Клинический центр

им. И.М. Сеченова

Клинический центр Первого
Московского государственного
медицинского университета
имени И.М. Сеченова

Запись на приём: +7(495)622-98-28

Лазерная флюоресцентная спектроскопия и фотодинамическая терапия

Клиники и отделения: Клиника факультетской хирургии им. Н.Н. Бурденко


Лазерная флюоресцентная спектроскопия и фотодинамическая терапия

Диагностика и лечение злокачественных опухолей.

Профессор С.С.Харнас, доцент В.В.Левкин

Факультетская хирургическая клиника ММА им. И.М.Сеченова

Чего не излечивает лекарство-

излечивает железо.

А чего железо не излечивает-

излечивает огонь.

А чего огонь не излечивает-

то должно считаться неизлечимым.

(Гиппократ)

К началу ХХI века мировой медицинской наукой и практикой накоплен огромный опыт лечения онкологических заболеваний, позволяющий объективно оценить, насколько важна своевременная и точная дифференциальная диагностика злокачественных новообразований. Правильно поставленный диагноз на ранних этапах патологического процесса в сочетании с эффективными методами лечения позволяет достоверно повысить вероятность благоприятного исхода, увеличить выживаемость и качество жизни онкологических больных.

В настоящее время одним из перспективных методов ранней диагностики злокачественных опухолей является метод флюоресцентной лазерной спектроскопии.

Суть метода заключается в регистрации фотонов, испускаемых атомами при переходе из электронно-возбужденного в основное состояние. Возбуждение атомов, как правило, происходит при поглощении ими квантов лазерного излучения. Указанный процесс происходит практически мгновенно. Затем происходит переход атомов в основное состояние, при этом за наносекунду испускаются кванты светового излучения, что может быть зарегистрировано с помощью специальной аппаратуры. Этот процесс и получил название флюоресценции.

Различают аутофлюоресценцию, то есть способность к флюоресценции веществ, входящих в состав тканей (витамины, сложные белки) и вторичную флюоресценцию, суть которой заключается во взаимодействии с компонентами клеток особых веществ (люминофоров), способных к более интенсивной флюоресценции, чем аутофлюоресценция тканей.

В настоящее время разработано весьма большое количество различных люминофоров, находящих все более широкое применение, как в медицине, так и во многих других отраслях человеческой деятельности. Некоторые из этих препаратов, применяемых для диагностики злокачественных опухолей, будут рассмотрены ниже.

Способностью к аутофлюоресценции обладают в основном следующие виды биологических молекул :

1. Молекулы НАД*Н, НАДФ*Н (аутофлюоресценция в диапазоне 400-500нм) и флавиносодержащие молекулы (аутофлюоресценция в диапазоне 500-600нм). Эти вещества участвуют во многих важных внутриклеточных процессах, таких как гликолиз, цикл Кребса, тканевое дыхание, в связи с чем изменения метаболизма клетки можно выявить при флюоресцентном анализе.

2. Эндогенные порфирины (аутофлюоресценция в диапазоне 600-750нм). Эндогенные порфирины в основном входят в состав цитохромов клеточных митохондрий. Кроме того, к порфиринам относятся такие вещества, как пероксидаза, каталаза, гемоглобин, миоглобин.

Клетки злокачественных новообразований содержат эндогенных порфиринов в несколько раз больше по сравнению со здоровыми тканями. Соответственно интенсивность аутофлюоресценции в диапазоне 600-750 нм значительно возрастает. Этот феномен был впервые обнаружен еще задолго до открытия лазеров, когда было установлено, что спектры флюоресценции в видимом диапазоне, получаемые от нормальных и опухолевых клеток отличаются (A.Policard 1924). Для возбуждения флуоресценции автор использовал ртутную лампу, при этом наблюдал видимую на глаз бледно-розовую флуоресценцию экпериментально привитой саркомы у мышей. В дальнейшем наличие подобной флуоресценции было подтверждено еще рядом исследователей (Gougerot, 1939; Rouchese F, 1954). В начале 60-ых Gheadiselly F. впервые сфотографировал красную флуоресценцию злокачественной опухоли слизистой полости рта у человека.

На основе изучения аутофлюоресценции опухолевых тканей и вторичной флюоресценции различных люминофоров, обладающих способностью избирательно накапливаться в опухолевых тканях, в последние десятилетия был разработан целый ряд оригинальных методик для диагностики и дифференциальной диагностики злокачественных новообразований. Первоначально флюоресценцию пораженных опухолью участков вызывали путем облучения источником ультрафиолетовых лучей и используя обычно специальные светофильтры. При этом, как правило, проводили предварительную сенсибилизацию тетрациклином (в настоящее время метод имеет скорее историческое значение), либо производными гематопорфирина. Подобные исследования проводили в 70-ые, начале 80-ых годов, в основном на кусочках резецированных тканей или макропрепаратах, удаленных во время оперативного вмешательства органов. Оценка флуоресценции при этом носила качественный характер, и ее нельзя было определить количественно. Хотя на данном этапе отмечали довольно большое число как ложноположительных, так и ложноотрицательных результатов, обусловленных несовершенством методики, тем не менее, была показана принципиальная возможность диагностики злокачественных опухолей на основе изучения флуоресценции. Следующий этап исследований в этой области ознаменовался внедрением лазеров и лазерных флуоресцентных спектрометров. Серьезным затруднением, однако, являлось малое различие по длине волны получаемой флюоресценции и применяемого при исследовании лазерного излучения. Для решения этой проблемы было предложено использовать гибкий многоканальный оптический катетер и многоканальный спектральный анализатор, что позволило дифференцировать световые волны даже с самым минимальным различием по длине.

Вышеописанную методику стали применять с середины 80-х годов для диагностики опухолей легких, грудной стенки, кишечника, желудка, и первые результаты ее оказались весьма обнадеживающие, особенно при применении в качестве фотосенсебилизаторов производных гематопорфирина.

Как уже указывалось, существует две основных методики проведения флюоресцентной эндоскопической диагностики: с применением экзогенных фотосенсибилизаторов и на основе эндогенных флюорохромов. При первой методике перед проведением эндоскопии (обычно за 16-48 часов до исследования) больному вводят флюорохром, обладающий способностью избирательно накапливаться в клетках опухоли. При проведении исследования лазер возбуждает флюоресценцию молекул препарата, накопившегося в опухоли.

Из фотосенсибилизаторов, применяемых для этой цели, следует отметить флюоресцин, флюоренат, а также производные гематопорфирина (фотофрин-2, фотосан, фотогем). Флюоресцентная диагностика злокачественных опухолей с этими препаратами высоко эффективна. Однако такая методика имеет ряд недостатков. Во-первых, применяемое в большинстве случаев излучение с длиной волны от 300 до 550 нм не проникает в ткани на достаточную глубину, что в ряде наблюдений не позволяет диагностировать эндофитный рак. Оптимальной же является длина волны 600-1200 нм (глубина проникновения до 3 мм). Во-вторых, фотосенсибилизаторы накапливаются не только в опухоли, но и в коже и видимых слизистых, где задерживаются длительное время. Это требует соблюдения так называемого «светового режима», при нарушении которого возникают фотодерматиты. Кроме того, препараты, применяемые при такой методике исследования, являются дорогостоящими. Таким образом, несмотря на ряд преимуществ, подобная методика является далеко не идеальной для диагностических целей. Ее, по-видимому, следует иметь в виду скорее в плане последующей фотодинамической терапии.

Методика аутофлюоресцентной диагностики основана на том, что в опухоли содержатся эндогенные порфирины в концентрации, в 2-5 раз превышающей таковую в нормальных тканях. Эти вещества обладают способностью к флюоресценции под воздействием лазерного излучения (т.н. аутофлюоресценция). При этом для опухоли характерно наличие двух пиков флюоресценции - в районе 630 и 690 нм, что не наблюдается на непораженных участках.

Флюоресцентное эндоскопическое исследование проводится при помощи специальной системы. В нашей стране и в ряде зарубежных стран применяется универсальный спектроанализатор ЛЭСА-01-Биоспек (рис 1), разработанный Лабораторией лазерной биоспектроскопии Центра естественно-научных исследований Института общей физики Российской академии наук (ЦЕНИ ИОФ РАН). Этот прибор состоит из портативного многоканального спектроанализатора, источника лазерного излучения (гелий-неонового лазера (He-Ne), длина волны 632,8 нм, номинальная мощность 5 мВт), системы специальных светофильтров и гибкого Y-образного многоканального волоконно-оптического катетера диаметром 2 мм. Малый диаметр и гибкость позволяют вводить катетер в рабочий (биопсийный) канал эндоскопа для исследования полостных органов (желудок, легкие, толстая кишка и пр.), в пункционную иглу для исследования паренхиматозных органов, а также использовать без дополнительных приборов, обеспечивая непосредственный контакт с исследуемой поверхностью.

В работе портативную спектроскопическую систему можно представить следующим образом.

Свет от лазерного источника фокусируется на входной конец Y-образного волоконно-оптического катетера и передается по нему к исследуемому объекту. Облучение последнего производится как при непосредственном контакте с ним катетера, так и на расстоянии (1-4 мм). Флюоресцентный и рассеянный свет поступает в приемные волокна волоконно-оптического катетера, которые окружают центральное волокно для доставки света. Проксимальный (выходной) конец катетера соединен со спектральным анализатором, причем проводящие волокна здесь расположены не по кругу, как на приемном конце катетера, а в ряд, что позволяет увеличить разрешающую способность катетера.

Спектральный анализатор вместе с электронным блоком для сбора данных смонтирован на плате компьютера, которая встроена в ISA-слот станции расширения персонального компьютера типа “Notebook”. Принимаемый системой сигнал подвергается аналогово-цифровому преобразованию, передается в оперативную память компьютера и отображается на дисплее в реальном масштабе времени в виде кривой.

Многофункциональность системы обеспечивается, также, специальным программным обеспечением, созданным для работы в операционной среде Microsoft Windows. Такая относительно простая, компактная и мобильная система позволяет получать спектр диффузного отражения и флюоресценции с интервалом 0,01 сек., что достаточно для мониторинга в реальном масштабе времени.

Предварительного введения каких-либо препаратов не производится. Воздействию лазерного облучения подвергаются точки в районе видимого поражения, а также нормальная (визуально) слизистая на разном удалении от пораженных участков. Регистрируется спектр флюоресценции из каждой исследуемой точки.

Оценивается соотношение интенсивности флюоресценции к так называемой лазерной линии (интенсивность лазерного излучения, диффузно отраженного от тканей).

Нельзя не отметить ряд несомненных достоинств метода аутофлюоресцентной диагностики. Во-первых, длина волны применяемых при этом источников лазерного излучения укладывается в диапазон от 600 до 1200 нм. Это позволяет достичь наиболее глубокого проникновения излучения в ткани, что позволяет диагностировать рак с эндофитным ростом даже в том случае, если поражение слизистой незначительно по площади. Во-вторых, эта методика не требует предварительного введения пациенту диагностических препаратов. Это дает возможность избежать токсических эффектов и аллергических реакций, а также без значительных трудностей проводить лазерную флюоресцентную эндоскопию в амбулаторных условиях.

Метод показал свою высокую диагностическую точность при заболеваниях пищевода, желудка, легких, щитовидной железы. Эффективность этого метода столь высока, что аутофлюоресцентную лазерную спектроскопию заслуженно называют оптической экспресс-биопсией.

К недостаткам такой методики следует отнести, видимо, лишь то, что получаемая флюоресценция (длина волны 630-690 нм) находится на границе видимого невооруженным глазом спектра (600-700нм). Это затрудняет визуальную оценку флюоресценции и делает необходимым применение специального высокоточного оборудования (спектроанализаторов).

Новые возможности метод лазерной флюоресцентной спектроскопии получил с разработкой 5-аминолевулиновой кислоты (5-АЛК). Это соединение не является фотосенсибилизатором, но индуцирует в клетках синтез фотоактивного протопорфирина IХ, который является предшественником гема (небелковой части гемоглобина) и цитохромов (ферментов дыхательной цепи). Известно, что опухолевые клетки способны к повышенному накоплению фотоактивного протопорфирина IХ в присутствии экзогенной 5-АЛК, что связывают с большей активностью в опухолевых клетках ферментов начального этапа синтеза гема, а также дефицитом в них феррохелатазы - фермента, превращающего протопорфирин 1Х в гем. Результатом накопления протопорфирина IХ в опухоли и быстрой утилизации его в нормальных клетках является более интенсивная флюоресценция злокачественной опухоли относительно окружающих тканей, что обеспечивает диагностическую эффективность метода. Быстрый метаболизм 5-АЛК практически полностью исключает фототоксичность. На основе 5-АЛК в настоящее время в ГНЦРФ "НИОПИК" создан препарат Аласенс. Интенсивность флюоресценции АЛА-индуцированного протопорфирина IX столь высока, что ее можно регистрировать в опухоли не только с помощью спектроанализаторов, но и с помощью специальных флюоресцентных эндоскопов, которые в последние годы все шире применяются в клинической практике.

В последние годы большое внимание исследователей привлекает метод фотодинамической терапии злокачественных опухолей. Термин фотодинамической терапии (ФДТ) возник для обозначения эффекта светового воздействия на биологическую ткань. Обязательным условием наличия фотодинамического эффекта является присутствие в биологической ткани фотосенсибилизатора, свойства которого во многом определяет успешность проведения фотодинамической процедуры. Из известных фотосенсибилизаторов (ФС), наибольшей активностью обладают ФС, работающие по так называемому, кислородному механизму. На практике это означает, что энергия поглощенных фотонов частично расходуется на флюоресценцию, а частично передается молекулярному кислороду через метастабильное триплетное состояние, при этом кислород переходит в возбужденное синглетное состояние, в котором он обладает высокой окислительной способностью. Поэтому если в какой-либо клетке или бактерии находится ФС и кислород, то при световом воздействии с длиной волны, соответствующей поглощению ФС, будет происходить разрушение биологических макромолекул и гибель клетки.

В настоящее время во всем мире в клинической практике используется не более десяти различных фотосенсибилизаторов. Около 50 находятся в стадии экспериментальных исследований и существенно больше препаратов которые, в принципе, могут быть использованы для флуоресцентной диагностике (ФД) и ФДТ. Существует несколько характеристик, определяющих перспективность и возможность применения фотосенсибилизаторов :

-малая световая токсичность в используемых дозах,

-высокая скорость выведения ФС из организма,

-избирательный захват ФС клетками и тканями опухоли,

-высокий квантовый выход генерации синглетного кислорода,

-длина волны излучения должна находиться в окне прозрачности биологической ткани или приближаться к нему,

-доступная стоимость препарата

В полной мере большинству из перечисленных выше требований, предъявляемым к фотосенсебилизаторам, используемых для проведения лазерной ФД и ФДТ, отвечает тетрасульфированный фталоцианин алюминия (Фотосенс), синтезированный в ГНЦ РФ «НИОПИК», который и был использован для проведения сеансов ФДТ в нашей клинике.

Метод ФДТ выгодно отличается от традиционной противоопухолевой лучевой и лекарственной терапии высокой избирательностью поражения опухолевой ткани, отсутствием тяжелых местных и системных осложнений лечения, возможностью повторения лечебной процедуры. Достоинством метода является возможность сочетания в одной процедуре лечения и флуоресцентной диагностики опухолевого процесса.

  Вкратце остановимся на результатах использования лазерной флюоресцентной спектроскопии и фотодинамической терапии в клинике.

Лазерная флюоресцентная спектроскопия в дифференциальной диагностике заболеваний пищевода, желудка, легких и щитовидной железы.

Лазерную флюоресцентную спектроскопию проводили пациентам с различными хирургическими заболеваниями пищевода, желудка, легких, щитовидной железы, требовавшими проведения дифференциального диагноза со злокачественными новообразованиями. Проведено изучение спектров ауфлюоресценции, флюоресценции АЛА-индуцированного протопорфирина при эндоскопическом исследовании (у больных с заболеваниями желудка и легких ), а также интраоперационное исследование аутофлюоресценции у больных с доброкачественными и злокачественными заболеваниями желудка, легких и щитовидной железы. Методика проведения аутофлюоресцентной спектроскопии и флюоресцентной диагностики с исследованием содержания АЛА-индуцированного протопорфирина 1Х в целом аналогичны. Единственная разница заключается в том, что при исследовании индуцированной флюоресценции пациент за 2-4 часа до исследования принимал Аласенс в дозе от 5 до 20 мг/кг массы тела, с последующим контролем всасывания препарата на основе регистрации спектра флюоресценции на коже внутренней поверхности предплечья и слизистой губы пациента. Изначально проводили обычное эндоскопическое исследование (ЭГДС или бронхоскопию), в результате которой определяли подозрительные участки слизистой (зоны интереса). Затем через биопсийный канал эндоскопа вводили диагностический катетер и подводили его к исследуемой поверхности до легкого контакта с ней. При выключенном эндоскопическом источнике света проводили регистрацию спектров флюоресценции. Время измерения в каждой точке составляло 1-2 сек. В течение нескольких минут можно просканировать все подозрительные участки слизистой оболочки. Если интенсивность аутофлюоресценции или Аласенс-индуцированной флюоресценции в какой-либо точке превышала аналогичное значение в неизмененной слизистой (норма) в   1,7 и более раза (так называемый коэффициент контрастности), из этих точек брали биопсию.

В ходе проведенного в клинике исследования, установлено, что у больных с доброкачественными заболеваниями желудка (язвенная болезнь, полипы, хронический гастрит) и легких (хронический бронхит, полипы, очаговый пневмосклероз) различий в интенсивности аутофлюоресценции нормальной и измененной слизистой, как правило, не наблюдается. Характерный для доброкачественного процесса спектр аутофлюоресценции представлен на рис 2, при этом во всех наблюдениях значение коэффициента диагностической контрастности составило в среднем 1,1 и 1,05 для желудка и бронхов соответственно. При опухолевом поражении интенсивность флюоресценции достоверно превышала значения непораженной слизистой, и коэффициент диагностической контрастности в группе больных раком желудка составил в среднем 2,9, а у больных с бронхогенным раком легкого соответственно в среднем 2,6. При этом также отмечалось смещение максимума флюоресценции над опухолью на 5-8 нм в сторону больших длин волн (см. рис 2). Таким образом, лазерная аутофлюоресцентная спектроскопия зарекомендовала себя как эффективный метод экспресс-диагностики и дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных заболеваний желудка и легких. Чувствительность метода составляет соответственно для желудка и легких 93,5 и 100% , специфичность 97,6 и 91,5%, что выше, чем чувствительность и специфичность эндоскопическое исследование с цитологическим и гистологическими исследованием 91 и 70% и   92 и 94% (для желудка и легких соответственно).

Метод лазерной спектроскопии может быть применен и у больных с периферическими опухолями легких. Техника проведения исследования следующая. После анестезии к опухоли в легком под контролем УЗИ трансторакально подводили троакар, содержащий волоконный световод. Производили измерение спектра опухоли, на основании чего делали вывод о доброкачественном или злокачественном поражении. Чувствительность метода – 80%, специфичность –78% Осложнений при выполнении оптической спектроскопии периферических образований легких под контролем УЗИ отмечено не было.

При анализе интенсивности спектра Аласенс-индуцированной флюоресценции, установлено, что, как и при аутофлюореценции, при доброкачественных поражениях желудка и легких практически отсутствуют различия в интенсивности флюоресценции неизмененных и пораженных участков, среднее значение коэффициента диагностической контрастности составило около 1,1 с максимумом 1,7, что и было принято за верхнюю границу нормы. У больных злокачественными заболеваниями желудка и легких интенсивность Аласенс-индуцированной флюоресценции была значительно выше, среднее значение коэффициента диагностической контрастности составило соответственно 5,2 и 4,1. (рис 3). Высокую диагностическую ценность исследования Аласенс-индуцированной флюоресценции демонстрирует тот факт, что у 20% обследованных больных на основании спектральной диагностики был заподозрен рак желудка, что было в последующем подтверждено результатами прицельной биопсии слизистой из точек с высокой флюоресценцией. При этом у каждого четвертого из этих больных выявлен ранний рак на стадии in situ. Чувствительность метода – 96%, специфичность –80%. Метод позволяет проводить дифференциальную диагностику заболеваний желудка, осуществлять раннюю диагностику рака и определять наличие предраковых состояний. При злокачественных заболеваниях легких особую ценность и эффективность эндоскопической спектроскопии продемонстрировала у больных с перибронхиальными формами роста центрального рака, когда данные рентгенографии и бронхоскопии оказывались малоинформативными. Спектральный анализ при этом выявил характерные для рака спектры флюоресценции, что и позволило поставить правильный диагноз (чувствительность и специфичность метода составила соответственно 97% и 93%).

Большой интерес представляет интраоперационное применение лазерной флюоресцентной спектроскопии с целью дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных поражений желудка, легких и щитовидной железы, из-за отсутствия в целом ряде случаев морфологической верификации диагноза. Помимо дифференциальной диагностики с помощью данного метода возможно уточнения границ опухолевого поражения, а также для определения поражения лимфатических узлов, что крайне необходимо для выбора адекватного объема оперативного пособия. Характерными особенностями спектров аутофлюоресценции у больных раком желудка и легких, как и при эндоскопической лазерной спектроскопии, являлись: смещение максимума флюоресценции над опухолью на 5-8 нм в сторону больших длин волн, значительно более высокая интенсивность флюоресценции опухоли по сравнению с нормальной тканью. Среднее значение коэффициента диагностической контрастности составило при раке желудка и легких соответственно 2,37 и 2,5 . Максимум флюоресценции наблюдался в центре патологического образования. Прослеживалась четкая зависимость уменьшения интенсивности флюоресценции по мере удаления от границы опухоли. При раке желудка например место, где она снижалась до фоновой (как правило, в 3-5 см от пальпируемой границы), принималось за истинную границу опухоли. Следует отметить, что у больных с раком желудка Т1 стадией, когда опухоль локализовалась в пределах слизистой оболочки и подслизистого слоя, определить границы опухолевого поражения со стороны серозной оболочки не удавалось. Это связано с недостаточной проникающей способностью лазерного излучения ( 3 мм).

При интраоперационной диагностике заболеваний щитовидной железы было установлено, что интесивность аутофлюоресценции ткани щитовидной железы имеет аномально высокие значения, которые по своей величине часто превышают показатели, индуцированной экзогенными фотосенсибилизаторами, флюоресценцией других органов (желудок, бронхи). Такие высокие показатели аутофлюоресценции обусловлены значительно более высокой концентрацией эндогенных порфиринов в ткани щитовидной железы. Указанное обстоятельство позволяло помимо проведения дифференциального диагноза между доброкачественными и злокачественными поражениями щитовидной железы, проводить с высокой достоверностью дифференциальный диагноз внутри группы доброкачественных поражений. Для рака щитовидной железы типичным явилось значительное смешение максимума флюоресценции в коротковолновый диапазон (до 24 нм), формирование характерного «двойного» пика флюоресценции, коэффициент контрасности составил в среднем 7,46. При доброкачественных заболеваниях щитовидной железы отмечено незначительное смешение максимума флюоресценции (от 3до 12 нм) с наличием одного пика. При этом в форме спектров аутофлюоресценции при различных доброкачественных поражениях щитовидной железы выявлены существенные различия, а коэффициент контрастности составил в среднем для эутиреоидного коллоидного зоба, аденомы щитовидной железы, аутоиммунногго тиреодита и диффузного токсического зоба соответственно – 3,63, 5,2, 9,1 и 7,3. Чувствительность и специфичность лазерной аутофлюоресцентной диагностики при раке щитовидной железы составила соответственно 95,4% и 97,6%, что превзошло аналогичные показатели тонкоигольной аспирационной биопсии (86,8% и 97%) и данные срочного гистологического исследования (76% и 84%).      

При интраоперационном исследовании регионарных лимфатических узлов у больных раком желудка и легкого было установлено, что для ткани лимфоузлов характерна низкая интенсивность аутофлюоресценции по сравнению с тканями стенки желудка или тканью легкого. При этом для интактных лимфоузлов (подтверждено данными гистологического исследования) среднее значение коэффициента диагностической контрастности составило 0,14 и 0,04 соответственно при раке желудка и раке легкого. При метастатическом поражение лимфатических узлов коэффициент контрастности возрастал в среднем до 0,45 (0,3-1,2), однако в отдельных лимфатических узлах с высоким коэффициентом контрастности при гистологическом исследовании выявлена гиперплазия лимфоидной ткани.

Таким образом методика интраоперационного исследования аутофлюоресценции высокоинформативна в отношении дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных поражений желудка, легких и щитовидной железы (чувствительность и специфичность приближается к 100%). Меньшей информативностью данная методика обладает в определении поражения лимфатических узлов, и высоко информативна в качестве экспресс-метода оценки адекватности границ резекции на макропрепарате.

Лазерная фотодинамическая терапия рака желудка.

Метод лазерной фотодинамической терапии был применен в факультетской хирургической клинике у больных раком желудка различной локализации. При гистологической исследовании у большинства больных выявлена аденокарцинома различной степени дифференцировки. У основной массы больных по данным комплексного исследования были выявлены распространенных формы опухолевого процесса - 111 и 1У стадия. Ранний рак желудка - 1 стадии и рак 11 стадии встречался значительно реже. У ряда больных с распространенными стадиями опухолевого процесса были отмечены симптомы непроходимости верхних отделов желудочно-кишечного тракта – дисфагия и нарушение эвакуации из желудка. Отбор больных для проведения фотодинамической терапии осуществлен на добровольной основе, пациенты также были предупреждены о необходимости соблюдения светового режима, и особенностях контроля эффективности лечения. Большинству пациентов выполняли по 3 сеанса ФДТ с интервалом в 48 часов, после предварительного(за 24-48 часов) внутривенного введения препарата Фотосенс в дозе 0,35-2,0 мг/кг. Все пациенты перенесли введение препарата хорошо, без каких-либо осложнений или аллергических проявлений. У нескольких пациентов в результате нарушения светового режима (солнечная инсоляция) отмечалась выраженная гиперемия открытых участков кожи (лицо, кисти рук), их отечность, гиперетермия, резь в глазах, что было расценено как проявление фототоксичности. Явления фотодерматоза у этих пациентов были купированы в течение 2-3 дней введением антигистаминным препаратов и исключением инсоляций. Фотодинамическая терапия осуществлялась во время эндоскопического исследования, световод при этом вводили через биопсийный канал эндоскопа. В качестве источника излучения применяли криптоновый лазер с длиной волны 647 и 675 нм, гранатовый лазер с длиной волны 670 нм или лазер на полупроводниковых диодах с длиной 675 нм. Мощность на выходе из световода составляла от 200-1000 мвт в зависимости от вида лазера, энергетическая доза –60-200 дж/см2. Для успешного проведения ФДТ необходима терапевтическая концентрация препарата в опухоли. В связи с этим каждый сеанс ФДТ проводится только после лазерно-спектроскопического контроля накопления ФС. Учитывая продолжительность сеанса ФДТ, значительно превышающего стандартное эндоскопическое исследование, лечение необходимо проводить после примедикации.

Большинство пациентов хорошо переносили сеансы ФДТ, лишь у некоторых возникали неприятные ощущения или боль в эпигастральной области, которые обычно проходили самостоятельно в ближайшее время после сеанса и не требовали каких-либо дополнительных назначений. Сеансы ФДТ проводили большинству больных в предоперационном периоде как дополнение к хирургическому лечению. В качестве единственного метода лечения ФДТ применяли у больных с 1У стадией заболевания, а также у пациентов с крайней степенью операционного риска. При этом у больных с ранним раком во всех случаях ставили целью добиться полной деструкции опухоли. У остальных пациентов ФДТ проводили для уменьшения первичного опухолевого очага (у операбельных больных); замедления прогрессирования опухолевого процесса у неоперабельных в силу распространенности опухолевого процесса или функциональной непереносимости оперативного вмешательства пациентов.

Анализ непосредственных результатов ФДТ продемонстрировал следующее. У больных с ранним раком желудка в большинстве наблюдений отмечается полная регрессия опухоли. При гистологическом исследовании резецированного желудка или петлевой биопсии в области локализации опухоли выявлялась грануляционная ткань с очагами воспалительной инфильтрации, опухолевых клеток не обнаружено. У пациентов с распространенными стадиями опухолевого процесса наиболее частыми эффектами были частичная регрессия опухоли (преимущественно у пациентов с Т2-Т3) или стабилизация (преимущественно у пациентов с 1У стадией). Хотя в отдельных наблюдениях отмечена полная регрессия опухоли у больных с Т2 и Т3. У нескольких пациентов эффект от проведения ФДТ отсутствовал, причинами этого могут быть технические погрешности проведения процедуры, а также явления желудочного кровотечения, поскольку излившееся в просвет желудка кровь экранировала лазерное излучение. Частичная регрессия опухоли у пациентов проявлялась клинически (уменьшение дисфагии, или улучшение эвакуации из желудка), эндоскопически (уменьшение размеров опухоли, появление некротического налета), а также и морфологически (обширные зоны некроза с участками молодой грануляционной ткани). При стабилизации отмечено некоторое уменьшение опухолевого поражения и отсутствие прогрессирования в течение по крайней мере 2 месяцев после сеансов ФДТ. Поскольку глубина проникновения лазерного излучения в ткань лимитирована (3-4 мм), то лучшие результаты ФДТ были отмечены у больных с ранними стадиями заболевания, у которых воздействию лазерного облучения подвергался весь пласт опухолевых клеток.

Таким образом, опыт применения ФДТ у больных раком желудка свидетельствует, что ФДТ, выполненная в предоперационном периоде, способна повышать абластичность последующего оперативного вмешательства в результате дистрофических и некротических изменений опухолевых клеток, и может тем самым способствовать улучшению отдаленных результатов хирургического лечения. У больных с 1У стадией опухолевого процесса ФДТ способствует некоторому увеличению продолжительности жизни, и в целом ряде случаев может служить альтернативой паллиативным вмешательствам (в результате реканализации опухоли). У пациентов с раком желудка 1-111 стадии и крайней степенью операционного риска ФДТ может быть применено в качестве единственного метода лечения, приводя к полному излечению у больных с ранним раком, и способствуя некоторому увеличению продолжительности жизни у больных с распространенными формами заболевания.

Таким образом, лазерная флюоресцентная диагностика и фотодинамическая терапия являются новыми направлениями в дифференциальной диагностике и лечении злокачественных новообразований. Методы основаны на общебиологических принципах и могут применены не только для диагностики и лечения злокачественных новообразований желудочно-кишечного тракта, легких и щитовидной железы, но и других областях онкологии (прежде всего урологии, гинекологии, дерматологии). Необходимы дальнейшие исследования по разработке новых и усовершенствование существующих методик. При этом, на наш взгляд, основные усилия должны быть направлены на создание новых, более тропных по отношению к опухолям фотосенсебилизаторов, что позволит повысить, как качество флюоресцентной спектральной диагностики, так и эффективность ФДТ. Другим направлением должно быть совершенствование методов непосредственной визуальной оценки флуоресценции за счет флюоресцентных эндоскопов, работающих в красном диапазоне спектра. Имеющиеся в настоящее время флюоресцентные эндоскопы работают в синем диапазоне спектра, глубина проникновения в ткань которого составляет менее 0,5 мм, что значительно снижает диагностическую ценность подобных устройств особенно при подслизистых поражениях органов.

Список литературы:

1.          Охотникова Н.Л. Дифференциальная диагностика хирургических заболеваний желудка с использованием аутофлюоресценции и Аласенс-индуцированной флюоресценции. Автореф. канд.мед.наук, М. 2001, с.24

2.          Рыбин В.К. Дифференциальная диагностика хирургических заболеваний легких с помощью флуоресцентной спектроскопии. Автореф.канд.мед.наук, М. 1993, с. 19

3.          Харнас С.С. Пути совершенствования диагностики и хирургического лечения рака желудка. Автореф. докт.мед. наук, М. 1997, с. 41

4.          Мерзляков А.Е. Лазерная спектроскопическая диагностика хирургических заболеваний желудка. Автореф. канд.мед.наук, М. 1996 , 17 с.

5.          Барышев М.В. Лазерная флюоресцентная диагностика несенсебилизированных биотканей. Автореф.канд.физ.-мат.наук, М 1993, 22 с.

6.          Ветшев С.П. Лазерная аутофлуоресцентная спектроскопия в интраоперационной экспресс-диагностике заболеваний щитовидной железы. Автореф. канд.мед.наук. М. 2000, 24 с.

7.          Лощенов В.Б., Барышев М.В. и др. Спектрально-люминесцентная диагностика злокачественных опухолей желудка и бронхов. Новое в лазерной медицине. Материалы докладов. Ноябрь 1991, Брест. С. 56-57.

8.          Loschenov, Victor B.; Kuzin, M. I.; Artjushenko, Vjacheslav G.; Konov, Vitaly I.Study of tissue fluorescence spectra in situ. SPIE Proc., V. 1066, 271-274, 1989.

9.          Дадвани С.А., Харнас С.С., Чилингариди К.Е., Лощенов В.Б., Ветшев С.П. Лазерная аутофлуоресцентная спектроскопия – новый метод экспресс-диагностики в хирургии. (Обзор). «Хирургия», № 10, 1999 года. cтр. 75 – 79

10.     Кузин М.И., Кузин Н.М., Щкроб О.С., Харнас С.С., Лощенов В.Б. и др. Спектроскопическая диагностика заболеваний желудка на основе флюоресценции эндогенных порфиринов, индуцированных лазером. Хирургия, 1995, № 5, с. 35-37.

11.     Yanming Y., Yanlong Y., Jingfang X. et al. Диагностика рака желудка с помощью аутофлюоресценции, вызванной пульсирую-щим излучением лазера. (abstr) Чжунго Цзи-гуан (Сhin. J. Lasers).- 1987, v.14, №4, p.241-248.

12.     Tang G.C., Pradchan A., Alfano R. Spectroscopic differences between human cancer and normal lung and breast tissues. Lasers in Surgery and Medcine, 1989,v.9, p.90-95.

19.jpg
20.jpg


Клиники и отделения: Клиника факультетской хирургии им. Н.Н. Бурденко