ВОЗМОЖНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ РАМАН-ФЛЮОРЕСЦЕНТНОЙ ДИАГНОСТИКИ В СТОМАТОЛОГИИ

Полный текст

Введение В настоящее время в медицине, в том числе в стоматологии, всё большую актуальность приобретают лазерные инновационные, экспрессные медицинские лечебно-диагностические технологии на основе раман- и\или люминесцентных аппаратно-программных комплексов. Зондирующее лазерное излучение (в широком спектральном и энергетическом диапазоне) используют как средство лечения [1-4] и одновременно как средство возбуждения раман-люминесцентных диагностических характеристик [5] исследуемого биологического объекта (этому направлению биофотометрии посвящено предлагаемое исследование). Методика основана на том, что по регистрируемым раман- и/или люминисцентным спектральным (ЛРФД) характеристикам исследуемых объектов (метаболиты микробов, клеток, тканей, биологических жидкостей в норме и при патологии) можно проводить диагностику заболеваний и процессов микробной, метаболической, неопластической и иной природы [6]. В связи с этим цель нашего исследования - экспериментальное обоснование возможности применения лазерных аппаратно-программных комплексов и применение раман-флюоресцентных медицинских технологий в стоматологии. Материал и методы Все исследования и клинические наблюдения выполнены на медицинском аппаратно-программном комплексе «ИнСпектр М» [Патент на полезную модель RU 130700 от 27.07.2013]. С его помощью в течение нескольких секунд производили запись спектрального положения и относительных интенсивностей рамановских и/или люминесцентных линий, своего рода «отпечатков пальцев» исследуемой субстанции, поиск и сравнение их со спектральной базой данных и последующая идентификация исследуемого объекта. Результаты анализа обрабатывали с помощью удобного программного интерфейса и записаны в формате «png». Анализ с образцами микроскопического размера вне полости рта проводили на рамановском микроскопе «ИнСпектр М532» (рис. 1 на вклейке). Для визуального исследования объекта использовался стандартный режим работы микроскопа с использованием окуляров и/или видеокамеры. В его конструкции 30 мВт синий или зелёный одномодовый лазер, обеспечивающий высококачественное спектральное разрешение. При этом в ручном режиме подбирался фокус на определённой точке образца, в которой записывался спектр ЛРФД. С одного объекта снимали 8-10 показателей в разных точках с последующим их усреднением и выводом на один график для анализа. Также применяли ЛРФД непосредственно в полости рта за счёт компактности и портативности модификации прибора «ИнСпектр М», включающей как оптическое волокно, так и различные насадки (рис. 2). Экспериментальные исследования метода фотодинамической терапии (ФДТ) проводили в несколько этапов. 1. Обоснование технологии выбора, регистрации и активации хлорофиллсодержащего препарата (фотостим); 2. Моделирование объёмной ФДТ в пробирке; 3. Исследование накопления хлорофиллсодержащего препарата (фотостим) в тканях и органах; 4. Исследование эффекта воздействия объёмной активированной ФДТ на микробы и опухолевые клетки (культуральный материал) in vitro; 5. Моделирование эффекта объёмной активированной ФДТ на животных (карцинома Эрлиха). Результаты Проведён выбор наиболее информативного АПК для диагностики кариеса (рис. 3-5) и изучены спектры ЛРФД кариеса и степени деминерализации зуба (рис. 6-8). Наиболее информативным и приемлемым для клинического применения оказался АПК ЛКД с длиной волны 405 нм, поэтому последующие исследования твёрдых тканей зуба проводили именно на этой установке. Из представленных данных на рис. 7 и 8 на меловых пятнах зубов (при флюорозе) в спектре рассеянного света видны линии фторапатитов, содержание которых сильно повышено. На здоровых же зубах видны преобладающие линии гидроксиапатитов и кальций апатитов. Проявляются значительные отличия спектров интактных и кариозных тканей зуба. В диапазоне 620-720 нм в спектрах вторых отчётливо видны люминесцентные линии бактериальной микрофлоры (сдвиг спектра вправо), отсутствующие у интактных тканей. Очевидно, что методика является патогенетически обоснованной, так как она в экспресс-режиме способна выявлять такие звенья патогенеза кариеса, как микробный фактор, а также степень деминерализации зуба под действием этого фактора. Данная технология позволяет также объективно и качественно оценивать эффективность механической и медикаментозной обработки полости и канала зуба (рис. 9), состояния гигиены полости рта (рис. 10) с высокой степенью аналитической чувствительности (рис. 11-12 на вклейке, рис. 13), не уступающей бактериологическому методу (104-105 КОЕ/мл). Как видно из рис. 9, интенсивность люминесценции соскоба с языка до его очистки на порядок больше, чем таковая после (даже при разведении соскоба в воде 1 : 6,5). Разницы между образцами возле Impl (дентальный имплантат) до и после чистки (разведение 1 : 14) нет, но их люминесценция в обоих случаях более интенсивная, чем у контрольного образца воды. Индикация лекарственных препаратов и наркотических веществ в концепции применения РФД в стоматологии и других областях медицины заключается не только в большей информативности, удобстве и малогабаритности, но и на основе того, что посредством данной методики можно идентифицировать различные органические (лекарственные препараты, спирты, наркотические вещества) и неорганические вещества, база данных которых позволит исключить приобретение и использование подделок и не сертифицированной продукции. Для этого нет необходимости приобретать отдельный АПК РФД, а только базу данных продукта, который вводится в память используемого для клинических целей компьютера (рис. 14, 15). Определение чувствительности микробов к антимикробным препаратам показало, что после внесения хлорамина спектр синегнойной палочки исчез и спектр раствора хлорамин + бактерия (1:1) стал похож на спектр хлорамина (рис. 16). Это означает, что бактерии под действием данного антисептика инактивированы и разрушены. Это даёт возможность индивидуально подобрать адекватную этиотропную терапию в комплексном лечении пациентов, а в совокупности с отмеченными выше ЛРФД-технологиями оценивать в итоге эффективность лечения. В концепции развития ЛРФД-технологии стало возможным также экспрессно определять тканевую принадлежность, проводить дифференцировку между интактными тканями, доброкачественными и злокачественными опухолями (рис. 17). Обоснован антимикробный и противоопухолевый эффект объёмной активированной фотодинамической терапии заболеваний и процессов микробной и неопластической природы с использованием АПК ЛФД и хлорофиллсодержащего препарата (фотостим), активированного вне организма. На рис. 18, 19 видно, что при использовании активированного фотостима наблюдалось подавление зоны роста микроорганизма через 24 ч. Таким образом, способность фотосенсибилизатора накапливаться в изменённых тканях, микробных клетках с реализацией эффекта летальной фотосенсибилизации бактерий может быть использована, по-видимому, при лечении заболеваний и процессов микробной природы, в том числе при выявлении антибиотикорезистентных штаммов патогенных микроорганизмов. Выявленный эффект существенным образом зависит от концентрации вводимого активированного препарата, длины волны и дозы лазерной его активации (оптимизация эффекта лечения) (рис. 20). Результаты объёмной активированной ФДТ на опухолевых клетках (in vitro) показали (рис. 21), что в контроле клеток происходит активация хемотаксиса в 1,4 раза через сутки после воздействия хемокина. При действии активированного препарата при облучении 100 с миграционная активность опухолевых клеток значительно снижается (в 2,5-4 раза в зависимости от времени) по сравнению с контролями как индуцированного, так и спонтанного хемотаксиса. Таким образом, можно сказать, что ФДТ может снижать миграционную активность опухолевых клеток, что потенциально может быть использовано для блокировки процесса метастазирования у онкологических больных. Апробация методики объёмной активированной ФДТ при лечении опухолей (карцинома Эрлиха у мышей) установила, что мыши в группе с чистым контролем были активны и живы в течение всего исследования (1 год). Мыши со вторым чистым контролем быстро увеличивались в размерах (асцит) и погибали на 4-6-й день. Мыши, получавшие неактивированный хлорофилл, содержащий препарат или раствор 1:10 Н2О2 3% погибали на 6-12-й день. Мыши, получавшие активированный препарат в разведении 1:10, жили 21-24 дня, а при его разведении 1:1000 погибали в пределах 10 дней. Убедительно показан вероятный противоопухолевый эффект хлорофиллсодержащего препарата, активированного вне организма. Таким образом, ЛРФД медицинская технология является уникальным инструментом в арсенале клинициста-стоматолога. Она совмещает экспресс-ность, высокую диагностическую и, главное, аналитическую чувствительность, не уступающую современным методам (бактериологический, гистологический, оптический и др.), с функциями высокотехнологичного лабораторного оборудования. Метод и аппаратура АПК РФД для его реализации, позволяют экспрессно идентифицировать ткани челюстно-лицевой области и вещества органической и неорганической природы непосредственно на рабочем месте врача-стоматолога, расширяя диагностические возможности в отношении заболеваний и процессов микробной природы, неопластических процессов тканей и органов челюстнолицевой области в норме и при патологии. При этом он полностью удовлетворяет потребностям массового стоматологического приёма, позволяя анализировать материал, как непосредственно из полости рта (с помощью оптического волокна), так и вне её на основе фокусировки лазерного луча с помощью микроскопа, совмещённого с лазерным прибором. Представленная медицинская технология требует своего скорейшего внедрения в клиническую практику.

Об авторах

М. Т Александров

ГБОУ ВПО Первого МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России

119991, Москва, Россия

В. И Кукушкин

Институт физики твёрдого тела Российской академии наук

142432, Москва, Россия

Эдита Гарниковна Маргарян

ГБОУ ВПО Первого МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России

Email: edita@mail.ru
канд. мед. наук, ассистент кафедры терапевтической стоматологии Первого МГМУ им. И.И. Сеченова 119991, Москва, Россия

Е. П Пашков

ГБОУ ВПО Первого МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России

119991, Москва, Россия

Г. Э Баграмова

Российский университет дружбы народов

115093, Москва, Россия

Список литературы

Дополнительные файлы