Возможности мультиспектральной аутофлюоресцентной визуализации злокачественных опухолей

В экспериментах in vitro и in vivo продемонстрированы возможности мультиспектральной аутофлюоресцентной визуализации злокачественных новообразований. На модели мышиной опухоли ТС-1 показано, что по специфическим особенностям аутофлюоресцентной картины можно однозначно идентифицировать место формирования опухоли уже через двое суток после введения опухолевых клеток. Среди наблюдаемых эффектов новым является необычайно активный процесс ангиогенеза на ранней стадии формирования новообразования, сопровождающийся появлением атипических сосудов извилистой формы со скоростью роста до 3 мм/сут. Показано, что наряду с одноволновым возбуждением, которое традиционно проводится в сине-фиолетовой области спектра, перспективным при аутофлюоресцетной диагностике является двухволновое возбуждение, при котором используют одновременное лазерное возбуждение на длине волны 390 нм и 635 нм. Этот способ возбуждения флюоресценции позволяет детектировать повышенное содержание протопрфирина IX даже на начальной стадии канцерогенеза. Показано, что флюоресценция, обусловленная активным синтезом протопорфирина IX, коррелирует с густотой расположения сосудов. Возрастание этой флюоресценции наблюдается также при асептическом воспалении, однако она носит диффузный характер, что позволяет отличать ее от локализованной картины флюоресценции в месте формирования опухоли. В эксперименте показана возможность успешного достижения высокого качества изображения при использовании мультиспектральной визуализации, а также оптимизации условий регистрации. На примере исследования операционного материала, полученного в клинических условиях, показаны возможности визуализации и количественной оценки аутофлюоресценции злокачественной ткани. Полученные результаты призваны помочь при разработке эндоскопических методов визуализации и аппаратуры для диагностики опухолей на ранней стадии роста.

1. Pierce M.C., Javier D.J., Richards-Kortum R. Optical contrast agents and imaging systems for detection and diagnosis of cancer // Int. J. Cancer. – 2008. – №1. – 123(9). – P. 1979– 1990.

2. Дадвани С.А., Харнас С.С., Чилингариди К.Е, Лощенов В.Б., Ветшев С.П. Лазерная аутофлюоресцентная спектроскопия – новый метод экспресс-диагностики в хирургии (Обзор) // Хирур- гия. – 1999. – №10. – С. 75–79.

3. Richards-Kortum R., Sevick-Muraca E. Quantitative optical spectroscopy for tissue diagnosis // Annual Review of Physical Chemistry. – 1996. – 47 (1). – P. 555–606.

4. Лощенов В.Б., Стратонников А.А., Волкова А.И., Прохоров А.М. Портативная спектроскопическая система для флюоресцентной диагностики опухолей и контроля за фотодинамической тера- пией // Российский химический журнал. – 1998. – №2. – XLII. – С. 50.

5. Palcic, B., Lam S., Hung J., MacAulay C. Detection and localization of early lung cancer by imaging techniques // Chest. – 1991. – 99 (3). – P. 742–743.

6. Папаян Г.В., Канг Ук. флюоресцентная эндоскопическая видеосистема // Оптический журнал. – 2006. – №10. – С. 94–99.

7. В.В. Соколов, Е.В. Филоненко, Л.В. Телегина, Н.Н. Булгакова, В.В. Смирнов. Комбинация флюоресцентного изображения и локальной спектрофотометрии при флюоресцентной диагностике раннего рака гортани и бронхов // Квант. Электроника. – 2002. – 32 (11). – С. 963–969.

8. Benavides, J. M., Chang S., Park S. et al. Multispectral digital colposcope for in vivo detection of cervical cancer // Optics Express. – 2003. – 11. – P. 1223–36.

9. Канг Ук, Папаян Г.В., Бэ С.Д. и др. Флюоресцентный видеодерматоскоп // Оптический журнал. – 2008. – №1. – С. 32–38.

10. Канг Ук, Папаян Г.В., Березин B.Б., Bae Soo-Jin, Ким С.В., Петрищев Н.Н. Мультиспектральный флюоресцентный органо- скоп – прибор для прижизненных исследований лабораторных животных и их органов // Оптический журнал. – 2011. – №9. – С. 82–90.

11. Папаян Г.В., Петрищев Н.Н., Панченко А.В, Канг Ук, Ким С.В., Березин В. Б. Мультиспектральная автофлюоресцентная диа- гностика рака шейки матки на экспериментальных моделях // Сборник научных трудов под ред. Н.Н.Петрищева. – СПб.: Лань, 2011. – С. 273–281.

12. Петрищев Н.Н., Ким С.В., Березин В. Б., Папаян Г.В. Автофлюоресцентная визуализация сосудов микроциркуляторного русла // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. – 2010. – №4. – С.75-77.

13. Policard. A. Etudes sur les aspects offerts par des tumeurs experimentales examinees a la lumiere de Woods C. R. // Soc. BioL. – 1924. – 91. – Р. 1423–1425.

14. Горяйнов С.А., Потапов А.А, Лощенов В.Б., Савельева Т.А. Флюоресцентная навигация и лазерная спектроскопия в хирургии глиом головного мозга. – М.: МедиаСфера, 2014. – 152 с.

15. Соколов В.В., Русаков И.Г, Булгакова Н.Н., Ульянов Р.В., Теплов А.А. Флюоресцентные методы в диагностике поверхностного рака мочевого пузыря // Сибирский онкологический журнал. – 2007. – №4 (24). – С. 117–126.

16. Kang Uk, Papayan G.V. Apparatus for photodynamic therapy and photodetection. Патент US8382812.

17. Valde´s P.A., Kim A., Brantsch M. et al. δ-aminolevulinic acid–induced protoporphyrin IX concentration correlates with histopathologic markers of malignancy in human gliomas: the need for quantitative fluorescence-guided resection to identify regions of increasing malignancy // Neuro-Oncology. – 2011. – 13(8). – P. 846–856.

18. Папаян Г.В., Барский И.Я., Титов В.В., Сафиулина С.С., Щедрунов В.В., Лебедев О.Е., Грухие Ю.А., Гущ В.В. Микрофлюориметр для медицинских исследований /Оптико-механическая промыш- ленность. – 1882. – №7. – С. 34–37.

19. Alfano, R. R., D. B. Tata, J. Cordero, P. et al. Laser induced fluorescence spectroscopy from native cancerous and normal tissue // IEEE J. Quant. Electron. – 1984. – 20. – P. 1507–1511.

20. Anderson-Angels S., Ankerts J., Brun A. et al. Tissue diagnostics using laser-induced fluorescence // Ber. Bunsenges. Phys. Chem. – 1989. – №93. – Р. 335–342.

21. Andersson-Engels S., Klintederg C., Svanberg K., Svanberg S. In vivo fluorescence imaging for tissue diagnostics // Phys. Med. Biol. – 1997. – Vol.42. – P. 815–824.

22. Leonhard M. New Incoherent Autofluorescence/Fluorescence System for Early Detection of Lung Cancer // Diagnostic and Therapeutic Endoscopy. – 1999. – Vol. 5. – З. 71–75.

23. Маршетта Ж., Декамп Ф. Кольпоскопия. Метод и диагностика // пер. с франц. – М.: МЕДпресс-информ, 2014. – 200 с.

24. Лисовский В.А., Щедрунов В.В., Барский И.Я., Папаян Г.В., Самойлов В.О., Гущ В.В., Грухин Ю.А., Шуленин А.Н., Соловьев В.Н. Люминесцентный анализ в гастроэнтерологии. – Л.: Наука, 1984. – 234 с.