способ идентификации аденомы гипофиза

Формула изобретения

Способ идентификации аденомы гипофиза, основанный на оптическом возбуждении опухолевой ткани, регистрации аутофлуоресценции и спектров диффузно рассеянного света, сравнение полученных характеристик с оптическими характеристиками здоровой ткани, отличающийся тем, что регистрируют кинетику затухания аутофлуоресценции в диапазоне 450-600 нм, а также спектры диффузно рассеянного света опухолевой ткани, определяют среднюю длительность затухания аутофлуоресценции и интенсивность диффузно рассеянного света и по значениям длительности затухания аутофлуоресценции и интенсивности диффузно рассеянного света идентифицируют опухоль.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к биомедицинской оптике и касается проблемы идентификации аденомы гипофиза после или во время хирургического вмешательства. Гипофиз вырабатывает гормоны, влияющие на рост, обмен веществ и репродуктивную функцию организма. Он является главной железой человека и контролирует деятельность всей эндокринной системы.

В последнее время все большее количество исследований посвящено поиску высокочувствительных, точных и экспрессных методов диагностики доброкачественных и злокачественных опухолей тканей. Наиболее перспективным направлением в решении этой задачи в настоящий момент считается использование оптических методов.

Известен способ идентификации аденомы гипофиза [1]. Способ основан на возбуждении аутофлуоресценции гипофиза азотным лазером, регистрации спектров собственной флуоресценции опухолевых и здоровых тканей в области 350-600 нм и сравнении интенсивности их свечения в области длин волн короче 465 нм.

Недостатком способа является то, что регистрируются только спектры аутофлуоресценции, которые искажаются из-за поглощения гемоглобина, находящегося в крови, а концентрация крови отличается даже в различных частях отдельной ткани. Кроме того, азотный лазер имеет большую пиковую мощность генерируемого излучения, поэтому спектры аутофлуоресценции в области спектра короче 465 нм искажаются из-за рассеяния излучения возбуждающего лазера.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ идентификации аденомы гипофиза [2], в котором использован эффект избирательного накопления 5-аминолевуниловой кислоты в опухолевых тканях. Связываясь с небелковыми частями гемоглобина, 5-аминолевуниловая кислота стимулирует реакцию образования в геме протопорфирина IX, который имеет ярко выраженный пик флуоресценции на длине волны 620 нм. Облучая ткань с помощью лазера на нитриде галлия на длине волны 440 нм и регистрируя флуоресценцию протопорфирина IX на длине волны 620 нм в [2] была произведена диагностика аденомы гипофиза.

Недостаток способа заключается в регистрации только интенсивности флуоресценции протопорфирина IX на длине волны 620 нм, которая изменяется в зависимости от концентрации крови в местах облучения ткани из-за поглощения гемоглобина и оксигемоглобина. Помимо этого 5-аминолевуниловя кислота связывается не только с опухолями, но и со здоровыми тканями. Поэтому чувствительность идентификации аденомы гипофиза для разных групп пациентов была низкой и составила от 75% до 80%.

Задачей изобретения является повышение точности идентификации аденомы гипофиза, проведение экспрессной и ранней диагностики новообразований.

Поставленная задача достигается тем, что согласно способу идентификации аденомы гипофиза регистрируют кинетику затухания аутофлуоресценции в диапазоне 450-600 нм, а также спектры диффузно рассеянного света опухолевой ткани, определяют среднюю длительность затухания аутофлуоресценции и интенсивность диффузно рассеянного света и по значениям длительности затухания аутофлуоресценции и интенсивности диффузно рассеянного света идентифицируют опухоль.

Сущность способа заключается в следующем.

В тканях человека присутствуют биомолекулы, которые хорошо флуоресцируют (аутофлуоресценция) в ультрафиолетовой, видимой и ближней ИК-областях спектра. Это молекулы тирозин, триптофан, NADAH, коллаген и другие. Возникновение патологического процесса затрагивает гистологические и гистохимические особенности тканей и поэтому приводит к изменениям в параметрах аутофлуоресценции, в частности к изменению длительности аутофлуоресценции.

Идентификация здоровых и опухолевых тканей может быть проведена также с помощью измерений спектров диффузно рассеянного света, форма и интенсивность которых зависят от плотности ткани, а она изменяется при возникновении патологического процесса из-за разрушения ядер клеток.

Совместное измерение длительности аутофлуоресценции и спектров диффузно рассеянного света тканей значительно увеличивает достоверность идентификации злокачественных и доброкачественных опухолей, в том числе на ранних стадиях их образования.

Пример. Проведены исследования кинетик затухания аутофлуоресценции, а также спектров диффузно рассеянного света тканей гипофиза в спектральном диапазоне 650-900 нм. Измерения проводились на образцах здоровых и опухолевых тканей гипофиза, взятых после операции, проведенной в Республиканском научно-практическом центре неврологии и нейрохирургии Минздрава Республики Беларусь. Кинетики затухания аутофлуоресценции регистрировали в спектральном диапазоне 380-600 нм через 20 нм при возбуждении квазимонохроматическим излучением полупроводникового диода с длиной волны излучения 340 нм. Спектры диффузно рассеянного света регистрировали в спектральном диапазоне 380-850 нм при их освещении галогеновой лампой с непрерывным излучением от 300 до 1000 нм.

На фиг.1 приведены зарегистрированные на длине волны 560 нм кинетики аутофлуоресценции здоровой ткани гипофиза (кривые 1, 2) и аденомы гипофиза (кривые 3, 4). Видно, что затухание аутофлуоресценции опухолевых тканей (кривые 3, 4) происходит быстрее, чем для здоровых тканей (кривые 1, 2).

Фиг.2 иллюстрирует зависимость длительности аутофлуоресценции здоровой ткани гипофиза (кривые 1, 2) и аденомы гипофиза (кривые 3, 4) от длины волны регистрации. В длинноволновой области спектра 450-600 нм наблюдается значительное отличие для опухолевых и здоровых тканей. Это же подтверждают средние значения < >, приведенные в таблице 1, рассчитанные из данных измерения длительности аутофлуоресценции для значительного числа опухолевых и здоровых тканей гипофиза.

Таблица 1.

Длина волны, нм	Средняя длительность аутофлуоресценции < >, нс
	Аденома гипофиза	Здоровые ткани
380	4,5	4,8
400	4,3	4,8
420	4,2	4,9
440	4,2	5,0
460	4,3	5,3
480	4,3	5,4
500	4,3	5,5
520	4,0	5,4
540	4,0	5,3
560	3,9	5,2
580	3,8	5,1
600	3,3	4,9

На фиг.3 представлены спектры диффузно рассеянного света здоровой ткани гипофиза (кривые 1, 2) и аденомы гипофиза (кривые 3, 4), измеренные в диапазоне длин волн 650-900 нм. Интенсивность рассеянного света в спектрах здоровых тканей значительно ниже, чем для опухолей во всем диапазоне длин волн регистрации.

В качестве примера в таблице 2 приведены значения интенсивности рассеянного света для 13 образцов опухолевых и здоровых тканей, измеренные на длине волны 770 нм.

Таблица 2.
№ образца	Интенсивность диффузно рассеянного света, отн. ед.
	Аденома гипофиза	Здоровые ткани
1	0,45	0,34
2	0,45	0,37
3	0,45	0,37
4	0,46	0,38
5	0,48	0,38
6	0,48	0,39
7	0,48	0,40
8	0,49	0,40
9	0,49	0,40
10	0,50	0,41
11	0,50	0,42
12	0,51	0,42
13	0,59	0,42

Таким образом, приведенные значения показали, что путем измерения длительности аутофлуоресценции и интенсивности диффузно рассеянного света в длинноволновой области спектра можно проводить экспрессную и высокочувствительную идентификацию опухолевых тканей гипофиза. При использовании компьютера анализ зарегистрированных оптических характеристик и идентификация тканей осуществляется оперативно с точностью 100%.

Внедрение данного способа в медицинскую практику позволит значительно сократить временные и экономические затраты на патологоанатомическую диагностику опухолей. Использование способа для диагностики и локализации опухолей мозга непосредственно во время хирургических операций позволит в ряде случаев отказаться от повторного оперативного вмешательства и увеличит вероятность положительной динамики процесса лечения.

Источники информации

1. Jaliashvili Z.V., Medoidze T.D., Melikishvili Z.G., Mardaleishvili K.M. and Ramsden J.J. Real Time Noninvasive Cancer Diagnostics.

2. Eljamel M.S., Leese G., Moseley H., Intraoperative Optical Identification of Pituitary Adenomas, J. Neurooncol, 2009, v.92, p.417-421.