Сложность интраоперационного определения границ глиальных опухолей обусловлена особенностями их роста вдоль сосудов и нервных волокон с инфильтрацией здорового белого вещества. При этом недостаточно полное удаление опухолевых тканей приводит к рецидивам, а избыточное удаление чревато неврологическими осложнениями. Методы оптической спектроскопии характеризуются высокой скоростью, точностью и неинвазивностью, что обуславливает перспективность их использования для интраоперационной демаркации границ таких опухолей. Спектроскопия флуоресценции и диффузного отражения нашли широкое применение в интраоперационной нейронавигации, главным образом, для обнаружения краев диффузных глиом. При этом в последние годы активно развивается направление ex vivo спектрального анализа образцов опухолей с помощью сочетания различных методов оптической спектроскопии, включающих спектроскопию как упругого, так и неупругого рассеяния. Очевидно, возможности регистрации спектров при интраоперационной работе и на свежих образцах отличаются. В настоящей статье проведено сравнение результатов анализа оптико-спектральных характеристик внутричерепных опухолей при интраоперационной диагностике и анализе ex vivo, а также предложена математическая модель для интерпретации наблюдаемых зависимостей.

В пилотном исследовании in vivo изучена эффективность неинвазивного фракционного лазерного фототермолиза (НФЛФ), как трансдермальной системы для аппликационной фотосенсибилизации кожи мышей перед фотодинамической терапией (ФДТ). Для НФЛФ использовали лазер (λ = 970 нм) со средней мощностью 4 Вт и частотой импульсов 50 Гц. Проводили облучение участка кожи передней брюшной стенки мышей. После НФЛФ на кожу наносили фотосенсибилизатор (ФС) на основе хлорина е6 в виде геля (0,5 %) с временем аппликации 30 мин. Затем проводили лазерную ФДТ (λ = 662 нм) с мощностью 2 Вт в сканирующем импульсно-периодическом режиме с частотой 5 Гц и площадью светового пятна на коже 1,2 мм². Результаты гистологического исследования, конфокальной и электронной микроскопии показали особенности трансдермального распределения хлорина е6 после проведения НФЛФ. ФС флуоресцирует во всех слоях кожи и подкожно-жировом слое, что указывает на его глубокое проникновение в гиподерму после НФЛФ по сравнению с обычной накожной аппликацией. Продемонстрированы преимущества НФЛФ как транспортной системы для успешного проникновения гелевой формы хлорина е6 через все слои кожи. Электронная микроскопия показала трансдермальный транспорт ФС в виде наноразмерных микросфер и частиц, поглощаемых макрофагами и фибробластами. Также было впервые показано, что импульсная ФДТ после НФЛФ приводит к формированию наноразмерных очагов фотодеструкции вплоть до границы сетчатого слоя кожи и гиподермы.

Исследована противоопухолевая эффективность сонодинамической терапии (СДТ) с химиотерапевтическим лекарственным средством (ХЛС) и фотосенсибилизатором (ФС) хлоринового ряда в эксперименте in vivo. Работа выполнена на 60 белых нелинейных крысах, распределенных на 2 серии по 30 особей в каждой. В качестве опухолевого штамма использовали лимфосаркому Плисса, перевиваемую подкожно. Фотолон вводили внутривенно однократно в дозе 2,5 мг/кг за 2,5-3 ч до ультразвукового воздействия, а доксорубицин – внутрибрюшно однократно в дозе 5 мг/кг за 0,5 ч до ультразвукового воздействия, осуществляемого с помощью аппарата «Phyaction U», генерирующего излучение с частотой 1,04 МГц, интенсивностями 0,5 и 1,5 Вт/см 2 и продолжительностью 5 мин. Группы исследования в каждой из серий включали по 5 крыс: контроль, ультразвук, доксорубицин, фотолон + ультразвук, доксорубицин + ультразвук, фотолон + доксорубицин + ультразвук. Для оценки противоопухолевой эффективности использовались общепринятыев экспериментальной онкологии критерии: средний объем опухолей (V_ср., см³), коэффициент абсолютного прироста опухолей (К, отн. ед.), коэффициент торможения роста опухолей (ТРО, %), частота полных опухолевых регрессий (ПР, %), средняя продолжительность жизни крыс (СПЖ, сут), коэффициент увеличения средней продолжительности жизни крыс (УПЖ, %) и медиана общей выживаемости (сут). Различия считали статистически значимыми при уровне значимости p<0,05. В первой и второй сериях экспериментов наиболее эффективными режимами было применение фотолон, доксорубицин и ультразвука с частотой 1,04 МГц и интенсивностями 0,5 и 1,5 Вт/см² соответственно. Предложенное сочетание терапевтических воздействий позволило статистически значимо (р˂0,05) увеличить показатели ТРО, ПР и УПЖ по сравнению с контролем и каждым из компонентов метода в отдельности. Разработанные и апробированные в экспериментах in vivo методики СДТ характеризуются высокой противоопухолевой эффективностью.

Фотодинамическая терапия традиционно применяется и одобрена во многих странах для лечения внутриэпителиальных форм плоскоклеточного рака и предрака – актинического кератоза и болезни Боуэна. Однако в последнее время был проведен ряд исследований, позволяющих сделать предположение о возможном расширении границ применения фотодинамической терапии при плоскоклеточном раке кожи. Несколькими авторами было высказано предположение о терапевтическом эффекте фотодинамической терапии при поверхностном, микроинвазивном и хорошо дифференцированном плоскоклеточном раке кожи. Мы провели обзор публикаций на сайте https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov, посвященных этой проблеме. Анализ результатов исследований показывает, что фотодинамическая терапия может позволить достичь высокой эффективности и хороших косметических результатов у пациентов с микроинвазивным плоскоклеточным раком кожи, а в ряде случаев – даже с инвазивной формой, и может быть рассмотрена, как альтернатива хирургическому лечению у пациентов с противопоказаниями к оперативному вмешательству.

При проведении хирургических операций по удалению опухолей мозга критически важной для снижения частоты рецидивов является полнота удаления всех пораженных участков мозга без нарушения функциональности жизненно важных органов. Поэтому дифференциальная диагностика микроучастков опухолевой ткани с последующим их удалением или деструкцией является актуальнойзадачей, определяющей успех операции в целом. Оптическая спектроскопия за последние десятилетие показала свои преимущества при использовании в качестве инструмента интраоперационной метаболической навигации. И одним из наиболее многообещающих вариантов развития этой технологии является спектрально-разрешенная визуализация. В настоящий момент разработаны методики как спектрально-разрешенной визуализации в диффузно-отраженном свете, позволяющие, например, картировать распределение сатурации гемоглобина кислородом в зоне интереса, так и системы визуализации флуоресценции, как эндогенной, так и индуцированной введением в организм пациента флуоресцентных маркеров. Эти системы обеспечивают быстрый анализ тканей по составу исследуемых хромофоров и флуорофоров, позволяя нейрохирургу во время операции дифференцировать опухолевые и нормальные ткани, а также функционально значимые зоны. Не менее важным направлением применения спектрально-разрешенной визуализации являются методы, основанные на картировании характеристик, получаемых из спектров комбинационного рассеяния, однако, в силу меньшего сечения процесса эти методики используются ex vivo, как правило, для срочного анализа только что удаленных образцов тканей. В настоящей работе мы сделаем фокус как на физических основаниях таких методов, так и на весьма важном аспекте их применения – методах машинного обучения для обработки таких изображений и классификации тканей.