Наиболее распространенным типом опухолей мозга являются глиомы, которые слабо восприимчивы к химиотерапии. При этом хирургическое лечение заболевания часто бывает затруднено из-за невозможности четкого определения границ новообразования — как с помощью визуального осмотра, так и при использовании магнитно-резонансной томографии (МРТ). В результате фрагменты опухоли часто остаются в мозге после хирургического вмешательства, вызывая рецидив заболевания.
Коллектив специалистов из МГТУ им. Н.Э. Баумана, Института нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко и Института общей физики им. А.М. Прохорова предложили решить проблему с помощью терагерцевого спектрометра. Благодаря прибору нейрохирурги смогут видеть четкие границы опухолей прямо во время операций. Это должно значительно улучшить результативность лечения и повысить выживаемость пациентов.
— Злокачественное новообразование содержит больше воды по сравнению со здоровыми тканями, — пояснил заведующий лабораторией ИОФ РАН им. А.М. Прохорова Кирилл Зайцев. — Именно это свойство мы используем в нашем методе диагностики, основанном на сильном поглощении терагерцевого излучения молекулами воды и позволяющем четко определить границы опухоли.
Ученые используют оригинальную лабораторную установку, реализующую хорошо известный метод терагерцевой импульсной спектроскопии и оптимизированную под задачу исследования фрагментов опухоли.
Принцип действия прибора прост и заключается в генерации импульсов терагерцевого излучения, которые изменяют свой спектр при отражении от биологических тканей. Изменение характеристик излучения говорит об оптических свойствах биологических тканей, по которым специалисты научились различать глиомы и здоровые ткани мозга.
— Новый метод детектирования границы опухоли в ходе хирургического вмешательства может серьезно расширить наши возможности по выбору тактики дальнейшего лечения, — пояснил нейрохирург, аспирант Института нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко Шейх-Ислям Бешплав. — В частности, если мы получим информацию о доброкачественности опухоли, находящейся в особенно важной функциональной зоне мозга, мы не будем удалять ее полностью, чтобы максимально сохранить окружающие ткани. Вместо этого будет назначено облучение, которое нейтрализует оставшуюся часть новообразования. Если же станет известно о наличии раковых клеток, то врач выберет более радикальный хирургический подход по удалению всей опухоли.
В настоящее время при удалении опухоли врачи отсекают ткани в несколько этапов. Для каждого из образцов проводится отдельное гистологическое исследование, во время которого фрагмент изучается в другом помещении с помощью микроскопа. Однако такая процедура занимает много времени (один образец анализируется в среднем 20 минут), что во многих случаях вызывает необходимость выбора между тщательностью исследования и временем, в течение которого пациент будет находиться под наркозом. В результате некоторые операции по удалению глиом могут длиться около восьми часов.
Уменьшить время операции и повысить качество хирургического лечения можно путем переноса диагностического оборудования прямо в операционную. В частности, некоторые клиники сейчас пытаются установить в них аппараты МРТ. Для этого им приходится заменять все металлические инструменты на керамические, полимерные и прочие аналоги, которые стоят очень дорого.
— Терагерцевая диагностика может применяться в стандартных операционных, а также позволяет проводить диагностику, не используя дорогие маркеры опухоли, «подсвечивающие» ее при обычных МРТ-исследованиях или флуоресцентной нейродиагностике, — рассказал Кирилл Зайцев. — Интраоперационое исследование одного фрагмента опухоли с помощью нашего метода займет до пяти минут, что минимум в четыре раза быстрее, чем сейчас.
Подобный прогресс действительно возможен при оптимистическом сценарии развития технологии. С ее будущим внедрением может быть связано не только качество операций, но и возможность получения новых знаний о болезни, отметил директор Клиники онкологии, реконструктивно-пластической хирургии и радиологии Первого Московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова, академик РАН Игорь Решетов.
— С использованием терагерцевого диапазона связаны наши надежды на улучшение качества диагностики множества видов рака, — пояснил он. — Сегодня ученые совместными усилиями создают целую библиотеку образов различных опухолевых клеток, полученных с помощью данного способа их изучения. В перспективе работа может помочь найти ранее неизвестные особенности строения опухолей и понять их взаимодействие со здоровыми тканями. Благодаря этому могут открыться новые пути совершенствования методов лечения.
Исследование поддержал грантом Российский научный фонд. В настоящее время перспективный способ диагностики прошел испытания на фрагментах опухолей человеческого мозга различной степени злокачественности, которые затем отправлялись на подробное гистологическое исследование. В ходе эксперимента результаты терагерцевой диагностики всегда совпадали с выводами специалистов-гистологов, что говорит о ее высокой точности и универсальности.
Процесс создания серийной техники для этого вида диагностики и прохождение всех необходимых испытаний может занять около 10 лет.
