Автоматизированные морфометрические исследования коллагеновых волокон как вспомогательный способ диагностики холодовой травмы

Актуальность. Холодовая травма является одной из наиболее значимых проблем для северных регионов нашей страны. Отморожения определяются как комплекс изменений, возникающих вследствие действия низких температур, которые приводят к морфологическим сдвигам в повреждённых тканевых структурах. В результате повреждаются кожа с подлежащими тканями и межклеточный матрикс, компонентами которого являются коллагеновые волокна, что в конечном итоге приводит к ремоделированию и затяжному течению раневого процесса. Морфометрические исследования в комплексе с количественным анализом микрофотографий (гистологических препаратов) с помощью ГИС-технологий позволяют отличить изменённые коллагеновые волокна под действием низких температур от относительно здоровых тканей.

Цель исследования. Оценить возможность применения компьютерного анализа микрофотографий в комплексе морфометрических исследований коллагеновых волокон при местной холодовой травме.

Материалы и методы. В исследование включены 84 больных с отморожениями нижних конечностей III и IV степени тяжести. Морфологическое изучение тканей и микрофотосъёмка выполнялись на микроскопе Leica DM2500 (Leica, Германия). Измерение толщины коллагеновых волокон выполнено на основе визуальных измерений характерных участков микрофотографии. Компьютерный анализ микрофотографий тканей зоны криоповреждения выполнен в программе ArcINFO (Esri, США). Статистическая обработка результатов исследования осуществлялась с помощью пакета программ SPSS Statistics (IBM Corp., США). Построение графиков и диаграмм выполнено с помощью пакета MS Office Excel (Microsoft Corp., США).

Результаты. При отморожениях происходит выраженное повреждение тканей, сопровождающееся деструктивными процессами компонентов внеклеточного матрикса. Низкие температуры способствуют изменению ширины и ориентации коллагеновых волокон в зоне повреждения. В этой связи изменение текстуры изображения гистологического препарата приводит к изменению численных характеристик стандартного отклонения коэффициента кривизны в исследуемой области микрофотографии. Таким образом, в  позднем реактивном периоде описанный комплекс морфометрических исследований позволяет отнести ту или иную микрофотографию к числу имеющих патологические признаки либо к образцу здоровых тканей.

1. Алексеев Р.З., Томский М.И., Гольдерова А.С., Потапов А.Ф., Алексеев Ю.Р., Семенова С.В., и др. Предупреждение развития некроза при отморожениях с оледенением тканей. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015; (8-1): 35-41.

2. Груздева О.С., Михайличенко М.И., Шаповалов К.Г. Морфологические особенности изменения тканей при отморожениях конечностей. Забайкальский медицинский вестник. 2022; (1): 104-113. doi: 10.52485/19986173_2022_1_104

3. Груздева О.С. Патологическая анатомия отморожений. Забайкальский медицинский вестник. 2020; (4): 137-144. doi: 10.52485/19986173_2020_4_137

4. Дуденкова В.В., Ширманова М.В., Лукина М.М., Фельдштейн Ф.И., Виткин А., Загайнова Е.В. Оценка структуры и состояния коллагена по сигналу генерации второй гармоники. Успехи биологической химии. 2019; (59): 181-218.

5. Капралов Е.Г., Кошкарёв А.В., Тикунов В.С. Основы геоинформатики: учебное пособие для студентов вузов; в 2 кн. М.: Академия; 2004.

6. Курлович Д.М. ГИС-анализ и моделирование. Минск; 2016.

7. Савельев А.А., Мухарамова С.С., Чижикова Н.А. Основы пространственного анализа в растровых ГИС: учебно-методическое пособие. Казань; 2015.

8. Шихов А.Н., Черепанова Е.С., Пьянков С.В. Геоинформационные системы: методы пространственного анализа. Пермь, Издательство ПГНИ; 2017.

9. Кистенев Ю.В., Вражнов Д.А., Николаев В.В., Сандыкова Е.А., Кривова Н.А. Исследование пространственной структуры коллагена с применением методов многофотонной микроскопии и машинного обучения. Успехи биологической химии. 2019; (59): 219-252.

10. Потехина Ю.П. Структура и функции коллагена. Российский остеопатический журнал. 2016; 1-2(32-33): 87-99.

11. Aziz J, Shezali HA, Radzi Z, Yahya NA, Abu Kassim NH, Czernuszka J, et al. Molecular mechanisms of stressresponsive changes in collagen and elastin networks in skin. Skin Pharmacol. Physiol. 2016; (29): 190-203. doi: 10.1159/000447017