RU2098092C1 - Состав для контрастирования внутренней структуры биологических объектов при лазерной томографии - Google Patents
Состав для контрастирования внутренней структуры биологических объектов при лазерной томографии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2098092C1 RU2098092C1 RU94022003A RU94022003A RU2098092C1 RU 2098092 C1 RU2098092 C1 RU 2098092C1 RU 94022003 A RU94022003 A RU 94022003A RU 94022003 A RU94022003 A RU 94022003A RU 2098092 C1 RU2098092 C1 RU 2098092C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- contrasting
- laser
- internal structure
- biological objects
- Prior art date
Links
Landscapes
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
Abstract
Использование: в медицине, а именно в лазерной медицинской диагностике, и может применяться в препаратах, предназначенных для увеличения контрастности внутренней структуры биологических объектов при построении оптического изображения методами лазерной томографии. Сущность изобретения: состав содержит дифталоцианины с акцепторными заместителями при их концентрации в водном или водно-солевом растворе 5•10-5 - 5•10-3 моль/л. Состав позволяет обеспечить диагностику онкологических заболеваний практически безопасным, неинвазивным методом лазерной оптической томографии за счет увеличения отношения сигнал/шум при построении оптического изображения патологически измененных органов и тканей.
Description
Изобретение относится к лазерной медицинской диагностике, в частности к препаратам, предназначенным для увеличения контрастности внутренней структуры биологических объектов при построении оптического изображения методами лазерной томографии.
Цель изобретения диагностика онкологических заболеваний практически безопасным, неинвазивным методом лазерной оптической томографии за счет увеличения отношения сигнал/шум при построении оптического изображения патологически измененных органов и тканей.
Известны контрастирующие химические вещества, поглощающие рентгеновское излучение, которые применяются для увеличения отношения сигнал/шум при построении томографического изображения внутренних органов методами медицинской рентгеновской томографии [1] Однако рентгеновская диагностика не безвредна для организма. В то же время рентгеноконтрастные вещества не обеспечивают достаточного поглощения лазерного излучения и, следовательно, не позволяют контрастировать биоткани новообразований по отношению к нормальным прилегающим тканям при построении оптического томографического изображения.
Известно применение поглощающих красителей, равномерно распределенных по всему объему при введении в полупрозрачную диффузную сильно рассеивающую (биологическую) среду, для увеличения отношения сигнал/шум при построении оптического изображения объекта, находящегося внутри такой среды [2] В этом случае изображение объекта получается с помощью баллистических приосевых фотонов, на прохождении которых через среду практически не сказывается рассеяние, что и позволяет использовать томографические алгоритмы построения оптического изображения. Недостатком таких красителей является относительно слабое действие поглощения на баллистические приосевые фотоны, обеспечивающие получение необходимого оптического изображения, по сравнению с внеосевыми фотонами, для которых более существенно наличие поглощения (из-за большего оптического пути в среде): на этом эффекте и основано снижение отношения сигнала (баллистические фотоны) к шуму (внеосевые фотоны). Таким образом, в рассматриваемом случае краситель, равномерно распределенный по объему среды, не способствует контрастированию изучаемой внутренней структуры рассеивающих объектов.
Известны также химические вещества, например из класса порфиринов, способные преимущественно накапливаться в тканях злокачественных новообразований. Такие вещества, т.о. обладающие тропностью к патологически измененным биологическим органам и тканям, применяются для диагностики заболеваний по характерной флуоресценции соединений при оптическом возбуждении [3] Недостатком описываемых веществ является трудность возбуждения и наблюдения флуоресценции в случае новообразований небольшого размера, а также при локализации новообразований внутри биологических тканей, обладающих сильным рассеянием излучения. В области наибольшего пропускания биотканей - ближней инфракрасной части спектра, к которой относится диапазон генерации широко распространенных в медицинской практике неодимовых лазеров (с длиной волны 1,06 мкм), подбор эффективно флуоресцирующих химических веществ практически невозможен.
Известны сенсибилизаторы из классов гематопорфинов, фталоцианинов и нафталоцианинов, входящие в состав препаратов внешнего и внутреннего действия, для лечения онкологических заболеваний методом фотодинамической терапии (ФДТ) при возбуждении препаратов лазерным излучением [4] Однако использование производных гематопорфинов, изготавливаемых из природного сырья, затрудняется вследствие нестабильности их характеристик. Применение же синтетических фталоцианиновых и нафталоцианиновых соединений осложнено в связи с необходимостью привлечения для их возбуждения твердотельных титановых или газовых криптоновых лазеров с недостаточной мощностью излучения либо полупроводниковых лазеров, характерной особенностью которых служит растянутая диаграмма направленности, что вызывает заметные потери излучения при его передаче через световоды к месту локального воздействия.
Помимо вышеизложенного, известно применение для ФДТ состава, содержащего раствор дифталоцианинов с донорными и/или акцепторными заместителями в органическом растворителе, когда препараты могут быть возбуждены лазерным излучением в широком диапазоне длин волн от видимого до ближнего инфракрасного излучения [5] Недостатком таких органических растворов является неудовлетворительная совместимость с тканями живых организмов при преимущественном внутривенном введении вследствие токсичности, либо наркотического действия, что исключает их применение в клинике.
Указанные недостатки могут быть устранены при использовании состава, содержащего водный или водно-солевой раствор дифталоцианинов с акцепторными заместителями при концентрации 5•10-5 5•10-3 моль/л. В этом случае достигается контрастирование внутренних структур биологических объектов при лазерной томографии, так как дифталоцианины способны к поглощению лазерного излучения в видимой и ближней инфракрасной областях спектра и обладают тропностью к патологически измененным биологическим органам и тканям, что имеет следствием увеличение отношения сигнал/шум не за счет уменьшения шума (вклада внеосевых фотонов), как это достигалось с красителями, равномерно распределенными по всему объему, а за счет увеличения полезного эффекта - поглощения излучения во внутренних структурах объекта, изображение которых находится томографическими методами. Дифталоцианины с акцепторными заместителями в отличие от таких соединений с донорными заместителями имеют достаточно высокую растворимость в воде и водно-солевых растворах.
Переход от водных к водно-солевым, например физиологическим растворам дифталоцианинов, практически не изменяет спектральные характеристики растворов и не сказывается на их фотостабильности, а также на тропности к биологическим органам и тканям.
Пример 1. Состав для контрастирования внутренней структуры биологических объектов на основе водного раствора дисульфодифталоцианина лютеция при концентрации 5.10-4 моль/л. Максимум поглощения раствора соответствовал длине волны 620 нм. Спектральные характеристики, а также оптическая плотность слоя жидкости толщиной 0,5 мм, равная 2,55, не изменились при испытаниях на фотостабильность при освечивании состава, находившегося в кювете со стеклянными окошками, излучением лазера на спиртовом растворе оксазина 1 с накачкой аргоновым лазером со средней мощностью 20 мВт в течение 15 мин.
Пример 2. Состав для контрастирования внутренней структуры биологических объектов на основе водного раствора моносульфодифталоцианина циркония при концентрации 5•10-4 моль/л. Максимум поглощения раствора соответствовал длине волны 745 нм. Спектральные характеристики, а также оптическая плотность слоя жидкости толщиной 0,5 мм, равная 2,0, не изменились при испытаниях на фотостабильность при освечивании состава, находившегося в кювете со стеклянными окошками, излучением титанового лазера с ламповой накачкой со средней мощностью 30 мВт в течение 10 мин.
Пример 3. Состав для контрастирования внутренней структуры биологических объектов на основе водного раствора тетракарбоксидифталоцианина празеодима при концентрации 5•10-4 моль/л. Максимум поглощения раствора соответствовал длине волны 1060 нм. Спектральные характеристики, а также оптическая плотность слоя жидкости толщиной 0,8 мм, равная 2,0, не изменились при испытаниях на фотостабильность при освечивании состава, находившегося в кювете со стеклянными окошками, излучением стеклянного неодимового лазера с ламповой накачкой с плотностью энергии генерации 2 Дж/см2, длительностью импульса 500 мкс и частотой повторения импульсов 5 Гц в течение 105 импульсов.
Пример 4. Состав для контрастирования внутренней структуры биологических объектов на основе водного раствора тетракарбоксидифталоцианина празеодима при концентрации 5•10-5 моль/л. Максимум поглощения раствора соответствовал длине волны 1060 нм. Спектральные характеристики, а также оптическая плотность слоя жидкости толщиной 8 мм, равная 2,0, не изменились при испытаниях на фотостабильность при освечивании состава, находившегося в кювете со стеклянными окошками, излучением гранатового неодимового лазера с ламповой накачкой при длительности импульса генерации 5 пс, энергии в импульсе 5 мкДж, частоте повторения импульсов 1 Гц в течение 105 импульсов.
Пример 5. Состав для контрастирования внутренней структуры биологических объектов на основе водного раствора тетракарбоксидифталоцианина празеодима при концентрации 5•10-3 моль/л. Максимум поглощения раствора соответствовал длине волны 1060 нм. Спектральные характеристики, а также оптическая плотность слоя жидкости толщиной 0,08 мм, равная 2,0, не изменились при испытаниях на фотостабильность в условиях примера 4.
Пример 6. Состав для контрастирования внутренней структуры биологических объектов на основе водно-солевого физиологического раствора тетракарбоксидифталоцианина празеодима при концентрации 5•10-4 моль/л. Максимум поглощения раствора соответствовал длине волны 1060 нм. Спектральные характеристики, а также оптическая плотность слоя жидкости толщиной 0,8 мм, равная 2,0, не изменились при испытаниях на фотостабильность в условиях примера 4.
Пример 7. Эксперимент проводился на группе мышей линии A/Snell, которым была введена доза 107 см-3 опухолевых клеток штамма ВМР (высокометастазирующего рака), полученного в ОНЦ РАМН. В качестве контрастирующего химического соединения был выбран тетракарбоксидифталоцианин празеодима. Плотность слоя физиологического раствора этого соединения толщиной 1 мм на длине волны генерации используемого неодимового гранатового пикосекундного лазера (1,06 мкм) составляла 1,8 при концентрации соединения 9•10-4 моль/л. Раствор вводился в хвостовую вену животного на 10-й день после прививки. Оптическое изображение опухоли и метастазов во внутренние органы: печень, почки, селезенка, легкие (размером от 2 мм) снималось через 24 ч после введения раствора.
Длительность импульса генерации лазера равнялась 5 пс, энергия в импульсе 5 мкДж, частота повторения импульсов 1 Гц. С целью выделения баллистических фотонов проводилась временная и пространственная селекция регистрируемого излучения.
Оптическое изображение опухоли и метастазов размером порядка 3 мм удалось наблюдать у 100 животных. В контрольной группе животных, которым не вводился раствор соединения, оптическое изображение опухоли получить не удалось, хотя на секционном исследовании было установлено наличие опухолевого узла и метастазов в легких, печени, селезенке и почках.
Пример 8. При выполнении эксперимента на группе мышей в условиях примера 7 со спиртовым раствором окта-4-перфтортретбутилдифталоцианина празеодима с концентрацией 5•10-4 моль/л после внутривенного введения раствора отмечались необратимые изменения состава и свойств крови (коагуляция белков плазмы, тромбообразование, изменение функциональной активности форменных элементов крови), приводящие к быстрым или отсроченным летальным последствиям.
Таким образом, предлагаемый состав для контрастирования внутренней структуры биологических объектов превосходит прототип по совместимости с тканями живых организмов и обладает высокой стойкостью к действию лазерного излучения и тропностью к патологически измененным биологическим органам и тканям. Использование предлагаемого состава способно обеспечить построение качественного оптического изображения.
Источники информации:
1. R.A. Robb, T.A. Hoffman, L.J. Sinak, L.D. Harris, E.L. Ritman. Proc. IEEE, 1983, V.71, N. 3, p. 308-319.
1. R.A. Robb, T.A. Hoffman, L.J. Sinak, L.D. Harris, E.L. Ritman. Proc. IEEE, 1983, V.71, N. 3, p. 308-319.
2. Патент US N 5, 140, 463, кл. G 02 B 27/00, 1992.
3. R. L. Lipson, E.J. Baldes, A.M. Olsen. J.Natl. Cancer Inst. 1961, V. 26, p. 1-11.
4. А. Ф. Миронов. Итоги науки и техники, сер. "Современные проблемы лазерной физики", т. 3, 1990.
5. Заявка на получение патента на изобретение N 93012915/14, 1993.
Claims (1)
- Состав для контрастирования внутренней структуры биологических объектов при лазерной томографии на основе поглощающих красителей, отличающийся тем, что в качестве поглощающих красителей используют дифталоцианины с акцепторными заместителями при их концентрации в водном или водно-солевом растворе 5•10-5 5•10-3 моль/л.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94022003A RU2098092C1 (ru) | 1994-06-09 | 1994-06-09 | Состав для контрастирования внутренней структуры биологических объектов при лазерной томографии |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94022003A RU2098092C1 (ru) | 1994-06-09 | 1994-06-09 | Состав для контрастирования внутренней структуры биологических объектов при лазерной томографии |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94022003A RU94022003A (ru) | 1996-03-27 |
RU2098092C1 true RU2098092C1 (ru) | 1997-12-10 |
Family
ID=20157097
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94022003A RU2098092C1 (ru) | 1994-06-09 | 1994-06-09 | Состав для контрастирования внутренней структуры биологических объектов при лазерной томографии |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2098092C1 (ru) |
-
1994
- 1994-06-09 RU RU94022003A patent/RU2098092C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
US, патент, 5140463, кл. G 02 B 27/00, 1992. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Atchison et al. | Iodinated cyanine dyes: a new class of sensitisers for use in NIR activated photodynamic therapy (PDT) | |
DE69911034T2 (de) | Im nahinfrarotbereich fluoreszierende kontrastmittel und fluoreszenzbildgebung | |
Wilson | Photodynamic therapy: light delivery and dosage for second‐generation photosensitizers | |
Selman et al. | Photodynamic treatment of transplantable bladder tumors in rodents after pretreatment with chloroaluminum tetrasulfophthalocyanine | |
KR20010080932A (ko) | 개선된 조영 방법 및 광역학 요법 | |
US20040147501A1 (en) | Photodynamic therapy | |
NO328630B1 (no) | Naer infrarodt, fluorescerende kontrastmiddel og fluorescensavbildning | |
Mang et al. | Photodynamic therapy in the treatment of pancreatic carcinoma: dihematoporphyrin ether uptake and photobleaching kinetics | |
US20040171601A1 (en) | Photodynamic and sonodynamic therapy | |
US8180444B2 (en) | Enhanced PhotoDynamic Therapy with immune system assist | |
KR20010072307A (ko) | 질병의 표적화 국소치료를 위한 개선된 방법 | |
Parrish | Photobiologic considerations in photoradiation therapy | |
Wilson et al. | Photodynamic therapy | |
CN109420181A (zh) | 一种用于肿瘤荧光成像及光热/光动力治疗的多功能纳米粒子 | |
Pope et al. | The detection of phthalocyanine fluorescence in normal rat bladder wall using sensitive digital imaging microscopy | |
Nakajima et al. | Therapeutic effect of interstitial photodynamic therapy using ATX-S10 (Na) and a diode laser on radio-resistant SCCVII tumors of C3H/He mice | |
Zharkova et al. | Fluorescence observations of patients in the course of photodynamic therapy of cancer with the photosensitizer PHOTOSENS | |
RU2098092C1 (ru) | Состав для контрастирования внутренней структуры биологических объектов при лазерной томографии | |
RU2152790C1 (ru) | Средство для фотодинамической диагностики и терапии онкологических заболеваний | |
Andersson-Engels et al. | Tumour marking properties of different haematoporphyrins and tetrasulfonated phthalocyanine—A comparison | |
Cubeddu et al. | Study of porphyrin fluorescence in tissue samples of tumour-bearing mice | |
Tralau et al. | Relative merits of porphyrin and phthalocyanine sensitization for photodynamic therapy | |
Canti et al. | Action spectrum of photoactivated phthalocyanine AIS2Pc in tumor bearing mice | |
RU2077342C1 (ru) | Способ определения онкологических заболеваний | |
JP3082123B2 (ja) | 光免疫療法による癌治療装置 |