Лазерное допплеровское исследование кровообращения мягких тканей, пострадавших с местными лучевыми поражениями для определения объема хирургической помощи

С.В.Филин, Т.Г.Протасова, Н.М.Надежина, В.Г.Лелюк

Государственный научный центр Российской Федерации - Институт биофизики, г.Москва

В Государственном научном центре Российской Федерации - Институте биофизики проводится очередной этап исследований, посвященных лечению тяжелых местных лучевых поражений. Данный этап потребовал разработки специальных методов обследования и дальнейшего совершенствования знаний специалистов в области пластической и реконструктивной микрохирургии, поэтому часть задач была решена в содружестве с коллегами из Научного Центра Хирургии РАМН.

Проблема диагностики местных лучевых поражений (МЛП) является весьма актуальной. С 70-х гг. аварийные ситуации с радионуклидными источниками по частоте возникновения стоят на первом месте среди радиационных аварий. Большинство из них возникают не на предприятиях атомной промышленности, а в других отраслях хозяйственной и производственной деятельности. Характеризуются значимым числом вовлеченных лиц, которые по роду своей деятельности прямо или никак не связаны с технологическими процессами, использующими эти источники.

В патогенезе МЛП большое место занимает поражение сосудов (рис. 1.). Патогенез связан, прежде всего, с непосредственным повреждением родоначальных клеток, повреждением и гибелью росткового слоя тканей, с изменениями в межуточном веществе и накоплением токсических продуктов распада клеток и тканей. Выявляются процессы, связанные с нарушением проницаемости клеточных, сосудистых и тканевых мембран, повреждение и гибель капиллярной сети, а также прекапилляров, путей лимфооттока, нервных окончаний, нервных стволов.

Одна из особенностей сосудистой системы состоит в том, что поражение отдельного сосуда зависит не только от радиочуствительности, но и от их минимального критического числа, которое необходимо для его функционирования. Если в результате облучения погибает большее число клеток, то повреждение сосуда необратимо. В этом случае нарушается не только структура сосудистой сети на определенном участке, но, и, как правило, кровообращение в этом участке ткани, так как не всегда другие сосуды могут функционально заменить погибший. В отдаленные сроки наблюдается фиброз и склероз стенок сосудов, а также сегментарный стеноз, связанный с деградацией гладкой мускулатуры [1, 6, 7, 8, 9].

Плазматическое пропитывание, гиалинизация сосудистой стенки, снижение прочности ее волокнистых элементов приводят к дезорганизации слоев, способствуют последующему развитию фиброзно-дистрофических нарушений кожи, сужению и облитерации просвета сосудов. Развивающаяся в тканях гипоксия усугубляет дегенеративно-атрофические изменения в клетках паренхимы, угнетает их пролиферативную активность и регенераторные процессы [10, 15, 17, 16].

Помимо сосудистых альтераций важную патогенетическую роль играют и внутрисосудистые изменения. Изучение свертывающей и антисвертывающей систем крови у пациентов с местными лучевыми повреждениями позволило выявить выраженную тенденцию к гиперкоагуляции и образованию тромбов, что расценивается как один из факторов в развитии лучевого поражения [5].

В отечественной и мировой литературе по клинике МЛП (проанализировано свыше 100 работ) мы не встретили сведений о работах по использованию этих методов в определении уровня и характера кровотока в облученных тканях при МЛП человека.

Среди методов оценки функционального состояния сосудов при МЛП в эксперименте на животных показана ценность лазерной допплеровской флоуметрии (ЛДФ) [3].

Традиционные методы пластической хирургии, такие как свободная кожная пластика, пластика мигрирующим стеблем по Филатову, свободная пересадка по Тиршу, итальянская пластика, свободная пересадка по Ревердену-Яновичу, пересадка по Лоусону-Олье, которые до настоящего времени использовались при закрытии местных лучевых поражений, не позволяют достичь удовлетворительных функциональных и эстетических результатов [2].

Использование новых хирургических технологий, таких как микрохирургия, имело решающее значение для улучшения результатов и сокращения сроков лечения у пациентов с местными лучевыми поражениями [4].

В настоящее время не существует достаточно объективных и точных неинвазивных методов диагностики, которые позволили бы определить необходимый объем хирургического вмешательства при местных лучевых поражениях. Поэтому иссечение пораженных тканей проводили в пределах "внешне здоровых", зачастую избыточно иссекая состоятельные и достаточно жизнеспособные ткани или оставляя ткани склонные к нагноению и рецидиву лучевых язв.

До последнего времени в отдаленном периоде МЛП прогрессирование лучевого фиброза оценивалось визуально, пальпаторно и гистологически. Однако точность субъективных методов исследования низка, а гистологическое исследование при поздних местных лучевых поражениях имеет ограниченное применение. Гистологическое исследование, являясь информативным методом, применяется крайне редко, так как требует взятия биоптатов из нескольких точек; следует учитывать, что облученные ткани медленно регенерируют, поэтому биопсия может привести к возникновению ятрогенно индуцированных язв. Также необходимо экономно относиться к окружающим дефект тканям, которые могут послужить пластическим материалом при реконструктивных операциях. Неадекватное хирургическое вмешательство при существующей диагностической неопределенности может привести к послеоперационным рецидивам МЛП: краевым некрозам, несостоятельности швов, присоединению инфекции, сохранению болевого синдрома. Основной причиной, сдерживающей применение хирургического вмешательства, является отсутствие точных методов топической диагностики границ и глубины лучевого поражения. Границы поражения и определение объема предстоящего оперативного вмешательства чаще всего оцениваются субъективно, что не всегда совпадает с истинным положением.

Весьма часто требуются повторные операции (реампутации), что напрямую связано с недостаточной предоперационной диагностикой. Это позволяет некоторым авторам делать заключение о том, что хирургические методы лечения приемлемы только в случае уже развившихся лучевых язв в условиях резко нарушенной трофики и инфицирования тканей [11, 12, 13].

В настоящее время для определения границ и глубины лучевого поражения наряду с традиционными методами исследования - рентгеновской компьютерной томографией, денситографией, термографией, используется лазерная допплеровская флоуметрия для оценки микроциркуляторных нарушений [18].

Задачей настоящего исследования являлась оценка субкутанного кровотока для определения границ поражения и объема предстоящего оперативного вмешательства у больных с МЛП и выполнение реконструктивно-пластических операций. Наше исследование позволило определить признаки МЛП, подлежащих обязательному оперативному лечению, в том числе по принципу "превентивной" хирургии, позволяющей предотвратить осложненное течение болезни, уточнить границы поражения и в соответствии с данными исследования и возможностями реконструктивной микрохирургии выполнить максимально возможную реконструкцию. Работа выполнена в лаборатории клинической физиологии ГНЦ РФ-ИБФ (руководитель - с.н.с., к.м.н. В.Г. Лелюк) совместно с сотрудниками отделения реконструктивно-пластической хирургии НЦХ РАМН (руководитель - член-корр. РАМН, проф. Н.О. Миланов) и отделения последствий острой лучевой болезни и местных лучевых поражений ГНЦ РФ - ИБФ (руководитель - к.м.н. Н.М. Надежина).

В отделении МЛП за период с 1996 г. по 1999 г. проведены 26 оперативных вмешательства с использованием ЛДФ 14 пациентам - участникам "аварийных" ситуаций (подвергшимся воздействию ионизирующего излучения в результате участия в различных радиационных авариях).

Задачей исследования являлась оценка субкутанного кровотока для определения границ поражения, объема предстоящего оперативного вмешательства и выполнения реконструктивно-пластических операций у больных с МЛП.

Все обследованные - в возрасте от 23 до 44 лет (Табл. 1.), с различной давностью облучения (от 1 дня до 1,5 лет), у которых МЛП развились в результате воздействия различных видов ионизирующего излучения (гамма-излучение, сочетанное гамма- и бета-излучения, гамма-нейтронное), и с локализацией процесса на верхних конечностях и грудной клетке. У пациентов наблюдались острые и поздние лучевые язвы, сухость кожи, сглаженность кожного рисунка, участки гиперпигментации и депигментации.

Таблица 1.
Распределение пациентов по полу и возрасту

Возраст	23-30	31-40	41-50	Всего пациентов
Мужчины	1	3	8	12
Женщины	-	-	2	2
Всего пациентов	1	3	10	14

Результаты измерений в области радиационного (лучевого) поражения сравнивались с непораженными контралатеральными участками, либо, при отсутствии таковых (облучение обеих верхних конечностей) - с состоянием кожного покрова соответствующих локализаций необлученных лиц, подобранных по возрасту, полу, цвету кожи, росту, весу, профессиональной принадлежности (модифицированный индивидуальный кейс-контроль).

ЛДФ производилась с использованием контактного накожного датчика "R" на приборе BLF-21 фирмы Transonic Systems Inc. (США). Осуществлялись трехкратные измерения кровотока с последующим их усреднением и с последовательной записью 15-секудных разверток на магнитный носитель. Все результаты обрабатывались с помощью IBM-совместимого персонального компьютера в пакете программ Microsoft Office 2000.

Результаты ультразвуковых исследований состояния сосудов сопоставлялись с патоморфологическими исследованиями операционного материала, что позволило верифицировать выявляемые изменения.

Показаниями к реконструктивной операции служили:

ЛДФ: параметры кровотока, оцененные в зоне лучевого фиброза и "здоровой зоне", существенно отличались по абсолютным значениям, что позволило проводить полуколичественную, но объективную оценку протяженности пораженной области и сыграло основную роль в проведении оперативного вмешательства.

Все обследованные пациенты были разделены на две группы в зависимости от времени, прошедшего после облучения. В первую группу вошли больные, госпитализированные в остром периоде - 2 пациента, во вторую группу - больные с последствиями МЛП с длительностью от 6 месяцев до 2 лет - 12 пациентов.

При клиническом обследовании пациентов 1 группы определяли: у одного больного - выраженная гиперемия и отек кистей обеих рук, предплечий (больше справа и с ладонной поверхности), умеренная гиперемия кожи передней поверхности грудной клетки и верхнего плечевого пояса спереди, сухость кожи. При ЛДФ (проведенной в день "0" - день облучения) выявлено увеличение объемной скорости кровотока в поверхностных слоях мягких тканей (15-27 мл/мин./100 г) правой и левой кистей (больше справа па ладонной поверхности), на левой половине груди, на левой половине лица, а также справа на лице ниже носогубной складки. Граница изменений кровотока на руках локализована справа на уровне лучезапястного сустава, слева - на уровне тенора. К вечеру этого дня отмечалось явное увеличение отека кистей рук, особенно справа, появились отеки нижних третей предплечий; усилилось чувство распирания кистей рук, при этом кисти рук стали бурыми. На следующий день усилились местные изменения в области ожога кистей рук - усилился отек, который распространился до середины предплечий, сформировались пузыри на ладонных поверхностях кистей, мелкие очаги отслойки эпидермиса на тыльной поверхности кистей. Резко усилился болевой синдром. При ЛДФ наблюдали генерализованное снижение объемного кровотока во всех поверхностных слоях мягких тканей с критической величиной (около 1 мл/мин./100 г) на верхних конечностях до уровня: справа - верхняя треть предплечья, слева - средняя треть предплечья (гангренозный характер уровня кровотока). По данным ЛДФ была выполнена ампутация обеих рук для уменьшения объемов радиационно поврежденных мягких тканей.

Рисунок 2. Выраженная эритема левой половины грудной клетки.

У другой пациентки определяли на 10 сутки выраженную гиперемию, имеющую бурый оттенок (Рис. 2.). При пальпации отмечалась болезненность в области верхней границы гиперемии. Кожные покровы плотные, сухие, сглаженный кожный рисунок. Отек тканей левой молочной железы. При исследовании кровотока обнаружилась довольно стойкая тенденция к его "активизации" вокруг ареолярной области: множество сосудов с линейной скоростью кровотока от 10 до 20 см/с, кровоток в крупных маммарных артериях - до 40см/с, RI (индекс периферического сопротивления) 0.5-0.6, в пограничной зоне (на границе гиперемии) - четкая визуальная разница между количеством сосудов. При повторных исследованиях методом ЛДФ в фазе развития лучевого некроза кровоток не определялся (Рис. 3.). В связи с формированием обширного некротического дефекта тканей передней грудной стенки больная переведена в отдел пластической и реконструктивной микрохирургии НЦХ РАМН, где пациентке было выполнено многоэтапное хирургическое лечение (Рис. 4.).

Во второй группе пациентов с длительностью МЛП от 6 месяцев до 1,5 лет был зафиксирован сниженный субкутанный кровоток в 1 и 2 зоне (Рис. 5.) 3,2-7,1 мл/мин./100 г, что было значительно ниже нормальных величин (при норме 15,6±4 мл/мин./100 г). В третьей зоне величина капиллярной перфузии составила 10,5±4,1 мл/мин./100 г. Эта зона была расценена нами, как относительно "здоровые" ткани.

Рисунок 5. Поздняя лучевая язва. На фото обозначены зоны обследования: красная линия - 1 зона, желтая - 2 зона, зеленая - 3 зона.

2 пациента были оперированы в остром и 12 в позднем периоде после облучения. Один больной поступил с острой лучевой болезнью крайне тяжелой степени, и по данным ЛДФ ему была выполнена ампутации рук. В 10 случаях оперативное вмешательство проводили при лучевой язве, на фоне инфекции (доказанной бактериологическими исследованиями). Лишь в 4 случаях лучевые повреждения были без нагноения. Из них в трех случаях, отмечался выраженный гиперкератоз и по данным ЛДФ, мы прогнозировали возникновение поздних лучевых язв, а в четвертом - пациент с острой лучевой болезнью крайне тяжелой степени умер на 3 сутки. К числу главных условий проведения реконструктивных операций у таких пациентов мы относим отсутствие тяжелых признаков костномозгового синдрома и остеорадионекроза.

Пластические операции с использованием тканей из интактных областей были выполнены в 13 случаях, включая пересадку зубчатой фасции, перемещение лучевого лоскута, перемещение лучевой фасции, лоскутов по Littler. Выбор уровня анастомоза проводили с учетом возможного поражения реципиентных сосудов. Во всех случаях длина сосудистой ножки лоскутов составляла от 8 до 10 см. Хорошие результаты получены в 12 случаях: в отдаленном периоде (до 2 лет) у этих пациентов не наблюдались послеоперационные рецидивы МЛП: Только в одном случае после операции наблюдали нагноение, которое завершилось в сроки до 2 недель - последующее заживление стабильно (но больной выпал из-под нашего динамического наблюдения).

Таким образом, на основании проведенного анализа и выполненных впоследствии рекунструктивно-пластических операций могут быть сделаны следующие выводы:

Laser-Doppler Flowmetry of damaged tissue with local radiation injuries for elaborate adequate surgery

The ability of the evaluation of the differences between blood flow parameters using laser Doppler flowmetry in the border-line of damaged and "healthy" areas provide the opportunity to determine the sizes of radiation damage zone and to elaborate adequate surgery. Changes of blood flow revealed in damaged sites of skin by laser flowmetry can indirectly certify to the significant input of these changes to the pathogenesis of clinical manifestations of local radiation injuries.