Skip to Content

Система для исследования мукоцилиарного клиренса слизистой оболочки полсти носа

ID: 2014-05-3883-A-3967
Оригинальная статья (свободная структура)
ГБОУ ВПО Саратовский государственный медицинский университет им. В.И.Разумовского Минздрава России, ФГБОУ ВПО Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

Резюме

Мукоцилиарный клиренс (МЦК) — это неспецифический механизм, осуществляющий местную защиту слизистой оболочки органов дыхания от внешних воздействий, включая инфекцию. Ведущая роль в защитной функции носа и околоносовых пазух принадлежит слизистой оболочке, которая покрыта псевдомногослойным эпителием, состоящим из мерцательных, бокаловидных, а также коротких и длинных вставочных эпителиоцитов. Мерцательная клетка на своем свободном конце имеет многочисленные реснички  – по 250–300 ресничек длиной около 7 мкм. Движение ресничек мерцательного эпителия слизистой оболочки носа осуществляется посредством скольжения микротрубочек, составляющих фрагменты ресничек, относительно друг друга. Движение ресничек строго направлено — от преддверия полости носа в сторону носоглотки; в околоносовых пазухах – имеет сложный и причудливый характер. Для своего осуществления мукоцилиарный клиренс обеспечивается назальным секретом, который вырабатывается железами слизистой оболочки полости носа и околоносовых пазух. Основная задача мукоцилиарного клиренса – это транспортировка в строго определенном направлении осаждающихся на поверхности эпителия из воздушной среды микроскопических частиц.

Ключевые слова

Мукоцилиарный клиренс, МЦК

Статья

Мукоцилиарный клиренс повреждается при различных процессах, как острых, так и хронических. Известны также заболевания, сопровождающиеся врожденными дефектами реснитчатой системы эпителия человека. На мукоцилиарный клиренс также воздействуют различные лекарственные препараты (например, интраназальные деконгестанты увеличивают время мукоцилиарного транспорта в несколько раз).

Развитие хронических процессов в полости носа и околоносовых пазухах в первую очередь связано с появлением дефектов в системе мукоцилиарного клиренса слизистой оболочки полости носа и околоносовых пазух. Нарушение эвакуации отделяемого из пазух, дисфункция при этом соустий является научно-обоснованной базой для разработки эндоназальных щадящих ринохирургических методик – так называемой FESS (Functional Endoscopic Sinus Surgery), широко внедряемой в мире в последние десятилетия.

Однако возможности наблюдения за мукоцилиарным клиренсом очень ограничены. В настоящее время в клинической практике широко используется только старинный метод сахаринового теста, при котором оценивается время прохождения частицами сахарина, введенными за преддверие полости носа в носоглотку и глотку. Предложенные ранее методики микровидеоэндоскопии, ввиду их сложности не получили широкого распространения. Уровень развития техники до последних лет не позволял создать широко доступные системы, в которых будет производится цифровая высокоскоростная съемка (до 50 кадров/сек) под значительным увеличением (3000-5000 раз) , что позволило бы проводить запись движений ресничек отдельных клеток, взятых при помощи браш-биопсии из полости носа или околоносовых пазух.

На основе современной техники нами создан специальный комплекс, состоящий из лабораторного микроскопа «Zeiss», с тубусом для фотосъемки, оптического кольца-переходника, при помощи которого на тубус одета камера фирмы «Canon» 550D. На микроскопе смонтирована система передвижения оптического стола на базе МК Atmega 328 и двух шаговых моторов, таким образом, управление передвижением препарата полностью автоматизировано; таким же образом при помощи шагового двигателя управляется и настройка микровинта микроскопа. После помещения препарата на столик и настройки макровинта, остальная работа с микроскопом производится автоматически. Результат – вид препарата наблюдают на экране монитора персонального компьютера. Видеопоток также сохраняется в файлах *.mov. Для дальнейшей обработки полученных видеоданных было создано соответствующее программное обеспечение.

Программа разбивает видеоряд на последовательность кадров. Затем оператор выделяет на одном из кадров прямоугольную область интересную для исследования, и все части кадра не вошедшие в данную область отсекаются. Такое же отсечение, с аналогичными параметрами (размер и местоположение области исследования) повторяется для всех кадров последовательности.

На рисунке 1 показан нулевой кадр полученного видеофайла с выделенной областью интереса, содержащей, предположительно, изображение реснички мерцательной клетки. Размер кадра равен 1280х720 пикселей, частота видеопотока – 50 кадров в секунду, изображение полутоновое, количество градаций цвета равно 256, размер выделенной области - 61х101  пикселей. В данном случае рассматривались 151 кадр видеофайла, что соответствует 3.02 секундам видеосъемки.

На рисунке 2 показаны выделенные, согласно указанной на рисунке 1 области интереса, фрагменты кадров. Для демонстрации динамики изображения приведены с интервалом в 10 кадров, т.е. 0, 10, 20, 30, ... , 150 кадр.

Затем, для получения более отчетливых контуров, изображения могут быть обработаны согласно параметрам заданным оператором.

На рисунке 3 показан результат поочередного применения к рассматриваемой последовательности функции увеличения контрастности, медианного фильтра 7х7, функции уменьшения количества градаций цвета до пяти уровней, медианного фильтра 5х5.

В настоящее время проводится работа по подбору оптимальных параметров обработки видеофайлов и автоматизации анализа получаемых изображений.

Литература

1. Герберт Рихельман, A.C. Лопатин, Мукоцилиарный транспорт: экспериментальная и клиническая оценка. Росс, ринология №4 1994

2. Кобылянский В.И. Методы исследования мукоцилиарной системы: возможности и перспективы, терапевт. Архив, 2001, №3, 73-76.

3. Ланцов A.A., Лавренева Г.В. Особенности микроциркуляторного русла слизистой оболочки полости носа у лиц старших возрастных групп.// Вестн. Оторинолар.-199С),№1.-с.44-47

4. Lale, A. M., Mason, J. D. T., Jones, N. S. Mucociliary transport and its assessment: a review Clinical Otolaryngology & Allied Sciences, Volume 23, Number 5, October 1998 , pp. 388-396(9)

Рисунки

<p> Рисунок 1</p>
Кадр видеофайла с выделенной областью интереса.
<p> Рисунок 2</p>
Фрагменты кадров видеофайла
<p> Рисунок 3</p>
Фрагменты кадров видеофайла после обработки
0
Ваша оценка: Нет



Оптимальный хостинг для Drupal, Wordpress, Joomla, Битрикс и других CMS, быстрые и надежные сервера, круглосуточная техподдержка Яндекс.Метрика