CC BY
21УДК 618.12-006.
ВИЗУАЛИЗАЦИЯ БИОПТАТОВ ТОЛСТОЙ КИШКИ В ВЫСОКОЧАСТОТНОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ
Мануйлов А. М. 1, Каушанская С. Ю. 2, Каушанский В. Б.3, Бахмутский Н .Г.1
'Кубанский государственный медицинский университет (Россия, 350000,г.Краснодар, ул. Седина 4).
2Государственное бюджетное учреждение здравоохранения «Краевая клиническая больница № 2» Министерства здравоохранения Краснодарского края2 (Россия, 350000, г. Краснодар, ул. Красных Партизан, 6/2).
3Государственное бюджетное учреждение здравоохранения «Краевой клинический онкологический диспансер № '»
Министерства здравоохранения Краснодарского края3 (Россия, 350040, г. Краснодар, ул. Димитрова '46).
Для корреспонденции: Каушанская Светлана Юрьевна, врач онколог онкологического отделения противоопухолевой
лекарственной терапии Государственного бюджетного учреждения здравоохранения «Краевая клиническая больница №2»
Министерства здравоохранения Краснодарского края E-mail: [email protected] Тел.: +79'84322'58
For correspondence: S.X Kaushanskaya. Oncologist oncology department of anticancer drug therapy. The state budgetary health care
institution "Regional clinical hospital №2" of the Ministry of Health in the Krasnodar region.
E-mail: [email protected] Tel: +79'84322'58
Information about authors:
Manuilov A. M. http:// orcid.org/0000-0003-0748-977X Kaushanskaya S. Y. http://orcid.org/0000-0002-0065-697X Kaushanskiy V. B. http://orcid.org/0000-0001-7839-6410 Bahmutskiy N. G. http://orcid.org/0000-0003-4235-2840
РЕЗЮМЕ
Установили возможность выявления у больных раковой опухоли и дифференциальной диагностики ее с иными опухолевидными образованиями в биоптатах толстого кишечника по визуализации свечения в высокочастотном электрическом поле. В высокочастотном электрическом поле осуществляли визуализацию свечения 107 биоптатов толстой кишки, взятых на гистоанализ при подозрении на злокачественное новообразование, для решения вопроса об объеме оперативного вмешательства. Результаты. По данным гистологического анализа из 107 биоптатов толстой кишки, в 45 имел место рак, в 20 полип, в 12 дивертикул, в 10 ворсинчатая опухоль и в 20 здоровая ткань.В высокочастотном электрическом поле во всех биоптатах было краевое свечениие. В биоптате раковой опухоли - внутреннее свечение. Свечение охватывало всю раковую опухоль. Приведенные данные визуализации свечения биоптатов могут явиться основой создания эндоскопического экспресс-метода диагностики раковой опухоли толстого кишечника.
Ключевые слова: визуализация, опухоли кишечника, эндоскопическая диагностика.
VISUALIZATION BIOPSY SPECIMENS OF COLON HIGH-FREQUENCY ELECTRIC FIELD
Manuilov A. M.1, Kaushanskaya S. Y. 2, Kaushanskiy V .B. 3, Bahmutskiy N. G. 1
' Kuban state medical university (Russia, 350000, Krasnodar, Sedina 4)
2The state budgetary health care institution "Regional clinical hospital №2" of the Ministry of Health in the Krasnodar region (Russia, 350000, Krasnodar, Krasnih Partizan, 6/2)
3The state budgetary health care institution "Regional oncological clinic №'" of the Ministry of Health in the Krasnodar region (Russia, 350040, Krasnodar, Dimitrova '46)
SUMMARY
Established, the ability to identify patients with cancer and its differential diagnosis with other tumor formation in the colon biopsies by visualizing glow in the high-frequency electric field. Material and methods. The high-frequency electric field luminescence imaging was performed 107 colon biopsy samples taken at gistoanaliz for suspected malignancy to address the issue of the extent of surgery. Results. According to histological histological analysis of biopsy samples from 107 colon cancer in 45 cancer occurred in 20 polyps in 12 diverticula, 10 villous adenoma and 20 healthy tkan.V high-frequency electric field in all biopsies were edge glow. The biopsy cancer - inner glow. The glow covered the entire cancer. These imaging biopsies emission data can be the basis for the creation of endoscopic rapid method of diagnosis of cancer of the large intestine .
Keywords: luminescence, tumors of the intestine, endoscopic diagnosis
Все большее распространение для дифференциальной диагностики хирургических заболеваний толстого кишечника и, особенно, опухолевидных образований приобретают методы флюоресцентной диагностики [8].
Особое значение это имеет для ранней диагностики рака толстой кишки. Это связано с тем, что
результаты морфологического исследования материала биопсии верифицируют эндоскопический диагноз рака лишь в части случаев. При малиг-низации ворсинчатых опухолей узловой формы, а также при продольно растущих аденомах этот показатель снижается до 30%. Из-за небольших размеров очаги злокачественной трансформации
трудно, а часто невозможно выявить во время эндоскопического исследования опухоли. Между тем лечение в ранний период дает наилучшие результаты. Вот почему разработка способов выявления очагов малигнизации крупных и мелких полипов является важной задачей хирургии. [9].
Одним из перспективных направлений для решения данной проблемы является разработка и внедрение в клиническую практику методов флуоресцентной диагностики ранних форм рака, в том числе очагов малигнизации полипов толстой кишки [1, 5].
Большинство публикаций о флуоресцентной диагностике злокачественных новообразований желудочно-кишечного тракта посвящено дифференциальной диагностике злокачественных и доброкачественных опухолей толстой кишки, основанной на различии спектров аутофлюоресценции опухолей и диспластических процессов. На стадии предрака и раннего рака патологические очаги характеризовались резким падением интенсивности аутофлюоресценции относительно окружающих здоровых тканей [4].
Аутофлюоресценция тканей в видимом диапазоне спектра обусловлена содержащимися в ней эндогенными флюорохромами - флавинами, НАБН, протопорфиринами. В тканях толстой кишки главным источником флюоресценции являлся коллаген подслизистого слоя. Таким образом, главной причиной снижения интенсивности флюоресценции аденом и аденокарцином толстой кишки являлось снижение интенсивности флюоресценции коллагена подслизистого слоя за счёт экранирующего эффекта утолщенного слоя аденоматозной ткани или замещения слизистого слоя раковыми клетками. На поздних стадиях развития опухоли и в неэпителиальных опухолях, напротив, отмечалось усиление флюоресценции по сравнению с окружающими тканями вследствие кровоизлияний и некрозов и накопления в них протопорфиринов [7, 10].
В ходе эндоскопических исследований было показано, что существующие различия в форме спектров аутофлюоресценции позволяли дифференцировать дисплазию слизистой оболочки кишки, гиперпластические и аденоматозные полипы, аденокарциномы. Чувствительность и специфичность метода высоки (приближается к 90%). Но данный метод малоинформативен для диагностики недифференцированных, инфильтративных и скиррозных форм колоректального рака [3] .
Цель исследования - обнаружить маркеры свечения биоптатов кишечника в высокочастотном электрическом поле для создания диагностического метода эндоскопической визуализации опухолей по их свечению.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Наблюдения были выполнены на базе хирургических отделений государственного бюджетного учреждения здравоохранения «Краевая клиническая больница №2» Министерства здравоохранения Краснодарского края, государственного бюджетного учреждения здравоохранения «Клинический онкологический диспансер №1» Министерства здравоохранения Краснодарского края.
Наблюдения проводились с разрешения этического комитета города Краснодара, с согласия пациентов, с разрешения заведующих отделениями и главных врачей.
Объектом наблюдения явились 107 биоптата толстой кишки взятые на гистоанализ при подозрении на злокачественное новообразование для решения вопроса об объеме оперативного вмешательства.
Визуализацию участков биоптатов в высокочастотном поле осуществляли сразу после взятия биоптата в течение 2 секунд сканером КЭЛСИ созданным многопрофильным предприятием «ЭЛ-СИС» (г.Санкт-Петербург»), разрешенным к применению на человеке. Свечение сканировалось, увеличивалось встроенным в сканер микроскопом, регистрировалось фото-телекамерой (до 1000 кадров/сек; разрешающая способность 2048х1536) и через устройство оцифровки видеосигнала поступало в слот компьютера. Компьютерная программа воспроизводила изображение на экране монитора в виде снимков и видеоролика, строила гистограммы яркостей свечения и гистограммы длин волн. Анализировали гистограммы яркостей краевого свечения участков биоптатов, гистограммы длин волн краевого свечения (границы диапазона, диапазон).
Диагноз был подтвержден результатами гистологического анализа биоптата.
Статистическая обработка результатов исследования была проведена с использованием непараметрического метода для малых выборок -«И-критерия Манна-Уитни», при р=0,01.
РЕЗУЛЬТАТЫ
По данным гистологического анализа из 107 биоптатов толстой кишки, в 45 имел место рак, в 20 полип, в 12 дивертикул, в 10 ворсинчатая опухоль и в 20 здоровая ткань.
В высокочастотном электрическом поле (частота 1024 Гц) во всех биоптатах имело место краевое свечение (рис. Обозначение 1).
Наряду с краевым свечением в биоптате раковой опухоли имело место внутреннее свечение (рис.обозначение 2). Свечение охватывало всю зону раковой опухоли.
Наибольшая яркость свечения в высокочастотном электрическом поле выявлялась в биоптатах с
раковой опухолью кишки. Она превышала яркость свечения в здоровых участках биоптатов на 90,0%. По отношению к яркости свечения в здоровых участках биоптатов яркость свечения была больше в биоптатах с дивертикулом на 50,0%, полипом на 40,0%, ворсинчатой опухолью на 30,0%. С другой стороны, яркость свечения была меньше в биоптатах с дивертикулом на 21,1%, полипом на 26,3%, ворсинчатой опухолью на 31,6% (таблица ).
Минимальная граница диапазона длины волн свечения в биоптатах с раковой опухолью кишки была больше таковой в здоровых участках биоптатов на 35,8%. В биоптатах с дивертикулом, полипом, ворсинчатой опухолью она достоверно не отличалась от минимальной границы диапазона длин волн свечения в здоровых участках биопта-тов.
Максимальная граница диапазона длины волн свечения в биоптатах с опухолевидными образованиями (раковая опухоль, полип, ворсинчатая опухоль) была больше максимальной границы диапазона длин волн свечения в здоровых участках биоптатов на 30,6%. В биоптатах с дивертикулом кишки она достоверно не отличалась от максимальной границы диапазона длин волн свечения в здоровых участках биоптатов.
Медиана длины волн в биоптатах с раковой опухолью кишки была больше таковой в здоровых участках биоптатов на 33,3%.
ОБСУЖДЕНИЕ
В литературе имеется огромное количество работ, посвященных визуализации краевого свечения пальцев рук в высокочастотном поле для оценки диагностики различных заболеваний, в том числе раковой опухоли. Мы отрицательно от-
носимся к этим работам, поскольку на свечение пальцев рук могут оказывать влияние многие факторы и информативность выявления компонента патологии низка [6].
В то же время краевое свечение свежих био-птатов участков кишечника несет определенную диагностическую информацию. Гипотез объясняющих краевое свечение внутренних органов вообще и кишечника, в частности, нет.
Относительно внутреннего свечения можно исходить из того, что открытое А.Г. Гурвичем спонтанное сверхслабое свечение в видимой области спектра раковых опухолей отличается от свечения окружающих тканей. Связывают это с особенностью метаболизма раковых клеток [2]. В нашем исследовании усиление сверхслабого свечения раковой опухоли произошло в силу действия высокочастотного электрического поля.
Рис. Биоптат участка раковой опухоли толстой кишки. 1 - краевое свечение. 2 - внутреннее свечение.
Таблица.
Данные о свечении биоптатов толстой кишки в высокочастотном электрическом поле
Параметры свечения Здоровый участок п=20 Дивертикул кишки п=12 Ворсинчатая опухоль п=10 Полип кишки п=20 Рак кишки п=45
1 2 3 4 5
Краевое свечение есть есть есть есть есть
Внутреннее свечение нет нет нет нет есть
Яркость свечения в битах М 100,3 т ±1,2 М 150,0 т ±2,3 Р1<0,01 М 130,7 т ±1,0 Р2<0,01 Р3<0,01 М 140,2 т ±0,7 Р <0,01 Р5<0,01 Р6<0,01 М 190,3 т ±1,8 Р7<0,01 Р8<0,01 Р9<0,01 Р10<0,01
Минимальная граница диапазона длин волн свечения в нм М 405,0 т ±8,3 М 406,3 т ±9,7 Р1>0,05 М 403,7 т ±11,7 Р2>0,05 Р3>0,05 М 405,4 т ±10,2 Р >0,05 Р5>0,05 Р56>0,05 М 550,6 т ±9,6 Р7<0,01 Р8<0,01 Р9<0,01 Рю<0,01
Продолжение табл.
Максимальная граница M 490,3 M 492,1 M 640,5 M 541,7 M 540,5
диапазона длин волн све- m ±9,6 m ±6,7 m ±8,7 m ±7,9 m ± 8,5
чения в нм P1>0,05 P2<0,01 P3<0,01 P <0,001 PS<0,001 PS<0,001 P7<0,001 P7<0,001 P8<0,001 P10>0,05
Примечание. P1 между столбцами 1 и 2; P2 - 1 и 3; P3 - 2 и 3; P4 - 1 и 4; P5 - 2 и 4; P6 - 3 и 4; P7 - 1 и 5; P8 - 2
и 5; P9- 3 и 5; P10- 4 и 5.
ВЫВОД
Приведенные данные свечения биоптатов кишки в высокочастотном электрическом поле могут явиться основой создания эндоскопического экспресс-метода диагностики раковой опухоли кишечника.
ЛИТЕРАТУРА
1. Альмяшев А.З., Мельцаев Г.Г., Кулаев М.Т. Флюоресцентная диагностика и фотодинамическая терапия рака толстой кишки. Поволжский онкологический вестник. 2015;4:4-10.
2.Владимиров Ю.Ф., Проскурина Е.В. Свободные радикалы и клеточная хемилюминисценция, Успехи биологической химии. 2009;49:341-388.
3.Гельфонд М.Л. Фотодинамическая терапия в онкологии. Практическая онкология. 2007;8(4):204-210.
4.Иванова С.В., Кирпиченок Л.Н. Использование флуоресцентных методов в медицине. Медицинские новости. 2008;12:56 - 61.
5.Кононов В.И., Осико В.В., Щербаков И.А. Фундаментальные достижения оптики и лазерной физики для медицины. Вестник Российской академии наук. 2004;74(2): 99-124.
6.Коротков К.Г. Основы ГРВ биоэлектрографии. СПб: СПбГИТМО (ТУ);2001:360 с.
7.Кучмий А.А., Ефимов Г.А., Недоспасов С.А. Методы молекулярной визуализации in vivo. Биохимия. 2012;77(12):1603-1620.
8.Лемаева Т.В., Альмяшев А.З., Новые отечественные импортозамещающие технологии: флюоресцентная диагностика колоректального рака. Здравоохранение Чувашии. 2008;3:53- 55.
9.Саралиев Г.Х. Флуоресцентно-спектроскопическая диагностика опухолей желудочно-кишечного тракта современные возможности и перспективы метода. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. М., 2004;(5): 209.
10.Чиссов В.И. и др. Флюоресцентная эндоскопия, дерматоскопия и спектроскопия в диагностике злокачественных новообразований основных локализаций. Российский биотерапевтический журнал.2003;2(4):67-72.
REFERENCES
1. Almyashev A Z, Meltsaev G G Kulaev M T Fluorescent diagnostics and photodynamic therapy of colon cancer.Volga Cancer Bulletin. 2015;4:4-10.
2. Vladimirov Y F, Proskurin E V Free radicals and cell Chemiluminescence // Successes of Biological Chemistry. 2009;49:341-388.
3. Gelfond M L Photodynamic therapy in oncology. Practical Oncology. 2007;8(4):204-210.
4. Ivanova SV Kirpichenok LN Using fluorescence techniques in medicine. Medical News. - 2008; 12:56 - 61.
5. Kononov V I, Osiko V V, Shcherbakov I A Fundamental achievements of optics and laser physics to medicine. Bulletin of the Russian Academy of Sciences. 2004;74(2)2:99 - 124.
6. Korotkov K G Fundamentals of GDV. - St. Petersburg: SPbGITMO (TU);2001:360 с.
7. Kuchmy A A, Efimov G A, Nedospasov S A Methods of molecular imaging in vivo. Biochemistry. 2012;77(12):1603-1620.
8. Lemaeva T V, Almyashev A Z, New domestic import-substituting technology: fluorescent diagnostics of colorectal cancer. Health Chuvashia. 2008;3:53- 55.
9. Saraliev G H The fluorescence-spectroscopic diagnosis of tumors of the gastrointestinal tract modern possibilities and prospects // method experiment and wedge gastroenterol. Moscow, М.: 2004;(5):209.
10. Chissov V I et al. Fluorescence Endoscopy, dermatoscopy and spectroscopy in the diagnosis of malignant tumors of the main locations. Ros. biotherapists.zhurn. 2003;2(4):67-72.
