СПОСОБ ОЦЕНКИ ТЯЖЕСТИ ТЕЧЕНИЯ ПСОРИАЗА Российский патент 2023 года по МПК G01N33/483 G01Q60/30 

Изобретение относится к области медицины, а именно к лабораторным методам исследования заболевания кожи, и может быть использовано для оценки тяжести течения псориаза. Одним из наиболее общих интегральных показателей структурно-функционального состояния мембран на молекулярном уровне являются упруго-эластические свойства, отражающие способности клеток к обратимым деформациям. Уникальную возможность изучения клеток предоставляет новый метод исследования - атомно-силовая микроскопия. Данный метод позволяет изучать свойства клеток без их предварительной обработки.

Проведение клеточной эластографии для изучения упруго-эластических свойств пораженной кожи у больных псориазом и здоровых людей (контроль) позволяет визуализировать сдвиговые упругие характеристики биологических мягких тканей. Таким образом, исследование упруго-эластических свойств кожи при псориазе позволит более точно оценить тяжесть течения псориатической болезни.

Известен способ оценки тяжести течения псориаза, осуществляемый клинически с помощью расчета индекса распространенности и остроты процесса (индекс PASI), основанного на определении шелушения, площади пораженной кожи, степени инфильтрации и эритемы (см. Мордовцев В.Н. и др. Псориаз (патогенез, клиника, лечение). - Кишинев: ШТИИНЦА, 1991, с.16-128).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа относится то, что определение тяжести течения псориаза данным способом затруднено вследствие его в значительной степени субъективного характера, что приводит к высокому проценту ошибок.

Известен способ оценки тяжести течения псориаза, состоящий в определении в сыворотке крови содержания растворимой формы антигена HLA I класса и при повышении уровня HLA I класса более 2000 ЕД/мл устанавливают тяжелое течение псориаза, а при значении менее 2000 ЕД/мл - легкое течение (см. патент РФ № 2242001, опубл. 10.12.2004).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа относится, погрешность в оценке результатов из-за влияния факторов, вызванных другими патологическими состояниями в организме обследуемого. Кроме того, способ требует продолжительной подготовки образца сыворотки крови к исследованию (инкубация 24 часа, большое количество реактивов и затрат ручного труда исследователя).

Известен способ оценки тяжести течения псориаза, заключающийся в том, что берут биоптат кожи из очага поражения, готовят криостатные срезы из нефиксированной ткани, полученный материал фиксируют холодным ацетоном, на срезы наслаивают рабочий раствор моноклональных антител к СD25-антигену, определяют в люминесцентном микроскопе относительное число СD25+-клеток, приходящихся на 500 кератиноцитов, по которым устанавливают оценку тяжести течения псориаза (см. патент РФ № 2187116, опубл. 10.08.2002).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа относится высокая экспрессия рецепторов CD25+, при гиперактивных синдромах (лимфолейкозы, тимома, отторжение трансплантата), кроме того, повышение их может свидетельствовать о ранней стадии воспалительного процесса. Все указанные процессы влияют на точность интерпретации результата у пациентов.

Задачей изобретения является создание способа оценки тяжести течения псориаза, обеспечивающего получение технического результата, состоящего в повышение объективности, точности оценки тяжести течения псориаза.

Указанный технический результат в способе оценки тяжести течения псориаза достигается тем, что способ включает проведение исследования биоптата кожи пациента из очага поражения.

Особенностью является то, что биоптат кожи наносят на подложку из слюды, проводят его сканирование методом атомно-силовой микроскопии в режиме спектроскопии и снимают силовые кривые подвода - отвода, и на основании полученных данных вычисляют модуль Юнга по формуле:

где:

zdefl - изгиб консоли;

k - жесткость кантилевера,

ν - коэффициент Пуассона;

R - радиус закругления иглы;

h - разница меду координатой точки контакта острия кантилевера с исследуемой поверхностью,

и при его значении равным от 0,51 до 1,5 МПа - диагностируют у обследуемого пациента наличие псориаза легкой степени тяжести, от 1,50 до 2,5 МПа - средней степени тяжести; от 2,51 до 3,5 МПа тяжелой степени тяжести.

Изобретение поясняется подробным описанием, клиническими примерами и иллюстрациями, на которых изображено:

на фиг.1 - кривые подвода-отвода, полученные при АСМ-сканировании образца кожи больного псориазом,

на фиг. 2 - кривые подвода-отвода, полученные при АСМ-сканировании образцов здоровой кожи.

Способ осуществляется следующим образом.

Сущность изобретения состоит в определении количественных показателей эластографии поверхности кожи при помощи атомно-силовой микроскопии. Проводят исследование биоптата кожи пациента из очага поражения. Биоптаты кожи получали путем пункционной биопсии - пункции верхних слоев кожи путем прокола ткани тонкой полой иглой. Поверхность кожи предварительно дезинфицировали спиртом и проводили аппликационную анестезию. Полученный биоптат погружали в физиологический раствор по общепринятой методике (Люцко В.В. Биопсия кожи в дерматологии «Современные проблемы здравоохранения и медицинской статистики» 2015 г., № 4.- с. 45-55).

Для изучения упруго-эластических свойств кожи применяли методику регистрации кривых подвода-отвода, выполняемой при помощи атомно-силовой микроскопии (АСМ) (Крымская К.И., Андреева Н. В., Филимонов А.В. Методика определения модуля Юнга биообъектов с помощью атомно-силовой микроскопии в широком диапазоне температур ниже комнатной // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Сер.: Физико-математические науки: научное издание. - 2016. - № 3 (248) в полуконтактном режиме с использованием сканирующего зондового микроскопа Solver P47-PRO (NT-MDT, Россия) с зондами серии NSG10 (NT-MDT, Россия) размером 95х30 мкм, имеющими золотое напыление, с жесткостью балки 17 Н/м, радиусом закругления иглы 10 нм.

Для определения упругих свойств биоптата, его наносили на подложку из слюды, производили снятие зависимостей прогиба кантилевера от расстояния между концом иглы и поверхностью образца. Получаемые в процессе измерений «кривые подвода-отвода» представляют собой графическое отображение зависимости отклонения кантилевера от его перемещения по вертикальной оси.

АСМ - сканирование образцов биоптатов исследуемых участков кожи производили в режиме спектроскопии, в основе которого лежит измерение степени деформации поверхности образца при его взаимодействии с вершиной зонда АСМ. Для этого производили расчёт модуля Юнга (упругости), который количественно характеризует ригидность исследуемых объектов. При вычислении модуля Юнга снимали силовые кривые подвода - отвода, которые использовали для расчета силы взаимодействия кантилевера и образца (фиг. 1, фиг. 2). Сканирование кератиноцитов производили в трех точках каждого образца.

Кривые, полученные в эксперименте, преобразовывали из системы координат «ток рассогласования» (DFL, нА) в систему координат «сила» (DFL, нН). Процесс преобразования осуществляли благодаря скрипту DFL_to_Force программного обеспечения Nova (НТ-МДТ, Россия). На преобразованных силовых кривых находили значения DX(нм), DY(нН), Y(нН), согласно которым производили расчет глубины проникновения кантилевера в образец:

,

где:

ΔZ - преобразованное значение силовой кривой по Dx(нм);

SetPoint - функциональный параметр, который определяет величину входного сигнала цепи обратной связи при сканировании (нА);

DFL0 - преобразованнное значение силовой кривой по Y(нА);

ΔDFL - преобразованное значение калибровки силовой кривой по DY (нН).

Кожа является вязкоупругим однородным материалом с высокоэластическими свойствами, она хорошо растягивается и удлиняется. Данная структура проявляет линейную зависимость между напряжениями и деформациями в диапазоне небольших деформаций, поэтому подчиняется закону Гука.

В связи с этим расчет силы прижатия кантилевера к образцу производили согласно закону Гука:

F=k⋅x,

где:

k - жесткость кантилевера;

х - глубина проникновения кантилевера в образец.

Модуль Юнга E, характеризующий упруго-эластические свойства клеток кожи, рассчитывали по формуле:

где:

zdefl - изгиб консоли (равен показателю X на кривых подвода/ отвода);

k - жесткость кантилевера (в работе использован кантилевер с жесткостью 17 Н/м);

ν - коэффициент Пуассона (коэффициент Пуассона для кожи равен 0,48);

R - радиус закругления иглы (равен 10 нм);

h - разница меду координатой точки контакта острия кантилевера с исследуемой поверхностью (показатель Y на кривых подвода/отвода) (Пронкевич С.А. Физико-механические свойства тканей человеческого организма при моделировании в программном комплексе ANSYS).

Использование данной методики подсчета модуля упругости Юнга позволило оценить и исследовать упруго-эластические свойства кожи при псориазе.

Было обследовано 118 биоптатов пораженных участков кожи при псориазе и 60 биоптатов участков кожи здоровых людей. В процессе изучения данного параметра установлено, что клетки кожи здоровых людей обладают более выраженными вязкоупругими свойствами, чем кератиноциты кожи больных псориазом. Данные исследований по степени тяжести течения псориаза приведены в таблице.

Таблица №
п/п Легкая Средняя Тяжелая Е, МПа PASI, балл Е, МПа PASI, балл Е, МПа PASI, балл 0,51-1,50 1-10 1,51-2,50 11-19 2,51-3,50 20-72 1. 0,82 4 1,51 11 2,93 42 2. 1,09 6 2,50 19 2,51 24 3. 0,67 3 2,41 19 3,47 65 4. 0,51 3 1,96 15 3,21 50 5. 0,95 4 2,04 16 2,96 38 6. 0,83 4 1,89 13 3,03 46 7. 1,14 7 2,36 18 2,87 34 8. 0,69 4 2,32 18 3,37 58 9. 1,50 10 1,93 14 3,5 68 10. 1,07 5 2,06 16 2,81 31

Модуль упругости Юнга у здоровой кожи составляет 0,1-0,5 МПа (см. https://rep.bntu.by/bitstream/handle/data/22318/С.%20214-218.pdf?sequence= 1&is Allowed=y).

По уровню модуля Юнга делают вывод о степени тяжести течения псориатической болезни, и при его значении равным от 0,51 до 1,5 МПа - диагностируют наличие псориаза у обследуемого пациента легкой степени тяжести, от1,50 до 2,5 МПа - средней степени тяжести; от 2,51 до 3,5 МПа тяжелой степени тяжести.

Изобретение иллюстрируется и подтверждается следующими нижеприведенными клиническими примерами.

Пример № 1.

Пациент М.

Диагноз: (L40.0) Псориаз вульгарный, распространенный, прогрессирующая стадия, смешанная форма. Среднетяжелое течение.

Заболевание у пациента длится около 15 лет, многократно лечился амбулаторно и стационарно. При поступлении в стационар: псориатический процесс носит распространенный характер. Высыпания локализованы на коже разгибательных поверхностей предплечий, нижних конечностях, туловище, волосистой части головы, сопровождаются умеренным зудом и чувством стягивания кожи. Очаги представлены ярко-красными мономорфными высыпаниями в виде нумулярных папул и бляшек, покрытых серебристо-белыми чешуйками. Положительны симптомы изморфной реакции Кёбнера, псориатической триады Ауспитца. Индекс PASI=13 баллов.

В соответствии с клиническими рекомендациями (2020 г.) назначено обследование: клинический анализ крови, включая лейкоцитарную формулу и исследование уровня тромбоцитов; анализ крови биохимический, включая исследование уровня креатинина, мочевины, билирубина, определение активности АЛТ, АСТ, гамма-глютамилтрансферазы и щелочной фосфатазы; клинический анализ мочи. УЗИ органов брюшной полости и органов малого таза, прицельная рентгенография органов грудной клетки в 2-х проекциях. Проба с туберкулином и консультация врача-фтизиатра, обследование крови на ВИЧ-1 и ВИЧ-2 инфекцию, вирусные гепатиты В и С.

До начала терапии из очагов высыпаний и участков внешне здоровой кожи полуавтоматической биопсийной иглой «Ultimate» проведен забор образцов тканей с последующим исследованием, с применением атомно-силовой микроскопии и оценкой модуля упругости (Юнга). В очагах высыпаний модуль упругости составил 1,86, во внешне неизмененной коже - 1,18 (у лиц без псориаза - 0,1-0,5 соответственно), что характеризует среднюю степень тяжести псориаза. Клиническое обследование подтвердило это предположение. В результате исследования уточнен диагноз - распространенный псориаз со средней степенью активности.

Пример № 2.

Пациент Ш.

Диагноз: (L40.0) Псориаз вульгарный, распространенный, прогрессирующая стадия, осенне-зимняя форма. Среднетяжелое течение.

Заболевание у пациента длится около 5 лет, обострения возникают вне зависимости от времени года, лечился амбулаторно.

При поступлении в стационар: псориатический процесс носит распространенный характер. Высыпания локализованы на волосистой части головы, кожных покровах туловища, разгибательных поверхностях верхних, нижних конечностей и ладонях. Высыпания представлены ярко-гиперемированными милиарными, лентикулярными папулами, бляшками, диаметром до 6.0 см. На поверхности эфлоресценций наблюдается выраженное шелушение. Симптом «псориатической триады» в очагах положительный. Индекс PASI=12 баллов.

В соответствии с клиническими рекомендациями назначено обследование (2015 г.): развернутый анализ крови, анализ крови биохимический общетерапевтический, общий анализ мочи.

До начала терапии из очагов высыпаний и участков внешне здоровой кожи полуавтоматической биопсийной иглой «Ultimate» проведен забор образцов тканей с последующим исследованием, с применением атомно-силовой микроскопии и оценкой модуля упругости (Юнга). В очагах высыпаний модуль упругости составил 1,78, во внешне неизмененной коже - 1,17, что характеризует среднее течение псориаза. В результате исследования уточнен диагноз - распространенный псориаз со средней степенью активности.

Таким образом, предложенный способ обладает преимуществом по сравнению с выявленными аналогами, что выражается в повышении объективности и точности определения тяжести течения псориатического процесса.

Изобретение относится к медицине, а именно к дерматологии, и может быть использовано для оценки тяжести течения псориаза. Осуществляют проведение исследования биоптата кожи пациента из очага поражения. Биоптат кожи наносят на подложку из слюды, проводят его сканирование методом атомно-силовой микроскопии в режиме спектроскопии и снимают силовые кривые подвода – отвода. На основании полученных данных вычисляют модуль Юнга по формуле:

где: zdefl - изгиб консоли; k - жесткость кантилевера, ν - коэффициент Пуассона равный 0,48; R - радиус закругления иглы; h - разница меду координатой Y точки контакта острия кантилевера с исследуемой поверхностью. При значении модуля Юнга равном от 0,51 до 1,5 МПа - диагностируют у обследуемого пациента наличие псориаза легкой степени тяжести, от 1,50 до 2,5 МПа - средней степени тяжести, от 2,51 до 3,5 МПа тяжелой степени тяжести. Способ обеспечивает возможность повышения объективности, точности оценки тяжести течения псориаза за счет проведения исследования биоптата кожи пациента из очага поражения с помощью сканирования методом атомно-силовой микроскопии в режиме спектроскопии и вычисления модуля Юнга. 2 ил., 1 табл., 2 пр.

Способ оценки тяжести течения псориаза, включающий проведение исследования биоптата кожи пациента из очага поражения, отличающийся тем, что биоптат кожи наносят на подложку из слюды, проводят его сканирование методом атомно-силовой микроскопии в режиме спектроскопии и снимают силовые кривые подвода - отвода, и на основании полученных данных вычисляют модуль Юнга по формуле:

где:

zdefl - изгиб консоли;

k - жесткость кантилевера,

ν - коэффициент Пуассона, равный 0,48;

R - радиус закругления иглы;

h - разница меду координатой Y точки контакта острия кантилевера с исследуемой поверхностью,

при его значении, равном от 0,51 до 1,5 МПа, - диагностируют у обследуемого пациента наличие псориаза легкой степени тяжести, от 1,50 до 2,5 МПа - средней степени тяжести; от 2,51 до 3,5 МПа тяжелой степени тяжести.