RU2497558C1 - Intraoperative combined spectroscopic diagnostic technique for cerebral and spinal tumours - Google Patents

Intraoperative combined spectroscopic diagnostic technique for cerebral and spinal tumours Download PDF

Info

Publication number
RU2497558C1
RU2497558C1 RU2012137062/14A RU2012137062A RU2497558C1 RU 2497558 C1 RU2497558 C1 RU 2497558C1 RU 2012137062/14 A RU2012137062/14 A RU 2012137062/14A RU 2012137062 A RU2012137062 A RU 2012137062A RU 2497558 C1 RU2497558 C1 RU 2497558C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
intraoperative
spectroscopic
broadband
tumor
fluorescence
Prior art date
Application number
RU2012137062/14A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Потапов
Антон Григорьевич Гаврилов
Сергей Александрович Горяйнов
Петр Владимирович Зеленков
Денис Александрович Гольбин
Виктор Борисович Лощенов
Татьяна Александровна Савельева
Павел Вячеславович Грачёв
Мария Николаевна Холодцова
Людмила Валентиновна Шишкина
Григорий Львович Кобяков
Владимир Александрович Охлопков
Вадим Юрьевич Жуков
Всеволод Андреевич Шурхай
Сергей Георгиевич Кузьмин
Георгий Николаевич Ворожцов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко" Российской академии медицинских наук
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (ИОФ РАН)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко" Российской академии медицинских наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (ИОФ РАН), Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко" Российской академии медицинских наук
Priority to RU2012137062/14A priority Critical patent/RU2497558C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2497558C1 publication Critical patent/RU2497558C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: invention refers to medicine, namely to neurooncology, and may be used for the intraoperative diagnosis of cerebral and spinal tumour borders and determination of the tumour resection quality. What is presented is an intraoperative combined spectroscopic diagnostic technique for cerebral and spinal tumours which involve the preoperative preparation including the oral administration of hydrochloride-5-aminolevulinic acid (several hours before the tumour resection). Actually the intraoperative spectroscopic analysis of the tumour marker content in the analysed tissues (5-aminolevelinic acid-induced protoporphyrin IX), as well as its desintegration products, oxygenated and reduced hemoglobin; the tissue scattering properties are varied using broadband and laser geode light source and a fibre-optic probe. The broadband light source is used within the range of 500÷600 nm, while the exiting fluorescent laser/diode light source - at wave length 620÷640 nm. The diffuse-reflectance spectra of the broadband and laser/diode light, as well as fluorescence are recorded at the same time. After the spectroscopic characteristics have been automatically classified, the operative radicality is assessed.EFFECT: presented method enables higher reliability of the intraoperative measurements in neuronavigation, reducing time needed for implementing them, providing deeper probing and simplifying the spectra recording in vivo.4 cl, 9 dwg, 3 ex

Description

Настоящее изобретение относится к медицине, а именно к нейроонкологии, и может быть использовано для интраоперационной диагностики границ опухолей головного и спинного мозга и определения качества резекции опухоли.The present invention relates to medicine, namely to neurooncology, and can be used for intraoperative diagnosis of the boundaries of brain and spinal tumors and determine the quality of tumor resection.

В настоящее время наблюдается значительный рост частоты онкологических заболеваний центральной нервной системы. Особую сложность представляет определение границ внутримозговых и интрамедуллярных опухолей. Актуальность проблемы определения границ астроцитарных опухолей обусловлена особенностями их роста вдоль миелинизированных нервных волокон и сосудов, приводящего к инфильтрации здорового белого вещества опухолевыми клетками, что сказывается в высокой частоте послеоперационных рецидивов. Сложность хирургии интрамедуллярных опухолей спинного мозга состоит в том, что опухоль не всегда имеет четкую границу и высок риск травматизации по причине меньших размеров оперируемого участка по сравнению с головным мозгом. Надежная информация касательно объема резецированной опухоли может быть получена путем интраоперационной визуализации. Решение этой проблемы реализуется в основном в трех направлениях: использование интраоперационной компьютерной томографии, магнитно-резонансной томографии и УЗИ-сканирования, и различными комбинациями этих методов [bitraoperative Imaging in Neurosurgery: MRI, CT, U/S, Springer-Verlag, Vienna, 2003; Radiology Research and Practice, Volume 2012 (2012), Article ID 197364, 9 pages; Acta Neurochirurgica (Wien), 2007; 149(4):365-78].Currently, there is a significant increase in the frequency of oncological diseases of the central nervous system. Of particular difficulty is the determination of the boundaries of intracerebral and intramedullary tumors. The urgency of the problem of determining the boundaries of astrocytic tumors is due to the peculiarities of their growth along myelinated nerve fibers and blood vessels, leading to the infiltration of healthy white matter by tumor cells, which affects the high frequency of postoperative relapses. The complexity of surgery for intramedullary tumors of the spinal cord is that the tumor does not always have a clear boundary and there is a high risk of trauma due to the smaller size of the operated area compared to the brain. Reliable information regarding the volume of the resected tumor can be obtained by intraoperative imaging. The solution to this problem is implemented mainly in three directions: the use of intraoperative computed tomography, magnetic resonance imaging and ultrasound scanning, and various combinations of these methods [bitraoperative Imaging in Neurosurgery: MRI, CT, U / S, Springer-Verlag, Vienna, 2003 ; Radiology Research and Practice, Volume 2012 (2012), Article ID 197364, 9 pages; Acta Neurochirurgica (Wien), 2007; 149 (4): 365-78].

К сожалению, все эти способы интраоперационной диагностики не позволяют проводить исследование тканей в операционной ране в режиме реального времени и/или не обеспечивают одновременный анализ как структурных, так и метаболических изменений.Unfortunately, all these methods of intraoperative diagnostics do not allow real-time examination of tissues in the surgical wound and / or do not provide simultaneous analysis of both structural and metabolic changes.

Между тем, клинические исследования показали значительную корреляцию между уровнем накопления 5-аминолевулиновой кислоты (5-АЛК) - индуцированного протопорфирина DC и скоростью деления клеток, что позволяет использовать это вещество в качестве опухолевого маркера. Однако, ввиду того, что в 20-30% случаев наблюдается лишь незначительное накопление препарата в опухолевых клетках, необходимы дополнительные критерии для интраоперационной диагностики исследуемых тканей. Как известно, опухолевая ткань и здоровая мозговая ткань характеризуются отличиями как по структуре ткани, так и по степени кровенаполненности и оксигенации гемоглобина. Таким образом, одновременное определение этих параметров позволяет повысить чувствительность метода, основанного на определении концентрации опухолевого маркера (5 АЛК-индуцированного протопорфирина IX).Meanwhile, clinical studies showed a significant correlation between the level of accumulation of 5-aminolevulinic acid (5-ALA) - induced protoporphyrin DC and cell division rate, which allows the use of this substance as a tumor marker. However, due to the fact that in 20-30% of cases there is only a slight accumulation of the drug in the tumor cells, additional criteria are necessary for the intraoperative diagnosis of the studied tissues. As you know, tumor tissue and healthy brain tissue are characterized by differences in both the structure of the tissue and the degree of blood supply and oxygenation of hemoglobin. Thus, the simultaneous determination of these parameters makes it possible to increase the sensitivity of the method based on determining the concentration of the tumor marker (5 ALA-induced protoporphyrin IX).

Поэтому весьма актуальной проблемой является разработка способа быстрого интраоперационного анализа тканей по совокупности характерных признаков во время удаления опухолей головного и спинного мозга. Флуоресцентная спектроскопия и спектроскопия диффузного отражения предоставляют точные, быстрые и неинвазивные методы исследования метаболических и структурных изменений, происходящих в тканях.Therefore, a very urgent problem is the development of a method for rapid intraoperative tissue analysis by the set of characteristic features during the removal of brain and spinal cord tumors. Fluorescence spectroscopy and diffuse reflectance spectroscopy provide accurate, fast and non-invasive methods for studying metabolic and structural changes in tissues.

Ближайшим аналогом к предлагаемому изобретению (прототипом) является способ комбинированной спектроскопии, описанный в статье [Journal of Biomedical Optics 16 (11), 116007-14 (November 2011]. В данной статье предлагается метод комбинированной спектроскопии, сочетающий в себе анализ спектров диффузного рассеяния излучения импульсного широкополосного источника в диапазоне от 450 до 720 нм, полученных для двух расстояний между осветительным и приемным волокнами, и спектра флуоресценции 5-АЛК индуцированного протопорфирина IX и продуктов его фотораспада в диапазоне от 600 до 720 нм, вызванной излучением с длиной волны 405 нм. За несколько часов до операции в организм пациента вводится раствор гидрохлорида 5-АЛК. Затем в процессе операции по резекции опухоли производят последовательные измерения спектра фонового излучения, двух спектров: диффузного рассеяния и спектра флуоресценции. Полное время, требующееся для регистрации всех спектральных зависимостей в каждой точке, составляет порядка трех секунд. Для получения спектральных характеристик используют оптоволоконный зонд, содержащий три осветительных волокна и два приемных. Полученные спектроскопические данные обрабатывают с использованием диффузионного приближения теории распространения излучения в мутной среде, оптические характеристики которой соответствуют оптическим характеристикам исследуемой ткани. Полученные таким образом данные позволяют количественно оценить следующие параметры: концентрацию 5-АЛК-индуцированного протопорфирина IX и продуктов его фотораспада, концентрацию гемоглобина в оксигенированной и редуцированной форме, рассеивающие свойства ткани. Для реализации диагностического алгоритма используется метод опорных векторов, представляющий собой метод классификации «с учителем», в пространстве пяти характеристик, полученных в результате математической обработки спектральных зависимостей. По результатам автоматического анализа делают вывод о радикальности проведенной резекции.The closest analogue to the proposed invention (prototype) is the combined spectroscopy method described in the article [Journal of Biomedical Optics 16 (11), 116007-14 (November 2011]. This article proposes a combined spectroscopy method that combines the analysis of diffuse radiation scattering spectra pulsed broadband source in the range from 450 to 720 nm, obtained for two distances between the illuminating and receiving fibers, and the fluorescence spectrum of 5-ALA induced protoporphyrin IX and its photodecay products in the range from 6 00 to 720 nm, caused by radiation with a wavelength of 405 nm. A solution of 5-ALA hydrochloride is injected into the patient’s body several hours before the operation. Then, during the tumor resection operation, sequential measurements of the background radiation spectrum, two spectra: diffuse scattering and fluorescence spectrum are performed The total time required to record all spectral dependences at each point is about three seconds. To obtain spectral characteristics, an optical fiber probe is used that contains three illuminating fibers and two receiving fibers. The obtained spectroscopic data are processed using the diffusion approximation of the theory of radiation propagation in a turbid medium, the optical characteristics of which correspond to the optical characteristics of the tissue under study. The data thus obtained make it possible to quantitatively evaluate the following parameters: the concentration of 5-ALA-induced protoporphyrin IX and its photodecay products, the concentration of hemoglobin in oxygenated and reduced form, and the scattering properties of the tissue. To implement the diagnostic algorithm, the support vector method is used, which is a “with a teacher” classification method in the space of five characteristics obtained as a result of mathematical processing of spectral dependencies. According to the results of automatic analysis, a conclusion is made about the radical nature of the resection.

Недостатки данного метода заключаются в последовательной регистрации спектров фонового освещения, диффузного рассеяния и флуоресценции, что требует для проведения измерения всех параметров, необходимых для классификации ткани, около 3 с, и не позволяет проводить измерения в реальном времени и достоверно утверждать, что спектры получены из одной точки в одинаковых условиях. Другим недостатком метода, выбранного нами в качестве прототипа, является использование для возбуждения флуоресценции коротковолнового излучения (длина волны 405 нм), для которого биологическая ткань является средой с низкой прозрачностью, что приводит к флуоресцентному зондированию объема ткани, не превышающего нескольких микрометров, и требует предварительного промывания ткани от крови перед проведением оптического измерения. Эти недостатки усложняют процедуру анализа ткани методом оптической биопсии.The disadvantages of this method are the sequential recording of the spectra of background illumination, diffuse scattering and fluorescence, which requires about 3 seconds to measure all the parameters necessary for tissue classification, and does not allow real-time measurements and reliably state that the spectra were obtained from one points in the same conditions. Another disadvantage of the method we have chosen as a prototype is the use of short-wavelength radiation (wavelength 405 nm) to excite fluorescence, for which biological tissue is a medium with low transparency, which leads to fluorescence sensing of a tissue volume not exceeding a few micrometers and requires prior rinsing tissue from blood before performing an optical measurement. These shortcomings complicate the procedure of tissue analysis by optical biopsy.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа, обеспечивающего повышение достоверности измерений, уменьшение времени их осуществления, увеличение глубины зондирования и упрощение процесса регистрации спектров in vivo.The objective of the invention is to develop a method that improves the reliability of measurements, reduces the time of their implementation, increases the depth of sounding and simplifies the process of recording spectra in vivo.

Поставленная задача решается способом интраоперационного проведения спектроскопической диагностики опухолей головного и спинного мозга, включающим предоперационное введение пациенту раствора гидрохлорида 5-АЛК и интраоперационный спектроскопический анализ содержания в исследуемых тканях опухолевого маркера (5-АЛК индуцированного протопорфирина IX), продуктов его фотораспада, оксигенированного и редуцированного гемоглобина, а также изменения рассеивающих свойств с использованием источников широкополосного и лазерного излучения и волоконно-оптического зонда, с последующей автоматической классификацией спектроскопических характеристик, служащей для оценки радикальности проведения резекции. Предложенный способ осуществляют с использованием источника широкополосного излучения в диапазоне длин волн от 500 нм до 600 нм и источника лазерного/светодиодного излучения с длиной волны в области 620-640 нм, регистрацию спектров диффузного отражения и флуоресценции производят одновременно, после чего по уровню накопления опухолевого маркера 5-АЛК индуцированного протопорфирина DC определяется степень принадлежности измеряемого образца ткани к определенным ранее классам, по результатам которой оценивают радикальность резекции опухоли.The problem is solved by the method of intraoperative spectroscopic diagnosis of tumors of the brain and spinal cord, including preoperative administration of a 5-ALA hydrochloride solution to the patient and intraoperative spectroscopic analysis of the content of the tumor marker (5-ALA induced protoporphyrin IX), its photodecay products, oxygenated and reduced hemoglobin as well as changes in scattering properties using sources of broadband and laser radiation Fiber-optic probe, with subsequent automatic classification spectroscopic characteristics serving to conduct evaluation radical resection. The proposed method is carried out using a broadband radiation source in the wavelength range from 500 nm to 600 nm and a laser / LED radiation source with a wavelength in the range of 620-640 nm, the diffuse reflection and fluorescence spectra are recorded simultaneously, after which the tumor marker accumulation level 5-ALA-induced protoporphyrin DC determines the degree of belonging of the measured tissue sample to the previously defined classes, the results of which evaluate the radicality of tumor resection.

Задача также решается тем, что для автоматической обработки спектроскопических характеристик используют классификацию данных методом. К ближайших соседей в пространстве вышеперечисленных характеристик.The problem is also solved by the fact that for the automatic processing of spectroscopic characteristics using data classification method. To the nearest neighbors in the space of the above characteristics.

Задача решается тем, что по результатам автоматической классификации формируют звуковой сигнал, модулированный по громкости и частоте в зависимости от степени малигнизации исследуемой ткани.The problem is solved in that, according to the results of automatic classification, an audio signal is generated that is modulated in volume and frequency depending on the degree of malignancy of the tissue under study.

Задача может быть решена тем, что по результатам автоматической классификации формируют карты распределения биомаркеров.The problem can be solved by the fact that according to the results of automatic classification, maps of the distribution of biomarkers are formed.

Предложенный способ осуществляется с помощью перекрестной системы осветительных и съемочных фильтров, которая реализует разделение спектрального диапазона на области регистрации спектра диффузного отражения излучения широкополосного источника (в диапазоне от 500 нм до 600 нм), интенсивности рассеяния лазерного излучения (в диапазоне 620-640 нм, что соответствует области длинноволнового пика Q-полосы поглощения протопорфирина DC, в котором биологическая ткань является оптически прозрачной) и спектра флуоресценции (в диапазоне 640-850 нм). Устройство для проведения интраоперационной комбинированной спектроскопической диагностики опухолей головного и спинного мозга соответствует варианту устройства, описанного в патенте РФ №2169590 (МПК A61N 5/06, 2000).The proposed method is carried out using a cross-system of lighting and film filters, which implements the separation of the spectral range in the area of registration of the spectrum of diffuse reflection of radiation of a broadband source (in the range from 500 nm to 600 nm), the intensity of laser radiation scattering (in the range of 620-640 nm, which corresponds to the region of the long-wavelength peak of the Q-absorption band of protoporphyrin DC, in which the biological tissue is optically transparent) and the fluorescence spectrum (in the range of 640-850 nm). A device for conducting intraoperative combined spectroscopic diagnosis of brain and spinal cord tumors corresponds to a variant of the device described in RF patent No. 2169590 (IPC A61N 5/06, 2000).

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение возможности быстрого и достоверного получения спектроскопических характеристик из одного и того же объема ткани в операционной зоне для всех указанных характеристик и упрощение процесса за счет исключения необходимости предварительного промывания ткани от крови перед проведением диагностики.The technical result provided by the given set of features is the ability to quickly and reliably obtain spectroscopic characteristics from the same tissue volume in the operating area for all these characteristics and to simplify the process by eliminating the need for preliminary washing of the tissue from the blood before diagnosis.

В соответствии с изобретением, в рамках предоперационной подготовки осуществляется пероральное введение в организм пациента раствора гидрохлорида 5-аминолевулиновой кислоты за несколько часов до начала удаления опухоли.In accordance with the invention, as part of the preoperative preparation, a solution of 5-aminolevulinic acid hydrochloride is orally administered to the patient's body several hours before the removal of the tumor.

Предлагаемый способ заключается в проведении интраоперационного спектроскопического анализа посредством приведения в мягкий контакт дистального конца оптоволоконного зонда и исследуемого участка ткани. В результате измерения на вход спектрометра поступает диффузно отраженное тканью широкополосное излучение в диапазоне длин волн от 500 до 600 нм, диффузно отраженное тканью и ослабленное на три порядка режекторным фильтром, расположенным на входе спектрометра, лазерное излучение, а также индуцированное лазерным флуоресцентное излучение. Регистрируемые спектральные зависимости подвергаются математической обработке в специальном программном обеспечении для вычисления физиологических характеристик (биомаркеров), оказавших влияние на спектральные зависимости, таких как концентрация протопорфирина IX, гемоглобина в оксигенированной и редуцированной форме и изменения рассеивающих свойств исследуемых тканей.The proposed method consists in conducting intraoperative spectroscopic analysis by bringing the distal end of the optical fiber probe and the tissue site under investigation into soft contact. As a result of the measurement, the spectrometer input receives broadband radiation diffusely reflected by the tissue in the wavelength range from 500 to 600 nm, diffusely reflected by the fabric and attenuated by three orders of magnitude with a notch filter located at the spectrometer input, laser radiation, as well as laser-induced fluorescence radiation. The recorded spectral dependences are mathematically processed in special software for calculating physiological characteristics (biomarkers) that have an impact on spectral dependences, such as the concentration of protoporphyrin IX, hemoglobin in oxygenated and reduced form, and changes in the scattering properties of the studied tissues.

Классификация регистрируемых таким образом спектроскопических характеристик может быть осуществлена посредством автоматического сопоставления спектроскопических и/или физиологических характеристик с базой данных соответствующих спектроскопических и/или физиологических характеристик тканей, состояние которых было верифицировано посредством гистологического анализа, методами автоматической классификации, по результатам которой формируется заключение о степени отношения исследуемой ткани к той или иной группе в рамках принятой классификации тканей.The classification of the spectroscopic characteristics recorded in this way can be carried out by automatically comparing the spectroscopic and / or physiological characteristics with a database of the corresponding spectroscopic and / or physiological characteristics of the tissues, the state of which was verified by histological analysis, by automatic classification methods, based on which a conclusion is drawn on the degree of relationship the studied tissue to a particular group within the framework adopted classification of tissues.

Для информирования хирурга о состоянии тканей по результатам автоматической классификации спектроскопических данных возможно использование как визуальной, так и звуковой индикации. Для акцентирования внимания хирурга на изменении спектральных характеристик в процессе операции по результатам их автоматической обработки возможно использование звуковой индикации с модуляцией по громкости и частоте в зависимости от степени малигнизации тканей. Также возможно формирование на экране монитора двумерных карт распределения спектроскопических и/или физиологических характеристик тканей для наглядности представления совместного распределения исследуемых биомаркеров.To inform the surgeon about the state of the tissues according to the results of automatic classification of spectroscopic data, it is possible to use both visual and sound indications. To emphasize the surgeon's attention to changing spectral characteristics during the operation according to the results of their automatic processing, it is possible to use sound indications with modulation in volume and frequency depending on the degree of tissue malignancy. It is also possible to form on the monitor screen two-dimensional maps of the distribution of spectroscopic and / or physiological characteristics of tissues for clarity of presentation of the joint distribution of the studied biomarkers.

Изобретение иллюстрируется следующими рисунками.The invention is illustrated by the following figures.

На Фиг.1 приведены для пациента A под пунктом а - предоперационная МРТ; б - фотография коры головного мозга над опухолью в белом свете; в - фотография распределения флуоресценции коры головного мозга над опухолью в режиме Blue 400 интраоперационного микроскопа Opmi Pentera.Figure 1 shows for patient A under point a - preoperative MRI; b - a photograph of the cerebral cortex above a tumor in white light; c - photograph of the distribution of fluorescence of the cerebral cortex over a tumor in the Blue 400 mode of an Opmi Pentera intraoperative microscope.

На Фиг.2 приведено для пациента А (а) изображение операционного ложа в режиме Blue 400 (время 18.16.07) до проведения спектроскопического исследования, (б) в момент проведения комбинированной спектроскопии (время 18.16.19-18.16.21), а также в режиме Blue 400 (в) после непродолжительной аспирации в положении проведения комбинированного спектроскопического анализа. Приведены спектры 208-209 (г), зарегистрированные в момент, показанный на фиг.2б, а также соответствующие им значения степени оксигенации, интенсивности светорассеяния и индекса флуоресценции, апостериорно нормированные на максимальные значения, полученные в ходе данного исследования (д). Интраоперационно были получены следующие значения этих параметров: спектр 208 - оксигенация 53%, амплитуда рассеянного назад лазерного излучения 800, индекс флуоресценции 8.7; спектр 209 - оксигенация 26%, амплитуда рассеянного назад лазерного излучения 210, индекс флуоресценции 7.5.Figure 2 shows for patient A (a) the image of the operating bed in Blue 400 mode (time 18.16.07) before spectroscopic examination, (b) at the time of the combined spectroscopy (time 18.16.19-18.16.21), and in Blue 400 mode (c) after a short aspiration in the position of conducting combined spectroscopic analysis. Spectra 208-209 (g) recorded at the time shown in FIG. 2b are shown, as well as the corresponding oxygenation degree, light scattering intensity, and fluorescence index, a posteriori normalized to the maximum values obtained during this study (e). The following values of these parameters were obtained intraoperatively: spectrum 208 — oxygenation 53%, amplitude of backscattered laser radiation 800, fluorescence index 8.7; spectrum 209 — oxygenation 26%, amplitude of backscattered laser radiation 210, fluorescence index 7.5.

На Фиг.3 представлены карты совместного распределения исследуемых спектроскопических величин для нормальной, опухолевой ткани, а также в операционном ложе после удаления опухоли у пациента А. Использованы следующие обозначения точек в трехмерном пространстве, принадлежащих различным классам: ▲ - край опухоли (перифокальная зона), ■ - опухоль, ✕ - ложе после удаления опухоли, ✖ - интактная нервная ткань. Все значения характеристик нормированы на максимальные величины, полученные в результате исследования. а - по оси абсцисс отложены значения интенсивности рассеянного назад лазерного излучения, по оси ординат - индекса флуоресценции; б - по оси абсцисс отложены значения степени насыщения гемоглобина кислородом, по оси ординат - индекса флуоресценции; в - по оси абсцисс отложены значения степени насыщения гемоглобина кислородом, оп оси ординат - интенсивности рассеянного назад лазерного излучения.Figure 3 presents maps of the joint distribution of the studied spectroscopic values for normal, tumor tissue, as well as in the surgical bed after removal of the tumor in patient A. The following notation of points in three-dimensional space belonging to different classes is used: ▲ - edge of the tumor (perifocal zone), ■ - tumor, ✕ - bed after tumor removal, ✖ - intact nerve tissue. All values of the characteristics are normalized to the maximum values obtained as a result of the study. a - the abscissa axis shows the intensity values of the backscattered laser radiation, the ordinate axis represents the fluorescence index; b - the abscissa axis shows the values of the degree of saturation of hemoglobin with oxygen, the ordinate axis represents the fluorescence index; c - the abscissa axis shows the values of the degree of saturation of hemoglobin with oxygen; the op axis — the intensity of the backscattered laser radiation.

На Фиг.4 приведены результаты морфологического исследования образцов ткани, взятых во время операции пациента А, позволившие сделать окончательное заключение - олигоастроцитома: а - астрокомпонент опухоли, б - олигокомпонент опухоли.Figure 4 shows the results of a morphological study of tissue samples taken during the operation of patient A, which made it possible to draw a final conclusion - oligoastrocytoma: a - astrocomponent of the tumor, b - oligocomponent of the tumor.

На Фиг.5 присутствуют интраоперационные стоп-кадры операции по удалению опухоли пациента Б в белом свете (а) и в режиме Blue 400 Carl Zeiss Opmi Pentero (б), демонстрирующие наличие крови в операционном ложе и слабую неоднородную флуоресценцию (время 11.04.40-45), не позволяющую сделать однозначный вывод о степени накопления опухолевого маркера в ткани.5 there are intraoperative still images of the operation to remove the tumor of patient B in white light (a) and in the Blue 400 Carl Zeiss Opmi Pentero mode (b), showing the presence of blood in the surgical bed and weak inhomogeneous fluorescence (time 11.04.40- 45), which does not allow an unambiguous conclusion about the degree of accumulation of the tumor marker in the tissue.

На Фиг.6 приведены результаты комбинированного спектроскопического анализа тканей пациента Б в участке ложа, показанном на фиг.4: интраоперапионный спектр №36 (а), а также соответствующие ему значения индекса флуоресценции (б) и оксигенации (в). Индекс флуоресценции 26, амплитуда рассеянного назад лазерного излучения 350, оксигенация 56%.Figure 6 shows the results of a combined spectroscopic analysis of the tissues of patient B in the bed area shown in Figure 4: intraoperative spectrum No. 36 (a), as well as the corresponding values of the fluorescence index (b) and oxygenation (c). Fluorescence index 26, the amplitude of the backscattered laser radiation 350, oxygenation 56%.

На Фиг.7 показаны результаты морфологического исследования опухоли пациента Б., с окончательным заключением - анапластическая астропитома: а - зона инфильтрации опухоли; б - зона инфильтрации опухоли; в - опухоль; г - опухоль и зона инфильтрации.Figure 7 shows the results of a morphological study of a tumor of patient B., with the final conclusion - anaplastic astropitoma: a - zone of tumor infiltration; b - tumor infiltration zone; in - a tumor; g - tumor and infiltration zone.

На Фиг.8 приведены интраоперационные спектры, полученные методом комбинированного спектроскопического анализа пациента В. Спектр, маркированный зеленым, соответствует нормальному мозгу, спектр, обозначенный фиолетовьм, получен от опухолевой ткани, спектр, маркированный оранжевым цветом, зарегистрирован от края опухоли.Figure 8 shows the intraoperative spectra obtained by the combined spectroscopic analysis of patient B. The spectrum marked in green corresponds to the normal brain, the spectrum indicated in violet is obtained from tumor tissue, the spectrum marked in orange is recorded from the edge of the tumor.

На Фиг.9 показаны результаты морфологического исследования опухоли у пациента В - на препаратах выявлена интрамедуллярная эпендимома.Figure 9 shows the results of a morphological study of the tumor in patient B - on the preparations revealed intramedullary ependymoma.

Нижеприведенные примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение.The following examples illustrate the invention.

Пример 1.Example 1

Пациент А, 23 года, (окончательный диагноз - олигоастропитома левой лобной доли (Grade II по классификации Всемирной организации здравоохранения)) оперирован 17.04.2012 (впервые). За 2 часа до операции пациенту перорально введен раствор гидрохлорида 5-аминолевулиновой кислоты (Аласенс) в количестве 20 мг/кг веса пациента. После проведения трепанации и вскрытия твердой мозговой оболочки визуализирована кора левой лобной области, на поверхность которой выходит опухолевый узел, ярко флуоресцирующий при подсветке в режиме BL 400 на операционном микроскопе Carl Zeiss Opmi Pentero с флуоресцентным модулем (см. интраоперационные фотографии на фиг.1). На фиг.1. представлена предоперационная МРТ (а) у пациента с внутримозговой опухолью - визуализируется большая опухоль левой лобной доли (Grade II); интраоперационная фотография в белом свете (б) и в режиме Blue 400 Carl Zeiss Opmi Pentero (в), демонстрируют яркую видимую флуоресценцию на первом этапе операции. Начато удаление опухоли. В процессе операции периодически проводилась оценка визуальной флуоресценции операционной раны и контроль маркеров состояния исследуемых тканей с помощью предлагаемого метода комбинированной спектроскопии.Patient A, 23 years old, (the final diagnosis is oligoastropitoma of the left frontal lobe (Grade II according to the classification of the World Health Organization) was operated on 04/17/2012 (for the first time). 2 hours before surgery, the patient was orally administered a solution of 5-aminolevulinic acid hydrochloride (Alasens) in an amount of 20 mg / kg of patient weight. After trephination and dissection of the dura mater, the cortex of the left frontal region was visualized, on the surface of which a tumor node emerged, brightly fluorescent when illuminated in BL 400 mode using a Carl Zeiss Opmi Pentero operating microscope with a fluorescent module (see intraoperative photographs in Fig. 1). In figure 1. preoperative MRI (a) is presented in a patient with an intracerebral tumor - a large tumor of the left frontal lobe is visualized (Grade II); intraoperative photography in white light (b) and in the Blue 400 Carl Zeiss Opmi Pentero mode (c) demonstrate bright visible fluorescence at the first stage of the operation. Tumor removal started. During the operation, the visual fluorescence of the surgical wound was periodically evaluated and the condition markers of the studied tissues were monitored using the proposed method of combined spectroscopy.

Для этого использовали источник широкополосного излучения в диапазоне 500-600 нм для анализа концентрации гемоглобина в оксигенированной и редуцированной форме и источник лазерного излучения с длиной волны в области 632.8 нм для анализа параметров светорассеяния и возбуждения флуоресценции 5-АЛК индуцированного протопорфирина IX и продуктов его фотораспада. При приведении оптоволоконного зонда в мягкий контакт с тканью производили одновременную регистрацию спектров диффузного отражения и флуоресценции.For this, a broadband radiation source in the range of 500--600 nm was used to analyze the hemoglobin concentration in oxygenated and reduced form and a laser radiation source with a wavelength in the region of 632.8 nm was used to analyze the light scattering and fluorescence excitation of 5-ALA induced protoporphyrin IX and its photodecay products. When bringing the optical fiber probe into soft contact with the tissue, the diffuse reflection and fluorescence spectra were simultaneously recorded.

Участки интенсивного накопления 5-АЛК удалены полностью, отмечалось постепенное снижение интенсивности видимой флуоресценции в ходе операции по мере углубления операционной раны. В ходе дальнейшей операции опухоль визуально практически не отличалась от мозгового вещества. На этом этапе наиболее чувствительным средством оценки состояния ткани в операционной ране являлся метод комбинированной спектроскопии. Серия интраоперационных кадров и спектральных зависимостей, представленных на фиг.2, демонстрирует спектроскопическое обнаружение флуоресцирующего очага (фиг.2, б), не поддающегося визуализации с помощью видеофлуоресцентного режима Opmi Pentera Blue 400 (фиг.2, а). При исследовании комбинированной спектроскопии выявляется спектр 208 - индекс флуоресценции 8.7, амплитуда рассеянного назад лазерного излучения 800, оксигенация 53%; спектр 209 - индекс флуоресценции 7.5, амплитуда рассеянного назад лазерного излучения 210, оксигенация 26% (фиг.2 г, д).The areas of intensive accumulation of 5-ALA were completely removed; a gradual decrease in the intensity of visible fluorescence during the operation was noted as the surgical wound deepened. In the course of further surgery, the tumor did not visually differ from the brain substance. At this stage, the most sensitive means of assessing the state of tissue in the surgical wound was the combined spectroscopy method. The series of intraoperative frames and spectral dependences shown in Fig. 2 shows spectroscopic detection of a fluorescent focus (Fig. 2, b) that cannot be visualized using the Opmi Pentera Blue 400 video fluorescence mode (Fig. 2, a). In the study of combined spectroscopy, spectrum 208 is revealed — a fluorescence index of 8.7, an amplitude of backscattered laser radiation of 800, oxygenation of 53%; spectrum 209 - fluorescence index 7.5, the amplitude of the backscattered laser radiation 210, oxygenation 26% (Fig.2 g, d).

При проведении комбинированного спектроскопического анализа в реальном времени производили классификацию исследуемой ткани на основе автоматического анализа ее спектроскопических характеристик методом К ближайших соседей. В качестве метода индикации использовались двумерные карты распределения величины исследуемых физиологических маркеров (фиг.3).When conducting combined spectroscopic analysis in real time, the studied tissue was classified based on the automatic analysis of its spectroscopic characteristics by the K method of nearest neighbors. As an indication method, two-dimensional maps of the distribution of the magnitude of the studied physiological markers were used (Fig. 3).

В ходе операции проводился забор материала для проведения морфологического анализа образцов тканей в сопоставлении с данными спектрального анализа (фиг.4). Различия в уровне рассеяния, показанные на фиг.2в, соответствующие одинаково эффективному накоплению протопорфирина IX (фиг.2г) можно отнести за счет морфологических отличий участков опухоли, содержащей как астро-, так и олигокомпоненты (фиг.4а, б). После получения показателей комбинированной спектроскопии от стенок ложа удаленной опухоли, идентичных нормальному мозгу, основной этап операции заканчивался.During the operation, material was taken for morphological analysis of tissue samples in comparison with the data of spectral analysis (figure 4). The differences in the scattering level shown in Fig. 2c, corresponding to the equally effective accumulation of protoporphyrin IX (Fig. 2d) can be attributed to the morphological differences in the areas of the tumor containing both astro- and oligocomponents (Figs. 4a, b). After obtaining indicators of combined spectroscopy from the walls of the bed of the removed tumor, identical to the normal brain, the main stage of the operation ended.

Пример 2.Example 2

Пациент Б, 23 года, (окончательный диагноз - анапластическая астроцитома правой височной доли (Grade III согласно классификации Всемирной организации здравоохранения)) оперирован впервые 07.06.2011 г. За 2 часа до операции пациенту перорально введен раствор гидрохлорида 5-аминолевулиновой кислоты (Аласенс) в количестве 20 мг/кг веса пациента. В ходе операции в белом свете и в режиме Opmi Pentera Blue 400 визуализирувалась солидная часть опухоли в виде участков слабой флуоресценции, периодическое заполнение операционного ложа кровью приводило к затруднению видеонавигации (фиг.5а, б). При проведении резекции опухоли постоянно проводился комбинированный спектральный анализ в операционном ложе (фиг.5, 6а, б, в) с контролем базового уровня сигнала от коры височной доли. Были использованы источник широкополосного излучения в диапазоне 500-600 нм для регистрации спектров диффузного отражения и определения на его основе концентрации гемоглобина в оксигенированной и редуцированной форме и источник лазерного излучения с длиной волны в области 633±5 нм для анализа параметров светорассеяния и возбуждения флуоресценции 5-АЛК индуцированного протопорфирина IX и продуктов его фотораспада. При приведении оптоволоконного зонда в мягкий контакт с тканью производилась одновременная регистрация спектров диффузного отражения и флуоресценции. В реальном времени происходила классификации исследуемой ткани на основе автоматического анализа ее спектроскопических характеристик. По результатам классификации формировался звуковой сигнал, модулированный по громкости и частоте в зависимости от степени малигнизации исследуемой ткани, на экран выводились регистрируемые спектры и карты распределения измерений в координатах регистрируемых характеристик.Patient B, 23 years old, (the final diagnosis was anaplastic astrocytoma of the right temporal lobe (Grade III according to the classification of the World Health Organization)) was operated on for the first time on June 7, 2011. 2 hours before surgery, the patient was orally administered a solution of 5-aminolevulinic acid hydrochloride (Alasens) in the amount of 20 mg / kg of patient weight. During the operation, in solid light and in the Opmi Pentera Blue 400 mode, a solid part of the tumor was visualized in the form of areas of weak fluorescence, periodic filling of the surgical bed with blood made video navigation difficult (Fig. 5a, b). When conducting a tumor resection, a combined spectral analysis was constantly performed in the surgical bed (Figs. 5, 6a, b, c) with the control of the base signal level from the temporal lobe cortex. A broadband radiation source in the range of 500-600 nm was used to record diffuse reflectance spectra and determine on its basis the hemoglobin concentration in oxygenated and reduced form and a laser radiation source with a wavelength of 633 ± 5 nm to analyze the parameters of light scattering and 5- fluorescence excitation ALA-induced protoporphyrin IX and its decay products. When bringing the optical fiber probe into soft contact with the tissue, the spectra of diffuse reflection and fluorescence were simultaneously recorded. In real time there was a classification of the studied tissue based on an automatic analysis of its spectroscopic characteristics. Based on the classification results, an audio signal was generated, modulated in volume and frequency depending on the degree of malignancy of the test tissue, the recorded spectra and distribution maps of measurements in the coordinates of the recorded characteristics were displayed.

При проведении комбинированной спектроскопии максимальный индекс флуоресценции составил 26 отн. ед., амплитуда рассеянного назад лазерного излучения в той же точке составила одну треть от значения этого параметра в нормальной ткани, оксигенация в той же точке составила 56% (фиг.6). Из точек проведения комбинированного спектроскопического анализа были взяты биоптаты исследуемой ткани (фиг.6а, б, в, г). Результаты сопоставления интраоперационных спектральных зависимостей и данных морфологического заключения послужили для пополнения базы данных спектроскопических/физиологических харакетристик для повышения точности определения принадлежности исследуемых тканей к определенным классам.When conducting combined spectroscopy, the maximum fluorescence index was 26 Rel. units, the amplitude of the backscattered laser radiation at the same point was one third of the value of this parameter in normal tissue, oxygenation at the same point was 56% (Fig.6). From the points of the combined spectroscopic analysis were taken biopsy samples of the investigated tissue (figa, b, c, d). A comparison of the intraoperative spectral dependences and the morphological conclusion data served to replenish the database of spectroscopic / physiological characteristics to increase the accuracy of determining the belonging of the studied tissues to certain classes.

После получения показателей комбинированной спектроскопии,, от ткани ложа удаленной опухоли, идентичных нормальному мозгу, основной этап операции заканчивался.After obtaining indicators of combined spectroscopy, from the tissue of the bed of the removed tumor, identical to the normal brain, the main stage of the operation ended.

Пример 3.Example 3

Пациент В, 31 год, (окончательный диагноз - интрамедуллярная опухоль (эпендимома) на уровне Th2-Th3 позвонков) оперирован впервые 03.04.2012 г. За 2 часа до операции пациенту перорально введен раствор гидрохлорида 5-аминолевулиновой кислоты (Аласенс) в количестве 20 мг/кг веса пациента. После осуществления подхода к опухоли проведена оценка видимой флуоресценции с помощью эндоскопа с флуоресцентным модулем - отмечались участки яркой гомогенного типа видимой флуоресценции. При резекции остатков опухоли, ввиду того, что чувствительность эндоскопического видеофлуоресцентного модуля оказалась недостаточной, проводился комбинированный спектроскопический анализ в операционном ложе. Для проведения комбинированной спектроскопии использовались два источника излучения - галогенная лампа с фильтром, пропускающим излучение в диапазоне 500-600 нм и гелий-неоновый лазер (632.8 нм). При приведении оптоволоконного зонда в мягкий контакт с тканью производилась одновременная регистрация спектров диффузного отражения и флуоресценции. В реальном времени происходила классификации исследуемой ткани на основе автоматического анализа ее спектроскопических характеристик. По результатам классификации формировался звуковой сигнал, модулированный по громкости и частоте в зависимости от степени малигнизации исследуемой ткани, на экран выводились регистрируемые спектры. На фиг.8 (а, б, в) показаны три спектра, полученных интраоперационно во время удаления опухоли у пациента В. Спектр, маркированный оранжевым, зарегистрирован от края опухоли, о чем говорят промежуточные между нормой и опухолью значения индекса флуоресценции и интенсивности рассеянного назад лазерного излучения. Легкая дезоксигенация нормальной ткани может быть обусловлена тракцией ткани спинного мозга во время оперативного вмешательства. Результаты спектроскопического анализа были подтверждены морфологическим исследованием образцов ткани, взятых из тех же точек, в которых проводился спектральный анализ (фиг.9а, б). Основной этап операции был закончен после получения спектральных характеристик ложа опухоли, соответствующих нормальной ткани.Patient B, 31 years old, (the final diagnosis was an intramedullary tumor (ependymoma) at the level of Th2-Th3 vertebrae) was operated on for the first time on April 3, 2012. 2 hours before surgery, the patient was orally administered a solution of 5-aminolevulinic acid hydrochloride (Alasens) in an amount of 20 mg / kg patient weight. After the approach to the tumor was carried out, the apparent fluorescence was evaluated using an endoscope with a fluorescence module - areas of a bright homogeneous type of visible fluorescence were noted. During resection of the tumor residues, due to the fact that the sensitivity of the endoscopic video fluorescence module was insufficient, a combined spectroscopic analysis was performed in the surgical bed. To conduct combined spectroscopy, two radiation sources were used - a halogen lamp with a filter that transmits radiation in the range of 500-600 nm and a helium-neon laser (632.8 nm). When bringing the optical fiber probe into soft contact with the tissue, the spectra of diffuse reflection and fluorescence were simultaneously recorded. In real time there was a classification of the studied tissue based on an automatic analysis of its spectroscopic characteristics. Based on the classification results, an audio signal was formed, modulated in volume and frequency depending on the degree of malignancy of the test tissue, and recorded spectra were displayed on the screen. Fig. 8 (a, b, c) shows three spectra obtained intraoperatively during removal of a tumor in patient B. The spectrum marked in orange was recorded from the edge of the tumor, as evidenced by the intermediate between the normal and the tumor values of the fluorescence index and the intensity of the backscattered laser radiation. Mild deoxygenation of normal tissue may be due to traction of the tissue of the spinal cord during surgery. The results of spectroscopic analysis were confirmed by morphological examination of tissue samples taken from the same points at which the spectral analysis was carried out (figa, b). The main stage of the operation was completed after obtaining the spectral characteristics of the tumor bed corresponding to normal tissue.

Заявляемый способ основан на фактическом материале, полученном нами при анализе 99 пациентов с глиомами головного мозга Grade I-IV (WHO), 16 пациентов с метастазами различных опухолей в головной мозг, а также 21 пациента с менингиомами головного мозга различной степени злокачественности.The inventive method is based on the actual material obtained by us in the analysis of 99 patients with brain gliomas Grade I-IV (WHO), 16 patients with metastases of various tumors in the brain, as well as 21 patients with brain meningiomas of various degrees of malignancy.

Таким образом, предлагаемый метод решает задачи повышения достоверности интраоперационных измерений при проведении нейронавигации, уменьшения времени их осуществления, увеличения глубины зондирования и упрощения процесса регистрации спектров in vivo.Thus, the proposed method solves the problem of increasing the reliability of intraoperative measurements during neuronavigation, reducing the time of their implementation, increasing the depth of sounding and simplifying the process of recording spectra in vivo.

Claims (4)

1. Способ проведения комбинированной интраоперационной спектроскопической диагностики опухолей головного и спинного мозга, включающий предоперационное введение пациенту перорально раствора гидрохлорида 5-аминолевулиновой кислоты (5-АЛК) и собственно интраоперационный спектроскопический анализ содержания в исследуемых тканях опухолевого маркера (5-АЛК индуцированного протопорфирина IX), продуктов его фотораспада, оксигенированного и редуцированного гемоглобина, а также изменения рассеивающих свойств тканей с использованием источников широкополосного и лазерного излучения и волоконно-оптического зонда, с последующей автоматической классификацией спектроскопических характеристик, служащей для оценки радикальности проведения резекции, отличающийся тем, что используют источник широкополосного излучения в диапазоне длин волн от 500 нм до 600 нм и источник возбуждающего флуоресценцию лазерного излучения с длиной волны в области 620-640 нм, причем регистрацию спектров диффузного отражения широкополосного и лазерного излучения, а также флуоресценции производят одновременно.1. A method for conducting combined intraoperative spectroscopic diagnosis of brain and spinal tumors, including preoperative administration of 5-aminolevulinic acid hydrochloride (5-ALA) oral solution to a patient and intraoperative spectroscopic analysis of the content of a tumor marker (5-ALA-induced protoporphyrin IX) in the studied tissues, products of its photodecay, oxygenated and reduced hemoglobin, as well as changes in the scattering properties of tissues using a source of of broadband and laser radiation and a fiber optic probe, followed by automatic classification of spectroscopic characteristics, which serves to assess the radical nature of the resection, characterized in that they use a broadband radiation source in the wavelength range from 500 nm to 600 nm and a source of laser fluorescence excitation with wavelength in the range of 620-640 nm, and the registration of diffuse reflectance spectra of broadband and laser radiation, as well as fluorescence, is performed simultaneously permanently. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для автоматической обработки спектроскопических характеристик используют алгоритм автоматической классификации методом К ближайших соседей с определением веса принадлежности данной точки к каждому из определенных ранее классов ткани.2. The method according to claim 1, characterized in that for the automatic processing of spectroscopic characteristics, an algorithm for automatically classifying the nearest neighbors by the K method with determining the weight of a given point to each of the previously defined fabric classes is used. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что по результатам автоматической классификации формируют звуковой сигнал, модулированный по громкости и частоте в зависимости от степени малигнизации исследуемой ткани.3. The method according to claim 1, characterized in that according to the results of the automatic classification, an audio signal is generated that is modulated in volume and frequency depending on the degree of malignancy of the test tissue. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что по результатам автоматической классификации формируют карты распределения спектральных и/или соответствующих им физиологических характеристик. 4. The method according to claim 1, characterized in that according to the results of automatic classification, distribution maps of spectral and / or physiological characteristics corresponding to them are formed.
RU2012137062/14A 2012-08-30 2012-08-30 Intraoperative combined spectroscopic diagnostic technique for cerebral and spinal tumours RU2497558C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012137062/14A RU2497558C1 (en) 2012-08-30 2012-08-30 Intraoperative combined spectroscopic diagnostic technique for cerebral and spinal tumours

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012137062/14A RU2497558C1 (en) 2012-08-30 2012-08-30 Intraoperative combined spectroscopic diagnostic technique for cerebral and spinal tumours

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2497558C1 true RU2497558C1 (en) 2013-11-10

Family

ID=49682969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012137062/14A RU2497558C1 (en) 2012-08-30 2012-08-30 Intraoperative combined spectroscopic diagnostic technique for cerebral and spinal tumours

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2497558C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2561030C1 (en) * 2014-01-30 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова Министерства обороны Российской Федерации (ВМедА) Method for detecting and localising glial brain tumours intraoperatively
RU2637823C2 (en) * 2015-12-21 2017-12-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Fibre-optical neurointerface and method for long-term optical registration of processes in brain of living free moving animals
RU2641519C1 (en) * 2017-03-29 2018-01-17 Общество с ограниченной ответственностью "Медицинские видеосистемы" (ООО "МедВис") Method of quantitative estimation of photosensitizer concentration on video image in real time when conducting fluorescent research
RU2653815C1 (en) * 2017-03-03 2018-05-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Method of implanting optic fiber probe in animal brain to generate controlled feedback

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2376044C1 (en) * 2008-08-26 2009-12-20 Федеральное государственное учреждение "Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи" (ФГУ "МНИОИ им. П.А. Герцена Росмедтехнологий") Method for identification of optimal modes of fluorescent diagnostics and photodynamic therapy

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2376044C1 (en) * 2008-08-26 2009-12-20 Федеральное государственное учреждение "Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи" (ФГУ "МНИОИ им. П.А. Герцена Росмедтехнологий") Method for identification of optimal modes of fluorescent diagnostics and photodynamic therapy

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PABLO A. VALD'ES et al. Combined fluorescence and reflectance spectroscopy for in vivo quantification of cancer biomarkers in low- and high-grade glioma surgery. Journal of Biomedical Optics 16(11), 116007-14 (November 2011), найдено в Интернете: http://repositorio.unican.es/xmlui/bitstream/handle/10902/1734/Combined%20fluorescence.pdf?sequence=l. *
ЛОТОВ A.H. Применение лазерной и спектральной аппаратуры для фотодинамической терапии и флюоресцентной диагностики с препаратами Фотосенс и Аласенс. - Лазерная медицина, 2002, т.6, №1, с.48-52. RICHTER J.C., HAJ-HOSSEINI N., ANDERSSON-ENGEL S., WARDELL K., Fluorescence spectroscopy measurements in ultrasonic navigated resection of malignant brain tumors. Lasers Surg. Med. 43(1), 8-14, 2011, реферат. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2561030C1 (en) * 2014-01-30 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова Министерства обороны Российской Федерации (ВМедА) Method for detecting and localising glial brain tumours intraoperatively
RU2637823C2 (en) * 2015-12-21 2017-12-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Fibre-optical neurointerface and method for long-term optical registration of processes in brain of living free moving animals
RU2653815C1 (en) * 2017-03-03 2018-05-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Method of implanting optic fiber probe in animal brain to generate controlled feedback
RU2641519C1 (en) * 2017-03-29 2018-01-17 Общество с ограниченной ответственностью "Медицинские видеосистемы" (ООО "МедВис") Method of quantitative estimation of photosensitizer concentration on video image in real time when conducting fluorescent research

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11656448B2 (en) Method and apparatus for quantitative hyperspectral fluorescence and reflectance imaging for surgical guidance
US8948851B2 (en) Method and apparatus for depth-resolved fluorescence, chromophore, and oximetry imaging for lesion identification during surgery
JP5587798B2 (en) Image-based X-ray guidance system and biopsy guidance with a light needle
JP5701615B2 (en) Biopsy guidance with electromagnetic tracking and light needle
CA2658811C (en) Multi modal spectroscopy
US20090326385A1 (en) Obtaining optical tissue properties
Belykh et al. Scanning fiber endoscope improves detection of 5-aminolevulinic acid–induced protoporphyrin IX fluorescence at the boundary of infiltrative glioma
Wang et al. Applications of fluorescence lifetime imaging in clinical medicine
AU9693298A (en) Method for measuring tissue morphology
JP2006138860A (en) Optical microprobe and spectral analysis method of material
EP2661615B1 (en) An apparatus for optical analysis of an associated tissue
Sakatani et al. Noninvasive optical imaging of the subarachnoid space and cerebrospinal fluid pathways based on near-infrared fluorescence
RU2497558C1 (en) Intraoperative combined spectroscopic diagnostic technique for cerebral and spinal tumours
US11977027B2 (en) Device and method for determining the depth of a subsurface fluorescent object within an optically absorbing and scattering medium and for determining concentration of fluorophore of the object
Pratavieira et al. Optical imaging as auxiliary tool in skin cancer diagnosis
Potapov et al. Intraoperative combined spectroscopy (optical biopsy) of cerebral gliomas
US20230280577A1 (en) Method and apparatus for quantitative hyperspectral fluorescence and reflectance imaging for surgical guidance
Savelieva et al. A spectroscopic method for simultaneous determination of protoporphyrin IX and hemoglobin in the nerve tissues at intraoperative diagnosis
US10709334B2 (en) Intraoperative guidance system for tumor surgery
Savelieva et al. Optical biopsy: fundamentals and applications in neurosurgery
RU2561030C1 (en) Method for detecting and localising glial brain tumours intraoperatively
WO2012127378A1 (en) An apparatus for optical analysis of an associated tissue sample
Borisova et al. Multispectral autofluorescence diagnosis of non-melanoma cutaneous tumors
Jain et al. Polarimetric imaging of the human brain to determine the orientation and degree of alignment of nerve fiber bundles
Becker et al. First results of computer-enhanced optical diagnosis of bladder cancer

Legal Events

Date Code Title Description
TC4A Change in inventorship

Effective date: 20140624

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200831