RU2629823C2

RU2629823C2 - Device for tumour spread diagnosis

Info

Publication number: RU2629823C2
Application number: RU2015145914A
Authority: RU
Inventors: Константин Вадимович Павелец; Михаил Александрович Протченков; Полина Сергеевна Фёдорова; Дмитрий Сергеевич Русанов; Анна Андреевна Соколова; Ульяна Александровна Витальева
Priority date: 2015-10-26
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2017-09-04
Also published as: RU2015145914A

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: positioning device comprises a radiation source in the form of a semiconductor diode laser and a selective-spectral photosensitive digital video camera configured to be installed above the operating field, a label connected through a digital signal processing unit to a personal computer, the label being single-channel and mounted on the radiation source, five anchors are designed to be mounted on the upper and lower angle of the wound and to the right, left and below the operating field, and the single-channel label and anchors are connected to a gateway and a digital processing unit to form a navigation system SDS-TWR.

EFFECT: use of the invention will allow more accurate determination of tumour tissue boundaries.

1 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, в частности к хирургии, онкологии, и может применяться для интраоперационной диагностики распространенности опухолевого процесса.The invention relates to medicine, in particular to surgery, oncology, and can be used for intraoperative diagnosis of the prevalence of the tumor process.

Известен позитронно-эмиссионный томограф, предназначенный для ранней диагностики злокачественных новообразований, а также для стадирования и рестадирования опухолевого процесса (Г.А. Давыдов «Радионуклидная диагностика в онкологии, oncology.ru, 2008 г., Д.И. Куплевацкая, В.И. Куплевацкий «Современные тенденции в развитии лучевой диагностики в онкологии», Практическая онкология, Т. 14, №1 - 2013 стр. 23-32, Минимальные клинические рекомендации ESMO, 2010). Применение данного устройства предполагает введение в организм радиофармпрепарата 18Р-ФДГ.A known positron emission tomograph is intended for the early diagnosis of malignant neoplasms, as well as for staging and restoring the tumor process (G. A. Davydov “Radionuclide diagnostics in oncology, oncology.ru, 2008, D.I. Kuplevatskaya, V.I. Kuplyovatsky, “Current Trends in the Development of Radiation Diagnostics in Oncology,” Practical Oncology, Vol. 14, No. 1 - 2013, pp. 23-32, Minimum Clinical Recommendations of ESMO, 2010). The use of this device involves the introduction into the body of a radiopharmaceutical 18R-FDG.

Главным недостатком данного устройства является его низкая разрешающая способность за счет высокого числа ложно-положительных ответов и высокой предположительной ценности положительного ответа, так как радиофармпрепарат накапливается в тканях с высоким метаболизмом глюкозы, ввиду чего невозможно достоверно отличить опухолевую ткань и воспалительные изменения в тканях, а также наличие вокруг опухоли очага параканкрозного воспаления, ответной неспецифической реакции регионарных лимфатических узлов, их метастатического поражения может значительно исказить размеры первичной опухоли и данные о степени регионарной лимфаденопатии.The main disadvantage of this device is its low resolution due to the high number of false-positive responses and the high estimated value of a positive response, since the radiopharmaceutical accumulates in tissues with high glucose metabolism, which makes it impossible to reliably distinguish tumor tissue and inflammatory changes in tissues, as well as the presence around the tumor of a focus of paracancrotic inflammation, a nonspecific response of regional lymph nodes, their metastatic lesion m can significantly distort the size of the primary tumor and data on the degree of regional lymphadenopathy.

Кроме того, введение радиофармпрепарата может вызывать нежелательные побочные эффекты, а сам принцип диагностики - рентгеновское сканирование всего тела предполагает получение высокой эквивалентной дозы ионизирующего излучения.In addition, the introduction of a radiopharmaceutical can cause unwanted side effects, and the principle of diagnosis - an x-ray scan of the whole body involves obtaining a high equivalent dose of ionizing radiation.

Ближайшим к заявляемому устройству является флуовизор, представляющий собой полупроводниковый диодный лазер. Принцип его работы основан на способности фотосенсибилизаторов избирательно накапливаться в опухолевых тканях и одновременно взаимодействовать с электромагнитным излучением видимого инфракрасного спектра в виде флюоресценции. Картина пространственного распределения флуоресценции дает информацию о размерах опухоли и пораженных лимфатических узлах («Мощные источники лазерного излучения на основе кванторазмерных гетероструктур». Тер-Мартиросян А.Л. Дисс. д.м.н., 2014 г.).Closest to the claimed device is a fluovisor, which is a semiconductor diode laser. The principle of its operation is based on the ability of photosensitizers to selectively accumulate in tumor tissues and simultaneously interact with electromagnetic radiation of the visible infrared spectrum in the form of fluorescence. The picture of the spatial distribution of fluorescence gives information about the size of the tumor and the affected lymph nodes ("Powerful sources of laser radiation based on quantum-well heterostructures." Ter-Martirosyan A. L. Diss. MD, 2014).

Недостатками устройства, выбранного в качестве прототипа, являются недостаточная точность в геопозиционировании и определении размеров и положения опухолевых тканей в трехмерной системе координат, невозможность определения локопозиционирования опухолевых тканей друг относительно друга и анатомических ориентиров, трудность масштабирования и проецирования первичной опухоли и пораженных лимфоузлов на реальную интраоперационную картину, невозможность геопозиционирования артефактов.The disadvantages of the device selected as a prototype are the lack of accuracy in the geolocation and determination of the size and position of tumor tissues in a three-dimensional coordinate system, the inability to determine the location of tumor tissues relative to each other and the anatomical landmarks, the difficulty of scaling and projecting the primary tumor and affected lymph nodes to the real intraoperative picture the impossibility of placing artifacts.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности диагностики местной распространенности опухолевого процесса.The objective of the present invention is to improve the accuracy of diagnosis of the local prevalence of the tumor process.

Технический результат данного изобретения достигается тем, что в устройстве для диагностики местной распространенности опухолевого процесса, представляющем собой полупроводниковый диодный лазер, соединенный с фоточувствительным спектрально-селективным приемником отраженного излучения и видеокамерой, к приемнику отраженного излучения присоединена система радиоэлектронной SDS-TWR навигации.The technical result of this invention is achieved by the fact that in the device for diagnosing the local prevalence of the tumor process, which is a semiconductor diode laser connected to a photosensitive spectrally-selective reflected radiation receiver and a video camera, a radio-electronic SDS-TWR navigation system is connected to the reflected radiation receiver.

Отличием заявляемого изобретения является наличие системы радиоэлектронной SDS-TWR навигации, которая позволяет в режиме реального времени осуществлять гео- и локопозиционирование направленного и отраженного лазерного излучения относительно контрольных точек, что позволяет с погрешностью 1-3 мм определять размеры и границы отраженного луча, его поглощаемость и расстояние относительно контрольных точек. Таким образом устанавливаются границы опухолевых тканей, а также их положение в трехмерном пространстве и относительно анатомических ориентиров.The difference of the claimed invention is the availability of electronic SDS-TWR navigation system, which allows real-time geo-and location of the directional and reflected laser radiation relative to the control points, which allows with an accuracy of 1-3 mm to determine the size and boundaries of the reflected beam, its absorption and distance relative to control points. Thus, the boundaries of the tumor tissues are established, as well as their position in three-dimensional space and relative to the anatomical landmarks.

На фиг. 1 показана схема устройства. Оно состоит из источника 1 излучения, селективно-спектральной фоточувствительной цифровой видеокамеры 2, одноканальной метки 3 системы SDS-TWR с частотой 2405-2483 МГц с датчиком 4, системы 5 из 5 анкеров CSS ZB, блока питания 6, шлюза SDS-TWR, блока 7 цифровой обработки сигнала и персонального компьютера 8.In FIG. 1 shows a diagram of a device. It consists of a radiation source 1, a selective spectral photosensitive digital video camera 2, a single-channel tag 3 of the SDS-TWR system with a frequency of 2405-2483 MHz with a sensor 4, a system of 5 out of 5 CSS ZB anchors, a power supply unit 6, an SDS-TWR gateway, a unit 7 digital signal processing and personal computer 8.

Устройство применяется следующим образом. За 180 мин до лапаротомии пациенту внутривенно вводят фотосенсибилизат Фотодитазин в дозировке 0,8 мг/кг. После выполнения лапаротомии и установки ранорасширителя на верхний и нижний углы раны, а также справа, слева и снизу от операционного поля устанавливается система 5 из 5 анкеров CSS ZB с частотой 2405-2483 МГц, анкеры соединяются со шлюзом SDS-TWR и блоком 7 цифровой обработки сигнала. Источник 1 излучения с длиной волны 660-670 нм, селективно-спектральную фоточувствительную цифровую видеокамеру 2 с разрешением 752*582 пикселя устанавливают над операционным полем, к источнику 1 излучения подключают одноканальную метку 3 системы SDS-TWR с частотой 2405-2483 МГц с датчиком 4, который опускают в операционное поле непосредственно в зону интереса, соединяют источник 1, метку 3, видеокамеру 2 и шлюз с блоком питания 6 и персональным компьютером 8. При запуске программы на ПК очаги флюоресценции - опухолевой ткани - отображаются в виде аналогового изображения в оттенках серого, в псевдоцветах и в виде псевдо-трехмерной гистограммы. Помимо этого, данные о позиционировании опухоли - ее границах, размерах и положении в пространстве относительно анкеров отображаются как в системе числовых координат, так и в виде векторных графиков на аналоговом изображении. Также при использовании второй метки с датчиком имеется возможность измерения расстояния от опухолевых тканей до анатомических структур.The device is used as follows. 180 minutes before the laparotomy, the patient is given an intravenous administration of the photosensitizer Photoditazine at a dosage of 0.8 mg / kg. After performing a laparotomy and installing a retractor at the upper and lower corners of the wound, as well as to the right, left and bottom of the surgical field, a system of 5 out of 5 CSS ZB anchors with a frequency of 2405-2483 MHz is installed, the anchors are connected to the SDS-TWR gateway and digital processing unit 7 signal. A radiation source 1 with a wavelength of 660-670 nm, a selective spectral photosensitive digital video camera 2 with a resolution of 752 * 582 pixels is installed above the operating field, a single-channel tag 3 of the SDS-TWR system with a frequency of 2405-2483 MHz with a sensor 4 is connected to the radiation source 1 , which is lowered into the surgical field directly into the zone of interest, connect source 1, label 3, video camera 2 and the gateway to the power supply 6 and personal computer 8. When the program is launched on a PC, the foci of fluorescence - tumor tissue - are displayed as analog About grayscale, pseudo-colors, and pseudo-three-dimensional histograms. In addition, data on the positioning of the tumor - its boundaries, sizes and position in space relative to the anchors are displayed both in the numerical coordinate system and in the form of vector graphics on an analog image. Also, when using a second label with a sensor, it is possible to measure the distance from tumor tissues to anatomical structures.

Заявляемое устройство позволяет улучшить результаты интраоперационной диагностики местной распространенности опухолевого процесса. Оно позволяет с большей достоверностью определять границы опухолевой ткани, а главное, принадлежность опухолевых тканей к тем или иным анатомическим объектам, что, в свою очередь, позволяет выполнять оперативное вмешательство с большим радикализмом, а также интраоперационно выставлять показания к расширению объемов лимфодиссекции. Это позволяет снизить частоту локорегионарных рецидивов заболевания и остановить прогрессирование опухолевого процесса за счет более адекватного разрушения выявленных пораженных путей лимфодиссекции и гематогенного поражения.The inventive device can improve the results of intraoperative diagnosis of the local prevalence of the tumor process. It allows one to more accurately determine the boundaries of the tumor tissue, and most importantly, the belonging of the tumor tissues to one or another anatomical objects, which, in turn, allows performing surgical intervention with great radicalism, as well as intraoperatively setting indications for the expansion of lymphadenectomy. This allows you to reduce the frequency of locoregional relapses of the disease and stop the progression of the tumor process due to more adequate destruction of the revealed affected lymphodissection pathways and hematogenous lesions.

Claims

A positioning device for diagnosing the prevalence of a tumor process, comprising a radiation source in the form of a semiconductor diode laser and a selective spectral photosensitive digital video camera configured to be mounted above the surgical field, a tag connected via a digital signal processing unit to a personal computer, characterized in that the tag is made single-channel and installed on a radiation source, five anchors are made with the possibility of installation on the upper and lower corners wounds to the right, left and bottom of the surgical field, with the single-channel tag and anchors connected to the gateway and the digital processing unit with the formation of the navigation system SDS-TWR.