Комбинированный спектроскопический метод определения границ опухоли в нейроонкологии

С учетом всех вышеперечисленных особенностей взаимодействия излучения с биологическими тканями был разработан и апробирован в клинических условиях метод комбинированной спектроскопической диагностики. В результате сопоставления данных интраоперационного спектроскопического анализа, проводимого in vivo в зоне циторедукции, и гистологической экспертизы образцов ткани, взятых из тех же областей, были получены данные о соответствии исследуемых спектроскопических характеристик типу ткани. Ниже приведены спектральные зависимости и вычисляемые по ним диагностические параметры, полученные у одного пациента в процессе удалении опухоли (рис. 4).

Множественные спектроскопические измерения, производимые во время операции, показали плавные изменения исследуемых характеристик в направлении от здоровой ткани к центру опухоли, подчиняющиеся определенным закономерностям. На рис. 5 приведены диаграммы, иллюстрирующие эти тенденции. Все данные приведены в относительных единицах — по отношению к значениям соответствующих параметров интактного мозга.

Результаты показали отсутствие накопления Пп IX, высокий уровень рассеяния и кровенаполнения, низкий уровень оксигенации для участков опухоли, в которых преобладал некроз. Для этих участков уместнее оперировать термином «концентрация гемоглобина» вместо термина «кровенаполнение», поскольку в некротических тканях высокое значение этого параметра, скорее всего, достигается за счет геморрагий.

Для образцов ткани из центра опухоли с микроскопическими включениями некроза был показан флуоресцентный контраст по сравнению со здоровой корой, равный 7±1,7, уменьшение плотности ткани более чем вдвое по сравнению с нормой, кровенаполнение, превышающее среднее в 6 раз, и уровень оксигенации, составляющий 60% от значений соответствующих параметров интактного мозга. Ткань из центра опухоли без признаков некроза показала сходные характеристики, за исключением кровенаполнения, которое оказалось ниже. Зоне инфильтрации соответствовал максимальный уровень накопления Пп IX (в 10±3 раз выше, чем в норме), наименьшая плотность ткани, кровенаполнение, вдвое превышающее норму, и самый высокий уровень оксигенации, близкий к таковому интактного мозга.

Избирательное накопление Пп IX в опухолевых тканях по сравнению с нормальными обусловлено рядом ферментативных нарушений в быстро пролиферирующих клетках опухоли. Как показали исследования, содержание протопорфирина IX в глиальных опухолях головного мозга является высокоспецифичным критерием для демаркации границ опухоли, а также определения степени ее озлокачествления. Также было показано, что накопление Пп IX коррелирует с индексом пролиферации, что объясняет высокий уровень в активно растущей части опухоли в зоне инфильтрации, несколько заниженные его значения в центре опухоли, и отсутствие накопления Пп IX в зоне некроза.

Падение коэффициента рассеяния в зоне инфильтрации при высоком уровне оксигенации позволяет сделать предположение о том, что этот эффект обусловлен нарушением мембранных структур белого вещества. В то же время, в центре опухоли наряду с этими изменениями происходит и падение оксигенации, Варбург-эффект, понижение числа митохондрий, на фоне которого в то же время наблюдается рост числа и размеров ядер. Первые два эффекта приводят к понижению рассеяния, третий — к повышению. Таким образом, мы видим результат конкуренции этих процессов. В зоне некроза образуются в достаточно большом количестве микропузырьки, что может способствовать повышению уровня рассеяния. Таким образом, рассеивающие свойства достигают минимума по периферии опухоли, что делает этот критерий наиболее информативным при поиске границ опухоли.

В полученных нами данных можно увидеть общую тенденцию падения оксигенации при движении от интактного мозга через зону инфильтрации и собственно опухоль — к некрозу. Однако следует учитывать то обстоятельство, что этот критерий является чрезвычайно чувствительным к механическому воздействию и может демонстрировать заниженные значения доброкачественных тканей.

Результаты измерения кровенаполнения позволяют объединить исследуемые нами четыре типа тканей в две группы, поскольку не было обнаружено статистически значимых различий в кровенаполнении между центром опухоли с некрозами и преимущественно некрозом, так же как между центром опухоли и зоной инфильтрации, в то время как между собой эти две группы отличаются в два с половиной раза. Эти результаты хорошо соотносятся с приведенным выше анализом результатов измерения кровенаполнения и плотности сосудов различных глиальных опухолей, выполненных с использованием различных методов измерения. В целом можно заключить, что более малигнизованные участки опухоли характеризуются более высоким уровнем кровенаполнения и пониженным уровнем оксигенации по сравнению с краем опухоли (под краем в данном случае понимается группа, объединяющая зону инфильтрации и часть опухоли, лишенную признаков некротических изменений).