Поиск - новости науки и техники

Оптическая томография. Новейший способ диагностики опухоли мозга в операционной

11.05.2019

Передовую систему диагностики злокачественных опухолей мозга во время операции разработали ученые Приволжского исследовательского медицинского университета и Института прикладной физики РАН. В основе метода лежит оптическая когерентная томография (ОКТ), которая широко применяется в офтальмологических обследованиях. Работа ученых с описанием перспектив использования ОКТ в нейрохирургии опубликована в двух научных журналах: Scientific Reports и Frontiers in Oncology.


Внешний вид оптического когерентного томографа, использованного в данном исследовании

Одним из самых распространенных заболеваний центральной нервной системы является глиома – опухоль головного мозга. Сложность лечения заключается в том, что она иногда врастает в белое вещество головного мозга и не имеет четких границ. Чтобы их определить, нижегородские ученые использовали оптическую когерентную томографию. По принципу работы эта технология напоминает ультразвуковую диагностику. Но, в отличие от звуковой, световая волна проникает в ткани на небольшую глубину — 1-2 мм. А затем, в зависимости от их структуры, отражается с разной степенью интенсивности. И на основании полученных данных прибор строит изображение головного мозга. С помощью ОКТ врачам удалось получить изображения тканей головного мозга, на которых четко видны различия между раковыми и здоровыми клетками.


Сравнение срезов здоровой и опухолевой ткани, полученных методом ОКТ при различных условиях измерений

ОКТ может использоваться для диагностики разных тканей … наша задача –выделить типовые признаки тканей и научиться их систематизировать,

– рассказывает Александр Моисеев, старший научный сотрудник лаборатории высокочувствительных оптических измерений ИПФ РАН.

В ходе исследования ученые классифицировали ключевые различия между опухолевыми и здоровыми клетками. Для этого они проанализировали больше 300 снимков образцов тканей, взятых у пациентов во время операций по удалению опухоли и биопсии. Основным критерием они выбрали интенсивность сигнала ОКТ.


Внешний вид мозговой ткани и датчика томографа

Белое вещество состоит из миелиновых волокон — отростков нейронов, плотно обернутых клеточной мембраной. За счет такой структуры свет в здоровые ткани мозга проникает неглубоко и очень хорошо рассеивается. Поэтому от белого вещества мы получаем интенсивный сигнал. Клетки опухоли, наоборот, более разрознены, их плотность может варьироваться, из-за чего свет проникает более глубоко, а сигнал получается менее интенсивный,

— объясняет Константин Яшин, врач-нейрохирург Университетской клиники ПИМУ.

Сравнение результатов гистологии (первые два ряда) с результатами расцвечивания карты мозга на основе ОКТ-измерений (два нижних ряда) для здоровых тканей (три левых столбца) и различных типов опухолей (три правых столбца)

По сравнению с УЗИ и МРТ оптическая когерентная томография обладает более высокой разрешающей способностью. И в особо сложных случаях, когда невозможно провести визуальную оценку оригинального снимка, с помощью ОКТ можно построить контрастное изображение мозга. В зависимости от интенсивности вернувшегося сигнала для всех типов тканей рассчитывают коэффициенты рассеяния и затухания. Каждому значению присваивают свой цвет, за счет чего изображение становится более контрастным, а различия между белым веществом и опухолью — более очевидными. Такой метод применяют, когда белое вещество находится в состоянии отека или опухоль является относительно доброкачественной.

Конструкция ОКТ

Исследование возможностей применения ОКТ в нейрохирургии поддерживается Российским научным фондом и Российским фондом фундаментальных исследований. В данный момент ученые реализуют проект по увеличению информативности ОКТ в исследованиях in vivo под руководством Александра Моисеева. Они работают над улучшением качества сигнала в оборудовании, которое будет использоваться во время проведения операции. Кроме того, исследователи планируют разработать специальный зонд для биопсии.

Часть опухолей являются неоперабельными . В этом случае мы берем образцы опухолевой ткани и отправляем их на экспертизу, чтобы подобрать химио- или лучевую терапию,

объясняет Константин Яшин. 

Сейчас для получения необходимого образца врачам приходится брать большое количество проб, из-за чего возрастает риск для пациента. С помощью оптической когерентной томографии они смогут выявить точную область нахождения опухоли и избежать повреждения кровеносных сосудов, что позволит сократить число образцов и сделать биопсию более безопасной.

Цветокодированные карты, основанные на коэффициентах затухания

На сегодняшний день оптическая когерентная томография используется в разных направлениях медицины. Например, в эндоваскулярной хирургии, дерматологии, урологии. Сейчас с нами работает команда хирургов, которые используют эту технологию для проведения операций на кишечнике. Также сотрудники нашей лаборатории взаимодействуют с отоларингологами, которые применяют ОКТ для диагностики экссудативного отита — заболевания, которое может привести к потере слуха,

перечисляет Александр Моисеев возможности применения этой технологии.

Параллельно исследователи приступили к работе над созданием специального атласа изображений с инструкциями по их интерпретации.

Елена Степанова

Елена Степанова

Нет комментариев