Signál toku laserovej dopplerovskej prietokovej metriky a laserového dopplerovského perfúzneho zobrazenia pri psoriáze

1 Z dermatologickej kliniky Fakultnej kliniky Nemocnice sv. Josefa Univerzity Porúria v Bochume riaditeľ: Prof. Dr. med. P. Altmeyer Tok toku laserovej dopplerovskej prietokovej metriky a laserového dopplerovského perfúzneho zobrazovania u psoriasis vulgaris a atopickej dermatitídy Úvodná dizertačná práca na získanie doktorandského titulu v odbore medicína na vysokej lekárskej fakulte Porúrovej univerzity v Bochume, ktorú predniesla Nejla Akyüz- Guler z Bochumu 2003

signál

2 Dekan: Prof. Dr. med. Rečník G. Muhr: Priv.-Doz. DR. med. M. Stücker Spolurozhodca: Prof. Dr. med. L. Heuser deň ústnej skúšky:

3 Obsah 1. Úvod Teoretické základy Anatómia a fyziológia kože Mikrocirkulácia kože Vasomotion Metódy vyšetrenia mikrocirkulácie Psoriasis vulgaris Atopická dermatitída Metódy Jednorozmerná laserová dopplerovská fluxmetria Laserové dopplerovské perfúzne zobrazovanie Dizajn štúdie Pacienti Testovací postup Modalita vyhodnotenia výsledkov Výsledky Priemerný tok nehomogenity Porovnanie prístroja Fluxes Analýza frekvencie LDF a LDPI Diskusia Prietok krvi pri psoriasis vulgaris Prietok krvi pri atopickej dermatitíde Porovnanie prietoku krvi pri psoriáze a atopickej dermatitíde Nehomogenita prietoku krvi pri psoriáze a atopickej dermatitíde I.

4 6.5 Porovnanie zariadení s vazomotorikou LDF a LDPI pri psoriáze vulgaris a atopickej dermatitíde Súhrnná bibliografia Zoznam obrázkov Zoznam tabuliek Poďakovanie Životopis. 91 II

5 Zoznam skratiek Obr. AD AU AVA CVI FT FFT HF LAS LDPI LDF LF Max MST min Min MW pavk SD s Tab. Obrázok Atopická dermatitída menné jednotky, ľubovoľné jednotky Arteriovenózne anastomózy Chronická venózna nedostatočnosť Fourierova transformácia Rýchla Fourierova transformácia vysokofrekvenčný laser s lokálnym skenovaním -Dopplerov perfúzny zobrazovací prístroj laserová dopplerovská prietokomer/laserový dopplerov prietokomer nízka frekvencia maximálna minimálna dĺžka stromu za minútu minimálna stredná štandardná odchýlka periférneho ochorenia druhá tabuľka III

7 Kapitola 1 Úvod 2 1. Je možné pomocou metód merania LDF a LDPI zaznamenať hojenie zápalových zmien kože? 2. Môže sa prejaviť rozdiel v perfúzii medzi léziou a nelézou? 3. Ako sa priestorová nehomogenita perfúzie prejavuje v procese hojenia a medzi léznou a nelozionálnou pokožkou? 4. Existujú rozdiely vo vazomotorickom vzore počas procesu hojenia a medzi léziou a neliečbou kože? 5. Existujú rozdiely v prekrvení pokožky, priestorovej nehomogenite a vazomotorickom vzore medzi psoriasis vulgaris a atopickou dermatitídou? 6. Existujú rozdiely medzi dvojrozmerným LDPI a jednorozmerným LDF pre konkrétne zariadenie?

19 Kapitola 2 Teoretické základy - Metódy vyšetrovania mikrocirkulácie 14 Transport toku krvi z kože, ako je výtok von cez póry potu, transport cez lymfatický systém a retrográdny odtok do žíl [84]. Pretože teplota kože závisí okrem iného od krvného obehu v koži, na nepriame meranie prietoku krvi sa používajú termografické metódy. Teplota kože sa môže merať pomocou rôznych metód, ako sú kontaktné teplomery alebo infračervené teplomery [3]. Pri pletysmografii oklúzie žíl sa kontinuálne meria zmena objemu časti tela, napríklad ruky. Po uzavretí žíl vonkajšou kompresiou je možné vypočítať prietok krvi stanovením zmeny objemu za určité časové obdobie: Prietok krvi = V/t [54].

27 Kapitola 2 Teoretické základy - Psoriasis Vulgaris 22 externá aplikácia zabezpečená. Má však iba úzky terapeutický rozsah a podráždeniu sa často nedá vyhnúť. UV svetlo sa môže použiť aj pri liečbe psoriázy. Antipsoriatický účinok je založený na inhibičnom účinku UV žiarenia na zvýšenú syntézu DNA v proliferačne aktívnej psoriatickej epidermis. UV terapia sa môže kombinovať aj s fotocitlivými látkami ako fotochemoterapia. 8-Metyloxypsoralen (8-MOP) sa používa orálne alebo lokálne a potom sa pokožka ožaruje UV svetlom, zvyčajne UV-A ako PUVA terapia (psoralen + UVA). Mechanizmus účinku je založený na skutočnosti, že UV svetlo aktivuje psoralén, ktorý je zabudovaný do DNA a inhibuje syntézu DNA v pokožke. Vo veľmi závažných prípadoch a dlhotrvajúcich chronických stavoch je možné po zvážení prínosov a rizík vyskúšať internú terapiu glukokortikoidmi, cytostatikami ako metotrexát, azaribín alebo azotioprim a retinoidy [16,97].

37 Kapitola 3 Metódy - Jednorozmerná laserová dopplerovská fluktumetria 32 často nie je možné analyzovať celé frekvenčné spektrum vo FFT, v závislosti od časovej osi, v ktorej je zobrazená výstupná krivka, ktorá sa má analyzovať, je pravdepodobnejšie, že budú viditeľné nízkofrekvenčné alebo vysokofrekvenčné vlny a tiež vo FFT reprezentovateľný. Preto sa uskutočnili najmenej tri FFT analýzy s tromi rôznymi frekvenciami pôvodného súboru. Napríklad nízkofrekvenčné vlny môžete veľmi dobre vidieť na obr. 3.2, zatiaľ čo pulzne synchrónne vysokofrekvenčné vlny na obr. 3.3. Oba obrázky ukazujú rovnakú krivku s rôznymi časovými osami. Na obr. 3.2 je časová os nastavená na 5 Hz, spektrum možných frekvencií, ktoré je možné analyzovať pomocou FFT, sa pohybuje od 0,02-2,5 Hz (1,2 - 150 cyklov/min), na obr. 3.3 s časovou osou 10 Hz na druhej strane od 0,04-5 Hz (2,4-300 cyklov/min). FFT týchto kriviek sú znázornené na obrázkoch 3.4 a 3.5; na obrázku 3.4 môžete vidieť nízku frekvenciu s 5,5 cyklami/min a na obrázku 3,5 impulz synchrónny s 84 cyklami/min.

38 Kapitola 3 Metódy - One-Dimensional Laser Doppler Fluxmetry Graph: Flux f in [AU] 2. graph: Concentration of erythrocytes c in [AU], 3rd graph: Speed ​​of erythrocytes (not shown here) 4. graf: Temperature skin t v [C] Rýchlosť a koncentrácia nemožno zobraziť súčasne. Červené krivky: koža s léziami, čierna krivka: pokožka bez poškodenia Obrázok 3.2: Sekce merania LDF u pacienta s psoriázou pred zaciatkom liecby Tok v chorej koži je významne vyšší ako v prípade zdravej kože a je vystavený väčším výkyvom. Nízkofrekvenčné vlny s rýchlosťou okolo 6 cyklov/min sú veľmi zreteľne viditeľné.

39 Kapitola 3 Metódy - Jednorozmerná laserová dopplerovská fluxmetria Graf: Tok f v [AU], 2. graf: Koncentrácia erytrocytov c v [AU], 3. graf: Rýchlosť erytrocytov (tu nie sú zobrazené), 4. graf: Teplota pokožky t v [C] Rýchlosť a koncentrácia nemožno zobraziť súčasne. Červené krivky: pokožka lézií, čierne krivky: pokožka bez lézií Obr. 3.3: Výňatok z rovnakého merania LDF ako na obr. 3.2 s upravenou časovou osou Časová os kriviek na obr. 3.2 bola zmenená tak, aby boli pulzne synchrónne vlny viditeľnejšie . V meracích bodoch lézie a nelezie sú viditeľné pulzujúce vlny s rýchlosťou približne 84 cyklov/min.

40 Kapitola 3 Metódy - Jednorozmerná laserová dopplerovská fluxmetria 35 Obr. 3.4: FFT krivky toku lézneho bodu z obr. Veľký vrchol na začiatku krivky predstavuje čiernu skrinku s rušivými signálmi, nepoužíva sa. Nasledujúci vrchol je 0,092 Hz (5,5 cyklov/min) a zobrazuje vlny, ktoré už možno vizuálne vidieť na obr. 3.2.

41 Kapitola 3 Metódy - One-Dimensional Laser Doppler Fluxmetry 36 Obr. 3.5: FFT krivky toku toku meracieho bodu lézie z obr. Veľký vrchol na začiatku krivky predstavuje čiernu skrinku s rušivými signálmi, nepoužíva sa. Nasledujúci vrchol je 1,4 Hz (84 cyklov/min) a zobrazuje pulzne synchrónne vlny, ktoré už vidíte vizuálne na obrázkoch 3.2 a 3.3.

42 Kapitola 3 Metódy - Laserové dopplerovské perfúzne zobrazovanie Laserové dopplerovské perfúzne zobrazovanie Druhým použitým zariadením bol prototyp laserového Dopplerovho perfúzneho snímača s vysokým rozlíšením PIM 1.0, LDI 3.1 (Lisca Development, Linköping, Švédsko), pozri Obrázok 3.6. Ďalej bude toto zariadenie označované ako LDPI zariadenie. Softvér a hardvér boli upravené v porovnaní s komerčne dostupným LDPI, čo malo za následok vylepšené bočné rozlíšenie 200 um. Zariadenie LDPI používa He-Ne laserom indukovaný laserový lúč s vlnovou dĺžkou 632,8 nm. Zariadenie LDPI je pripevnené k voľne pohyblivému ramenu a môže byť držané nad pokožkou v akejkoľvek polohe. Prístroj sa počas merania nedotýka pokožky. Vzdialenosť od hlavy skenera k pokožke bola zvolená na 8 cm. Obrázok 3.6: Zariadenie LDPI LDPI je pripevnené k voľne pohyblivému ramenu a môže byť držané nad pokožkou v akejkoľvek polohe. Namerané hodnoty sa prenášajú do počítača pomocou optoizolačnej jednotky.

44 Kapitola 3 Metódy - Laserové dopplerovské perfúzne zobrazovanie 39 výpočet nehomogenity hodnôt toku v léznej a nelezionálnej koži pomocou počítačového vyhodnocovacieho programu (viac o výpočte nehomogenity v kapitole 3.2.3). Obr. 3.7: Obrázok LDPI v mieste lézie u pacienta s atopickou dermatitídou pred začatím liečby. Aj keď sa celý obraz meral v mieste lézie, v strede lézie je zvýšený prietok krvi. Priemerný obraz toku je 0,97 ± 0,6 AU.