Около года назад я опубликовал свою статью Как спастись от «зайцев». Инструкция по борьбе с ультрафиолетом в которой достаточно подробно рассказал про ультрафиолет, его воздействие на ткани человека и способы лучевой защиты. Однажды на досуге я задумался над тем, в какой форме чаще всего приходится сталкиваться с «рукотворным» (т.е. не из спектра Солнца) ультрафиолетом. Вышло, что наиболее популярный УФ — это мягкий УФ и флуоресценция, которую он способен вызывать. Наиболее популярный вариант у моих дружков — это просвечивать друг друга и потом спрашивать у меня, что значит тот или иной цвет пятна на коже, и не грибок ли это. Чтобы раз и навсегда этот вопрос закрыть представляю очередной туториал. На этот раз, по диагностике кожных заболеваний ультрафиолетом лампы Вуда. Так что если интересно, как с помощью «дискотечного ультрафиолета» можно определить наличие чесотки/грибка на ногах/лишая (в том числе у любимого котика), а также про то, как лампа с aliexpress за 5$ может помочь диагностировать рак кожи и бороться с борщевиком — читаем под катом. Только наукоёмкое самоделие, с пожеланием крепкого здоровья в Наступающем 2020 году!
Закинь в закладки, %username% :)



От автора: в общем налепило мне любимое комьюнити минусов за прошлую мою «алкоголическую статью», причем налепило больше чем я смог собрать за все свои статьи вместе взятые, и over 40% из них — c мотивировкой «не хабротематика». Что ж, лишний раз я убедился в том, что читатели хабра сугубо за здоровый образ жизни. В знак искупления — один из старых черновиков уходящего года, который уж точно полезнее средства от похмелья :).

Про мягкий ультрафиолет

Посвящается памяти Роберта Вильямса Вуда...

Мягкий «ближний» длинноволновый ультрафиолет (UVA, 315—400 нм) активно используется в областях, cвязанных с визуализацией (т.е. переводом в формат, доступный глазу). Основана эта возможность на том, что благодаря высокой энергетической наполненности, фотоны ультрафиолета могут переводить атомы многих органических и неорганических соединений в возбужденное (*) состояние и тем самым вызывать явление люминесценции, или нетеплового свечения (как правило, в видимом диапазоне, из-за чего все это так ценится нашими, не слишком чувствительными к другим диапазонам, глазами). Признанный источник длинноволнового ультрафиолета — это лампа Вуда.

Изобретена была эта лампа, а точнее стекло ее колбы, в 1903 году балтиморским физиком Робертом Вудом, про которого ну просто никак нельзя не сказать пару слов.

Человек это был очень неординарный, великий ученый и удивительный человек (это его рук дело — широкоугольный объектив "рыбий глаз" и инфракрасная и ультрафиолетовая фотография). Настоятельно рекомендую в свободное время прочитать прекрасную книгу В. Сибрука "Роберт Вильямс Вуд. Современный чародей физической лаборатории" чтобы в этом убедиться. Таких ученых достаточно немного, изобретателей и «многостаночников»,

Вуд сделал множество открытий, но благодарны сейчас мы за его кобальтовое стекло. Состав, придуманный им поглощал все световые лучи, за исключением длинноволнового ультрафиолета 320-400 нм с пиком в 365 нм. Фактически, «фильтр Вуда» — это барий-натриевое силикатное стекло + 9% оксида никеля/кобальта.

В 1925 году изобретение Вуда нашло свое применение для экспресс-диагностики грибковых инфекций волос, что и было продемонстрировано учеными Маргаро и Девисом. Было установлено, что в диапазоне 360-370 нм, многие продукты жизнедеятельности грибков, бактерии и микрочастицы токсинов дают хорошо различимое яркое свечение различные оттенков.

На этой особенности микроорганизмов и основан достаточно известный метод экспресс-диагностики называемой люмдиагностика или люминесцентная диагностика. Технология простая, доступная даже непосвященному пользователю (с последующей, естественно, явкой к врачу) и поэтому активно применяется в дерматологии, косметологии и ветеринарии, для экспресс-определения (притом достаточно точного) различной патологий на кожных покровах.

Лампы Вуда компактные, долговечные, экономичные (мощность <1 мВт/см²), дешевые и простые в использовании. Купить за 3-5 долларов можно лампу на любой вкус (по мощности и типу цоколя) без проблем можно как на ebay, таки и на aliexpress. Если что — запрос по ключевым словам BLB Black Light Bulb UV. Если найдете в родном городе в таком диапазоне цен — можно смело брать (в Минск ценник х5 и выше, на те же лампы с алиэкспресс). Стоит отметить, что в последнее время лампы потихоньку начали вытеснятся линейками УФ-светодиодов с длиной волный 365 нм, которые так же могут использоваться для люмдиагностики в дерматологии. Но мне с лампой (особенно цилиндрической) работать привычнее, если честно.


Замечание про черный свет. Лампу Вуда часто еще называют «лампой черного света», но технически это не совсем правильно. Настоящая лампа черного света имеет колбу из прозрачного стекла, которая фильтрует средне- и коротковолновое ультрафиолетовое излучение и излучает большое количество видимого синего света вместе с длинноволновым ультрафиолетом. Типичным примером такой лампы могут быть ультрафиолетовые лампы в ловушках для насекомых. С помощью таких ламп достаточно трудно увидеть флуоресценцию из-за большого количества видимого света (= необходим дополнительный фильтр Вуда). Такие фильтры продаются для фильтрации видимого света в якобы УФ-фонариках (излучающих в основном синий видимый свет over 400 нм с небольшой долей ультрафиолета).


Учитывайте это и если есть сомнения, просите китайского продавца сбросить вам характеристику спектра. Для стеклянных ламп это в большинстве случаев отображено в документации.

Люминесцентная диагностика

Как я уже упоминал, с помощью освещения длинноволновым UVA ультрафиолетом можно обнаружить патологический процесс, протекающий на поверхности кожи, на начальной стадии развития, зачастую не видимой невооружённым глазом. Связано это все с теми же продуктами жизнедеятельности микроорганизмов способных флуоресцировать под ультрафиолетом.

Кстати, способны к флуоресценции и совершенно здоровые органы. Например лампы Вуда используются в эстетической медицине для определения старения кожи, или в офтальмологии для проверки роговицы глаза на предмет царапин и посторонних предметов.

Здоровая кожа в мягком ультрафиолете практически не флуоресцирует, или флуоресцирует слабо (за счет эластина, ароматических аминокислот и метаболитов меланина). Свечение кожи — важный диагностический признак, который используется и в косметологии.


При попадании света на кожу фотоны с более короткими длинами волн, особенно UVB (290–320 нм) и UVA (320–400 нм), легче рассеиваются роговым слоем и эпидермисом. Фотоны же с большей длиной волны, например видимый диапазон (400–800 нм), проникают глубже в дерму.


Светло-синее свечение свидетельствует о нормальной здоровой коже, интенсивная синяя окраска говорит о повышенной сухости кожных покровов. Фиолетовый цвет является признаком чувствительной кожи. Распознать воспаленные участки ткани можно по белой окраске свечения, однако, если оно едва различимо, то велика вероятность обычного загрязнения. Коричневый цвет возникает при гиперпигментации (о ней ниже).

Расстройства пигментации

Наиболее распространенными «пятнами на коже» которые можно увидеть с помощью лампы Вуда являются обычные патологии пигментации. Мягкий УФ позволяет проявить даже незначительные изменения пигментации. Гипопигментированные пятна (с недостатком пигмента меланина) становятся более светлыми. Гиперпигментированные пятна (с избытком пигмента, вроде веснушек) под лампой Вуда становятся более темными. Если меланин откладывается в дерме цвет пятна не меняется, а депигментированные пятна полностью лишенные меланоцитов выглядят белыми. Мягкий ультрафиолет может быть использован для определения глубины меланина в коже и его локализации (изменения в пигментации четче видны в мягком ультрафиолете). Остановимся на самых распространенных пигментарных нарушениях подробно.

Мелазма является наверное самым распространенным гиперпигментарным заболеванием кожи, вызванным перепроизводством пигмента на участках, подверженных воздействию солнца (главным образом на лице).


Лампу Вуда можно использовать не только для постановки диагноза меланодермии, но и для определения типа гиперпигментации (эпидермис/дерма), а также проверки эффективности лечения (мелазма эпидермиса быстрее реагирует на всевозможные депигментирующие кремы). Мелазма эпидермиса демонстрирует усиление контраста пятен по сравнению с проверкой на видимом свете.


В противоположность ей мелазма дермы, имеющая зачастую слегка голубоватый оттенок при естественном свете, в мягком ультрафиолете себя проявляет слабо и не дает четких контрастных пятен. Такая же ситуация может наблюдаться и в случае людей с темным цветом кожи (мелазма лучше заметна в видимом свете, чем в мягком УФ).

Вторым по распространенности дефектом пигментации, идентифицируемым УФ, является витилиго. Витилиго — это заболевание, при котором кожа и волосы теряют меланоциты, что приводит к появлению на коже «обесцвеченных» пятен, различающихся по размеру и форме. Лампа Вуда может быть использована для подтверждения диагноза при подозрении на витилиго.


При витилиго из-за потери эпидермального меланина депигментированные пятна светятся ярким голубовато-белым цветом и обладают резкими границами. Помимо идентификации витилиго, с помощью ультрафиолета лампы Вуда можно отличить это заболевание от: разноцветного питириаза (т.н. «морской грибок») дающего желтую флуоресценцию (про грибки еще будет ниже); от белого (асбестового) питириаза, характеризующегося малой меланоцитной активностью и не дающего свечения в УФ (автофлуоресценция); анемического невуса не проявляющегося в ультрафиолете (автофлуоресценция).

Из других гипопигментарных расстройств еще нужно упомянуть и прогрессирующий макулярный гипомеланоз, который выражается в образовании не зудящих, чешуйчатых, гипопигментированных пятен, в основном локализованных на туловище.


Заболевание дает яркую голубовато-белую флуоресценцию связанную с недостатком меланина. Интересно, что иногда гипомеланоз с белым свечением может попутно давать кораллово-красную флуоресценцию фолликулов волос, связанную с наличием копропорфирина III, продуцируемого Пропионбактериями акне (о них в разделе бактерий).

Еще одним заболеванием для идентификации которого рекомендуется лампа Вуда является Туберозный склероз (болезнь Бурневилля), которую иногда называют «ясеневой пятнистостью», из-за образования овальных пятен, похожих на листья ясеня.


На светлой коже очень тяжело заметить эту патологию, но она очень легко идентифицируется в мягком ультрафиолете.


Стоит отметить, что такое заболевание как проказа (лепра) так же дает яркий голубоватый оттенок флуоресценции, похожий на флуоресценцию туберозного склероза, но пятна имеют размытую форму.

Если в случае пигментных расстройств приходится иметь дело с различными интенсивностями голубовато-белого цвета, то гораздо большее разнообразие цветов дают грибковые и бактериальные заболевания.


Более подробная информация представлена в таблице:


Остановлюсь подробнее на самых ярких представителях.

Поверхностные грибковые инфекции

Грибки и дрожжи вызывают дерматомикозы кожи, волос и ногтей. Возбудители этих заболеваний чаще всего относятся к трем видам — Microspora, Trichophyton и Epidermophyte.

Первым из обнаруженных грибков был возбудитель стригущего лишая. Флуоресцирующим продуктом жизнедеятельности грибка был птеридин.


Дерматофиты, которые вызывают флуоресценцию, как правило, являются членами рода Microsporum. Но отсутствие флуоресценции не обязательно исключает стригущий лишай, так как большинство видов Trichophyton, за исключением T. schoenleinii, не флуоресцентны (cм. таблицу ниже).


Использование лампы Вуда отлично подходит для массового обследования в школах/детских садах для контроля эпидемий. Люмдиагностика может помочь в оценке продолжительности и эффективности лечения по проявлению не флуоресцирующих волос.

Очень отчетливо с помощью мягкого ультрафиолета детектируется отрубьевидный или разноцветный лишай. Продукты жизнедеятельности вызывающих его спорообразующих дрожжей Malassezia furfur дают желтовато-белую или медно-оранжевую флуоресценцию. С помощью лампы можно обнаружить инфекцию в латентной стадии и оценить степень поражения.


Аналогично рассмотреным ранее грибкам дает птиридиновую флуоресценцию и стригущий лишай


После грибков переходим к бактериям.

Бактериальные инфекции

Псевдомонадные возбудители вырабатывают в процессе жизнедеятельности пигмент пиовердин или флуоресцеин, дающий яркую зеленую флуоресценцию под УФ.


Мягкий УФ допускает раннее обнаружение псевдомонадной инфекции ожоговых ран, распространенные кожные эрозии при пузырчатке, токсический эпидермальный некролиз и синдром Стивенса-Джонсона.

Бактерии Corynebacterium minutissimum связанные с эритразмой дают кораллово-красную флуоресценцию из-за водорастворимого копропорфирина III, продуцируемого организмами. Поэтом желательно не мыть подозрительную область тела до обследования с помощью лампы. Латентная форма этих бактерий чаще всего локализуется между пальцами ног или на коже головы.


Из-за коралловой флуоресценции лампа Вуда является прямым диагностическим средством, позволяющим отличить эритразму от опрелостей, опоясывающего лишая или псориаза.

Юношеские акне (угри) также могут быть идентифицированы с помощью лампы Вуда, из-за того, что пигмент копропорфирин является основным порфирином, продуцируемым Пропионбактериями акне. Поэтому при освещении мягким ультрафиолетом угри дают оранжево красную флуоресценцию.


Причем интенсивность свечения коррелирует с популяцией бактерий внутри черных угрей, а значит можно в домашних условиях определить эффективность работы того или иного средства против угрей («доверяй, но проверяй» — по поводу рекламы средств угрей).

Об инфекций переходим к нарушениям метаболизма.

Порфирии

Порфирия — нарушение обмена веществ, вызванное ферментативным нарушением в биосинтезе гемоглобина, выражающееся в повышенном содержании порфиринов в крови и тканях.


С помощью лампы Вуда можно обнаружить избыток порфиринов в зубах, моче, образцах кала, эритроцитах и ??волдырях при различных видах порфирий.


Добавление разбавленной соляной кислоты к исследуемому образцу усиливает флуоресценцию из-за перехода порфириногенов в порфирины. На картинке ниже — флуоресценция образцов мочи пациента с порфирией (слева) при освещении мягким УФ.



Онкология (рак) кожи

В некоторых случаях, флуоресценцию подобную угревой (=красного цвета), обусловленную наличием прото- или копропорфиринов, могут иногда давать плоскоклеточные карциномы, незлокачественные язвы ног и некоторые злокачественные новообразования желудочно-кишечного тракта или дыхательных путей.

Это достаточно важное свойство мягкого ультрафиолета, хотя бы с той точки зрения, что а)онкологи уже устали повторять что рак можно победить, если выявить его на ранней стадии и б) рак кожи стоит на третьем месте по частоте случаев выявления у российских мужчин (после рака легких и рака предстательной железы) и на втором (после рака молочной железы) — у женщин. И среди всех разновидностей упомянутого онкологического заболевания, самый распространенный — плоскоклеточный рак (разные виды карцином).

В 1999 году было установлено, что эндогенные порфирины, преимущественно накапливаются в опухолевых тканях, а значит лампа Вуда может помочь эти ткани идентифицировать. Притом метод достаточно простой. Он включает нанесение на подозрительный участок кожи 20% мази на основе 5-Аминолевулиноврй кислоты (мазь Аласенс), которая стимулирует образование протопорфирина IX и выдерживание в таком состоянии 4-5 часов для накопления оного в количестве, способном к флуоресценции в мягком ультрафиолете.


По той же причине, аминолевулиновая кислота применяется как действующий агент в фотодинамической терапии, позволяя, помимо диагностики, эффективно использовать ее фотодинамическую активность для уничтожения поверхностных или полостных опухолей (например базально-клеточной эпителиома и плоскоклеточная эпителиома).


Идентифицируются и болезнь Боуэна, экстрамаммарная болезни Педжета (=рак соска молочной железы) и солнечные кератозы.


Если кому-то интересно (и лень искать статьи из библиографии самостоятельно), некоторые доп. материалы по этой теме будут прикреплены в в моем телеграм-канале)

Другие проявления флуоресценции

Очень полезным в определенных кругах может стать метод определения заражения чесоткой с помощью лампы Вуда. Метод требует использования тетрациклиновой пасты (или раствора флуоросцеина) в качестве красителя, но достаточно точно укажет ходы чесоточного клеща (пруфтут). Кстати именно с этим связан и тот факт, что у людей, проходящих курс лечения тетрациклином может наблюдаться желтая флуоресценция выходных отверстий волосяных фолликулов (но только при достаточном уровне лекарства в крови). Соответственно, отсутствие такой флуоресценции может указывать либо на плохую абсорбцию антибиотика в желудке, либо на то, что пациенты выбрасывает таблетки :).

Лампа Вуда может быть полезна при хромидрозе (т.н. «кровавый пот»)— заболевании, которое сопровождается патологической секрецией потовых желез, при этом пот имеет различную окраску (зеленую, голубую, красную, желтую или другие цветовые оттенки).


Прямым следствием хромидроза является синтез потовыми железами особого вещества — пигмента липофуксина (например у людей, работающих с медью, кобальтом, пирокатехинами и т.п.). Липофусцины содержащиеся в поту пациентов с хромидрозом легко идентифицируются на одежде в мягком УФ.

Мягкий ультрафиолет может быть полезен косметологам при проведении химического пилинга. Добавление салициловой кислоты (в соотношении 1:5) или флуоресцеина натрия (в соотношении 1:15) к скрабам и наблюдение за зеленой и желто-оранжевой флуоресценцией (соответственно) поможет избежать перерасхода отшелушивающего раствора и точно контролировать равномерность его нанесения на кожу.

«мысли про борщевик»: мягкий ультрафиолет лампы Вуда также используется для обнаружения фотосенсибилизаторов (веществ увеличивающих чувствительность кожи к воздействию света) в косметических средствах и средствах бытовой химии. Прекрасно светятся эозин, галогенированные салициланилиды, кумарины и фурокумарины. Именно благодаря наличию последних стал печально известен Борщевик Сосновского. Так штэ, отправляясь в борщевиковый лес, не забудь с собой лампу Вуда, %username%.

Ветеринарное примечание

В случае с братьями нашими меньшими лампа Вуда традиционно применяется для раннего диагностирования микроспории или дерматофитоза (он же стригущий лишай). Не сильно ошибусь, если скажу, что этой заразы боится любой хозяин пушистого питомца.

Самым распространенным возбудителем микроспории является зоофильный гриб Microsporum canis. Притом грибок может передаваться как от питомца человеку, так и от человека питомцу. Кстати, если в 20-х годах прошлого века мягкий ультрафиолет опробовали для диагностики кожных заболеваний у человека, то в 1933 лампа Вуда впервые была использована для идентификации грибка на коже больного котенка. Несложно догадаться, что там нашли Microsporum canis.

Исторически лампа Вуда использовалась в качестве основного инструмента при выявлении заболеваний микроспорией у животных (+ проверка эффективности лечения, особенно в больших группах животных).


Характерная зеленая флуоресценция, наблюдаемая на шерсти заболевших микроспорией животных обусловлена присутствием уже знакомого нам птеридина. Но стоит отметить, что в некоторых случаях микроспория может быть вызвана и другими грибами рода Microsporum, например M. gypseum или M. persicolor, которые флуоресценции могут не давать.

Вот теперь, озвучив все возможные применения лампы Вуда осталось только рассказать, как правильнее ей пользоваться.

Оптимальные условия для проведения диагностики

Работа с лампой Вуда не требует особых навыков. Но для получения наилучших результатов самодиагностики нужно придерживаться следующих рекомендаций:

• Перед проверкой даем лампе прогреться пару минут
• Желательно проводить проверку в абсолютно темной комнате (=без окон/с плотно зашторенными окнами).
• Проверяющий должен предварительно посидеть в темноте и адаптироваться к ней, чтобы достаточно точно видеть контраст/флуоресценцию
• Лампа должна находится на расстоянии 5-15 см от пораженного места (не вплотную!)
• Перед проверкой на лампе Вуда желательно не мыть пораженные области тела, чтобы не смыть метаболиты бактерий/грибов (которые дают свечение, являются водорастворимыми и могут дать ложноотрицательный результат из-за разбавления водой)
• Желательно не использовать медикаменты/косметику способную к флуоресценции перед проверкой. Сюда можно внести мази содержащие вазелин (голубая или пурпурная флуоресценция), салициловую кислоту (зеленая флуоресценция), а также пух и пыль от тканей и одежды, дающих голубую флуоресценцию. Нельзя использовать настойку йода и анилиновые красители.

Важное замечание про лучевую защиту глаз


Говоря про защиту глаз, продублирую картинку из моей прошлой уф-статьи, где наглядно показано, как глубоко проникает и насколько хорошо поглощается УФ различными структурами и тканями глаза.


Видно, что ближний, или мягкий УФ длинноволнового диапазона (315—400 нм) практически полностью задерживается хрусталиком (особенно у людей среднего и пожилого возраста). Вроде как и мелочь, а неприятно.

Поэтому поликарбонат, поликарбонат и еще раз поликарбонат, хотя бы простой, как в простых тактических очках. Ну а я себе для работы с жестким уф прикупил недорогих (~1,7$) оранжевых, типа "очки защитные О-45-УФ Визион" от ОАО Суксунский оптико-механический завод, правда в Минске их пришлось поискать, видимо никто не работает с УФ, или по-старинке уверен, что «уф задерживают любые очки». Этот вопрос обсуждался в упомянутой выше статье.

Заключение

Надеюсь, что мне удалось донести до читателя факт о том, что лампа Вуда — прекрасное инструментальное средство для DIY-дерматологии, косметологии и ветеринарии. Дешевое, доступное каждому и простое в обслуживании. Притом может оно применяться не только у человека, но и у животных (там где однотипные возбудители), особенно в случае, когда нужно работать с большими группами животных. Вообще, на мой взгляд, лампу Вуда в обязательно порядке должен иметь каждый волонтер или зоозащитник. Интересным перспективным направлением является диагностика некоторых видов рака кожи.

Disclaimer: предвидя традиционное «зачэм заниматься самолечением, должен врач смотреть и аоыоаоыо», напоминаю, что это просто неинвазивный метод диагностики. И человеку все равно придется идти к официальному дерматовенерологу для подтверждения диагноза и получения лечения. А диагностики, диагностики много не бывает. Лампа Вуда запросто сможет подтолкнуть кого-нибудь к походу в поликлинику. Думаю не стоит напоминать, насколько важно раннее определение заболевания для его лечения.

А друзьям-врачам, которые будут с использованием статьи готовить методички просьба на нее ссылаться, дяде Серёже тоже иногда нужно «цитирование в РИНЦ» для внутрилабораторных отчетов :)

На это все. Еще один черновик уходящего года успешно опубликован. Напоминаю, что все обновления, промежуточные заметки из которых потом плавно формируются хабра-статьи, ну и конечно же дополнительные файлы к статье можно увидеть в моем телеграм-канале lab66. Кусочки этой статьи тоже там побывали (поэтому на некоторых рисунках видны водяные знаки). Поэтому подписывайтесь, чтобы быть в курсе всех изысканий :)

Всех с Наступающим! Крепчайшего всем здоровья, в сохранении которого, надеюсь, поможет старая добрая лампа Вуда! :)