RU2129273C1 - Способ эндоскопической флюоресцентной диагностики злокачественных опухолей полых органов - Google Patents
Способ эндоскопической флюоресцентной диагностики злокачественных опухолей полых органов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2129273C1 RU2129273C1 RU97119786A RU97119786A RU2129273C1 RU 2129273 C1 RU2129273 C1 RU 2129273C1 RU 97119786 A RU97119786 A RU 97119786A RU 97119786 A RU97119786 A RU 97119786A RU 2129273 C1 RU2129273 C1 RU 2129273C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fluorescence
- endogenous
- photosensitizer
- endoscopic
- examination
- Prior art date
Links
Landscapes
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Способ может быть использован в медицине, а именно в онкологии. Определяют соотношения между интегральной интенсивностью флюоресценции тканей в спектральном диапазоне 625-645 нм (cуперпозиция спектров собственной (эндогенной) флюоресценции и экзогенной флюоресценции фотосенсибилизатора) и интегральной интенсивностью флюоресценции в спектральном диапазоне 550-570 нм (собственная флюоресценция тканей). Способ позволяет повысить достоверность диагностики и снизить число ложноположительных сигналов.
Description
Изобретение относится к области медицины, а именно к онкологии, и может быть использовано при уточняющей диагностике, поиске новых очагов и определении границ опухолевых поражений полых органов.
Флюоресцентная диагностика рака основана на возможности распознавания злокачественных тканей по индуцированной световым излучением характерной флюоресценции экзогенных или эндогенных флюорохромов.
Избирательность накопления фотосенсибилизатора в злокачественных тканях и возможность его обнаружения по спектрам экзогенной флюоресценции из освещаемой лазерным излучением области составляют основу фотодинамической или флюоресцентной диагностики опухолей.
Существуют работы по флюоресцентной диагностике рака с фотосенсибилизаторами порфиринового ряда Фотофрин (1, 2), Фотогем, где показана принципиальная возможность диагностики рака по экзогенной флюоресценции фотосенсибилизатора, предварительно введенного в организм пациента и обладающего способностью к повышенному удержанию в тканях злокачественных новообразований (опухолетропностью).
Для разделения спектров используется специально разработанная программа вычитания усредненного спектра фоновой флюоресценции и выделения экзогенного вклада флюоресценции Фотогема в регистрируемый спектр. Величина отношения интегральных интенсивностей экзогенной флюоресценции в опухоли и в нормальной ткани является критерием оптической селективности накопления препарата - флюоресцентной контрастностью опухолевой ткани на фоне окружающей нормальной.
Однако анализ результатов по флюоресцентной диагностике рака с данными фотосенсибилизаторами показывает, что возможности флюоресцентного обнаружения опухолей существенно ограничены низким квантовым выходом флюоресценции и существенными потерями возбуждающего излучения за счет его поглощения гемоглобином и другими тканевыми молекулами (меланин, флавины, порфирины и т.д. ). Кроме того, накопление фотосенсибилизаторов и, как следствие, повышение уровня флюоресценции имеет место в очагах воспаления ткани, т.е. при флюоресцентной диагностике с экзогенными флюорохромами имеют место ложноположительные сигналы (артефакты).
Существуют работы, где показана возможность диагностики злокачественных опухолей по собственной (ауто) флюоресценции биотканей в диапазоне 450-700 нм. При этом обнаружено, что при возбуждении флюоресценции от 360 до 510 нм интенсивность эндогенной флюоресценции в опухолях in vivo ниже, чем в окружающих нормальных тканях.
Так, в работе показано, что интегральная интенсивность флюоресценции индуцированных опухолей мочевого пузыря и почек у грызунов в красной части спектра ниже, чем в окружающей непораженной ткани. В работе было показано, что интенсивность собственной флюоресценции в очагах патологии (тяжелая дисплазия, рак) бронхов in vivo значительно меньше, чем интенсивность флюоресценции в неизмененной слизистой оболочке, при этом различия в форме спектров выражены слабо.
В качестве прототипа использовалась работа, где изучались экзогенная флюоресценция фотосенсибилизатора Фотогем и эндогенная (собственная) флюоресценция биотканей в диапазоне 550-750 нм при возбуждении излучением лазера на парах меди с длиной волны 510 нм.
Сравнительный анализ спектров эндогенной флюоресценции нормальной кожи, слизистой оболочки полости рта, желудка и пищевода, а также злокачественных опухолей кожи, легкого, пищевода и желудка показывает, что при возбуждении лазером с длиной волны 510 нм спектры флюоресценции указанных тканей можно считать идентичными по форме. Однако интенсивность эндогенной флюоресценции в участках патологии была в 2 - 5 раз ниже, чем в окружающей неизмененной ткани.
К недостаткам прототипа следует отнести то, что, во-первых, при эндоскопическом исследовании оценка интегральной интенсивности флюоресценции может быть искажена за счет неадекватных условий возбуждения флюоресценции биотканей в той или иной точке вследствие дыхательной подвижности, различной геометрии расположения конца волоконно-оптического катетера и поверхности ткани, а также мощности возбуждающего лазерного излучения. Во-вторых, вычитание экзогенного вклада флюоресценции опухолетропного фотосенсибилизатора Фотогем требует проведения дополнительного эндоскопического обследования с целью регистрации эндогенной флюоресценции биотканей до введения фотосенсибилизатора.
Целью предлагаемого способа является повышение точности флюоресцентной диагностики злокачественных опухолей полых органов за счет оптимизации выбора диагностически значимых спектральных параметров и уменьшения возможных ложноположительных сигналов.
Методика проведения эндоскопической флюоресцентной диагностики включает внутривенное введение препарата Фотогем в дозе 1,5-3 мг/кг в.т. Через 24 - 72 часов осуществляется сеанс флюоресцентной диагностики с использованием стандартного эндоскопа и волоконно-оптического катетера. При этом последний вводится в биопсийный канал эндоскопа и устанавливается в просвет органа в контакте с тканью. Для возбуждения флюоресценции биотканей используется излучение лазера на парах меди с длиной волны 510 нм либо аргонового лазера с длиной волны 512 нм. Чтобы не вызывать необратимых фотодинамических повреждений слизистой оболочки при диагностических обследованиях, плотность энергии локального лазерного облучения на поверхности ткани в процессе одного обследования должна быть не более 1 Дж/см2, а средняя мощность лазерного излучения на выходе волоконно-оптического катетера не должна превышать 4 мВт. Следует также учитывать, что при более высоких плотностях мощности лазерного излучения возникает обесцвечивание красителя, что может приводить к ошибкам флюоресцентной диагностики.
После введения фотосенсибилизатора (через 48-72 часа) перед сеансом ФДТ с помощью спектрально-флюоресцентной системы "Спектр" для локальной спектрофлюориметрии биотканей в диапазоне 550-700 нм регистрируется флюоресценция опухоли, подозрительных на опухоль участков и окружающей неизмененной слизистой оболочки.
Поставленная диагностическая цель достигается не разделением вкладов экзогенной флюоресценции из суммарного спектра ткани, а определением соотношения между интегральной интенсивностью флюоресценции тканей (1) в спектральном диапазоне 625-645 нм (суперпозиция спектров собственной (эндогенной) флюоресценции и экзогенной флюоресценции фотосенсибилизатора) и интегральной интенсивностью флюоресценции тканей (1) в спектральном диапазоне 550-570 нм (собственная флюоресценция тканей). Данное соотношение - спектральный, диагностически эффективный параметр Ф, равный
Ф = 1(625-645 нм)/1(550-570 нм),
учитывает оба наблюдаемых ранее эффекта: падение интенсивности эндогенной флюоресценции на поверхности злокачественных новообразований и повышение в них же уровня экзогенной флюоресценции за счет избирательного накопления фотосенсибилизатора и не зависит от условий возбуждения флюоресценции ткани.
Ф = 1(625-645 нм)/1(550-570 нм),
учитывает оба наблюдаемых ранее эффекта: падение интенсивности эндогенной флюоресценции на поверхности злокачественных новообразований и повышение в них же уровня экзогенной флюоресценции за счет избирательного накопления фотосенсибилизатора и не зависит от условий возбуждения флюоресценции ткани.
Пример 1. Пациент К. , 78 лет, диагноз: рак мочевого пузыря 1 ст., T1NxMo, продолженный рост остаточной опухоли после трансуретральной электрорезекции.
Флюоресцентное обследование было проведено через 48 часов после внутривенного введения фотосенсибилизатора Фотогем из расчета 2 мг/кг веса тела. Были измерены спектры флюоресценции нормальной слизистой оболочки мочевого пузыря (3 точки) и в зоне опухолевого поражения (4 точки). Получены следующие результаты:
Ф (нормальная слизистая оболочка мочевого пузыря) - 0.8
Ф (переходноклеточный рак мочевого пузыря) - 5.6
Таким образом, в зоне опухолевого поражения относительный спектральный параметр Ф в 7 раз выше, чем в нормальной слизистой оболочке мочевого пузыря.
Ф (нормальная слизистая оболочка мочевого пузыря) - 0.8
Ф (переходноклеточный рак мочевого пузыря) - 5.6
Таким образом, в зоне опухолевого поражения относительный спектральный параметр Ф в 7 раз выше, чем в нормальной слизистой оболочке мочевого пузыря.
Пример 2. Пациент В., 71 г., диагноз: рак пищевода 1 ст., T1NxMo, остаточная опухоль после сочетанной лучевой терапии.
Флюоресцентное обследование было проведено через 48 часов после внутривенного введения фотосенсибилизатора Фотогем из расчета 2.5 мг/кг веса тела. Были измерены спектры флюоресценции нормальной слизистой оболочки пищевода (в 3-х точках) и в зоне опухолевого поражения (7 точек). Получены следующие результаты:
Ф (нормальная слизистая оболочка пищевода) - 0.9
Ф (плоскоклеточный рак пищевода) - 5.5
Таким образом, в зоне опухолевого поражения относительный спектральный параметр Ф в 6 раз выше, чем в нормальной слизистой оболочке пищевода.
Ф (нормальная слизистая оболочка пищевода) - 0.9
Ф (плоскоклеточный рак пищевода) - 5.5
Таким образом, в зоне опухолевого поражения относительный спектральный параметр Ф в 6 раз выше, чем в нормальной слизистой оболочке пищевода.
Пример 3. Пациент Ш., 66 лет, диагноз: рак гортани 1 ст., второй рецидив после дистанционной лучевой терапии и фронтолатеральной резекции гортани.
Флюоресцентное обследование было проведено через 72 часа после внутривенного введения фотосенсибилизатора Фотогем из расчета 3 мг/кг веса тела. Были измерены спектры флюоресценции нормальной слизистой оболочки в зоне левой вестибулярной складки (в 4-х точках) и в зоне опухолевого поражения в правой половине гортани (5 точек). Получены следующие результаты:
Ф (нормальная слизистая оболочка гортани) - 1.1
Ф (рецидив плоскоклеточного рака гортани) - 5.7
Таким образом, в зоне опухолевого поражения относительный спектральный параметр Ф в 5.2 раза выше, чем в нормальной слизистой оболочке гортани.
Ф (нормальная слизистая оболочка гортани) - 1.1
Ф (рецидив плоскоклеточного рака гортани) - 5.7
Таким образом, в зоне опухолевого поражения относительный спектральный параметр Ф в 5.2 раза выше, чем в нормальной слизистой оболочке гортани.
Пример 4. Пациент А., 86 лет, диагноз: рак желудка 1 ст., T1NxMo, мультиентрической формы роста, рецидив после субтотальной резекции желудка.
Флюоресцентное обследование было проведено через 72 часа после внутривенного введения фотосенсибилизатора Фотогем из расчета 2 мг/кг веса тела. Были измерены спектры флюоресценции нормальной слизистой оболочки задней стенки (в 3-х точках), большой кривизны (в 3-х точках) тела желудка и в зоне опухолевого поражения (5 точек). Получены следующие результаты:
Ф (нормальная слизистая оболочка средней трети желудка, задняя стенка) - 0.7
Ф (нормальная слизистая оболочка средней трети желудка, большая крив.) - 0.9
Ф (рецидив высокодифференцированной аденокарциномы желудка) - 4.2
Таким образом, в зоне опухолевого поражения относительный спектральный параметр Ф был в 5.3 раза выше, чем в нормальной слизистой оболочке желудка.
Ф (нормальная слизистая оболочка средней трети желудка, задняя стенка) - 0.7
Ф (нормальная слизистая оболочка средней трети желудка, большая крив.) - 0.9
Ф (рецидив высокодифференцированной аденокарциномы желудка) - 4.2
Таким образом, в зоне опухолевого поражения относительный спектральный параметр Ф был в 5.3 раза выше, чем в нормальной слизистой оболочке желудка.
Пример 5. Пациент Ф., 71 г., диагноз: центральный рак нижней доли правого легкого 3 ст., остаточная опухоль после лучевой терапии.
Флюоресцентное обследование было проведено через 48 часов после внутривенного введения фотосенсибилизатора Фотогем из расчета 2 мг/кг веса тела. Были измерены спектры флюоресценции нормальной слизистой оболочки правого главного бронха (в 6-х точках) и в зоне опухолевого поражения правого нижнего долевого бронха (в 5-ти точках). Получены следующие результаты:
Ф (нормальная слизистая оболочка бронха) - 0.9
Ф (плоскоклеточный рак прав. нижнедолевого бронха) - 3.0
Таким образом, в зоне опухолевого поражения относительный спектральный параметр Ф был в 3,3 раза выше чем в нормальной слизистой легкого.
Ф (нормальная слизистая оболочка бронха) - 0.9
Ф (плоскоклеточный рак прав. нижнедолевого бронха) - 3.0
Таким образом, в зоне опухолевого поражения относительный спектральный параметр Ф был в 3,3 раза выше чем в нормальной слизистой легкого.
Показания к эндоскопической флюоресцентной диагностике злокачественных опухолей по способу:
1/ уточнение границ поражения при местно-распространенном раке органов дыхания, желудочно-кишечного тракта и мочеполовой системы;
2/ выявление скрытых синхронных очагов рака полых органов как проявления первично множественного опухолевого поражения;
3/ выявление скрытых очагов метахронного рака полых органов у больных 3-й клинической группы, перенесших радикальное хирургическое лечение.
1/ уточнение границ поражения при местно-распространенном раке органов дыхания, желудочно-кишечного тракта и мочеполовой системы;
2/ выявление скрытых синхронных очагов рака полых органов как проявления первично множественного опухолевого поражения;
3/ выявление скрытых очагов метахронного рака полых органов у больных 3-й клинической группы, перенесших радикальное хирургическое лечение.
Преимущества предлагаемого способа
Использование предложенной методики позволяет:
1/ не проводить предварительного эндоскопического исследования (до введения фотосенсибилизатора) для оценки фоновой (эндогенной) флюоресценции;
2/ не проводить многофакторного наукоемкого и сложного для клиницистов-практиков спектрально-флюоресцентного анализа с целью разделения вкладов эндогенной и экзогенной флюоресценции;
3/ используя эффективный диагностический параметр, повысить достоверность уточняющей флюоресцентной диагностики и вести поиск новых опухолевых очагов;
4/ снизить число ложноположительных сигналов.
Использование предложенной методики позволяет:
1/ не проводить предварительного эндоскопического исследования (до введения фотосенсибилизатора) для оценки фоновой (эндогенной) флюоресценции;
2/ не проводить многофакторного наукоемкого и сложного для клиницистов-практиков спектрально-флюоресцентного анализа с целью разделения вкладов эндогенной и экзогенной флюоресценции;
3/ используя эффективный диагностический параметр, повысить достоверность уточняющей флюоресцентной диагностики и вести поиск новых опухолевых очагов;
4/ снизить число ложноположительных сигналов.
Литература
1. Profio A. E. Review of fluorescence diagnosis using porphyrins. - Proc. SPIE, 1988, v.907, p. 150-156.
1. Profio A. E. Review of fluorescence diagnosis using porphyrins. - Proc. SPIE, 1988, v.907, p. 150-156.
2. Monnier Ph. , Savary M., Fontolliet C.H. et.al. Photodetection and photodynamic therapy of "early" squamous cell carcinomas of the pharynx, oesophagus and tracheo-bronchial tree. - Lasers in Med.Science, 1990, v.5, No.2, p. 149-171.
Claims (1)
- Способ эндоскопической флюоресцентной диагностики злокачественных опухолей полых органов с использованием экзогенной флюоресценции фотосенсибилизатора фотогема и эндогенной флюоресценции биотканей, отличающийся тем, что в процессе флюоресцентно-диагностического обследования определяют спектральный параметр, являющийся отношением интегральной интенсивности флюоресценции в красном диапазоне спектра (суперпозиции эндогенной и экзогенной флюоресценции биоткани) и интегральной интенсивности эндогенной флюоресценции в желто-зеленой области спектра, и при его значении 3 отн.ед. и выше диагностируют злокачественную опухоль.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97119786A RU2129273C1 (ru) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | Способ эндоскопической флюоресцентной диагностики злокачественных опухолей полых органов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97119786A RU2129273C1 (ru) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | Способ эндоскопической флюоресцентной диагностики злокачественных опухолей полых органов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2129273C1 true RU2129273C1 (ru) | 1999-04-20 |
Family
ID=20199476
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97119786A RU2129273C1 (ru) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | Способ эндоскопической флюоресцентной диагностики злокачественных опухолей полых органов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2129273C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2649783C2 (ru) * | 2012-10-19 | 2018-04-04 | Космо Текнолоджиз Лтд. | Твердая пероральная композиция, содержащая красители, для применения в эндоскопической диагностике |
RU2729503C1 (ru) * | 2020-03-19 | 2020-08-07 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Национальный Медицинский Исследовательский Центр Оториноларингологии Федерального Медико-Биологического Агентства" (Фгбу Нмицо Фмба России) | Способ проведения биопсии у больных с подозрением на рак гортани |
-
1997
- 1997-11-26 RU RU97119786A patent/RU2129273C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Чиссов В.И. и др. Клиническая флюоресцентная диагностика при фотодинамической терапии опухолей с фотосенсибилизатором Фотогерм.- Ж.Хирургия, 1985, N 5, с.20. 2. Шестаков В.А., Шерстнев М.П. Применение биохемилюминесценции в медицине. - М.: ВНИИМИ МЗ СССР, с.40-50, 1977. 3. V.V.Sokolov at al, Clinical fluorescence diagnostics in the course of photodynamic therapy of cancer with photosensitizer photogem - SPIE Vol/2325, Photodynamic Therapy of Cancer 11 (1994), pp.375-379. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2649783C2 (ru) * | 2012-10-19 | 2018-04-04 | Космо Текнолоджиз Лтд. | Твердая пероральная композиция, содержащая красители, для применения в эндоскопической диагностике |
RU2729503C1 (ru) * | 2020-03-19 | 2020-08-07 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Национальный Медицинский Исследовательский Центр Оториноларингологии Федерального Медико-Биологического Агентства" (Фгбу Нмицо Фмба России) | Способ проведения биопсии у больных с подозрением на рак гортани |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Leunig et al. | Fluorescence imaging and spectroscopy of 5-aminolevulinic acid induced protoporphyrin IX for the dectection of neoplastic lesions in the oral cavity | |
Kato et al. | Photodynamic diagnosis in respiratory tract malignancy using an excimer dye laser system | |
US20150088001A1 (en) | Illumination System for Endoscopic Applications | |
EP2888988A1 (en) | Photodynamic diagnosis apparatus provided with collimator | |
NO328630B1 (no) | Naer infrarodt, fluorescerende kontrastmiddel og fluorescensavbildning | |
Messmann | 5-Amin Ole Vulinic Acid-Induced Protoporphyrin IX for the Detection of Gastrointestinal Dysplasia | |
Andersson-Engels et al. | Laser spectroscopy in medical diagnostics | |
Orth et al. | Fluorescence detection of small gastrointestinal tumours: principles, technique, first clinical experience | |
Andersson-Engels et al. | Laser-induced fluorescence in medical diagnostics | |
RU2376044C1 (ru) | Способ определения оптимальных режимов флуоресцентной диагностики и фотодинамической терапии | |
RU2129273C1 (ru) | Способ эндоскопической флюоресцентной диагностики злокачественных опухолей полых органов | |
D'hallewin et al. | In vivo fluorescence detection of human bladder carcinoma without sensitizing agents | |
Filonenko et al. | Fluorescent diagnostics of non-melanoma skin cancer | |
Dets et al. | Laser-induced fluorescence detection of stomach cancer using hypericin | |
Tajiri et al. | Fluorescence Endoscopy in the Gastrointestinal Tract. | |
Moriyama et al. | A ratiometric fluorescence imaging system for surgical guidance | |
Baumgartner et al. | Delta-ALA-assisted fluorescence detection of cancer in the urinary bladder | |
Sokolov et al. | Endoscopic fluorescent diagnostics and PDT of early malignancies of lung and esophagus | |
Vincent et al. | Hematoporphyrin derivative in the diagnosis and treatment of lung cancer | |
Braichotte et al. | Clinical comparison of the pharmacokinetics of m-THPC and Photofrin II as observed by light-induced fluorescence | |
Domka et al. | FLUORESCENCE DIAGNOSTICS AND PHOTODYNAMIC THERAPY IN CANCER. | |
Borisova et al. | ALA/PpIX photodiagnosis of stress-induced gastrointestinal primary tumors and metastases in experimental animals | |
Rustamovich et al. | MODERN TRENDS IN THE TREATMENT OF MALIGNANT TUMORS OF THE ORAL MUCOSA USING PHOTODYNAMIC THERAPY | |
Kałużyński et al. | Luminescence spectroscopy measurements for skin cancer research | |
Spinelli | Endoscopic laser-fluorescence and photochemotherapy of cancer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101127 |