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.

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 ¾ 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).

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.

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.

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•см-2.

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.