Исследователи НТЦ биомедицинской фотоники Орловского государственного университета имени И.С. Тургенева разработали оптическую систему биопсии, которая может различать раковую и здоровую ткань печени. Новая технология может облегчить диагностику рака печени, который занимает шестое место в мире по распространенности.

"Прибор разработан таким образом, чтобы быть совместимым с пункционными иглами, которые в настоящее время используются для биопсии печени", - комментирует Евгений Жеребцов. "Таким образом, в ближайшем будущем этот инструмент может помочь хирургам более точно ориентировать положение инструмента для проведения биопсии, чтобы уменьшить количество ошибок при взятии образцов тканей, используемых для дальнейших гистологических и цитологических исследований"

В статье, опубликованной в журнале Biomedical Optics Express (Optica Publishing Group), исследователи сообщают, что система оптической биопсии может надежно различать опухолевые и здоровые клетки в мышиных моделях. Система также показала свою эффективность в предварительных исследованиях с участием пациентов с подозрением на рак печени.

"Методы оптической биопсии, подобные разработанному нами, позволяют с высокой степенью точности дифференцировать здоровые и опухолевые ткани", - сказала Елена  Потапова, которая вместе с Евгением Жеребцовым является первым соавтором первой статьи. "Хотя наша система была специально разработана для абдоминальной хирургии, наши результаты показывают, что подобные технологии могут быть полезны и в других областях медицины".

Исследователи разработали новое устройство после того, как хирурги, с которыми они сотрудничали, отметили трудности навигации инструмента при проведении тонкоигольной пункционной биопсии. На ранних стадиях опухоли при введении тонкой полой иглы в печень для взятия образца ткани достаточно сложно позиционировать кончик инструмента в нужном месте. Если игла будет установлена неверно, врач возьмет для исследований биоптат из соседнего участка и пропустит опухоль, это может привести к неправильному диагнозу.

Новая система оптической биопсии сочетает в себе спектроскопию диффузного отражения и флуоресцентную спектроскопию с временным разрешением для оценки маркеров, связанных с клеточным метаболизмом, который различается между здоровыми и раковыми клетками. Это может помочь хирургам в режиме реального времени увидеть, где находится рак, чтобы определить оптимальное место для взятия образца ткани.

Спектроскопия диффузного отражения выявляет свойства тканей на основе того, как они отражают свет. Анализ времени жизни флуоресценции подвергает ткани воздействию света с длиной волны, вызывающей флуоресценцию, а затем измеряет, через какое время флуоресценция исчезает. Время затухания флуоресценции зависит от присутствия молекул, важных для метаболизма.

"Хотя наша команда, а также другие специалисты ранее использовали интенсивность флуоресценции для оценки тканей, исследования, проведенные в других частях тела, показали, что время жизни флуоресценции меньше зависит от условий эксперимента", - сказала Елена Потапова. "Измерения времени жизни флуоресценции остаются более устойчивыми к таким артефактам получения сигнала как присутствие крови, неоднородное освещение или изменение контакта между зондом и тканью в результате движения".

Ориентируясь на дальнейшее использование нового прибора для проведения биопсии в клинике, при создании устройства исследователи остановились на компактных современных оптико-электронных компонентах. Зонд диаметром 1 миллиметр совместим со стандартной биопсийной иглой 17,5G и имеет несколько оптических каналов для спектроскопии диффузного отражения и измерения времени жизни флуоресценции.

Чтобы оценить чувствительность собранной системы, исследователи предварительно оценили характеристики известных растворов молекул, играющих ключевую роль в метаболизме. Получив удовлетворительные результаты, были проведены эксперименты на мышиной модели рака печени и предварительные исследования с участием пациентов с подозрением на рак печени.

Ученые обнаружили, что их прибор и измеряемые им параметры позволяют надежно различать ткани рака печени, здоровые ткани печени и метаболически измененные ткани печени, которые окружают опухоль.

"Для нас было важно составить полную картину наблюдаемых изменений при раке как в мышиной модели, так и в клинических условиях", - сказал Евгений Жеребцов. "Наши исследования на пациентах, у которых был тот же тип опухоли, что и у мышей, показали, что наша методика может обеспечить стабильные, воспроизводимые результаты, которые могут быть использованы для выявления рака".

Ученые планируют продолжить измерение параметров времени жизни флуоресценции у пациентов с различными типами опухолей на разных стадиях для создания диагностических классификаторов в режиме реального времени. Это также позволит применить передовые методы машинного обучения, которые могут помочь хирургам принимать клинические решения непосредственно во время процедуры биопсии.

Источник: Bukvoed.info