroscopy – NIR)^[2].

В 2000-е годы появились публикации,  описывающие применение  явление ядерного магнитного резонанса— ЯМР-спектроскопии кожи (nuclear magnetic resonance — NMR).

Все перечисленные методы идентифицируют влагосодержание главным образом в поверхностном слое — роговом слое эпидермиса (stratum corneum), либо,  наряду с роговым слоем, позволяют оценить влагосодержание глубоких слоев собственно кожи (dermis). Базальный и шиповатый слой эпидермиса, находящийся на глубине в среднем 0,15 мм, и сосочковый слой собственно дермы на глубине до 1 мм — остается практически недоступным для существующих методов влагометрии. Вместе с тем, инструментальная диагностика параметров гидратации кожи далека от требований, предъявляемых современной клинической медициной.

Особенности электрических контактных влагомеров: высокая требовательность к качеству контакта, и как следствие, высокая чувствительность результатов измерения к загрязнению поверхности кожи потом, солью, водой, мазями и т.д.

Основной недостаток метода учета трансэпидермальных потерь воды (TWL), его невысокая точность и невозможность идентифицировать влагосодержание в дерме. По сути, с помощью TWL можно оценить только целостность и функциональную полноценность водно-липидной мантии.

Главная особенность методов влагометрии, основанных на инфракрасной спектроскопии in vivo, прежде всего в том, что в средней области ИК-спектра (5-20 мкм) вода сильно поглощает это излучение вследствие возбуждения колебательных энергетических уровней, и в объеме тканей, доступном для  измерения, оказывается только самый поверхностный  (роговой) слой эпидермиса. В зоне ближней (оптической) ИК-спектроскопии (0.8-1.5 мкм) вода слабо поглощает ИК-излучение, поскольку кванты данного диапазона имеют недостаточную энергию для возбуждения электронных уровней, но избыточную для возбуждения колебательных уровней, вследствие чего в этом диапазоне доступно глубокое зондирование, но невозможно идентифицировать глубину максимального влагосодержания тканей кожи.

Однако существует диапазон электромагнитных излучений, в котором вода проявляет уникальное отличие от всех других веществ в составе биологических тканей, в частности, она проявляет и аномально большой молекулярный дипольный момент, и малую инерционность дипольной релаксации равным образом ^[3,4]. Такие свойства воды равным образом проявляются в миллиметровом диапазоне электромагнитных излучений, имеющем порядок частоты, соответствующий частоте дипольной релаксации жидкой воды – десятки гигагерц, в зависимости от температуры. В частотном диапазоне порядка десятков ГГц вода практически равно выражено проявляет себя и как диэлектрик, и как проводник. Другие вещества в составе биологических тканей в миллиметровой области электромагнитных излучений сохраняют только электронную поляризуемость и проявляют свойства, характерные для неполярных диэлектриков, т.е. имеют действительную часть диэлектрической проницаемости в ранге 2-5, а мнимую менее 1 ^[3].

Указанные физико-химические свойства воды в составе биологических тканей позволяют в миллиметровом диапазоне излучений зондировать кожу на глубину до 1 мм, оценивая и удельное влагосодержание, и, что самое главное, структурную организацию воды в составе биологических жидкостей здоровой и рубцово-измененной кожи на глубине эпидермиса и сосочкового слоя дермы в режиме in vivo. Причем измерения абсолютно безболезненны для пациента и практически не вносят никакого воздействия на биологические ткани, поскольку мощность зондирующего излучения не превышает 1 мкВт·см².

В свою очередь, своевременная диагностика параметров гидратации нативной и рубцово-измененной кожи позволит вносить своевременные коррективы в программы ухода, лечения патологических рубцов и профилактики преждевременного старения нормальной кожи.  Также своевременное измерение реакции параметров гидратации кожи на косметические средства и аппаратные воздействия позволят адаптировать алгоритмы омолаживающих и оздоровительных программ для каждого индивидуального пациента.

Литература

1. Meenakshi J., Jayaraman V., Ramakrishnan K.M., Babu  M. Ultrastructural Differentiation of Abnormal Scars // Annals of Burns and Fire Disasters – vol. XVIII – n. 2 – June 2005, pp. 83-88.

2. Tatsuya Ozawa and Motoji Takahashi Skin Hydration: Recent Advances// Acta Derm Venerol (Stockh) 1994; Suppl. 185: 26-28.

3. Кузнецов А.Н. Биофизика электромагнитных воздействий (Основы дозиметрии). – М.: Энергоатомиздат, 1994. 256 с.

4. Т.А. Носкова, В.И. Гайдук  Связь спектров поглощения с вращательным движением молекул жидкой и связанной воды / Биофизика, 1996, том 41, вып.3, с.564-582.