A lézeres Doppler áramlásmérés és a lézeres Doppler perfúziós képalkotás fluxus jele pikkelysömörben
1 A Ruhri Egyetem Szent Josef Kórházi Egyetemi Klinikájának dermatológiai klinikájáról Bochum Igazgató: Prof. Dr. med. P. Altmeyer A lézeres Doppler-áramlásmérés és a lézeres Doppler-perfúziós képalkotás pszoriázis vulgaris és atópiás dermatitis kezdő értekezése az orvosi doktori fokozat megszerzéséhez a Ruhr Egyetem Bochumának magas orvosi karán Nejla Akyüz- Guler Bochumból 2003
2 dékán: Prof. Dr. med. G. Muhr Előadó: Priv.-Doz. Dr. med. M. Stücker társbíró: Prof. Dr. med. L. Heuser szóbeli vizsga napja:
3 Tartalomjegyzék 1. Bevezetés Elméleti alapok A bőr anatómiája és fiziológiája A bőr mikrocirkulációja Vasomotion A mikrocirkuláció vizsgálati módszerei Psoriasis vulgaris Atópiás dermatitis módszerek Egydimenziós lézer Doppler fluxmetria Lézer Doppler perfúziós képalkotás Tanulmánytervezés Betegek Teszteljárás Az eredmény kiértékelésének módja Az átlagos fluxus Az inhomogene Fluxus készülékek összehasonlítása LDF és LDPI frekvenciaelemzés Megbeszélés Véráramlás psoriasis vulgarisban Véráramlás atópiás dermatitiszben A véráramlás összehasonlítása a pikkelysömörben és az atópiás dermatitiszben A véráramlás inhomogenitása a pikkelysömörben és az atópiás dermatitisben I.
4 6.5 Készülék-összehasonlítás LDF és LDPI vazomotion pikkelysömörben és atópiás dermatitisben Összefoglaló bibliográfia Ábrák listája Táblák listája Táblázatok listája Köszönetnyilvánítás Curriculum vitae. 91 II
5 Rövidítések listája ábra AD AU AVA CVI FT FFT HF LAS LDPI LDF LF Max MST min Min MW pavk SD s Tab. Ábra Atópiás dermatitis önkényes egységek, önkényes egységek Arteriovenous anastomosisok Krónikus vénás elégtelenség Fourier-transzformáció Gyors Fourier-transzformáció nagyfrekvenciás lokális pásztázó lézer -Doppler perfúziós képalkotó lézer Doppler áramlásmérő/lézer Doppler áramlásmérő alacsony frekvencia maximális minimális átfedő fa perc minimális átlagos perifériás artériás betegség szórása második III. Táblázat
7 1. fejezet Bevezetés 2 1. Feljegyezhető-e a gyulladásos bőrelváltozások gyógyulása az LDF és az LDPI mérési módszerekkel? 2. Kimutatható-e különbség a léziós és nem léziós bőr perfúziójában? 3. Hogyan nyilvánul meg a perfúzió térbeli inhomogenitása a gyógyulási folyamatban, valamint a léziós és nem léziós bőr között? 4. Vannak-e különbségek a vazomotion mintázatában a gyógyulási folyamat során, valamint a léziós és nem léziós bőr között? 5. Vannak-e különbségek a bőr perfúziójában, a térbeli inhomogenitásban és a vasomotion mintákban a psoriasis vulgaris és az atópiás dermatitis között? 6. Vannak-e eszközspecifikus különbségek a kétdimenziós LDPI és az egydimenziós LDF között?
19 2. fejezet Elméleti alapok - A mikrocirkuláció vizsgálati módszerei 14 A véráramlás elszállítása a bőrből, például a verejtékpórusokon keresztül történő kifelé történő kibocsátása, a nyirokrendszeren keresztül történő eltávolítása és a vénákba történő retrográd elvezetés [84]. Mivel a bőr hőmérséklete egyebek mellett a bőr vérkeringésétől függ, termográfiai módszereket alkalmaznak a közvetett véráramlás mérésére. A bőr hőmérsékletét különféle módszerekkel lehet mérni, például kontakthőmérőkkel vagy távoli infravörös hőmérőkkel [3]. A véna elzáródási pletizmográfiával folyamatosan mérjük a test egy részének, például a kéznek a térfogatának változását. Miután a vénákat külső kompresszióval lezárták, a véráramlást kiszámíthatjuk a térfogat változásának egy adott időtartamra történő meghatározásával: Véráram = V/t [54].
27 2. fejezet Elméleti alapok - Psoriasis Vulgaris 22 külső alkalmazás biztosított. Ennek azonban csak szűk terápiás tartománya van, és az irritáció gyakran elkerülhetetlen. Az UV fény a pikkelysömör terápiájában is alkalmazható. Az antipszoriázisos hatás az UV fény gátló hatásán alapszik a proliferáció-aktív pszoriázisos epidermisz fokozott DNS-szintézisén. Az UV-terápia fotokezoterápiaként fotoszenzibilizáló anyagokkal is kombinálható. A 8-metiloxipszoralént (8-MOP) orálisan vagy lokálisan alkalmazzák, majd a bőrt UV-fénnyel besugározzák, általában UV-A-val, mint PUVA-terápiával (psoralen + UVA). A hatásmechanizmus azon a tényen alapul, hogy az UV fény aktiválja a psoralent, amely beépül a DNS-be, és gátolja az epidermiszben a DNS-szintézist. Nagyon súlyos esetekben és elhúzódó krónikus állapotokban, az előnyök és kockázatok mérlegelése után, glükokortikoidokkal, citosztatikumokkal, például metotrexáttal, azaribinnal vagy azotioprimmal, valamint retinoidokkal végzett belső terápia kísérelhető meg [16,97].
37 3. fejezet - Módszerek - Egydimenziós lézer-Doppler-fluxmetria 32 gyakran nem lehet a teljes frekvenciaspektrumot elemezni egy FFT-ben, attól függően, hogy az idő tengelyében az elemezendő kimeneti görbe megjelenik, az alacsonyabb vagy magasabb frekvenciájú hullámok nagyobb valószínűséggel láthatók és az FFT-ben is reprezentálható. Ezért legalább három FFT elemzést végeztek az eredeti fájl három különböző frekvenciájával. Például nagyon jól láthatja az alacsony frekvenciájú hullámokat a 3.2. Ábrán, míg az impulzus-szinkron magasabb frekvenciájú hullámokat a 3.3. Mindkét ábra ugyanazt a görbét mutatja, különböző időtengelyekkel. A 3.2. Ábrán az idő tengelye 5 Hz-re van állítva, az FFT segítségével elemezhető lehetséges frekvenciák spektruma 0,02–2,5 Hz (1,2–150 ciklus/perc), a 3.3. 10 Hz azonban 0,04–5 Hz (2,4–300 ciklus/perc). Ezen görbék FFT-jét a 3.4. És 3.5. Ábra mutatja; A 3.4. Ábrán láthatja az alacsony frekvenciát 5,5 ciklus/perc mellett, a 3.5. Ábrán pedig az impulzus-szinkront 84 ciklus/perc sebességgel.
38 3. fejezet - Módszerek - Egydimenziós lézeres Doppler-fluxmetria grafikon: f fluxus [AU] -ban 2. grafikon: c vörösvértestek koncentrációja [AU] -ban, 3. ábra: Az eritrociták sebessége (itt nem látható) 4. grafikon: Bőrhőmérséklet t [C] -ban A sebesség és a koncentráció nem jeleníthető meg egyszerre. Piros görbék: sérült bőr, fekete görbe: nem sérült bőr 3.2 ábra: LDF-mérés metszete pikkelysömörben szenvedő betegnél a terápia megkezdése előtt A fluxus a beteg bőrben lényegesen nagyobb, mint az egészséges bőrben, és nagyobb ingadozásoknak van kitéve. Körülbelül 6 ciklus/perc alacsony frekvenciájú hullámok nagyon jól láthatók.
39 3. fejezet: Módszerek - Egydimenziós lézeres Doppler-fluxmetria grafikon: f fluxus [AU] -ban, 2. grafikon: c vörösvértestek koncentrációja [AU] -ban, 3. grafikon: Az eritrociták sebessége (itt nem látható), 4. grafikon: A bőr hőmérséklete t [C] -ban A sebesség és a koncentráció nem jeleníthető meg egyszerre. Piros görbék: sérült bőr, fekete görbék: nem sérült bőr 3.3. Ábra: Kivonat ugyanabból az LDF mérésből, mint a 3.2. Ábra, módosított időtengellyel A 3.2. Ábra görbék idő tengelyét megváltoztattuk úgy, hogy az impulzus-szinkron hullámok jobban láthatók legyenek . A léziós és nem léziós mérési pontokon kb. 84 ciklus/perc pulzáló hullámok láthatók.
40 3. fejezet - Módszerek - Egydimenziós lézer-Doppler-fluxmetria 35 3.4. Ábra: A sérülési pont fluxusgörbéjének FFT-je az ábra alapján. A görbe elején található nagy csúcs a fekete dobozt jelöli a zavaró jelekkel, nem használják. A következő csúcs 0,092 Hz (5,5 ciklus/perc), ez a hullámokat mutatja, amelyek már láthatóak a 3.2.
41 3. fejezet - Módszerek - Egydimenziós lézer-Doppler-fluxmetria 36 3.5. Ábra: Az elváltozási mérési pont fluxusgörbéjének FFT-je az ábrából. A görbe elején található nagy csúcs a fekete mezőt jelöli a zavaró jelekkel, nem használják. A következő csúcs 1,4 Hz-en (84 ciklus/perc) van, ez mutatja az impulzus-szinkron hullámokat, amelyeket már vizuálisan is láthat a 3.2. És a 3.3.
42 3. fejezet Módszerek - Lézeres Doppler perfúziós képalkotás Lézer Doppler perfúziós képalkotás A második eszköz egy nagy felbontású lézeres Doppler perfúziós képalkotó prototípusa volt, PIM 1.0, LDI 3.1 (Lisca Development, Linköping, Svédország), lásd: 3.6. Ábra A következőkben erre az eszközre LDPI eszközként hivatkozunk. A szoftvert és a hardvert módosították a kereskedelemben kapható LDPI-hez képest, ami javított oldalirányú felbontást (200 µm) eredményezett. Az LDPI eszköz He-Ne lézer által indukált lézersugarat használ, amelynek hullámhossza 632,8 nm. Az LDPI eszköz egy szabadon mozgatható karhoz van rögzítve, és bármilyen helyzetben a bőrön tartható. A készülék a mérés során nem érinti a bőrt. A szkennerfej és a bőr közötti távolságot 8 cm-re választották. 3.6. Ábra: Az LDPI eszköz Az LDPI egy szabadon mozgatható karhoz van rögzítve, és a bőrön bármilyen helyzetben tartható. A mért értékeket az optoizoláló egységen keresztül továbbítják a számítógépre.
44 3. fejezet - Módszerek - Lézeres Doppler-perfúziós képalkotás 39 a léziós és nem léziós bőr fluxusértékeinek inhomogenitásának kiszámítása számítógéppel segített kiértékelő program segítségével (az inhomogenitás számításáról bővebben a 3.2.3. Fejezetben). 3.7. Ábra: LDPI kép a sérülés helyén atópiás dermatitiszben szenvedő páciensnél a kezelés megkezdése előtt. Bár a teljes képet a sérülés helyén mértük, az elváltozás közepén fokozott a véráramlás. Az átlagos fluxuskép 0,97 ± 0,6 AU.