Ближнепольное резонансное СВЧ-зондирование как метод исследования глубинной структуры ожоговой раны в эксперименте

Цель исследования — изучение диагностических возможностей ближнепольного СВЧ-зондирования в оценке глубинной структуры кожи крыс в норме и в области экспериментальной ожоговой раны.

Материалы и методы. Исследование было выполнено на 30 половозрелых крысах-самцах линии Wistar, разделенных на две равные по численности группы. С представителями контрольной группы (n=15) не проводили никаких манипуляций, кроме однократного СВЧ-зондирования. Крысам основной группы (n=15) моделировали контактный термический ожог на площади 20% от площади тела. Ближнепольное СВЧ-зондирование тканей проводили с использованием программно-аппаратного комплекса, созданного в Федеральном исследовательском центре Институте прикладной физики РАН (Нижний Новгород), который позволяет анализировать диэлектическую проницаемость объектов. Диэлектрические характеристики кожи оценивали на глубинах от 2 до 5 мм с помощью серии зондов.

Результаты. Установлено, что действительная часть диэлектрической проницаемости кожи и подкожных структур у крыс в норме монотонно возрастает с увеличением глубины зондирования от 2 до 5 мм с шагом от 0,5 до 1 мм. Ткани ожоговой раны демонстрируют более высокий уровень действительной части диэлектрической проводимости по сравнению с интактной кожей, причем сдвиги имеют другую временнýю динамику. Так, сразу по нанесении ожога превалирует изменение параметра в поверхностных слоях биоткани, а через 1 сут — в более глубинных.

Заключение. Метод ближнепольного резонансного СВЧ-исследования можно использовать для мониторинга структуры кожи в норме и при локальных изменениях, в том числе глубины термического поражения тканей.

1. Перетягин С.П., Дмитриев Г.И., Аминев В.А., Ле­вин Г.Я., Стручков А.А., Колесов С.Н., Арефьев И.Ю., Атя­сов И.Н., Докукина Л.Н., Хрулев С.Е. Новые медицин­ские технологии на этапах реабилитации обожженных. Меди­цинский альманах 2010; 2: 221–224.
2. Arai T. Burns. Nihon Rinsho 2016; 74(2): 231–235.
3. Daigeler A., Kapalschinski N., Lehnhardt M. Therapy of burns. Chirurg 2015; 86(4): 389–401, https://doi.org/10.1007/s00104-014-2919-3.
4. Li H., Zhang J., Chen J., Song H., Liu Q., Fan X., Peng Y., Wu J. Integration of burn treatment and rehabilitation for a child with extremely severe burn. Zhonghua Shao Shang Za Zhi 2015; 31(2): 130–134.
5. Ida T., Iwazaki H., Kawaguchi Y., Kawauchi S., Ohkura T., Iwaya K., Tsuda H., Saitoh D., Sato S., Iwai T. Burn depth assessments by photoacoustic imaging and laser Doppler imaging. Wound Repair Regen 2016; 24(2): 349–355, https://doi.org/10.1111/wrr.12374.
6. Chin M.S., Babchenko O., Lujan-Hernandez J., Nobel L., Ignotz R., Lalikos J.F. hyperspectral imaging for burn depth assessment in an animal model. Plast Reconstr Surg Glob Open 2016; 3(12): e591, https://doi.org/10.1097/gox.0000000000000558.
7. Kolesov S.N., Volovik M.G. Modern methodology for thermal-vision research and thermal-vision diagnostic apparatus. Journal of Optical Technology 2013; 80(6): 372–378, https://doi.org/10.1364/jot.80.000372.
8. Богомолова Е.Б., Мартусевич А.К., Клеменова И.А., Янин Д.В., Галка А.Г. Применение современных методов визуализации в оценке состояния и прогнозировании раз­ви­тия патологических рубцов. Медицина 2017; 5(3): 58–75.
9. Turchin I.V. Methods of biomedical optical imaging: from subcellular structures to tissues and organs. Physics-Uspekhi 2016; 59(5): 487–501, https://doi.org/10.3367/ufne.2015.12.037734.
10. Арсеньев А.В., Волченко А.Н., Лихачева Л.В., Пе­чер­ский В.И. Применение метода ВЧ-ближнепольного зонди­рования в диагностике биообъектов. Научно-технический вест­ник информационных технологий, механики и опти­ки 2011; 2: 154–157.
11. Kostrov A.V., Smirnov A.I., Yanin D.V., Strikovsky A.V., Panteleeva G.A. Near-field microwave resonance diagnostics of inhomogeneous media. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics 2005; 69(12): 1911–1916.
12. Reznik A.N., Yurasova N.V. Near-field microwave tomography of biological objects technical physics. Technical Physics 2004; 49(4): 485–493, https://doi.org/10.1134/1.1736920.
13. Gaikovich K.P. Subsurface near-field scanning tomography. Phys Rev Lett 2007; 98(18): 183902, https://doi.org/10.1103/physrevlett.98.183902.
14. Hayashi Y., Miura N., Shinyashiki N., Yagihara S. Free water content and monitoring of healing processes of skin burns studied by microwave dielectric spectroscopy in vivo. Phys Med Biol 2005; 50(4): 599–612, https://doi.org/10.1088/0031-9155/50/4/003.
15. Raicu V., Kitagawa N., Irimajiri A. A quantitative approach to the dielectric properties of the skin. Phys Med Biol 2000; 45(2): L1–L4, https://doi.org/10.1088/0031-9155/45/2/101.
16. Костров А.В., Стриковский А.В., Янин Д.В., Смир­нов А.И., Загайнов В.Е., Васенин С.А., Дружкова И.Н., Пан­те­леева Г.А., Давоян З.В. Исследование электро­динами­ческих параметров биологических тканей. Альманах кли­ни­ческой ме­дицины 2008; 17-2: 96–99.
17. Tamura T., Tenhunen M., Lahtinen T., Repo T., Schwan H.P. Modelling of the dielectric properties of normal and irradiated skin. Phys Med Biol 1994; 39(6): 927–936, https://doi.org/10.1088/0031-9155/39/6/001.
18. Перетягин С.П., Мартусевич А.К., Вазина И.Р., Гри­шина А.А., Стручков А.А., Лузан А.С., Квицинская Н.А. Разработка нового способа моделирования комбини­ро­ван­ной ожоговой травмы. Современные технологии в ме­дицине 2011; 2: 106–109.
19. Reznik A.N., Yurasova N.V. Detection of contrast objects inside biological media by near-field microwave diagnostics. Technical Physics 2006; 51(1): 86–99, https://doi.org/10.1134/s1063784206010142.
20. Балошин Ю.А., Сорокин А.А., Волченко А.Н. Элект­ро­динамическая модель ВЧ-ближнепольного зонди­рова­ния физических объектов. Известия высших учебных заве­дений. Приборостроение 2011; 54(12): 68–73.
21. Sunaga T., Ikehira H., Furukawa S., Shinkai H., Kobavashi H., Matsumoto Y., Yoshitome E., Obata T., Tanada S., Murata H., Sasaki Y. Measurement of the electrical properties of human skin and the variation among subjects with certain skin conditions. Phys Med Biol 2002; 47(1): N11–N15, https://doi.org/10.1088/0031-9155/47/1/402.

Martusevich А.K., Krasnova S.Yu., Galka А.G., Peretyagin P.V., Kostrov А.V. Resonance Near-Field Microwave Probing as a Method for Exploration of Deep Burn Wound Structures in Experiment. Sovremennye tehnologii v medicine 2018; 10(3): 125, https://doi.org/10.17691/stm2018.10.3.15