Разработана оптическая система биопсии, которая может различать раковую и здоровую ткань печени

"Прибор разработан таким образом, чтобы быть совместимым с иглами, которые в настоящее время используются для биопсии печени", - сказал Евгений Жеребцов, член исследовательской группы из Орловского государственного университета в России. "Таким образом, в один прекрасный день он может помочь хирургам более точно ориентироваться в инструменте для биопсии, чтобы уменьшить количество ошибок при взятии образцов тканей, используемых для диагностики"

В журнале Optica Publishing Group Biomedical Optics Express исследователи сообщают, что система оптической биопсии может надежно различать раковые и здоровые клетки в мышиных моделях. Система также показала свою эффективность в предварительных испытаниях, проведенных на людях с подозрением на рак печени.

"Методы оптической биопсии, подобные разработанному нами, позволяют с высокой степенью точности дифференцировать здоровые и опухолевые ткани", - сказала Елена В. Потапова, которая вместе с Жеребцовым была соавтором первой статьи. "Хотя наша система была специально разработана для использования в 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, как трудно проводить игольчатую биопсию точно в нужном месте. Опухоли на ранних стадиях трудно определить при введении крошечной полой иглы в печень для взятия образца ткани. Если игла будет установлена неправильно и пропустит опухоль, это может привести к неправильному диагнозу.

Новая система оптической биопсии сочетает в себе диффузную отражательную спектроскопию и прижизненную флуоресценцию 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 лучшее 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.

Источник: Евгений Жеребцов, Орловский государственный университет

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.