УДК: 616.092.4, 628.978.3, 535.372

Экспериментальное сравнение способов флуоресцентной визуализации глиальных опухолей

Папаян Г.В., Мартынов Б.В., Свистов Д.В.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Папаян Г.В., Мартынов Б.В., Свистов Д.В. Экспериментальное сравнение способов флуоресцентной визуализации глиальных опухолей // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 12. С. 69–79.

Papayan G.V., Martynov B.V., Svistov D.V. Experimental comparison of methods for fluorescence visualization of glial tumors [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2016. V. 83. № 12. P. 69–79.

Ссылка на англоязычную версию:

G. V. Papayan, B. V. Martynov, and D. V. Svistov, "Experimental comparison of methods for fluorescence visualization of glial tumors," Journal of Optical Technology. 83(12), 765-772 (2016). https://doi.org/10.1364/JOT.83.000765

Аннотация:

Эффективность хирургического удаления глиальных опухолей мозга во многом зависит от визуализации локусов злокачественного роста. Для этих целей применяется 5-аминолевулиновая кислота, индуцирующая накопление в опухолевых клетках протопорфирина IX. Его обнаруживают по характерной для порфиринов красной флуоресценции. Для флуоресцентной визуализации применяются различные способы. В работе проведено их сравнение с использованием тестовых растворов копропорфирина III различной концентрации. Результаты показали, что способы, в которых осуществляется полное блокирование возбуждающего излучения, обладают в 4,3–4,7 раза большей чувствительностью по сравнению с традиционным способом, при котором часть возбуждающего излучения используется для визуализации всего операционного поля в отражённом синем свете. Для реализации нового подхода могут применяться как когерентные, так и некогерентные источники света, причём первые являются более предпочтительными. Преимущества иллюстрируются примерами клинических исследований.

Ключевые слова:

флуоресцентная диагностика, нейрохирургия

Коды OCIS: 170.0170, 170.6280, 170.6510, 170.3880, 170.3880, 170.1610

Список источников:

1. Stummer W., Stocker S., Wagner S., Stepp H., Fritsch C., Goetz C., Goetz A., Kiefmann R., Reulen H. Intraoperative detection of malignant gliomas by 5-aminolevulinic acid-induced porphyrin fluorescence // Neurosurgery. 1998. V. 42(3). P. 518–525.
2. Pogue B.W., Gibbs-Strauss S., Valdés P.A., Samkoe K., Roberts D.W., Paulsen K.D. Review of neurosurgical fluorescence imaging methodologies // IEEE J. Sel. Top Quantum Electron. 2010. V. 16(3). P. 493–505.

3. Colditz M.J., Leyen K.V., Jeffree R.L. Aminolevulinic acid (ALA)-protoporphyrin IX fluorescence guided tumour resection. Part 2: theoretical, biochemical and practical aspects // J. Clin. Neurosci. 2012. V. 19(12). P. 1611–1616.
4. Liu J.T., Meza D., Sanai N. Trends in fluorescence image-guided surgery for gliomas // Neurosurgery. 2014. V. 75(1). P. 61–71.
5. Ewelt C., Nemes A., Senner V., Wolfer J., Brokinkel B. Fluorescence in neurosurgery: Its diagnostic and therapeutic use. Review of the literature // Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 2015. V. 148. P. 302–309.
6. Потапов А.А., Гаврилов А.Г., Горяйнов С.А., Гольбин Д.А., Зеленков П.В., Кобяков Г.Л., Охлопков В.А., Жуков В.Ю., Шишкина Л.В., Шурхай В.А., Лощенов В.Б., Савельева Т.А., Грачев П.В., Холодцова М.Н., Кузьмин С.Г., Ворожцов Г.Н. Интраоперационная флуоресцентная диагностика и лазерная спектроскопия в хирургии глиальных опухолей головного мозга // Вопросы нейрохирургии. 2012. № 5. C. 3–12.
7. Горяйнов С.А., Потапов А.А., Лощенов В.Б., Савельева Т.А. Флуоресцентная навигация и лазерная спектроскопия в хирургии глиом головного мозга. М.: МедиаСфера, 2014. 152 с.
8. Ehrhardt A., Stepp H., Irion K.-M., Stummer W., Zaak D., Baumgartner R., Hofstetter A. Fluorescence detection of human malignancies using incoherent light systems // Med. Laser Appl. 2003. V. 18. P. 27–35.
9. Папаян Г.В., Канг Ук. Флуоресцентная эндоскопическая видеосистема // Оптический журнал. 2006. Т. 64. № 10. С. 94–99.
10. Канг Ук, Папаян Г.В., Бэ Су Джин, Березин В.Б., Ким С. Флуоресцентный видеодерматоскоп // Оптический журнал. 2008. Т. 75. № 1. С. 32–38.
11. Kang Uk, Папаян Г.В., Березин B.Б., Bae Soo-Jin, Ким С.В., Петрищев Н.Н. Мультиспектральные флуоресцентные органоскопы для прижизненных исследований лабораторных животных и их органов // Оптический журнал. 2011. № 9. С. 82–90.
12. Kang Uk, Папаян Г.В., Обухова Н.А., Bae S.J., Lee D.S., Jung M.W., Березин В.Б., Мотыко А.А., Плохих Д.П., Слободенюк С.А. Комплекс для флуоресцентной диагностики и фотодинамической терапии заболеваний шейки матки // Оптический журнал. 2015. Т. 82. № 12. С. 47–59.
13. Папаян Г.В., Березин В.Б., Канг Ук, Бэ Су-Джин, Слободенюк С.А., Ким С.В. Телевизионная цифровая мультиспектральная система для флуоресцентной органоскопии // Материалы 8-ой Международной конференции “Телевидение: передача и обработка изображений”. 30–31 мая 2011. СПб: ЛЭТИ, 2011. С. 72–78.
14. Петрищев Н.Н., Ким С.В., Березин В.Б., Папаян Г.В. Автофлуоресцентная визуализация сосудов микроциркуляторного русла // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2010. № 4. С. 75–77.
15. Мартынов Б.В., Матвеева Ю.Е., Папаян Г.В., Петрищев Н.Н., Свистов Д.В. Первый опыт флуоресцентной диагностики глиом с применением портативного цифрового комплекса // Тез. докл. Сибирского международного нейрохирургического форума. Новосибирск. 2012. С. 233.
16. Анохина Ю.Е., Гайдар Б.В., Мартынов Б.В., Алексеев Д.Е., Свистов Д.В., Папаян Г.В. Влияние объёма хирургического вмешательства с применением интраоперационной флуоресцентной диагностики на течение послеоперационного периода у пациентов со злокачественными глиомами головного мозга // Российский нейрохирургический журнал имени профессора А.Л. Поленова. 2014. Т. VI. № 2. С. 22–28.
17. Анохина Ю.Е., Гайдар Б.В., Мартынов Б.В., Свистов Д.В., Папаян Г.В., Григорьевский Д.И. Прогностическая значимость объёма хирургического вмешательства в условиях применения интраоперационной флуоресцентной диагностики у пациентов со злокачественными глиомами головного мозга // Вестник Российской Военно-медицинской академии. 2014. Т. 1(45). С. 19–24.
18. Папаян Г.В., Свистов Д.В., Мартынов Б.В., Петрищев Н.Н. Способ интраоперационного выявления наличия и локализации глиальных новообразований головного мозга. Патент России № 2561030. 2015.
19. Свистов Д.В., Папаян Г.В., Журба В.М., Мартынов Б.В., Гайворонский А.И. Устройство для флуоресцентной навигации и спектроскопии. Патент России № 148138. 2014.
20. Папаян Г.В., Мартынов Б.В., Холявин А.И., Низковолос В.Б., Свистов Д.В., Петрищев Н.Н., Железняк И.С., Фокин В.А., Чирский В.С., Бушуров С.Е., Чирко И.Н. Стереотаксическая флуоресцентная биоспектроскопия в диагностике глиальных новообразований головного мозга // Актуальные проблемы лазерной медицины / Под ред. Петрищева Н.Н. СПб.: Лань, 2016. С. 139–151.
21. Kang Uk., Папаян Г.В., Березин B.Б., Петрищев Н.Н., Галагудза М.М. Спектрометр для флуоресцентноотражательных биомедицинских исследований // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 1. С. 56–67.
22. http://www.pdt.niopik.ru/include_areas/docs/ala_brain_tumors.pdf
23. Bowmaker J.K., Dartnall H.J. Visual pigments of rods and cones in a human retina // J. Physiol. 1980. V. 298. P. 501–511.
24. Горяйнов С.А. Интраоперационная флуоресцентная диагностика и лазерная биоспектроскопия в хирургии глиом головного мозга // Автореферат канд. дис. М.: НИИ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко РАМН, 2013. 26 с.