«ФОТОДИНАМИЧЕСКАЯ ТЕРАПИЯ ОСТРЫХ И ХРОНИЧЕСКИХ ВЕРХНЕЧЕЛЮСТНЫХ СИНУСИТОВ ...»

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им.

Н.Г. ЧЕРНЫШЕВСКОГО

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ЧИКИНА ЕЛЕНА ЭНГЕЛЬСОВНА

ФОТОДИНАМИЧЕСКАЯ ТЕРАПИЯ ОСТРЫХ И

ХРОНИЧЕСКИХ ВЕРХНЕЧЕЛЮСТНЫХ СИНУСИТОВ

03.00.02 - биофизика 14.00.04 – болезни уха, горла и носа Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Научные руководители:

доктор медицинских наук, профессор О.В. Мареев кандидат физико-математических наук А.Н. Башкатов Саратов - 2005 г.

Содержание Введение ……………………………………………………………………………….. Глава 1. Обзор литературы …………………………………………………………… 1.1.Этиология и патогенез острых и хронических верхнечелюстных синуситов ………………………………………………………………………………. 1.2.Консервативное лечение острых и хронических верхнечелюстных синуситов……………………………………………………………………………….. 1.3. Морфогенез и патогенез повреждений клеток при фотодинамической терапии……………………………………………………………………………….…. Глава 2. Определение оптических свойств слизистой оболочки верхнечелюстной пазухи в спектральном диапазоне 350 – 2000 нм………………………………….… 2.1. Материалы и методы исследования………………………………………….…... 2.2. Результаты исследования..…………………………………………………….…. Глава 3. Определение времени воздействия и коэффициента диффузии метиленового синего в слизистой оболочке верхнечелюстной пазухи……...……... 3.1. Метод определения времени воздействия метиленового синего на слизистую оболочку верхнечелюстной пазухи………………………………………. 3.2. Результаты исследования…………………………………………………………. 3.3. Определение коэффициента диффузии метиленового синего в слизистой оболочке верхнечелюстной пазухи.…………………………………….. 3.4. Результаты исследования…………………………………………………………. Глава 4. Методика проведения фотодинамической терапии и определение параметров лазерного облучения, необходимых для лечения больных острыми и хроническими верхнечелюстными синуситами……………………………………… 4.1.Методика проведения ФДТ для лечения больных острыми и хроническими верхнечелюстными синуситами.……………………………..……..… 4.2.Обоснование применения волоконного световода с цилиндрическим рассеивателем………………………………………………………………………….. 4.3.Определение параметров лазерного облучения…………………………………. Глава 5. Клиническая характеристика больных. Методы исследования………...… 5.1. Клиническая характеристика больных. …………………………………………. 5.2.Методы исследования………………………………………………...…………… Глава 6. Влияние излучения гелий-неонового лазера и красителя метиленового синего на золотистый стафилококк………………………………….. 6.1. Влияние фотодинамического эффекта на рост бактерий………………...…….. 6.2. Материалы и методы исследования……………………………………………… 6.3. Результаты исследования…………………………………………………………. Глава 7. Результаты клинических исследований…………………………………….. 7.1. Влияние ФДТ на клиническое течение острого гнойного верхнечелюстного синусита………………………………………………………………………………… 7.2. Динамика показателей периферической крови у больных с острыми верхнечелюстными синуситами при различных методах лечения…………………. 7.3. Влияние ФДТ на клиническое течение хронического гнойного верхнечелюстного синусита…………………………………………………...……… 7.4 Динамика показателей периферической крови у больных с хроническими верхнечелюстными синуситами при различных методах лечения..………………... 7.5. Динамика показателей бактериологического исследования микрофлоры из среднего носового хода и верхнечелюстной пазухи у больных с острыми и хроническими синуситами……………………………………………… 7.6. Данные катамнестического наблюдения за пациентами с острыми и хроническими синуситами……….………………………………………………….. Заключение.…………………………..…………………………………………………. Выводы………………………………………………………………………………… Практические рекомендации…………………………………………...…………….. Список литературы…………………………………………...……………………….

ВВЕДЕНИЕ

Лечение синуситов в настоящее время представляет собой одну из важнейших задач современной оториноларингологии. По данным ряда исследований за последнее десятилетие заболеваемость на 1000 населения хроническими синуситами увеличилась почти в три раза, а удельный вес госпитализированных по поводу болезней носа и околоносовых пазух увеличивается ежегодно на 1,5–2% (Пискунов Г.З. и Пискунов С.З., 2002). Статистика института Великобритании установила, что полмиллиона рабочих дней теряются в стране ежегодно из-за синуситов (Slavin R.G., 1984).

Острое воспаление верхнечелюстной пазухи часто возникает в результате острых инфекционных заболеваний. По данным А.Г. Лихачева (1984), при обследовании больных во время эпидемии гриппа более чем у 50% были обнаружены воспалительные изменения в околоносовых пазухах, причем у подавляющего большинства больных наблюдаются только верхнечелюстные синуситы. Острые воспаления встречаются в 5 раз чаще, чем хронические E.R. Wald (1984, 2001) указывает на то, что респираторная инфекция верхних дыхательных путей у детей приводит или к вирусному риносинуситу (у 80% развивается впоследствии воспаление бактериальной этиологии в пазухах) или к аллергическому воспалению.

Воспалительные заболевания носа и околоносовых пазух могут приводить к различным осложнениям в соседних с ними областях (глазница, череп), и обусловлено это не только анатомической близостью околоносовых пазух, но и сосудисто-нервными связями (Дерюгина О.В. и Чумаков Ф.И., 2001).

По данным ряда авторов, рост числа риносинуситов сопровождается увеличением заболеваемости бронхитами и бронхиальной астмой (Муминов А.И. и соавт., 1984, Лопатин А.С., 1986, Пискунов Г.З. и Пискунов С.З., 2002). Приводит к аллергозам верхних и нижних дыхательных путей (Дайхес А.И. и Липсон Ю.П., 1975, Альтман Е.М. и соавт., 1979, Schmoldt U. and Tiedjen K.U., 1983, Солдатов И.Б., 1997).

Определяющим моментом в выборе лечения воспалительных заболеваний околоносовых пазух является клиническое течение патологического процесса. В случаях, протекающих без осложнений, необходимо проводить консервативное лечение, а при наличии осложнений или симптомов, являющихся предвестниками осложнений, встает вопрос о хирургическом вмешательстве.

На современном этапе развития медицины все большее распространение получают немедикаментозные физиотерапевтические методы лечения: лазеротерапия, магнитотерапия, лазерофорез и др. (Тимиргалиев М.Х., и соавт. 1985, Кручинина И.Л. и Лихачев А.Г., Кручинина И.Л. и соавт., 1988, Николаевская В.П., 1974, 1989, Емельяненко Л.М. и соавт., 2001,).

Среди методов лечения больных с гнойно-воспалительными заболеваниями одним из перспективных можно считать фотодинамическую терапию (ФДТ) (Брайцев А.В. и Желтаков В.М., 1973, Насимова М.М., 1982, Посудин Ю.И. и соавт., 1982, Данилова А.А. и соавт., 1991, Кац В.А. и соат., 1992, Коган Е.А. и соавт., 1993, Онучин П.Г., 1992, Walsh L.J., 1997, Странадко Е.Ф. и соавт., 2001, Титоренко В.А. и соавт, 2001, Титоренко В.А, 2002). Однако использование фотодинамической терапии в оториноларингологии нашло отражение лишь в отдельных сообщениях, касающихся лечения синуситов (Наседкин А.Н. и соавт., 2002).

Результаты многочисленных исследований антибактериальных свойств излучения гелий-неонового лазера и фотосенсибилизатора метиленового синего позволили предположить возможность эффективного использования этих составляющих компонентов для лечения острых и хронических синуситов. Обоснованность применения метиленового синего связана с его безвредностью и доступностью, а использование лазерных источников излучения связано с точностью измерения дозы облучения и возможностью доставки излучения к тканям с помощью волоконной оптики.

В настоящее время в медицинской литературе отсутствуют сообщения о совместном применении метиленового синего в качестве фотосенсибилизатора и гелий-неонового лазера в качестве источника излучения при фотодинамической терапии острых и хронических верхнечелюстных синуситов.

Цель и задачи исследования Целью работы является разработка методики лечения, с использованием излучения гелий-неонового лазера и фотосенсибилизатора метиленового синего, больных острыми и хроническими верхнечелюстными синуситами и обоснование ее применяемости при гнойных воспалительных процессах в верхнечелюстных пазухах.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1. Определение оптических параметров слизистой оболочки верхнечелюстной пазухи в широком диапазоне длин волн, и глубины проникновения лазерного излучения в слизистую оболочку, на основе оптических свойств слизистой оболочки верхнечелюстной пазухи;

2. Расчет коэффициента диффузии метиленового синего в слизистой оболочке верхнечелюстной пазухи и оценка времени, необходимого для полного окрашивания слизистой оболочки верхнечелюстной пазухи;

3. Исследование микрофлоры верхнечелюстной пазухи при воспалительных процессах и изучение при данном заболевании антибактериальных свойств излучения гелийнеонового лазера и фотосенсибилизатора метиленового синего in vitro;

4. Определение оптимальных параметров лазерного излучения и концентрации метиленового синего, используемых для лечения гнойных верхнечелюстных синуситов;

5. Изучение динамики клинических проявлений у больных острыми и хроническими верхнечелюстными синуситами при использовании ФДТ;

6. Проведение сравнительного анализа результатов лечения больных острыми и хроническими верхнечелюстными синуситами при использовании различных вариантов терапии: традиционным методом и методом ФДТ.

Научная новизна В работе впервые обоснована возможность применения ФДТ с использованием излучения гелий-неонового лазера и фотосенсибилизатора метиленового синего для лечения больных острыми и хроническими верхнечелюстными синуситами. Показана эффективность предлагаемого метода лечения.

Выявлена характерная динамика показателей микробной флоры в процессе лечения больных острыми и хроническими верхнечелюстными синуситами методом ФДТ.

Впервые исследованы оптические свойства слизистой оболочки верхнечелюстной пазухи в широком диапазоне длин волн и рассчитана глубина проникновения лазерного излучения в слизистую оболочку верхнечелюстной пазухи.

Впервые определен коэффициент диффузии метиленового синего в слизистой оболочке верхнечелюстной пазухи.

Изучена динамика показателей гомеостаза пациентов на фоне применения ФДТ, показана нормализация показателей активности воспалительного процесса (снижение скорости оседания эритроцитов, содержания лейкоцитов).

Практическая значимость Разработана методика ФДТ для лечения больных острыми и хроническими верхнечелюстными синуситами.

самостоятельного способа лечения больных острыми и хроническими верхнечелюстными синуситами.

Метод экономичен, прост в применении и может быть рекомендован как в условиях стационара, так и в поликлинике.

Внедрение Метод ФДТ внедрен в практику ЛОР отделения ММУ больницы № 6 г. Саратова, а также в МУ больницы № 2 г. Энгельса. Основные теоретические положения и практические рекомендации, изложенные в диссертации, включены в курс лекций и практических занятий для студентов и слушателей факультета повышения квалификации и профессиональной переподготовки специалистов Саратовского государственного медицинского университета.

Работа выполнена в клинике болезней уха, горла и носа Саратовского государственного медицинского университета на базе ММУ "больница № 6" города Саратова и на кафедре оптики и биомедицинской физики Саратовского государственного университета им. Н.Г.

Чернышевского.

Достоверность результатов воспроизводимостью экспериментальных результатов, а также соответствием результатам, полученным другими исследователями.

Личный вклад автора экспериментальных и клинических исследований, в обработке и обсуждении полученных результатов.

коэффициента диффузии метиленового синего выполнены совместно с проф. Кочубеем В.И., доц. Башкатовым А.Н. и доц. Гениной Э.А. Клинические исследования выполнены совместно с проф. Мареевым О.В. и доц. Князевым А.Б. Экспериментальные исследования по изучению влияния излучения гелий-неонового лазера и метиленового синего на золотистый стафилококк выполнены совместно с доц. Князевым А.Б. и врачом Маренко Н.А.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. По сравнению с традиционными способами лечения, фотодинамическая терапия с использованием метиленового синего позволяет оптимизировать лечение больных острыми и хроническими верхнечелюстными синуситами и способствует более быстрой санации очага гнойного воспаления.

2. Экспериментальные оптические характеристики (коэффициенты поглощения и рассеяния) слизистой оболочки верхнечелюстной пазухи в спектральном диапазоне 3. Экспериментальное значение коэффициента диффузии метиленового синего, определенное in vitro для патологически измененной слизистой оболочки верхнечелюстной пазухи составляет ( 4.02 ± 1.8 ) 107 см2/сек.

Апробация работы По материалам работы опубликовано 12 печатных работ, защищено 2 изобретения и рационализаторских предложения.

Материалы работы доложены на следующих научных конференциях:

1. Научно-практическая конференция студентов и молодых ученых (Саратов 2002);

2. Областная научно-практическая конференция оториноларингологов (Саратов, 2003);

3. Заседание научного общества оториноларингологов им. проф. Цытовича (Саратов, 4. Всероссийская Научно-практическая конференция "Н.П. Симановский – основоположник отечественной оториноларингологии" (Санкт-Петербург, 2004).

5. International School for Young Scientists and Students on Optics, Laser Physics & Biophysics SFM'04. Conference "Optical Technologies in Biophysics & Medicine VI (Saratov, 2004).

6. 13-th Annual International Laser Physics Workshop LPYS' 04 (Italy, Trieste, 2004).

Список работ опубликованных по теме диссертации:

1. А.Н. Башкатов, Э.А. Генина, В.И. Кочубей, В.В. Тучин, Е.Э. Чикина, А.Б. Князев, О.В. Мареев. Оптические свойства слизистой оболочки в спектральном диапазоне 350-2000 нм // Оптика и спектроскопия. - 2004. - Т.97, № 6.- С. 1037-1042.

2. Е.Э. Чикина, Н.Н. Фомин. Способ лечения хронических гнойных гайморитов: Мат.

науч.-практ. конф. студентов и молодых ученых. - Саратов: Изд-во СГМУ, 2001. - С.

3. Мареев О.В., Чикина Е.Э., Князев А.Б. Внутриполостная лазеротерапия острых и хронических гайморитов: Мат. Всерос. науч.-практ. конф. «Новые технологии в медицине». - Саратов: Изд-во СГМУ, апрель, 2001.- с. 171 – 172.

4. Мареев О.В., Князев А.Б., Чикина Е.Э. Лечение острых и хронических гайморитов с использованием низкоинтенсивного лазерного излучения и фотосенсибилизатора метиленового синего: Мат. науч.-практ. конф. с международным участием «Окружающая среда и здоровье». - Саратов: Изд-во СГМУ, 2002. - с. 107- 108.

5. Князев А.Б., Чикина Е.Э., Лебедева Н.Е. К механизму действия низкоинтенсивного лазерного излучения и фотосенсибилизатора метиленового синего на слизистую оболочку верхнечелюстной пазухи: Мат. науч..-практ. конф., с международным участием «Окружающая среда и здоровье». - Саратов: Изд-во СГМУ, 2002. - с. 99 – 6. Мареев О.В., Князев А.Б., Чикина Е.Э. Опыт применения фотодинамической терапии в комплексном лечении воспалительных заболеваний верхнечелюстной пазухи: Мат. Всерос. науч.-практ. конф. «Проблема реабилитации в оториноларингологии». - Самара: Изд-во СГМУ, 2003. – с. 274 – 275.

7. Мареев О.В., Князев А.Б., Чикина Е.Э. Опыт применения низкоинтенсивного лазерного излучения и фотосенсибилизатора метиленового синего в комплексном лечении острых и хронических гайморитов: Мат. Всерос. науч.-практ. конф. «Н. П.

Симановский – основоположник отечественной оториноларингологии». - СанктПетербург, 4–5 февраля 2004. - с. 76 – 77.

8. О.В. Мареев, А.Б. Князев, Е.Э. Чикина, Н.А. Маренко, А.Н. Башкатов, Э.А. Генина, В.В. Тучин. Влияние излучения гелий-неонового лазера и красителя метиленового синего на золотистый стафилококк // Проблемы оптической физики. - Саратов: Издво СГУ, 2005. – с. 106-109.

9. О.В. Мареев, А.Б. Князев, Е.Э. Чикина, Н.А. Маренко, А.Н. Башкатов, Э.А. Генина, В.В. Тучин. Возбудители верхнечелюстного синусита у пациентов, направленных на стационарное лечение // Проблемы оптической физики. - Саратов: Изд-во СГУ, 2005. – с. 109-113.

10. О.В. Мареев, А.Б. Князев, Е.Э. Чикина, А.Н. Башкатов, Э.А. Генина, В.В. Тучин.

Фотодинамическая терапия острых изолированных и сочетанных верхнечелюстных синуситов // Проблемы оптической физики. - Саратов: Изд-во СГУ, 2005. – с. 113 – 11. О.В. Мареев, А.Б. Князев, Е.Э. Чикина, А.Н. Башкатов, Э.А. Генина, В.В. Тучин.

Лечение хронического верхнечелюстного синусита с применением излучения гелийнеонового лазера и красителя метиленового синего // Проблемы оптической физики.

- Саратов: Изд-во СГУ, 2005. – с. 116-120.

12. О.В. Мареев, А.Б. Князев, Е.Э. Чикина, А.Н. Башкатов, Э.А. Генина, В.В. Тучин.

Механизмы терапевтического действия низкоинтенсивного лазерного излучения в сочетании с различными красителями // Проблемы оптической физики. - Саратов:

Изд-во СГУ, 2005. – с. 103-106.

Патенты на изобретения и рационализаторские предложения 1. Способ лечения острых и хронических гайморитов: № 2207169 (РФ) / Мареев О.В., Чикина Е.Э., Князев А.Б., Шапкин Ю.Г., Лебедева Н.Е. по заявке № 2001131437; заявл. 21.11.2001; выдан 27 июня 2003 г.

2. Способ лечения хронических тонзиллитов: № 2234959 (РФ) / Лебедева Н.Е., Мареев О.В., Шапкин Ю.Г., Князев А.Б., Чикина Е.Э. по заявке №2002130168;

заявл. 11.11.2002; выдан 27 августа 2004 г.

3. Способ лечения хронических гнойных гайморитов / Мареев О.В., Чикина Е.Э., Князев А.Б. - № 2431; заявл. 7.12.00; выдан 15.12.00.

4. Метод лечения острых и хронических гайморитов / Мареев О.В., Чикина Е.Э., Князев А.Б. - № 2460; заявл. 17.05.01; выдан 29.06.01.

5. Волоконный световод с цилиндрическим рассеивателем для внутрипазушной лазеротерапии / Мареев О.В., Чикина Е.Э., Князев А.Б., Шапкин Ю.Г. - № 2546;

заявл.. 27.03.03; выдан 05.067.03.

УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ.

ВЧ пазуха - верхнечелюстная пазуха ОНП - околоносовые пазухи.

ВЧ синусит - верхнечелюстной синусит ГНЛ - гелий-неоновый лазер ФДТ - фотодинамическая терапия МС - метиленовый синий ФС - фотосенсибилизатор СОЭ - скорость оседания эритроцитов ИДУ - инверсный метод "добавления-удвоения"

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Этиология и патогенез острых и хронических верхнечелюстных синуситов Распространение воспаления на слизистую оболочку околоносовых пазух (ОНП) в основном начинается из полости носа. При воспалительном процессе значительным изменениям подвергается слизистая оболочка ОНП. При остром воспалении отмечается мелкоклеточная инфильтрация, отек слизистой оболочки ОНП, вследствие чего наблюдается различной степени сужение просвета пораженной пазухи. B. Winther и соавт. (1984) исследовали слизистую оболочку при острой респираторной вирусной инфекции и отметили слущивание эпителия, значительную нейтрофилию, повышение экстрацеллюлярных эритроцитов.

патологических изменений слизистой оболочки. Под влиянием затянувшегося воспалительного процесса толщина слизистой оболочки увеличивается в 15–20 раз (Пискунов С.З. и Пискунов Г.З., 1991). Все это приводит к патологическим изменениям в ультраструктуре эпителиального слоя таких, как дисбаланс в интеграции реснитчатых (мерцательных) и бокаловидных клеток, а также изменениям качества и количества слизи (Завалий М.А. и соавт, 2002).

Ведущая роль в физиологии и патофизиологии ОНП отводится слизистой оболочке.

Секрет слизистой оболочки содержит целый ряд важных защитных неспецифических (лизоцим, комплемент, протеазы-ингибиторы) и специфических (иммуноглобулины) факторов. Лизоцим обладает бактериостатическим и бактериоцидным действием.

Интерферон является лимфокином, который стимулирует образование антител. Комплемент участвует в иммунных реакциях как медиатор и усиливает их. Протеазы-ингибиторы играют роль регуляторов функции ферментов. Иммунологическими исследованиями слизистой оболочки носа и ОНП доказан местный синтез иммуноглобулинов класса G, A, M, E, D.

(Schorn K. and Hochstrasser K., 1979, Yoshil S., 1980, Claeske K.D. et al, 1983, Московенко Н.А.

и соавт., 1983, Пискунов С.З. и Пискунов Г.З., 1991). Респираторный эпителий участвует в первой линии защиты слизистой оболочки, осуществляя мукоцилиарный транспорт, т.е.

механизм самоочищения дыхательных путей (Le Mouel C., 1983, Лопатин А.С., 1986, Пальчун В.Т. и соавт., 2003).

Следует отметить, что эпителий слизистой оболочки является основой структурной зоны, где осуществляется иммунологическая регуляция. Любые повреждения эпителия будут не только способствовать проникновению антигенных начал в слизистую оболочку, но и нарушать гомеостатическую иммунологическую регуляцию. Участие в защитном механизме оказывает положительный эффект только при условии сохранения на высоком уровне активности секреторных антител. (Fatti-Hi A., El Ashmawi S.A., 1980, Быкова В.П., 1999).

Защитная функция пазух осуществляется благодаря мукоцилиарному аппарату.

Микроорганизмы, которые не задержались на слизистой оболочке полости носа, задерживаются на слизистой оболочке ОНП. Мерцательный эпителий обеспечивает перемещение слоя слизи, вследствие движений ворсинок мерцательного эпителия по направлению к соустью пазухи. Эта цилиарная активность приобретает огромную важность в уменьшении инфекции в пазухах. (Rouvier P. et al, 1983,. Slavin R.G., 1984). Г.З. Пискунов и С.З. Пискунов (2002) определяли мукоцилиарную активность мерцательного эпителия с помощью раствора метиленового синего (МС) вводимого в верхнечелюстную пазуху. Было отмечено, что МС передвигается к отверстию пазухи в течение 15 мин.

Y. Sakakura (1979), Y. Sakakura с соавт. (1980) изучали мукоцилиарную функцию слизистой оболочки полости носа у здоровых людей и больных хроническим синуситом и отметили, что у здоровых людей скорость мукоцилиарного транспортирования составляла 6,4+3,4 мм/мин, а мукоцилиарное транспортное время - 14,3+6,6 мин. Скорость мукоцилиарного транспортирования у больных хроническим синуситом соответствует 3,5+2,6 мм/мин. Авторы отметили, что носовой секрет имеет рН в норме 7,4, вязкость 1,17, содержания Na – 34,2 мэкв/л, Ca – 3,9 мэкв/л, полисахаридов – 2,62 мг/мл, 1g A – 0,32 мг/мл, 1g G 0,39 мг/мл.

Есть данные о том, что изменение температуры воздуха и влажности не влияют на мукоцилиарный транспорт (Golhar S., 1986). На мукоцилиарный транспорт влияет образ жизни, климат и конфигурация лицевого скелета, поэтому мукоцилиарный клиренс может восстанавливаться после ликвидации причин.

При поражении ОНП возникает обструкция устья пазухи. Это приводит к уменьшению концентрации кислорода в пазухе, повышению содержания углекислоты, угнетению мукоцилиарной активности, задержке слизи, снижению барьерной функции слизистой оболочки, развитию гнойной инфекции. Одновременно начавшийся воспалительный процесс в ОНП вызывает еще большую обструкцию и создается порочный круг. Гипертрофия аденоидной ткани, искривления перегородки носа, носовые полипы, опухоли и инородные тела могут так же приводить к механической обструкции пазух (Traserra-Parareda J. 1983, Traissac L.et al, 1983, Slavin R.G, 1984, Friedman R., 1984, Daele J.J., 1984, Кручинина И.Л. и Лихачев А.Г., 1989, Пискунов С.З. и Пискунов Г.З., 1991).

R.G. Slavin (1984), Ф.В. Семенов (1987) полагают, что синдром неподвижности ресничек, приводящий к нарушению эвакуации слизи, способствует переходу острого процесса в хронический В.Н. Лазарев (1977) считает, что одной из довольно частых причин синуситов является снижение иммунитета. N.T. Berlinger (1985) отмечал, что у иммунодефицитных и иммунодепрессивных больных в период лейкопении повышается наклонность к воспалительным заболеваниям ОНП.

Суммируя причины, предрасполагающие к развитию хронического синусита M.F.

Goldstein (1985) называет такие факторы, как хроническая обструкция пазух (полипы носа, искривление перегородки носа, опухоли, травмы околоносовых пазух носа, баротравмы), снижение защитных сил организма (сахарный диабет, повышение кровяного давления, неподвижность цилиарного эпителия, снижение иммунитета, вторичный иммунодефицит, муковисцидоз), грибковое поражение верхних дыхательных путей (аспергиллез, мукороз, кандидоз) (Нижегородцева В.В., 1975, Кунельская В.Я. и Кострова И.Н., 1979, Chrzanowsri R.R. et al, 1997, Katzenstein A., 1983), аллергические процессы.

Непосредственной причиной развития острого и хронического воспаления в ОНП- это проникновение в них микрофлоры (Кручинина И.Л. и Лихачев А.Г., 1989, Калинина М.А., 2003).

В оценке значения микробного фактора в этиологии и патогенезе острого и хронического верхнечелюстного (ВЧ) синусита пока нет единого мнения. Так, например, Д.И. Тарасов и соавт. (1985), изучая неспецифическую микрофлору ВЧ пазух при хроническом гнойном синусите, указывали на преобладающую роль стафилококков в этиологии этого заболевания. При исследовании авторы выявили, что золотистый стафилококк высевался в 39,5% случаев.

В.В. Дискаленко и О.Я. Пленис (1975) исследовали микрофлору ВЧ пазух у 80 человек.

В 59% был отмечен рост стафилококков и в 41% случаев посев роста не давал. Авторы объясняют отсутствие роста микрофлоры тем, что имеется накопление большого количества продуктов метаболизма бактерий, которые оказывают на их рост подавляющее влияние.

Н.А. Сытник и П.В. Ковалик (1983, 1984) считают, что из ВЧ пазухи при остром и хроническом воспалении микрофлора высевается в 75% случаев и преобладающая роль принадлежит стафилококку (золотистый стафилококк высевается в 48%, эпидермальный в 19%, диплококк в 8%).

Эти данные подтверждает и В.П. Коломийцев с соавт. (1981). Авторы проводили исследование бактериологического отделяемого из носа (118 человек), пунктата или смыва из ВЧ пазухи (87 человек) и со слизистой оболочки пазухи (69 человек). Было отмечено, что чистая культура стафилококка занимает по частоте первое место и обнаруживается во всех средах почти в равных соотношениях: в отделяемом из носа – в 30,5%, в пунктате – в 34,5%, в слизистой оболочке пазухи – в 32,7% случаев.

Часть авторов высказывает мнение о преобладающей роли эпидермального стафилококка. Yaida M. и соавт. (1983) брали для бактериологического исследования образцы слизистой из ВЧ пазухи во время операции на ней и отметили, что в 73% определялась бактериальная флора. Чаще высевался эпидермальный стафилококк (19%) и золотистый стафилококк (7%).

В.Т. Пальчун и Н.А. Преображенский (1980) исследовали микрофлору при хронических ВЧ синуситах с промежутком в 10 лет (с 1968 – 1978). По их мнению, преобладающей микрофлорой был стафилококк.

Wen-Yang Su и соавт. (1983) считают, что частыми возбудителями ВЧ синусита являются анаэробы. Авторы, кроме этого, отмечали наличие в здоровых пазухах факультативной бактериальной флоры, которая может стать патогенной при обтурации отверстия пазухи.

Что касается острых ВЧ синуситов, то по данным ряда авторов острое воспаление пазух вызывается в 50% случаев пневмострептококками и Hemophilus 1nfluenzae, реже золотистым стафилококком (Gwalthey J.M., 1983, Engquist S. and Lundberg C., 1984).

Результаты исследования более поздних лет указывают на ведущую роль пневмококка (Нестерова К.И. и Нестеров И.А., 2001, Леснова О.А. и соавт. 2002). О.А. Леснова с соавт.

(2002) отмечали, что пневмококк высевался одинаково часто из полости носа и пазух в 20% случаев. Вторым по частоте был эпидермальный стафилококк. В мазках из носа он высевался в 17%, а из пазух в 4% случаев. Нередкой находкой был и золотистый стафилококк, в 9% он выделялся из носа и в 2% - из пазух. В 23,3% из носа и в 33,3% из пазух роста микрофлоры получено не было, а в 56,7% микрофлора из носа не совпадала с микрофлорой из пазух.

Тем не менее, Р.Д. Карал-Оглы (2002) считает, что микрофлора ВЧ пазух довольна разнообразна. В чистой культуре, по его мнению, на первом месте стоит стафилококк, на втором – стрептококк, на третьем – протей. Эти данные подтверждают и исследования, проведенные Ю.Х. Михайловым и В.И. Егоровым (2004). Авторы утверждают, что патологические состояния слизистых оболочек полости носа и ОНП вызываются грамположительной кокковой флорой.

Таким образом, большинство исследователей сходятся на том, что при остром и хроническом ВЧ синусите микробный фактор является важнейшим этиологическим фактором.

1.2. Консервативное лечение острых и хронических верхнечелюстных синуситов Общепризнанным лечением синусита, по мнению Van Cauwenberge P, (1983), является медикаментозное лечение. Независимо от характера воспаления необходимо обеспечить нормальную вентиляцию пазухи. В зависимости от характера синусита лечение можно проводить противовоспалительными, сосудосуживающими медикаментами или антибиотиками.

Учитывая, что микробный фактор является важнейшим этиологическим фактором, целесообразно назначать антибиотики широкого спектра действия, особенно линкомицин, который способен депонироваться в костной ткани (Кручинина И.Л. и Лихачев А.Г., 1989).

Не вызывает сомнений высокая противомикробная активность антибиотиков, но при этом необходимо учитывать чувствительности микрофлоры к антибактериальному препарату (Лопатин А.С., 1986). Однако, общее назначение антибиотиков при гнойных формах синуситов, неэффективно. Слизистая оболочка пазухи недостаточно насыщается антибиотиками из крови при внутримышечном, внутривенном или пероральном введении.

Трудно поддерживать нужную концентрацию антибактериальных средств, и возможны побочные действия антибиотиков. Практика убедила в достаточно высокой эффективности местного применения антибиотиков (Пискунов Г.З. и Пискунов С.З., 2002).

Клинические наблюдения и результаты экспериментальных исследований позволили установить важность значения защитной функции слизистой оболочки носа и ОНП. Поэтому все используемые консервативные и хирургические методы лечения должны быть направлены на сохранение этого органа, которому для полноценной функциональной деятельности важна каждая анатомическая структура (Пискунов C.З. и Пискунов Г.З., 1991).

В последние годы пересмотрены показания к хирургическому лечению хронических заболеваний ОНП и большее внимание уделено поискам новых эффективных способов консервативного лечения, сохраняющих функцию ОНП (Пелишенко Т.Г. и Пискунов Г.З., 2002, Пискунов С.З., 2003). Соблюдение осторожности в отношении применения хирургического метода лечения диктуется тем, что важную роль в предупреждении патологического процесса принадлежит мукоцилиарной транспортной системе (Пискунов С.З, 2003).

В обширной литературе, освещающей вопросы лечения ВЧ синуситов, указывается, что радикальная операция на ВЧ пазухе по Калдуэлл-Люку, особенно при отечно-катаральных формах, часто приводит к рецидивам заболевания (Лихачев А.Г., 1984, Лонская Е.В., 2003).

P.J. Murray (1983) указывает на ряд осложнений, которые могут возникнуть после операции на ВЧ пазухе. По мнению автора, из 50 операций у 10 больных отмечались рецидивы ВЧ синуситов, у 8 – онемение и парестезия в области губы, десны, зубов, у 3 – синехии в полости носа, у 2 – стойкую припухлость щеки, у 1 пациента пульпит зуба с образованием абсцесса.

B. Westernhagen (1983) считает, что радикальная операция по Калдуэлл Люку на ВЧ пазухе необходима при одонтогенных кистах, альвеолярных свищах и последствиях травмы пазухи.

При гнойных и полипозно-гнойных ВЧ синуситах вначале следует до конца использовать все возможные консервативные мероприятия.

В свете этого особенно актуальными становятся разработки новых, неинвазивных методов лечения воспалительных заболеваний ВЧ пазух.

С точки зрения физиологии носа и ОНП наиболее щадящим методом является функциональная эндоскопическая риносинусохирургия. Основы эндоскопической хирургии в ринологии разработаны Мессерклингером, Вигандом, Штаммбергером, Кеннеди, Драфом. В используемые ими эндоскопы положен принцип оптической системы Hopkins, дающий хороший обзор, освещение и увеличение изучаемого объекта (Пискунов Г.З. и Пискунов С.З., 2002).

Эндоскопическая риносинусохирургия дает возможность атравматично и более щадяще вскрывать все пораженные ОНП, удалять из них измененную слизистую оболочку, одновременно восстанавливая условия для адекватного дренажа и аэрации (Пелищенко Т.Г. и Пискунов Г.З., 2002, Пискунов Г.З. и соавт., 2003).

Однако при всех преимуществах данного способа лечения не удается добиться полного излечения больных, причем не исключается возможность и послеоперационных осложнений (Пискунов C.З. и Пискунов Г.З.,2002, Пискунов Г.З и соавт., 2003). Поэтому сохраняется интерес исследователей к разработке новых методов терапевтического воздействия на слизистую оболочку ВЧ пазухи при ее гнойном поражении.

десенсибилизирующее действие, восстановление нормального дренажа ОНП и её аэрации, удаление патологического содержимого, и стимуляцию репаративных процессов слизистой оболочки (Волков А.Г., 2000).

Вопросы рациональной терапии и правильности экспертных выводов находятся в зависимости от точности диагностики. Одним из ценных методов диагностики и лечения является пункция ОНП (Шумяк А.М., 1974, Niho M., 1980).

Однако некоторые авторы указывают на возможное возникновение осложнений, таких как эмфизема и отек щеки, века, орбиты, при попадании промывной жидкости через лицевую стенку в мягкие ткани щеки (щечная пункция) или орбитальную стенку пазухи (Исхаки Ю.Б.

и Кальштейн Л.И., 1985).

В настоящее время получил довольно широкое распространение метод постоянного дренирования ВЧ пазухи через пункционное отверстие. Для дренажа используются полихлорвиниловые, тефлоновые, полиэтиленовые трубки, мочеточниковые катетеры и металлические трубки. Через дренаж можно проводить промывание ВЧ пазухи, вводить антибактериальные препараты. Постоянный дренаж экономит время больного и врача, позволяет многократно в течение дня промывать полость и вводить лекарственные вещества, исключает повторное применение анестезирующих веществ, обеспечивает постоянный отток экссудата из пазух, ее аэрацию, снимает чувство страха у больного перед лечебной манипуляцией. (Datta A et al, 1979, Костышин А.Т., 1980, Трушин А.А., 1980, Карал-Оглы Р.Д., 2002).

Перспективным в этом плане является искусственное восстановление воздухообмена в пазухе. По мнению ряда авторов, воздухообмен в пазухе зависит от ряда причин, среди которых: искривление носовой перегородки в сторону заинтересованной пазухи, расширенный носовой ход, который создает меньше колебаний воздушного давления, диаметр выводного отверстия меньше 2 мм, патологические образования, прикрывающие соустье (Единак В.Н., 1981, 1982).

Существует множество способов дренирования ВЧ пазухи. В.С. Козлов (1984) считает, что эффективность дренажа, введенного через просвет иглы, недостаточна, а процедура введения трубки на игле Куликовского довольно травматична. Автор предложил вводить полиэтиленовую трубку (длиной 9 см) на проводнике, диаметр которой соответствует диаметру иглы. Конец трубки предварительно запаивается, а на расстоянии 0,5 см от него на образующей поверхности вырезается отверстие 23 мм.

С.Т. Корнеев (1979) предложил устройство для прокола и дренажа ВЧ пазухи.

Устройство состоит из телескопического набора трех трубок: наружной средней, внутренней и мандрена. Техника пункции ничем не отличается от прокола пазухи иглой Куликовского.

Тем не менее, хотя метод постоянного дренирования является довольно распространенным, он имеет свои недостатки. В связи с длительным нахождением хлорвиниловой или другой трубки в полости носа возникают травматические повреждения слизистой оболочки носовых раковин, носовой перегородки, дна полости носа (Кручинина И.Л. и Лихачев А.Г., 1989).

Начиная с 1966 года, стали появляться публикации о возможности дренирования ОНП через естественные соустья (Ландсберг Е.А., 1966, Дайняк Л.Б. и Мальцев А.Г., 1974, Единак Е.Н. и Яшан И.А., 1982, Лиманский С.С. и соавт., 2001). Для зондирования и промывания ВЧ пазухи применялись канюли различной конструкции. С.С. Лиманский с соавт. (2001) использовали канюли собственной конструкции длиной 9 см, диаметром 1,6 мм, S-образно изогнутые, с запаянным концом и боковыми отверстиями на нем. Так как зондирование ВЧ пазухи производится без визуального контроля, то ряд авторов считает, что зондирование ВЧ пазухи трудно выполнимо или не выполнимо вообще. Это объясняется тем, что наряду с естественным соустьем могут встречаться и дополнительные отверстия в медиальной стенке.

Кроме этого, могут возникнуть трудности в связи с анатомическими особенностями полулунной щели, размеров, расположения крючковидного отростка, величины и положения средней носовой раковины, ширины входа в средний носовой ход и степени развития передних пазух решетчатой кости (Пискунов С.З. и соавт., 1999).

Для перемещения лекарственных препаратов в ОНП предложен специальный синускатетер (Марков Г.И, 1995, Козлов В.С., 1997). Выпускаются несколько моделей синускатетера ЯМИК. Принцип работы синус-катетера заключается в создании отрицательного давления в полости носа, что достигается за счет обтурации просветов хоаны и входа в нос раздуванием баллончиков и последующей аспирацией воздуха через рабочий канал. Однако авторы считают, что модели ЯМИК-2 и ЯМИК-3 эффективны только у тех пациентов, у которых нет выраженных анатомических изменений в полости носа. В.С. Козлов (1997) предложил синус-катетер ЯМИК-5, с помощью которого можно проводить ирригацию слизистой оболочки ОНП.

Несмотря на положительный клинический эффект, многие авторы настороженно относятся к этому методу (Волков А.Г., 2000). В основе этого лежит мнение, что при понижении давления в полости носа усиливается отек слизистой оболочки не только в области перегородки носа и носовых раковин, но и носовых ходов, особенно остиомеатального комплекса. Все эти факторы вызывают закрытие просвета соустья, что усиливает нарушение дренажной и вентиляционной функции уже воспаленной пазухи.

В качестве малотравматичного способа консервативного лечения был предложен метод «перемещения». Воздух из полости носа и пазух отсасывается в баллон, в пазухах создается отрицательное давление и в момент отсасывания туда перемещается раствор из носоглотки (Волынская И.П. и соавт., 1981). Хотя метод и малотравматичен, но, как показала практика, желаемого эффекта он не дает. При рентгенологическом контроле этого метода с введением контрастного вещества установлено, что далеко не всегда контрастное вещество, при создании отрицательного давления в полости носа, распространяется равномерно во все ОНП. При воспалении пазух значительно нарушается барофункция их соустий, это препятствует выходу из пазухи патологического отделяемого и попаданию в них лекарственных веществ (Дайняк Л.Б., 1979).

Следует отметить, что не всегда микрофлора пазух чувствительна к антибиотикам (Гладков А.А. и соавт., 1979). Широкое применение антибактериальных препаратов привело к появлению резистентных форм различных микроорганизмов. Возникновение антибиотикоустойчивых штаммов в очаге поражения приводит к затруднению проведения рациональной и эффективной терапии (Волосевич Л.И. и соавт., 1982).

В качестве альтернативы антибиотикам, многие авторы предлагают другие лекарственные препараты и вещества, проявляющие антибактериальные свойства. Имеются публикации о высокой эффективности местного применения спермацетового масла (КаралОглы Р.Д. и Бондаренко Л.Я., 1980), 5% диоксидиновой мази (Хлыстов Ю.А. и соавт. 1987), энзимотерапия (Миронов В.Г., 2003), препаратов прополиса (Яшан И.А. и соавт., 1984, Сытник И.А. и Ковалик П.В, 1983, 1984). Использование эндоназального электрофореза фитонцидами лука и чеснока (Кузнецов Е.В., 1982).

Особое место в литературе, посвященной проблеме консервативного лечения гнойных синуситов, занимает работы по физиотерапевтическому воздействию на слизистую оболочку верхнечелюстных пазух в виде монотерапии или в сочетании с применением лекарственных средств. В различное время в медицинской литературе появилось большое количество работ, посвященных исследованию эффективности применения УВЧ-терапии, диадинамических токов, микроволновой терапии, внутрисинусного электрофореза, инфракрасного излучения, низкочастотного ультразвука, нормоборической оксигенации в комплексном лечении различных форм верхнечелюстных синуситов (Николаевская В.П., 1974, Ватрасов В.Д., 1979, Романова Г.А., 1982, Сухнева Т.П. 1983, Федотов В.В. и Демьяненко В.В., 1983, Николаевская В.П., 1989). В настоящее время физиотерапевтические методы лечения широко используются в ринологической практике.

Однако исследования В.Д. Ватрасова (1979) показали, что медикаменты, вводимые в мягкие ткани щеки, вследствие небольшой глубины проникновения (до 3-5 мм), не попадают внутрь ВЧ пазухи.

В работах Г.А. Романовой (1982) проводилось исследование по проникновению ампициллина в сыворотку крови, секрет и слизистую оболочку пазухи при применении физиотерапевтических способов введения (электроаэрозольтерапии, электрофорезе, фонофорезе). При наружных способах введения: электро- и фонофорезе, а также при аэрозоль терапии, антибиотик не был обнаружен ни в сыворотке, ни в секрете, ни в слизистой оболочке. И только при внутрипазушном электрофорезе и электроаэрозольтерапии концентрация антибиотика была достаточна для получения терапевтического эффекта.

С появлением оптических квантовых генераторов открылись широкие возможности применения их в медицине. Особенно широко применяется низкоинтенсивное лазерное излучение в красной области спектра (Тимен Г.Э., 1980, Корочкин И.М. и Бабенко Е.В., 1990, Журба В.М. и Рязанцев С.В., 1995, Карандашов В.И. и Петухов Е.Б., 1996, Бриль Г.Е. и Панина Н.П., 2000).

Установлено, что излучение низкоэнергетического гелий-неонового лазера (ГНЛ) в зависимости от плотности мощности на поверхности патологического очага дает различный терапевтический эффект. Так, при плотности мощности от 0,1 до 100 мВт/см2 возникает ускорение регенеративных процессов, от 100 до 220 мВт/см2 отмечается улучшение микроциркуляции, возникает противовоспалительное и анальгезирующее действие.

Плотность мощности излучения от 400 до 800 мВт/см2 оказывает ингибирующее действие на микроорганизмы в патологическом очаге (Александров М.Т. и соавт., 1986).

Низкоинтенсивное лазерное излучение широко применяется при хронических тонзиллитах (Астафьева О.Г. и соавт., 1982, Герус П.В., 1986, Преображенский Н.А. и соавт.

1987), лечении вазомоторного ринита (Шустер М.А. и соавт, 1988), при хронических отитах, при воспалениях слуховой трубы и среднего уха, при болезни Меньера, при кохлеарном неврите (Кицера А.Е. и Прокопив И.М., 1988). В лечении воспалительных заболеваний ОНП эффективно используется лекарственный лазерофорез (Емельяненко Л.М. и соавт., 2001).

Появились публикации об использовании низкоинтенсивного лазерного излучения для лечения острых и хронических синуситов (Тимиргалеев М.Х. и соавт., 1985, Плужников М.С.

и соавт., 1986, Кручинина И.Л. и Лихачев А.Г., 1989, Гофман В.Р. и соавт, 1997). М.С.

Плужников с соавт. (1986) применяли низкоинтенсивное излучение ГНЛ с длиной волны 0, мкм и мощностью излучения на выходе 10 мВт у больных сфеноидитом.

М.Х. Тимиргалеев и соавт. (1985) проводили внутрипазушное облучение ОНП с помощью кварцевого световода при плотности мощности 0,8–10 мВт/см2 и экспозиции 2– мин. И.Л. Кручинина и А.Г. Лихачев (1989) проводили лазеротерапию синуситов с мощностью излучения на выходе световода 3–15 мВт, при плотности мощности 6 мВт/см2 и временем экспозици 3–6 мин. При этом И.Л. Кручинина и соавт. (1988) отмечали, что облучение ГНЛ ВЧ пазухи при острых и хронических ВЧ синуситах дает высокий терапевтический эффект.

То, что лазерное облучение при мощности 0,8–10 мВт не оказывает антимикробного действия, отмечалось многими исследованиями. Так, например, И. Губачек и И. Черна (1984) облучали культуры Staphilococcus aureus, Streptococcus beta-haemolyticus, Streptococcus pneumoniaе, Neisseria catarrhalis исследовали зависимость роста микробов от экспозиции лазерного облучения. Т.Г. Сионская и Г.М. Шуб (1982) облучали b-гемолитический стрептококк излучением с длиной волны 0,337 мкм и плотностью мощности 0,6–0,8–1, мВт/см2.. М.Х. Тимиргалеев и соавт. (1985), А.В. Брофман и соавт. (1989) так же исследовали влияние ГНЛ с длиной волны 0,63 мкм и плотностью мощности 10 мВт/см2 на культуры стафилококков, высеянных на чашки Петри с 5% кровяным агаром. В результате выявить каких-либо различий между облученными культурами и контрольными не удалось. Авторы отметили, что низкие дозы облучения (0,45–0,8 мВт/см2) могут стимулировать рост клеток, что приводит к увеличению размеров колоний облученных культур.

Полисистемный характер нарушения у больных с гнойной патологией ВЧ пазух требует одновременного назначения различных способов лечения. Связанное с этим отсутствие чувствительности микрофлоры пазух к антибиотикам (Гладков А.А. и соавт, 1979), возникновение резистентных форм различных микроорганизмов (Волосевич Л.И., 1982), снижение иммунной реактивности организма (Лазарев В.Н. 1977), ограничивает возможности фармакотерапии.

ФДТ с использованием излучения ГНЛ в сочетании с красителем МС, во многом способствуют требованиям целесообразности и эффективности, предъявляемым к способам лечения ВЧ синуситов.

1.3. Морфогенез и патогенез повреждений клеток при фотодинамической терапии В конце 70-х годов появились первые работы по клиническому применению метода фотодинамической терапии (ФДТ) у больных с различной локализацией рака (Наседкин А.Н., 1988). Исторический обзор по вопросу применения ФДТ для лечения онкологических больных был дан многими авторами (Посудин Ю.И. и соавт, 1982, Жаркова Н.Н. и соавт., 1988, Наседкин А.Н., 1988, Кац В.А. и соавт., 1992, Коган А.Е. и соавт, 1993). В настоящее время расширились возможности применения ФДТ и это позволило достаточно широко применять данный метод для лечения гнойно-воспалительных заболеваний (Данилова А.А. и соавт., 1991, Онучин П.Г., 1992, Okamoto H. et al., 1992, Dobson J. and Wilson M., 1992, Burns T et al., 1993, 1995, Wilson et al. 1995, Овчинников И.С. и соавт, 2000, Титоренко В.А. и соавт, 2001).

Составляющие компоненты ФДТ – это медикаментозное и фотовоздействие, которые в отдельности безвредны для нормальных тканей организма. В то же время их сочетание, локализованное в нужном участке, оказывает деструктивное действие (Кац В.А. и соавт., 1992, Walsh L.J., 1997).

Все реакции фотосенсибилизации делятся на II типа. I тип реакции заключается в прямом воздействии фотосенсибилизатора (ФС) на молекулу-мишень, II тип – сенсибилизатор переносит энергию, полученную в результате поглощения света, на другую молекул (чаще кислород), сам оставаясь химически неизменным. Кислород в электронновозбужденном синглентном состоянии затем вступает в дальнейшие реакции с различными акцепторами (Шинкаренко Н.В. и Алесковский В.Б., 1982, Черницкий Е.А. и Воробей А.В., 1986, Данилова Н.Н., 1987).

К ФС, инициирующим преимущественно процессы II типа относятся порфирины, метиленовый голубой (Данилова Н.Н., 1987).

Огромное количество исследовательских работ проведено в России и за рубежом по изучению влияния различных ФС на различные структуры клетки. Приведенные данные свидетельствуют о том, то механизмы фотосенсибилизированного повреждения клеток бывает различным, и определяются видом сенсибилизатора и его способностью взаимодействовать с теми или иными компонентами клетки (Шинкаренко Н.В. и Алесковский В.Б., 1982, Черницкий Е.А. и Воробей А.В., 1986).

Большой интерес для практического применения представляют сенсибилизаторы, которые не оказывают токсического влияния и могут избирательно накапливаться в клеткахмишенях. Одним из таких препаратов является метиленовый синий (МС). МС не проникают внутрь клетки, а повреждают плазматическую мембрану. При освещении светом, МС способствует разрушению лизосомальной мембраны клетки, приводя к освобождению ферментов, которые вызывают сильные морфологические изменения. Данный краситель локализуется на внешней стороне мембраны и только после облучения и нарушения клеточной мембраны проникает внутрь клетки и вызывает лизис лизосом (Воробей А.В. и Черницкий Е.А., 1985, Черницкий Е.А. и Воробей А.В, 1986).

Проведенные исследования по антимикробному действию ФДТ показывают, что причины относительно избирательного накопления клетками ФС до конца не ясны.

Высказывается предположение, что высокий уровень митотической активности бактериальных клеток в очаге воспаления способствует значительному накоплению ФС (Дуванский В.А., 2003). Эффективность фотоповреждения клетки зависит также от температуры и белкового состава окружающей среды, рН окружающей среды, электростатического заряда ФС (Коган Е.А. и соавт., 1993).

Для облучения сенсибилизированных тканей обычно используют лазерные источники, которые обладают рядом достоинств: высокая плотность мощности излучения в требуемом спектральном интервале, возможность доставки излучения к тканям с помощью волоконной оптики без значительных потерь мощности и точного измерения дозы облучения. Поскольку максимум светопропускания тканей отмечается в области 600-800 нм, то красный свет является наиболее приемлемым для ФДТ (Черницкий Е.А. и Воробей А.В, 1986, Инюшин В.М., 1987). Наиболее приемлемым фотосенсибилизатором можно считать МС, так как максимум в спектре поглощения МС приходится на длину волны около 660 нм (Бутягина Н.В. и соавт., 1984).

Способность абсорбировать свет не является постоянной характеристикой той или иной молекулы. Спектр поглощения при прочих равных условиях существенно зависит от концентрации вещества. МС при концентрации красителя 10-5 М имеет адсорбционный максимум вблизи 665 нм, при концентрации 10-4 М главный пик находится между 610- нм, а при концентрации 10-3 М пик поглощения в области 665 нм фактически исчезает (Бриль Г.Е., 2000).

Необходимо отметить, в качестве аргумента применимости МС для ФДТ, доступность этого препарата, низкую стоимость, что в сочетании с излучением ГНЛ может широко применяться в медицине.

Следует отметить, что многие лекарства, такие, как антибиотики, сульфаниламиды, являются ФС и, таким образом, могут вызвать фотодинамические повреждения в организме человека (Шинкаренко Н.В. и Алесковский В.Б., 1982). Но в большинстве случаев живые системы, содержащие сенсибилизаторы, надежно защищены от повреждающего действия света. В фотосинтезирующих клетках возможность фотоповреждения минимальна за счет присутствия больших концентраций каротинов, которые служат сильными тушителями синглентного кислорода. (Черницкий Е.А. и Воробей А.В, 1986). Эта дезактивация происходит посредством переноса избыточной энергии возбужденного кислорода каротину, в результате чего образуется кислород в основном состоянии и -каротин в возбужденном триплетном состоянии (Шикаренко Н.В. и Алесковский В.Б., 1982).

Рассматривая возможность применения ФДТ с целью санации гнойных очагов, необходимо учитывать, что бактерицидное действие может возникнуть при подборе оптимальных концентраций ФС, а также использование источника излучения, имеющего определенную спектральную область, совпадающую со спектром поглощения ФС.

Большое количество работ посвящено подбору летальных доз излучения для различных микроорганизмов. Подобные исследования выполнялись в стоматологических клиниках в России и за рубежом (Okamoto H. et al., 1992, Dobson J. and Wilson M., 1992, Burns T et al., 1993, 1995, Wilson et al. 1995, Титоренко В.А. и соавт. (2001), Титоренко В.А. (2002). Авторы использовали в качестве источника излучения ГНЛ с длиной волны 0,63 мкм и в качестве красителей МС или толуидиновый синий. Объектом исследования были бактериальные клетки, вызывающие различные воспалительные процессы в полости рта (Str. sobrinus, Escherichia coli, Str. sanguis, Porphyromonas gingivalis, Fusobacterium nucleatum, Str. mutans, Actinomyces viscosus, Lactobacillus casei и др.). Авторы пришли к выводу, что гибель бактериальной клетки зависит как от концентрации и времени воздействия красителя, так и от дозы излучения.

Имеются данные об использовании МС в сочетании с излучением ГНЛ для комплексного лечения бактериальной инфекции. П.Г. Онучин (1992) использовал этот метод для лечения трофических язв и раневой инфекции.

В последнее время появились сведения о применении ФДТ для лечения острых и хронических гнойных ВЧ синуситов. А.Н. Наседкин и соавт. (2002) при проведении ФДТ в качестве ФС использовали отечественные препараты «Радахлорин» и «Фотохлорин» с пиками поглощения, соответственно, на 662 и 656 нм. В качестве источника лазерного излучения использовался отечественный полупроводниковый лазерный аппарат «САННИ 662/810».

В доступной литературе мы не обнаружили работ, посвященных исследованию влияния ФДТ с использованием МС и излучения ГНЛ на слизистую оболочку ВЧ пазух. Однако по результатам исследования применения ФДТ для лечения различных гнойных заболеваний (микробной экземы, воспалительных процессов полости рта), не отмечалось неблагоприятного воздействия ФДТ на ткани, но отмечался бактерицидный и бактериостатический эффект при ФДТ.

Описанные выше положения об этиологических и патогенетических принципах лечения гнойных ВЧ синуситах и антибактериальных свойствах ФДТ, позволили нам считать целесообразной работу по изучению эффективности ФДТ для лечения гнойных воспалительных процессах в ВЧ пазухах.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ

ВЕРХНЕЧЕЛЮСТНОЙ ПАЗУХИ В СПЕКТРАЛЬНОМ ДИАПАЗОНЕ 350-2000 НМ 2.1. Материалы и методы исследования Исследования проводились на базе кафедры оптики Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского.

Для корректного определения дозы облучения при фотодинамической терапии необходимо исследовать оптические характеристики слизистой оболочки ВЧ пазухи.

Эксперименты выполнены in vitro на спектрофотометре CARY-2415 в спектральном диапазоне 350-2000 нм. На основе экспериментально измеренных спектров диффузного отражения и полного пропускания с помощью инверсного метода "добавления-удвоения" рассчитаны спектры поглощения и транспортного коэффициента рассеяния.

Задачей настоящего исследования явилось определение рассеивающих и поглощающих характеристик слизистой оболочки верхнечелюстной пазухи, в спектральном диапазоне 350нм.

Материалом для исследования послужили 10 патологически измененных биоптатов слизистой оболочки верхнечелюстных пазух, площадью от 100 до 240 мм2, полученных при радикальных операциях на верхнечелюстных пазухах по Калдуэлл-Люку у 10 больных, страдающих хроническими гнойными формами ВЧ синуситов. Непосредственно после взятия материала образцы помещались в 0,9% физиологический раствор и хранились в нем до проведения спектральных измерений в течении 2-3 часов при комнатной температуре порядка 20°С. Для измерения толщины, учитывая слизистую природу биоткани, образцы помещались между двумя покровными стеклами и измерения выполнялись микрометром в нескольких точках образца. Точность каждого измерения ±50 мкм. Полученные значения усреднялись. Толщина экспериментальных образцов варьировалась от одного до двух миллиметров, и в среднем составляла 1.5±0.5 мм. Для удобства, перед проведением спектрофотометрических измерений, каждый образец слизистой оболочки фиксировался в специальном зажиме в виде рамки с окном 55 мм.

С оптической точки зрения слизистая оболочка относится к сильно рассеивающим (оптически мутным) тканям.

Строение слизистой оболочки верхнечелюстной пазухи Слизистая оболочка покрыта многорядным цилиндрическим мерцательным эпителием с мерцательными ресничками, содержащими базальные клетки (важны для регенерации эпителия) и бокаловидными клетками, представляющими собой одноклеточные железы. Под эпителием находится субэпителиальная мембрана (основная или базальная мембрана), а под ней собственная ткань слизистой оболочки. Эта ткань состоит из соединительно-тканных коллагеновых и эластических волокон, переплетающихся между собой, гладкомышечных клеток, лимфоидных элементов, слизистых и серозных желез, многочисленных нервных волокон, их окончаний и сосудистой сети (Солдатов И.Б., 1994). При воспалении происходит значительное увеличение количества бокаловидных клеток, их гиперсекреция, а в мерцательных клетках наблюдается укорочение или отсутствие ресничек. Соотношение бокаловидных клеток к мерцательным становится 5:1, при норме 10:1. Увеличение общего количества клеток приводит к увеличению высоты эпителия до 20,1+1,1 мкм (при норме 18,3+1,0 мкм). Структура базальной мембраны также претерпевает изменения: происходит разрыхление ретикулярных и эластических волокон за счет выраженного отека.

Увеличивается высота базальной мембраны до 4,0+6,3 мкм (при норме 3,2+0,2 мкм). В собственной ткани слизистой оболочки происходит расширение кровеносных сосудов и развивается стаз форменных элементов. Межклеточное вещество становится разрыхленным и отечным (Емельяненко Л.М. и соав., 2001, Завалий М.А. и соавт., 2002, Гаращенко Т.И. и соавт., 2002). Если в норме толщина слизистой оболочки соответствует 0,1–0,5 мм, то при воспалении слизистая оболочка утолщается в 15–20 раз (Пискунов Г.З. и Пискунов С.З., 2002).

Необходимо отметить, что оптические свойства слизистой оболочки определяются в основном оптическими свойствами собственного слоя, поскольку его толщина преобладает над эпителиальным.

Исследование оптических свойств слизистой оболочки было выполнено в спектральном диапазоне 350-2000 нм на спектрофотометре CARY-2415 (Австралия) с интегрирующей сферой, представляющем собой двухканальный двойной дифракционный монохроматор со встроенной системой управления и регистрации сигнала. Для измерения спектров полного непосредственно перед интегрирующей сферой собирающей все излучение, прошедшее через образец биоткани. В качестве источника излучения использовалась галогенная лампа накаливания. При измерении спектров диффузного отражения образец биоткани помещался за интегрирующей сферой, которая собирала все обратно рассеянное образцом излучение.

Диаметр коллимированного пучка света, падающего на образец – 3 мм. Скорость сканирования – 2 нм/сек. Постоянная времени регистрации 1 сек.

Для обработки результатов экспериментов и определения оптических параметров слизистой оболочки использовался инверсный метод "добавления-удвоения" (ИДУ) (Prahl S.A. et al., 1993) широко применяемый в оптике биотканей для обработки данных спектрофотометрии с использованием интегрирующих сфер (Nemati B. et al., 1996, Beek J.F.

et al., 1997, Sardar D.K. and Levy L.B., 1998, Bashkatov A.N. et al., 2000, Bashkatov A.N. et al., 2000, Bashkatov A.N. et al., 2000, Troy T.L. and Thennadil S.N.,2001).

диффузного отражения и полного пропускания. Здесь µ s – коэффициент рассеяния и g – фактор анизотропии рассеяния. При проведении расчетов фактор анизотропии фиксируется.

В данной работе g полагалось равным 0.9, поскольку данное значение наиболее типично для большинства биотканей в видимом и ближнем инфракрасном (ИК) спектральных диапазонах (Tuchin V.V., 2000). Основное ограничение метода ИДУ связано с возможными потерями рассеянного излучения через боковые стороны образца биоткани, что возможно в случае, когда размеры образца сравнительно невелики по сравнению с размерами луча, падающего на образец биоткани, или когда биоткань характеризуется сравнительно малыми значениями коэффициентов поглощения и рассеяния. Отсутствие учета боковых потерь зондирующего излучения, в случае, если они возникают, приводит к завышению определяемого коэффициента поглощения (Pickering J.W. et al., 1993).

Для корректного применения метода ИДУ необходимо потребовать, чтобы расстояние от края зондирующего пучка, падающего на образец биоткани, до ближайшей границы образца было больше транспортной длины свободного пробега фотонов, которая определяется как 1 ( µ a + µ s ) (Тучин В.В., 1997).

Вычисление оптических параметров выполнялось отдельно для каждой спектральной точки. Используемый алгоритм включает следующие шаги:

1) Задание начальных значений µ a и µ s с помощью следующих выражений (Prahl S.A. et Здесь Rd и Tt – экспериментально измеренные значения коэффициентов диффузного отражения и полного пропускания, l – толщина образца биоткани.

2) Расчет коэффициентов диффузного отражения и полного пропускания на основе начальных значений µ a и µ s методом "добавления-удвоения" (Prahl S.A., 1995).

3) Сравнение рассчитанных значений с экспериментально измеренными величинами.

4) Выполнение итерационной процедуры до согласования расчетных и измеренных данных с заданной точностью.

В качестве итерационной процедуры использовался симплексный метод НелдераМида, подробно описанный в работе Б. Банди (1988). В качестве критерия завершения итерационной процедуры использовалось условие: exp где Rd, Rd, Tt exp и Tt calc – соответственно экспериментально измеренные и теоретически рассчитанные значения коэффициентов диффузного отражения и полного пропускания.

2.2. Результаты исследования В видимом диапазоне длин волн форма спектров отражения и пропускания определяется полосами поглощения гемоглобина крови, локализованного в сосудах собственного слоя слизистой оболочки, и спектральной зависимостью коэффициента рассеяния. В инфракрасном диапазоне форма спектров отражения и пропускания определяется полосами поглощения воды. В качестве основных рассеивателей как в видимом, так и в инфракрасном спектральном диапазоне выступают коллагеновые и эластические волокна основного слоя слизистой оболочки.

В спектральной области от 350 до 650 нм форма спектра полного пропускания достаточно хорошо коррелирует с формой спектра диффузного отражения, т.е. с ростом длины волны наблюдается одновременный рост коэффициентов диффузного отражения и полного пропускания биоткани с резкими провалами в области полос поглощения гемоглобина. Однако с увеличением длины волны поведение спектров отражения и пропускания становится диаметрально противоположным, т.е. в спектральной области 650нм наблюдается рост коэффициента пропускания и снижение диффузного отражения слизистой оболочки. Подобное поведение спектров отражения и пропускания является типичным для большинства биотканей в данном спектральном диапазоне (т.н. окно прозрачности (Зимняков Д.А. и Тучин В.В., 2002)), поскольку в области 650-1300 нм поглощение в биотканях практически отсутствует, и форма спектров отражения и пропускания определяется спектральной зависимостью транспортного коэффициента рассеяния. В дальнейшем, в спектральной области от 1300 до 2000 нм, снова наблюдается спектральная корреляция спектров отражения и пропускания, т.е. значения коэффициентов полного пропускания и диффузного отражения одновременно убывают с ростом длины волны. Поглощение воды в данном спектральном диапазоне проявляется в виде достаточно сильных провалов в спектре полного пропускания и значительно меньше влияет на форму спектра диффузного отражения, для которого провалы в области полос поглощения воды значительно менее выражены.

Спектры поглощения гемоглобина и воды являются хорошо исследованными в настоящее время. В видимом диапазоне длин волн гемоглобин (в оксигенированном состоянии) характеризуется тремя полосами поглощения с максимумами на 415, 540 и 575 нм (Кочубей В.И. и Конюхова Ю.Г., 2000), поглощение воды в этом диапазоне пренебрежимо мало (Smith R.C. and Baker K.S., 1981). В инфракрасном спектральном диапазоне основным хромофором является вода, имеющая полосы поглощения с максимумами на 976, 1197, 1450, 1787 и 1930 нм (Kou L. et al., 1974).

На рис. 1 хорошо видно, что провалы, соответствующие полосам поглощения воды и гемоглобина, наблюдаются как в спектре полного пропускания, так и в спектре диффузного отражения образца слизистой оболочки. В тоже время необходимо отметить, что провалы в области полос поглощения наиболее отчетливо проявляются в спектре пропускания, что особенно заметно в области наиболее сильных полос поглощения, т.е. в области полосы Соре гемоглобина (415 нм) и в области полос поглощения воды с максимумами на 1450 и 1930 нм.

Рис. 1 Спектры полного пропускания (Tt ) и диффузного отражения ( Rd ) образца слизистой оболочки околоносовой пазухи. Толщина образца 1.5 мм.

На рис. 2 и 3 показаны спектры поглощения и транспортного коэффициента рассеяния, рассчитанные с помощью метода ИДУ, на основе экспериментально измеренных значений коэффициентов диффузного отражения и полного пропускания. Максимальное значение транспортной длины свободного пробега фотонов, наблюдаемое на длине волны 1284 нм, составляет 2.2 мм. С учетом размеров зондирующего пучка, падающего на поверхность образца биоткани (55 мм), минимальный размер образца должен быть не менее 9.5 мм, что выполняется для самого малого из исследуемых образцов, площадью порядка 100 мм2, и имеющего размеры 1010 мм.

Рис. 2. Спектральная зависимость коэффициента поглощения слизистой оболочки околоносовой пазухи, рассчитанная по экспериментальным данным с помощью метода ИДУ.

Рис 3. Спектральная зависимость транспортного коэффициента рассеяния слизистой оболочки ВЧ пазухи, рассчитанная по экспериментальным данным с помощью метода ИДУ.

Вертикальные линии показывают среднеквадратичное отклонение.

На рис. 2 показан спектр поглощения слизистой оболочки верхнечелюстной пазухи в спектральном диапазоне от 350 до 2000 нм. Вертикальные линии соответствуют среднеквадратичному отклонению (SD), рассчитанному по формуле:

где N = 10 – число измеренных образцов, µ ai – коэффициент поглощения i-го образца биоткани и µ a – среднее значение коэффициента поглощения в каждой спектральной точке, оксигемоглобина крови (415, 540 и 575 нм) и воды (1450 и 1930 нм). Значительно менее выражены полосы поглощения воды с максимумами на 976, 1197 и 1787 нм.

На рис. 3 представлена спектральная зависимость транспортного коэффициента рассеяния слизистой оболочки верхнечелюстной пазухи. Данная зависимость получена усреднением спектров транспортного коэффициента рассеяния 10 образцов слизистой рассеивающих характеристик слизистой оболочки, полученных в процессе измерений.

Хорошо видно, что спектрально транспортный коэффициент рассеяния довольно плавно спадает в сторону больших длин волн, что в целом соответствует общему характеру спектрального поведения рассеивающих характеристик биотканей (Tuchin V.V., 2000, Mourant J.R. et al., 1997., Schmitt J.M. and Kumar G., 1998., Wang R.K., 2000). Однако, в области сильных полос поглощения (т.е. 415, 1450 и 1930 нм), наблюдается искажение формы спектра рассеяния, т.е. отклонение его от монотонной зависимости. В тоже время, полосы поглощения воды с максимумами на 976, 1197 и 1787 нм в спектре рассеяния слизистой оболочки не проявляются.

Эффект отклонения спектра транспортного коэффициента рассеяния от монотонной зависимости объясняется тем, что влияние полос поглощения воды проявляется в спектральную зависимость фактора анизотропии рассеяния g, формирующих спектр транспортного коэффициента рассеяния µ s. В работе J.-P. Ritz et al. (2001) на примере печени, было экспериментально показано, что в области полос поглощения воды с максимумами на 1450 и 1930 нм спектр коэффициента рассеяния практически не отклоняется от монотонной зависимости. В тоже время, в области данных полос поглощения наблюдается значительное снижение фактора анизотропии рассеяния, что неизбежно приводит к росту транспортного коэффициента рассеяния µ s = µ s (1 g ) и появлению полос в его спектре. При этом величина уменьшения фактора анизотропии рассеяния в области полос поглощения пропорциональна интенсивности полос поглощения. J.-P. Ritz et al., (2001) показали, что в области 1930 нм, которой соответствует значительно более интенсивная полоса поглощения воды, по сравнению с полосой поглощения на 1450 нм (см. рис. 2 настоящей работы), наблюдается значительно более сильное снижение фактора анизотропии, что объясняет отсутствие деформации спектра транспортного коэффициента рассеяния слизистой оболочки в области относительно слабых полос поглощения с максимумами на 976, 1197 и 1787 нм.

Аналогичный эффект наблюдался и в работе Y. Du et al., (2001) в области полосы поглощения воды с максимумом на 1450 нм, при исследовании оптических характеристик дермы кожи. Смещение максимумов полос в спектре транспортного коэффициента рассеяния слизистой оболочки относительно полос поглощения воды и гемоглобина, по-видимому, связано с эффектом аномальной дисперсии действительной части комплексного показателя преломления в области полос поглощения.

Глубина проникновения света является одной из важнейших характеристик для корректного определения дозы облучения при фотохимической и фотодинамической терапии различных заболеваний (Тучин В.В., 1998). Оценка глубины проникновения излучения в биоткань () была выполнена с использованием соотношения = et al., 2001) и результат показан на рис. 4.

Используемое выражение применимо для случая, когда поверхность биоткани равномерно освещается излучением точечного источника, находящегося на некотором расстоянии от ее поверхности, что соответствует реальным условиям проведения фотодинамической терапии гнойного ВЧ синусита, поскольку в данном случае облучающий зонд вводится непосредственно в полость верхнечелюстной пазухи без контакта с поверхностью слизистой оболочки. Глубина проникновения излучения в слизистую оболочку верхнечелюстной пазухи рассчитывалась с использованием значений коэффициентов поглощения, представленных на рис. 2, и транспортного коэффициента рассеяния, представленных на рис. 3.

Рис. 4. Зависимость глубины проникновения излучения ( ) в слизистую оболочку от длины волны, рассчитанная по экспериментальным данным Из рис. 4 хорошо видно, что в зависимости от длины волны зондирующего излучения глубина его проникновения в слизистую оболочку значительно меняется. Максимальный эффект наблюдается в спектральных областях от 800 до 900 нм и от 1000 до 1100 нм, где излучение проникает на глубину до 6-6.5 мм, что значительно превышает толщину тканей. В области излучения гелий-неонового (633 нм) и диодного (660 нм) лазеров, наиболее широко используемых для фотодинамической терапии (Тучин В.В., 1998, Tuchin V.V., 2000, Зимняков Д.А. и Тучин В.В., 2002), глубина проникновения составляет 3-3.5 мм, что также превышает толщину слизистой оболочки.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ВОЗДЕЙСТВИЯ И КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ

МЕТИЛЕНОВОГО СИНЕГО В СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКЕ ВЕРХНЕЧЕЛЮСТНОЙ

ПАЗУХИ

3.1. Определение времени воздействия метиленового синего на слизистую оболочку ВЧ пазухи Исследование производилось в патологоанатомическом отделении ММУ "Больница № 6" г. Саратова. Задачей исследования явилось определение необходимого времени воздействия 0,1% раствора МС на слизистую оболочку ВЧ пазухи.

Материалом для исследования послужили биоптаты слизистой оболочки, полученные при вскрытии ВЧ пазухи трупа мужчины, 49 лет, умершего от тромбоэмболии легочной артерии и не имеющего патологии со стороны околоносовых пазух. Макро и микроскопически исследовали нативные препараты слизистой оболочки ВЧ пазухи.

Методика проведения исследования: При положении трупа на спине производилась пункция ВЧ пазухи иглой Куликовского через нижний носовой ход. Затем в пазуху вводился 0,1% раствор метиленового синего в объеме 1,5 мл с экспозицией 10 мин., 20 мин. и 30 мин.

После введения раствора метиленового синего производилось вскрытие ВЧ пазухи через переднюю стенку. Затем осуществлялся забор материала с верхней стенки, задней стенки и нижней стенки спустя 10 мин., 20 мин. и 30 мин. С передней стенки забор материала не осуществлялся в связи с ее отсутствием.

3.2. Результаты исследования Анализ результатов проведенного исследования позволил выявить следующие изменения: в исследуемых фрагментах слизистой оболочки площадью 0,50,5 см (на всю толщину слизистой оболочки) визуально и микроскопически было отмечено, что наиболее интенсивное окрашивание метиленовым синим отмечалось в образце, взятом с задней стенки при экспозиции в 30 мин., а меньше всего окрасился образец, взятый с верхней стенки с экспозицией в 10 мин. Это объясняется тем, что при положении трупа на спине, действие силы тяжести приводит к накоплению красителя в области задней и нижней стенок ВЧ пазухи. При изменении положения головы трупа (в сторону исследуемой пазухи и вертикально) краситель распределяется более равномерно.

При осмотре нативного препарата растянутой слизистой оболочки под микроскопом в проходящем свете (при стократном увеличении) было обнаружено, что при 10 мин экспозиции слизистая оболочка нижней и задней стенок не прокрашивалась полностью, а имелись включения красителя в виде островков. Слизистая оболочка же верхней стенки имела такую же окраску, как и препарат слизистой, который не подвергался воздействию красителя.

После 20 мин экспозиции биоптата слизистой оболочки нижней и задней стенок имели равномерное окрашивание красителем, в препарате же верхней стенки под микроскопом определялись включения метиленового синего в виде островков.

После 30 минутного воздействия раствора красителя, определялось равномерное интенсивное окрашивание препаратов слизистой оболочки, взятых с верхней, задней и нижней стенок. При микроскопии этих же участков слизистой в поперечном срезе, определялось равномерное окрашивание поверхностных слоев эпителия. Объём красителя определялся исходя из наших наблюдений.

Больным перед радикальной операцией на верхнечелюстной пазухе при пункции вводился краситель (МС) в объёме 1,5 мл. После вскрытия пазухи во время радикальной операции по Калдуэлл–Люку мы отмечали, что слизистая оболочка полностью окрашивалась красителем.

3.3. Определение коэффициента диффузии метиленового синего в слизистой оболочке ВЧ пазухи in vitro Материалом для in vitro исследования послужили 9 биоптатов слизистой оболочки верхнечелюстных пазух. Образцы были получены во время проведения радикальных операций на верхнечелюстных пазуха у больных с хроническими гнойными процессами.

Непосредственно после забора образцов слизистой оболочки, они помещались в 0.9%-ный раствор NaCl и хранились в нем до проведения спектральных измерений в течении 2-3 часов при комнатной температуре порядка 20°С. Толщина образцов биоткани измерялась микрометром, для чего образцы помещались между двумя покровными стеклами и измерения выполнялись в нескольких точках образца. Точность каждого измерения ±50 мкм.

Полученные значения усреднялись.

Оценка коэффициента диффузии метиленового синего в слизистой оболочке верхнечелюстной пазухи выполнялась на основе измерения динамики изменения коэффициента отражения исследуемых образцов биоткани. Схема экспериментальной установки представлена на рис. 5.

Рис. 5. Схема установки и геометрия эксперимента по измерению коэффициента диффузии Из рисунка видно, что свет от галогенной лампы, используемой в качестве источника излучения в спектральной области от 500 до 1000 нм, через волоконно-оптический зонд падает на образец биоткани, закрепленный на пробирке с 0,1%-м водным раствором метиленового синего (1 мг/мл). Излучение, отраженное от образца слизистой оболочки, собирается системой приемных волокон волоконно-оптического зонда и регистрируется оптическим многоканальным анализатором ЛЕСА-5 (БиоСпек, Москва). Время накопления 100 мсек. Конструкционно, волоконно-оптический зонд состоит из 7 волокон, центральное из которых служит для транспорта излучения в биоткань, а шесть других, симметрично расположенных по окружности вокруг центрального волокна, служат для сбора излучения, обратно рассеянного образцом биоткани. Диаметр каждого волокна 200 мкм, расстояние между центрами излучающего и приемных волокон 280 мкм (Stratonnikov A.A. et al., 2002).

Необходимо отметить, что подобная геометрия волоконно-оптического датчика является оптимальной для исследования оптических характеристик эпителиальных тканей (Zhu C. et al., 2003).

3.4. Результаты исследования В начальный момент времени форма спектра отражения определяется полосами поглощения гемоглобина крови, локализованного в венозном сплетении собственного слоя слизистой оболочки, и спектральной зависимостью коэффициента рассеяния. Проникая в слизистую оболочку, метиленовый синий изменяет форму спектров отражения (рис. 6).

Из представленного рисунка хорошо видно, что все изменения в спектрах отражения локализованы в спектральной области 580-700 нм, соответствующей полосам поглощения водного раствора метиленового синего, спектр поглощения которого представлен на рис. 7.

Основной пик поглощения красителя имеет максимум на 668 нм и второй, значительно менее выраженный пик, на длине волны 609 нм.

Проникновение красителя в биоткань не вызывает изменения рассеивающих характеристик биоткани о чем свидетельствует отсутствие изменений в спектрах отражения в области 750-1000 нм, в которой форма спектра отражения определяется только спектральной зависимостью коэффициента рассеяния, а метиленовый синий не имеет полос поглощения. В области 650-700 нм отчетливо видно формирование провала в спектре отражения, соответствующего максимуму полосы поглощения красителя. В области 580-650 нм наблюдается общее снижение спектра отражения под влиянием второго пика поглощения (609 нм) метиленового синего.

О том же свидетельствует и динамика изменения обратно рассеянного излучения, измеренная для разных длинах волн (рис. 8).

Из рис. 8 видно, что коэффициент отражения образца не меняется ни в области 540 нм, соответствующей полосе поглощения гемоглобина крови, ни в области 800 нм, для которой интенсивность обратно рассеянного излучения определяется рассеивающими характеристиками слизистой оболочки. В тоже время, на длинах волн 609 и 668 нм наблюдается спад коэффициента отражения, вызванный ростом поглощения образца биоткани вследствие проникновения красителя, при этом спад коэффициента отражения носит достаточно плавный, монотонный характер.

Рис. 6. Типичные спектры отражения образца слизистой оболочки в процессе диффузии красителя (МС) в биоткань, измеренные в различные моменты времени Рис. 7. Спектр поглощения водного раствора метиленового синего. Концентрация раствора Рис. 8. Динамика изменений отражения образца слизистой оболочки, измеренная для различных длин волн, при воздействии на образец водным раствором метиленового синего Для количественной оценки изменения содержания красителя в биоткани и определения коэффициента диффузии использовался подход, показанный в работах Weersink R.A. et al., 1997, Mourant J.R. et al., 1999, Zourabian A. et al., 2000, Dolotov L.E.et al., 2004 и основанный на использовании модифицированного закона Бугера-Ламберта-Бера, согласно которому оптическая плотность биоткани А определяется как где µ a - коэффициент поглощения; - расстояние между источником и детектором обратно рассеянного излучения; - дифференцированный фактор длины пути фотона, учитывающий удлинение траектории регистрируемых фотонов, обусловленное многократным рассеянием и G - константа, определяемая геометрией среды и эксперимента (Меглинский И.В., 2001).

Для упрощения вычислений произведение может быть заменено величиной L, которая представляет собой эффективную длину пути регистрируемых фотонов и зависит как от поглощающих, так и от рассеивающих характеристик среды, а также от расстояния между источником и детектором.

Хорошо известно, что для расстояний между источником и детектором сравнимым с транспортной длиной свободного пробега фотонов величина L в основном определяется рассеивающими характеристиками биоткани, в то время как для больших расстояний между источником и детектором величина L зависит от поглощающих свойств, а влияние рассеивающих характеристик незначительно (Mourant J.R. et al., 1997, Mourant J.R. et al., 1997, Bevilacqua F. and Depeursinge C. 1999).

В случае наших экспериментов, при расстоянии источник-детектор 280 мкм, величина L определяется рассеивающими характеристиками слизистой оболочки. В тоже время, проникновение красителя в биоткань не вызывает изменения рассеивающих характеристик, что позволяет считать L некоторой константой на заданной длине волны, не зависящей от рассеивающих свойств данного образца биоткани. Необходимо отметить, что величина L значительно превышает толщину образца слизистой оболочки.

С учетом уравнения (3.1), оптическая плотность образца биоткани, измеренная в различные моменты времени при проникновении красителя в биоткань определяется как:

где t - время; - длина волны и µ a ( t, ) = ( ) C ( t ) - усредненный по объёму коэффициент поглощения красителя, проникшего в биоткань в процессе окрашивания. ( ) - молярный коэффициент поглощения красителя; C ( t ) - средняя концентрация красителя в биоткани и A ( t = 0, ) - оптическая плотность образца, измеренная в начальный момент времени, до его окрашивания.

Процесс транспорта красителей в биотканях может быть описан в рамках модели свободной диффузии (Beck R.E. and Schultz J.S. 1972, Blank I.H. et al., 1984, Sennhenn B. et al., 1993). При этом обычно используются следующие допущения относительно процесса переноса: 1) имеет место только концентрационная диффузия, т.е. поток красителя в биоткань в данной точке пропорционален градиенту концентрации красителя в этой точке; 2) коэффициент диффузии постоянен во всех точках внутри исследуемого образца биоткани.

Геометрически образец биоткани представляется в виде плоско-параллельной пластины конечной толщины. Поскольку при проведении экспериментов проникновение красителя осуществляется только с одной стороны образца, то можно решать одномерную задачу диффузии, т.е. уравнение:

представляющее собой второй закон Фика, где С(x,t) – концентрация красителя (метиленового синего) в слизистой оболочке, г/мл; D – коэффициент диффузии, см2/сек; t – время, в течении которого происходит процесс диффузии, сек; и x – пространственная координата по толщине образца биоткани, см. Поскольку в наших экспериментах объем раствора метиленового синего значительно превышает объем образца слизистой оболочки, то соответствующие граничные условия имеют вид:

где С0 – концентрация красителя в растворе, г/мл; l – толщина образца биоткани, см. Второе граничное условие отражает тот факт, что диффузия метиленового синего внутрь образца слизистой оболочки происходит только с одной стороны образца. Начальные условия отражают отсутствие красителя во всех внутренних точках образца слизистой оболочки до ее взаимодействия с красителем, т.е.

Решение уравнения диффузии (3.3) учетом начальных (3.5) и граничных (3.4) условий позволяет оценить среднюю концентрацию раствора метиленового синего внутри образца в каждый момент времени (Полянин А.Д. и соавт. 1998).

Здесь C ( t ) – усредненная по объему концентрация красителя во внутритканевой жидкости слизистой оболочки. В первом приближении уравнение (3.6) может быть переписано в виде:

Таким образом, уравнение (3.2) может быть переписано в виде:

Величина C0 L оценивалась из анализа динамики изменения A при прокрашивании образца биоткани, по линейному участку зависимости экспериментальных данных от времени, соответствующему прекращению изменения A.

Рис. 9. Динамика изменения оптической плотности ( A ) образца слизистой оболочки при его прокрашивании метиленовым синим (для длины волны 668 нм). Символы соответствуют экспериментальным данным, сплошная кривая представляет аппроксимацию экспериментальных данных в рамках предложенной модели.

На рис. 9 показана типичная динамика изменения A образца слизистой оболочки, при ее окраске метиленовым синим, для длины волны 668 нм.

Из представленного рисунка хорошо видно, что изменения в оптической плотности образца слизистой оболочки наблюдаются в течении порядка 20 мин с момента его взаимодействия с раствором метиленового синего, после чего прокраска образца заканчивается и изменений оптической плотности не наблюдается.

Коэффициент диффузии метиленового синего определялся из анализа участка экспериментальной кривой соответствующего изменению оптической плотности, с учетом толщины образца, методом наименьших квадратов. Вычисления для каждого образца выполнялись для десяти длин волн в спектральной области 600-700 нм и полученные значения усреднялись. Результаты расчета для всех образцов представлены в табл. 1.

Таблица 1 Значения коэффициентов диффузии метиленового синего в слизистой оболочке верхнечелюстной пазухи № образца Толщина образца, мм Среднее значение Таким образом, согласно нашим исследованиям, для полного окрашивания образца слизистой оболочки ВЧ пазухи (на всю толщину) раствором метиленового синего достаточно 20 мин экспозиции, при этом коэффициент диффузии равен (4.02+1.8)10-7см2/сек. Для окрашивания всех стенок верхнечелюстной пазухи необходимо время экспозиции 30 мин и объёма красителя 1,5 мл.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ПАРАМЕТРОВ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ

БОЛЬНЫХ ОСТРЫМИ И ХРОНИЧЕСКИМИ ВЕРХНЕЧЕЛЮСТНЫМИ

СИНУСИТАМИ

4.1. Методика проведения ФДТ для лечения больных острыми и хроническими ВЧ синуситами Для лечения больных острыми и хроническими ВЧ синуситами ФДТ использовалась лазерная установка АФЛ–1. Аппарат разрешен для применения в медицинской практике приказом Министерства здравоохранения СССР № 1027 от 5 августа 1986 г (рис. 10).

В аппарате применен гелий-неоновый газовый лазер ГН–80, по степени опасности генерируемого излучения относящийся к III классу в соответствии с ГОСТ 12.1.040-83. К аппарату приложена инструкция, которая включает технику безопасности при работе с лазерным излучением (п.п. 6.3.3. – 6.3.9) Лазер использовался как источник когерентного монохроматического излучения с длиной волны 632,8 нм и мощностью на выходе излучателя – 80 мВт (данные указаны в соответствии с инструкцией, которая приложена к устройству), мощностью на выходе световода – 40 мВт (измерение мощности лазерного излучения на выходе световода проводилось с помощью измерителя мощности ИМО-2М).

В качестве фотосенсибилизатора нами использовался 0,1% водный раствор МС, применение которого в медицинской практике разрешено фармакопеей России (Курбат Н.М.

и Станкевич П.Б., 1997). Выбор данного красителя обусловлен тем, что МС не оказывает токсического влияния на организм, препарат доступен в широкой аптечной сети, прост в применении, и при этом спектр поглощения МС перекрывает длину волны излучения ГНЛ (632,8 нм).

излучатель (2), источник питания датчик мощности (4), механизм фокусировки установки (5).

Рис. 10 Схема терапевтической установки Рис. № 11. Схема нахождения катетера в пазухе ФДТ производилась следующим образом.

Перед лечением больным проводилась пункция ВЧ пазухи иглой Куликовского через нижний носовой ход, затем через иглу вводился стандартный катетер для катетеризации подключичной вены внутренним диаметром не менее 1 мм. Игла удалялась, часть катетера оставалась в пазухе, а свободный конец выводился из полости носа и фиксировался полоской лейкопластыря к щеке. Впоследствии через этот катетер осуществлялось промывание ВЧ пазухи стерильным физиологическим раствором, и вводился 0,1% водный раствор МС в объеме 1,5 мл (рис. 11).

Метод постоянного дренажа использовался нами с целью уменьшения количества пункций. Установка постоянной дренажной трубочки в полость пазухи необходима была для повторных промываний пазухи. Отсутствия стандартных катетеров для этих целей привело к использованию нами подключичного катетера. Учитывая ряд позитивных моментов данного метода, однако, нельзя не учитывать, что сам дренаж является инородным телом для околоносовых пазух и постоянное раздражение слизистой оболочки данным инородным телом может не привести к желаемым результатам. В связи с этим мы не использовали метод постоянного дренирования ВЧ пазухи более 10 дней.

Время контакта красителя со слизистой оболочкой ВЧ пазухи до начала облучения осуществлялось в течение 30 минут. В этот период времени больному предлагалось находиться в кровати на спине, затем на боку на стороне поражения.

Так как основное и добавочное выводные отверстия ВЧ пазухи находятся в самом высоком месте медиальной стенки и в 90–96,3% расположение дна пазухи ниже или на одном уровне с дном полости носа (Ватрасов В.И., 1979), то это способствует накоплению в пазухе раствора МС и его сохранению и в горизонтальном и в вертикальном положении.

После проведения ФДТ раствор МС выводился в полость носа через естественное соустье ВЧ пазухи, а из полости носа выделялся с воспалительным экссудатом путем отсмаркивания.

По предложенной методике были оформлены рационализаторские предложения (удостоверение № 2431 от 07.12.00 и удостоверение № 2460 от 17.05.01).

Перед началом сеанса лазеротерапии пациент и обслуживающий персонал надевают защитные очки, предусмотренные инструкцией по эксплуатации лазера. Облучение полости ВЧ пазухи производится в положении лежа на боку на стороне поражения. Пациент находится на расстоянии 40–50 см от торца корпуса аппарата. Гибкий световод заводится в пазуху через катетер, находящийся в верхнечелюстной пазухе на расстояние равное длине катетера, а затем продвигался на 2 мм вглубь, так чтобы дистальный конец световода выступал из катетера в пазуху на 2 мм. После этого производится облучение пазухи через волоконный световод с мощностью на выходе 40 мВт. Время экспозиции устанавливалось мин. Курс терапии составлял от 1 до 8 сеансов и зависел от формы синусита, давности заболевания и динамики клинических проявлений.

По предложенной методике был получен патент на изобретение (№ 2207169 от ноября 2001 г.).

Противопоказания к фотодинамической терапии являются общими для лазеротерапии - Новообразования, независимо от локализации и характера.

- Злокачественные заболевания крови.

- Беременность.

- Геморрагические синдромы.

- Заболевания органов и систем в стадии декомпенсации.

4.2. Обоснование применения волоконного световода с цилиндрическим рассеивателем Для осуществления ФДТ был разработан оригинальный световод, который обеспечивал равномерное распределение энергии лазерного излучения в пространстве. Прототипом нашего световода послужил волоконный световод для внутрипазушного облучения ВЧ пазух предложенный М.Х. Тимиргалеевым и соавт. (1984, 1985). Авторы применяли кварцевый световод сечением 1 мм, на фиксированный конец которого с помощью оптической приставки, вмонтированной в излучатель лазерной установки, фокусировалось излучение ГНЛ. На выходе из световода с полированным выходным торцом устанавливалась мощность излучения от 3 до 20 мВт при плотности мощности на расстоянии 20 мм от 0,8 до 10 мВт/см2.

Пазухи облучались расфокусированным когерентным монохроматическим красным светом с выходящим из световода конусом, угол которого равен 30–400.

Недостатком применения такого волоконного световода является то, что такой угол расхождения излучения приводит к облучению только небольшого участка ткани (слизистой оболочки) ВЧ пазухи. При этом в месте облучения увеличивается плотность мощности излучения и увеличивается вероятность поражения облучаемой ткани. Кроме этого, в биоткани вблизи торца формируется сильный вторичный источник света, где значительная часть мощности теряется за счет нагрева ткани (Тучин В.В., 1998).

В силу этого насущной задачей явилось создание такого волоконного световода, с помощью которого энергия излучения распределяется равномерно в пространстве.

Предлагаемый способ заключался в формировании на дистальном конце световода цилиндрического рассеивателя. Для этого использовали химическое травление выходного отрезка волоконного световода, которое давало диффузно рассеивающую поверхность сердцевины волоконного световода.

Травление конца (2 мм) волоконного световода, с предварительно снятой оболочкой и диаметром сердцевины 400 мкм осуществлялось в растворе фторида аммония в плавиковой кислоте в течение нескольких минут. В результате химического процесса на поверхности сердцевины волоконного световода формировалась неоднородная структура с пространственным периодом от нескольких десятков до нескольких сотен микрометров.

Нами был использован волоконный световод сечением 0,9 мм и диаметром сердцевины 400 мкм. Мощность на выходе световода устанавливалась 40 мВт, при этом энергия облучения в верхнечелюстной пазухе распределялась равномерно и плотность мощности составляла от 1,4 мВт/см2 до 2,7 мВт/см2.

Стерилизация световода осуществлялось согласно приказу Министерства здравоохранения РСФСР № 215 от 14 апреля 1979 г. «О мерах по улучшению организации и повышению качества специализированной медицинской помощи больным гнойными хирургическими заболеваниями».

По предложенному методу было оформлено рационализаторское предложение (удостоверение № 2546 от 27.03.03).

4.3. Определение параметров лазерного облучения Важным разделом нашей работы явился расчет индивидуальной разовой дозы фотодинамической терапии.