Острое снижение или полное прекращение поступления кислорода к головному мозгу является наиболее вероятной причиной гибели людей во время геморрагического шока и клинической смерти, а также плодов и беременных женщин во время патологических родов [6, 8, 10]. Известно, что наиболее уязвимыми к действию гипоксии являются клетки коры головного мозга, которые первыми теряют свою функциональную активность и погибают. Тем не менее, современные стандарты оказания неотложной медицинской помощи, до сих пор, не включают методы бесконтактной диагностики изменений, происходящих в организме взрослого и ребенка при остром гипоксическом повреждении клеток коры мозга [2, 4, 7].
В последние годы, благодаря внедрению в медицинскую практику инфракрасной термографии и тепловизоров установлено, что мониторинг динамики локальной температуры поверхности тела человека и животных с помощью тепловизора позволяет безопасно и бесконтактно диагностировать появление и развитие зон локальной гипотермии, возникающих при гипоксии и ишемии [1, 5]. В частности установлено, что температура подушечек пальцев рук у взрослых и теменной части головы у плодов при гипоксии уменьшается, а при гипероксии повышается [4]. Это позволяет надеяться на то, что мониторинг локальной температуры определенных оголенных частей тела человека с помощью тепловизора может стать новым методом лучевой диагностики гипоксического повреждения клеток коры головного мозга [3, 9].
В связи с этим, изучение динамики температуры и инфракрасного изображения тела человека при обратимой гипоксии является актуальным.
Цель исследования – изучить динамику локальной температуры и инфракрасного изображения поверхности головы и пальцев рук человека в условиях апное и вентиляции легких дыхательным газом.
Материалы и методы исследования
С помощью тепловизора марки ThermoTracer Th9100XX (NEC, USA) в диапазоне температур + 25 –+ 36 °С исследована динамика температуры и инфракрасного изображения пальцев рук у 40 здоровых добровольцев, поверхности головы у 5 пациентов после трепанации черепа и у 20 плодов в финальной части физиологичсеких родов у рожениц. Исследование проводили в помещениях с температурой окружающего воздуха + 24 –+ 25 °С. Статистическая обработка результатов проведена с помощью программы BIOSTAT. Вычисляли среднюю арифметическую (М), ошибку средней арифметической (m), коэффициент достоверности. Степень различий показателей определяли по отношению к исходным показателям, разницу значений считали достоверной при P ≤ 0,05.
План исследований был ранее одобрен этическим Комитетом Ижевской государственной медицинской академии на основании принципов, которые изложены во Всемирной Медицинской Декларации в Хельсинках.
Результаты исследования
и их обсуждение
Результаты наших исследований показывают, что температура пальцев рук и/или поверхности головы у плода во время родов и у взрослого человека при наличии трепанационного отверстия в черепе зависит от достаточности обеспечения организма кислородом в реальном времени. Показано, что пальцы рук и голова живого плода и живого взрослого человека изображаются на экране тепловизора в норме преимущественно в желто-оранжево-красном цветах (рис. 1).
а)
б)
в)
Рис. 1. Инфракрасное изображение: а – ладонной поверхности правой кисти
здорового добровольца, С., 24 лет, б – головы плода в финальной стадии родов,
в – лица здорового добровольца Д., 26 лет
Показано, что в норме индивидуальные значения локальной температуры кожи головы в области проекции щели в черепе находятся у взрослых и детей в диапазоне от + 30.5 до + 36.5°C, а значения локальной температуры в подушечках пальцев рук у взрослых – в диапазоне от + 27,1 до + 35,4 °С. При этом в норме температура поверхности головы в области проекции родничков (у плодов) и трепанационных отверстий в черепе (у взрослых людей), как правило, превышает температуру поверхности головы над костями черепа у взрослых – на 1,60 ± 0.12°C (P < 0.05, n = 5) (рис. 2), а у плодов – на 2,8 ± 0.21°C (P < 0.05, n = 20).
Рис. 2. Инфракрасное изображение головы пациента В., 56 лет, через 12 дней после
трепанации черепа (стрелками указаны значения температур поверхности кожи головы
в точке А – над интактной поверхностью, и в точке В – над трепанационным отверстием)
При этом в норме инфракрасный портрет пальцев рук и головы не претерпевает существенных изменений в цвете во время исследования.
При добровольной задержке дыхания температура в области кончиков пальцев рук и в голове в области проекции щелей черепа в первые секунды не изменяется, но затем начинает понижаться. При этом после восстановления дыхания (после начала вентиляции легких дыхательным газом) температура в исследуемых областях тела повышается и через несколько секунд достигает первоначальных значений, а затем превышает исходное значение на 0,1 –1,5°C. В итоге в бывшей зоне локальной гипотермии формируется зона локальной гипертермии (рис. 3).
Рис. 3. Инфракрасное изображение головы того же пациента через 60 секунд после
прекращения добровольного апноэ и восстановления дыхания (стрелками указаны
значения температур поверхности кожи головы в точке А – над интактной
поверхностью, и в точке В – над трепанационным отверстием)
Особо следует выделить то, что длительность сохранения исходной температуры в исследуемых поверхностях тела у всех исследуемых была разная. Она, по-видимому, определяется резервами адаптации их и всего организма к гипоксии. Кроме этого, была разной температура и длительность периода последующей локальной гипертермии.
Таким образом, инфракрасная термография подушечек пальцев рук и поверхности головы над не заросшими родничками у ребенка и над трепанационным отверстием у взрослого человека позволяет судить о глубине гипоксического повреждения коры головного мозга и адекватности вентиляции легких дыхательным газом.