Локальная анизотропия рассеяния кожи как возможный фактор искажения флуоресцентных границ опухоли
https://doi.org/10.24931/2413-9432-2025-14-2-12-20
Аннотация
Широкое применение диагностики новоо6разований кожи на основе анализа флуоресценции протопорфирина IX ограничено сложностью распространения, в частности рассеяния, света в тканях. Для оценки влияния локальной анизотропии рассеяния кожи на картину флуоресценции опухоли предлагается производить сравнение последней с флуоресцентной картиной распространения света от точечного источника, приложенного к поверхности кожи в проекции опухоли. Такой тест 6ыл 6ы полезен для выявления случаев скрытого роста новоо6разования, однако, репрезентативность его неизвестна. B описанном здесь эксперименте изучалась корреляция между паттернами рассеяния света от внешнего и внутреннего источника в пределах одного и того же участка кожи. Моделью служила голова свиньи. Четыре зоны интереса с различными оптическими свойствами 6ыли подо6раны с учетом строения средней трети лица чело- века. Длина волны источника света 6ыла вы6рана так, что6ы имитировать флуоресценцию протопорфирина IX. Соответствие моделей распределения света 6ыло определено количественно корреляционным методом. Полученные результаты наглядно продемонстрировали сильную взаимосвязь между характером распределения флуоресценции опухоли и состоянием/топографией окружающих тканей и доказали возможность использования внешнего источника света для оценки локальной анизотропии рассеяния кожи in vivo.
Ключевые слова
Об авторах
Н. П. Кирющенкова
Научно-исследовательский институт глазных болезней им. М.М. Краснова
Россия
Россия
Москва
И. А. Новиков
Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук
Россия
Россия
Москва
Список литературы
1. Kaprin A.D., Starinsky V.V., Shakhzadova A.O. eds. Malignant neoplasms in Russia in 2020 (morbidity and mortality). M.: P.A. Herzen Moscow Oncology Research Institute. – 2021. (In Russ.)
2. Sung H., Ferlay J., Siegel R.L., Laversanne M., Soerjomataram I., Jemal A., Bray F. Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries // CA Cancer J Clin. – 2021. – Vol.71. – P. 209-249. https://doi.org/10.3322/caac.21660
3. Peris K., Fargnoli M.C., Garbe C., Kaufmann R., Bastholt L., Seguin N.B., Bataille V., Marmol V. D., Dummer R., Harwood C.A., Hauschild A., Höller C., Haedersdal M., Malvehy J., Middleton M.R., Morton C.A., Nagore E., Stratigos A.J., Szeimies R.M., Tagliaferri L., Trakatelli M., Zalaudek I., Eg- germont A., Grob J.J. Diagnosis and treatment of basal cell carcinoma: European consensus-based interdisciplinary guidelines // Eur J Cancer. – 2019. – Vol. 118. – P.10-34.
4. Vornicescu C., Șenilă S.C., Bejinariu N.I., VesaȘ.C., Boșca A.B., Chirilă D.N., MelincoviciC.S., Sorițău O., Mihu C.M. Predictive factors for the recur- rence of surgically excised basal cell carcinomas: A retrospective clini- cal and immunopathological pilot study // Experimental and Thera- peutic Medicine. – 2021. – Vol. 22(5). – P.1336. https://doi.org/10.3892/ etm.2021.10771
5. Policard A. Etudes sur les aspects offerts par des tumeurs experimen- tales ex aminées a la lumière de Wood // C R Soc Biol. – 1924. – Vol. 91. – P. 1423-1428.
6. GalkinaE.M., Utz S.R. Fluorescence diagnosis in dermatology (review) // Saratov Journal of Medical Scientific Research. – 2013. – Vol. 9(3). – P. 566-572. (In Russ.)
7. Wizenty J., Schumann T., Theil, D., Stockmann M., Pratschke J., Tacke F., Aigner F., Wuensch T. Recent Advances and the Potential for Clini- cal Use of Autofluorescence Detection of Extra-Ophthalmic Tissues // Molecules. – 2020. – Vol. 25(9). – P. 2095.
8. Croce A.C., Bottiroli G. Autofluorescence spectroscopy and imaging: A tool for biomedical research and diagnosis // Eur. J. Histochem. – 2014. – Vol. 58. – P. 2461.
9. Vo-Dinh T. Biomedical photonics handbook: biomedical diagnostics // CRC press. Boca Raton. – 2014.
10. McNicholas K., MacGregor M.N., Gleadle J.M. In order for the light to shine so brightly, the darkness must be present-why do cancers fluo- resce with 5-aminolaevulinic acid? // Br J Cancer. – 2019. – Vol. 121(8). – P. 631-639. https://doi.org/10.1038/s41416-019-0516-4.
11. Pavlova N.N., Thompson C.B. The emerging hallmarks of cancer metabolism // Cell Metab. – 2016. – Vol. 23 (1). – P.27-47. https://doi. org/10.1016/j.cmet.2015.12.006.
12. Potapov A.A., Goriaĭnov S.A., Loshchenov V.B., Savel'eva T.A., Gavrilov A.G., Okhlopkov V.A., Zhukov V.Iu., Zelenkov P.V., Gol'bin D.A., Shurkhaĭ V.A., Shishkina L.V., Grachev P.V., Kholodtsova M.N., Kuz'min S.G., Voro- zhtsov G.N., Chumakova A.P. Intraoperative combined spectroscopy (optical biopsy) of cerebral gliomas // ZhVoprNeirokhirIm N. N. Bur- denko. – 2013. – Vol. 77(2). – P. 3-10. (In Eng., Russ.)
13. Na R., Stender I.M., Wulf H.C. Can autofluorescence demarcate basal cell carcinoma from normal skin? A comparison with protoporphyrin IX fluorescence // Acta Derm Venereol. – 2001. – Vol. 81. – P. 246-249. https://doi.org/10.1080/00015550152572859
14. Hegyi J., Hegyi V., New developments in fluorescence diagnostics. In: Michael R. Hamblin, Pinar Avci, Gaurav K. Gupta, eds // Imaging in Der- matology. Academic Press. – 2016. – P. 89-94. https://doi.org/10.1016/ B978-0-12-802838-4.00009-1
15. Grusha Ia.O., Kiryushchenkova N.P., Novikov I.A., Fedorov A.A., Ismailo- va D.S. Histological verification of autofluorescence borders of perior- bital skin tumors // Vestnik Oftalmologii. – 2020. – Vol. 136(6). – P. 32-41. (In Russ.) https://doi.org/10.17116/oftalma202013606132
16. Kienle A., Foschum F., Hohmann A. Light propagation in structural anisotropic media in the steady-state and time domains // Phys. Med. Biol. – 2013. – Vol. 58(17). – P. 6205. https://doi.org/10.1088/0031- 9155/58/17/6205
17. Jacques S.L. Optical properties of biological tissues: a review // Phys Med Biol. – 2013. – Vol. 58(11). – P. 37-61. https://doi.org/0.1088/0031- 9155/58/11/R37.
18. Nickell S. et al. Anisotropy of light propagation in human skin // Phys. Med. Biol. – 2000. – Vol. 45. – P. 2873-2886.
19. Tuchin V.V. Lasers and optical fibers in biomedical studies (2d ed.) // Fizmatlit. – 2010 (In Russ.)
20. Tuchin V.V. Optical biomedical diagnosis // Izvestiya of Saratov Uni- versity. Physics. – 2005. – Vol. 1(5). – P. 39-53. (In Russ.) https://doi. org/10.18500/1817-3020-2005-5-1-39-53.
21. Anderson RR, Parrish JA. The optics of human skin // J Invest Derma- tol. – 1981. – Vol.77 (1). – P. 13-9. https://doi.org/10.1111/1523-1747. ep12479191.
22. Colas V., Daul C., Khairallah G., Amouroux M., Blondel W. Spatially re- solved diffuse reflectance and autofluorescence photon depth dis- tribution in human skin spectroscopy: a modeling study // Proc. SPIE 11553.- Optics in Health Care and Biomedical Optics X. – 115531A. https://doi.org/10.1117/12.2575069
23. Brancaleon L., Durkin A.J., Tu J.H., Menaker G., Fallon J.D., Kollias N. In vivo Fluorescence Spectroscopy of Nonmelanoma Skin Cancer // Pho- tochemistry and Photobiology. –2001. – Vol. 73(2). – P. 178-183. https:// doi.org/10.1562/0031-8655(2001)073<0178: IVFSON>2.0.CO;2
24. Masuda Y., Ogura Y., Inagaki Y., Yasui T., Aizu Y. Analysis of the influence of collagen fibres in the dermis on skin optical reflectance by Monte Carlo simulation in a nine-layered skin model // Skin Res Technol. – 2018. – Vol. 24. – P. 248-255. https://doi.org/10.1111/srt.12421
25. Smirnova O.D., Rogatkin D., Litvinova K. Collagen as in vivo quantita- tive fluorescent biomarkers of abnormal tissue changes // J. Innov. Opt. Health Sci. – 2012. – Vol. 05(2). – P.1250010.
26. Yagi R., Kawabata S., Ikeda N. et al. Intraoperative 5-aminolevulinic acid- induced photodynamic diagnosis of metastatic brain tumors with his- topathological analysis // World J SurgOnc – 2017. – Vol. 15 – P. 179. https://doi.org/10.1186/s12957-017-1239-8
27. Redondo P., Marquina M., Pretel M., Aguado L., Iglesias M.E. Methyl- ALA-Induced Fluorescence in Photodynamic Diagnosis of Basal Cell Carcinoma Prior to Mohs Micrographic Surgery // ArchDermatol. – 2008. – Vol. 144(1). – P. 115-117. https://doi.org/10.1001/archderma- tol.2007.3
28. Kiryushchenkova N.P., Grusha Y., The use of autofluorescence diagnos- tics in monitoring and evaluating the effectiveness of local chemo- therapy for superficial basal cell carcinoma of the skin (clinical case) // Modern technologies in ophthalmology. – 2020. – Vol. 4 (35). – P. 162-163. (In Russ.) https://doi.org/10.25276/2312-4911-2020-4-162-163
29. Hefti M., von Campe G., Moschopulosa M., Siegnerb A., Looserc H., Landolt H. 5-aminolaevulinic acid-induced protoporphyrin IX fluores- cence in high-grade glioma surgery // SWISS MED WKLY – 2008. –Vol. 138(11-12). – P. 180-185.
30. Sapronov M.V., Skornyakova N.M. Computer visualization of Rayleigh scattering indicatrix in dynamic // Scientific visualization. – 2017. – Vol. 3(9). – P. 42-53. (In Russ.)
31. Kalyagina N., Loschenov V., Wolf D., Daul C., Blondel W., Savelieva T. Ex- perimental and Monte Carlo investigation of visible diffuse-reflectance imaging sensitivity to diffusing particle size changes in an optical mod- el of a bladder wall // Applied Physics B. – 2011. – Vol. 105(3). – P. 631- 639.doi:10.1007/s00340-011-4678-x
32. Colas V., Amouroux M., Daul C., Perrin-Mozet C., Blondel W. Compara- tive study of optical properties estimation on liquid optical phantoms using spatially-resolved diffuse reflectance spectroscopy and double integrating spheres methods // Proc. SPIE 12147. – Tissue Optics and Photonics II. – P. 1214705. https://doi.org/10.1117/12.2621496
Рецензия
Для цитирования:
Кирющенкова Н.П., Новиков И.А. Локальная анизотропия рассеяния кожи как возможный фактор искажения флуоресцентных границ опухоли. Biomedical Photonics. 2025;14(2):12-20. https://doi.org/10.24931/2413-9432-2025-14-2-12-20
For citation:
Kiryushchenkova N.P., Novikov I.A. Local scattering anisotropy of the skin as a possible factor of fluorescence borders distortion of neoplasms. Biomedical Photonics. 2025;14(2):12-20. https://doi.org/10.24931/2413-9432-2025-14-2-12-20
Просмотров:
52
Послать статью по эл. почте 