Характеристика способов диагностики распространенности опухолевого процесса в брюшной полости. Эффективность флюоресцентной лапароскопии в выявлении скрытых очагов опухолевого поражения. Лапароскопия на основе применения 5-аминолевулиновой кислоты.
Аннотация к работе
Существующие наиболее информативные диагностические методы во многих случаях не позволяют до операции выявить истинную распространенность процесса касающегося раков, метастазирующих в брюшную полость. В связи с тем, что имеет значение поиск новых методов, повышающих диагностическую ценность лапароскопии, мы сочли необходимым провести научно-исследовательскую работу, позволяющую оценить возможности флюоресцентной лапароскопии в диагностике ранних метастазов рака в брюшной полости. Задачи исследования: 1.На моделях поверхностных опухолей различных локализаций, доступных визуальному наблюдению - а/определить оптимальные дозы аласенса и время обследования при флюоресцентной лапароскопии. б/рассчитать контрастность флюоресценции опухоли и окружающих тканей. в/оценить соответствие размеров видимой опухоли и ее флюоресцентного изображения. Проведена оценка эффективности флюоресцентной лапароскопии в диагностике невидимых при обычной лапароскопии метастазов рака в брюшной полости. Разработанная методика флюоресцентной лапароскопии для диагностики ранних метастазов рака в брюшной полости используется в практической деятельности онкохирургических, онкогинекологического, онкоурологического, радиологического, химиотерапевтического, эндоскопического отделений ГКБ № 40 г.Собственная флюоресценция (измерена в абсолютных величинах) всех изученных тканей практически отсутствует, одинакова как у кожи, вульвы, так и у доброкачественных, злокачественных опухолей кожи и фоновых заболеваний и рака вульвы. То есть без введения в организм 5-аминолевулиновой кислоты (Аласенса) в опухолях не накапливается избыток индуцированного протопорфирина IX и вторичная флюоресценция не наблюдается. Флюоресцентная контрастность (опухоль/нормальная ткань) максимально достигала 7,3 кратной величины, а в среднем составила 4,65 0,2 для злокачественных опухолей малого размера и 3,27 0,16 для опухолей размером свыше 2 см. Для определения этого отрезка измерялся контраст накопления опухоль/кожа у больных базальноклеточным и плоскоклеточным раком кожи и вульвы в разные сроки после приема стандартной дозы препарата (Табл. Не смотря на это, спектрометрически (630 нм) имелось полуторократное превышение уровня флюоресценции в опухолях.На моделях опухолей доступных визуальному наблюдению определено: а) оптимальная доза Аласенса - 20 мг/кг и время обследования при флюоресцентной лапароскопии - 3 - 6 часов после приема препарата. б) Контрастность флюоресценции опухоли и окружающих тканей достигает 3,3 - 4,6 относительных единиц, что достаточно для диагностики метастазов в брюшной полости без применения дополнительной спектрометрической аппаратуры. в) Размеры и распространенность флюоресценции соответствуют видимым метастазам, изредка превосходя их на несколько миллиметров. Эффективность флюоресцентной лапароскопии в диагностике распространенности опухолевого процесса в брюшной полости достигает 98,4% Ложноотрицательных результатов (Ф-О ) флюоресцентной лапароскопии не наблюдалось.
Вывод
Оценка степени влияния собственной флюоресценции тканей на результаты флюоресцентной диагностики с применением аласенса.
В некоторых работах приводятся исследования по диагностике ранних раков на основании различий в собственной флюоресценции тканей. Неизвестно совпадают ли пики собственной флюоресценции с пиками флюоресценции вводимых флюорохромов или индуцированных ими эндогенных веществ и как они могут влиять на результаты вторичной люминесценции. Кроме того, Аласенс - производное 5-аминолевулиновой кислоты, которая вырабатывается и эндогенно, так же, как и протопорфирины. Мы, выбирая модель для исследования влияния собственной флюоресценции на результаты диагностики, остановились на поражениях кожи и вульвы, потому что они доступны постоянному спектрометрическому контролю.
Спектрометрические исследования проводились при возбуждении флюоресценции источниками светового излучения как для визуального (420 нм), так и спектрометрического контроля (630 нм). Все результаты определены с достоверностью р < 0,05 (Табл. 6,7), где n= количество больных/количество спектрометрий.
842 спектрометрии на длине волны 420 нм не обнаружили признаков видимой собственной флюоресценции. В организме нет экзогенных веществ, люминесцирующих на длине волны флюоресценции протопорфирина IX. Собственная флюоресценция (измерена в абсолютных величинах) всех изученных тканей практически отсутствует, одинакова как у кожи, вульвы, так и у доброкачественных, злокачественных опухолей кожи и фоновых заболеваний и рака вульвы. Следовательно, собственная флюоресценция при облучении коротковолновым светом не может быть методом диагностики и дифференциальной диагностики и не может влиять на результаты вторичной флюоресценции. флюоресцентная лапароскопия метастаз брюшной
Проведенные аналогичные измерения в абсолютных величинах на длине волны 630 нм подтверждают выводы об отсутствии различия флюоресценции опухоли и нормальных тканей. То есть без введения в организм 5-аминолевулиновой кислоты (Аласенса) в опухолях не накапливается избыток индуцированного протопорфирина IX и вторичная флюоресценция не наблюдается.
Собственная люминесценция изученных доброкачественных и злокачественных опухолей и тканей при возбуждении ее на длине волны 630 нм так же, как и при возбуждении коротковолновым излучением, не может являться диагностическим критерием наличия или отсутствия опухоли, а тем более ее доброкачественности или злокачественности. Зрительных различий при осмотре в монохроматическом свете опухолевой и нормальной тканей не определяется.
В противоположность этому, при исследовании 44 опухолевых узлов наружной локализации: 31 - базальноклеточный рак кожи, 3 - плоскоклеточный рак кожи и 10 - кератоакантом с вторичной флюоресценцией с 5-аминолевулиновой кислотой мы всегда видели хорошо заметное свечение опухоли на фоне непораженных тканей. Визуально у многих больных опухоль определялась как бледно-розовое свечение на сине-фиолетовом фоне. Флюоресценция наблюдалась на всей поверхности опухоли, либо ее части, что обусловлено размерами. С увеличением размеров флюоресценция носила все более неравномерный характер по интенсивности.
С целью определения накопления Аласенса в опухолевой ткани статистически обработаны 220 спектров флюоресценции. Флюоресцентная контрастность (опухоль/нормальная ткань) максимально достигала 7,3 кратной величины, а в среднем составила 4,65 0,2 для злокачественных опухолей малого размера и 3,27 0,16 для опухолей размером свыше 2 см. Флюоресценция доброкачественных опухолей достигала 1,21 0,05 ед., что подтвердило избирательность накопления протопорфирина IX непосредственно в опухолях со злокачественным ростом. Изучение достоверности различия результатов (разность результатов не случайна при t >3) показало, что проведение дифференциальной диагностики между доброкачественными поражениями и злокачественными опухолями используя Аласенс возможно (t=15,6).
Обоснование выбора оптимального времени флюоресцентного обследования при применении Аласенса.
В злокачественных клетках идут два конкурирующих процесса - селективное накопление фотосенсебилизатора за счет особенностей метаболизма злокачественных клеток и удаление его за счет естественных процессов жизнедеятельности клетки. Очевидно, что должен существовать отрезок времени, когда концентрация протопорфирина IX в опухолевой клетке будет максимальна относительно окружающей ткани. Для определения этого отрезка измерялся контраст накопления опухоль/кожа у больных базальноклеточным и плоскоклеточным раком кожи и вульвы в разные сроки после приема стандартной дозы препарата (Табл. 8).
Таблица 8
Контраст накопления Аласенса в зависимости от времени
№№ 1час 2часа 3 часа 4 часа 5часов 6часов 7часов 8часов 9часов
Средн. 1,44 3,8 4,9 4,9 4,8 4,4 3,7 3,1 2,6
Сравнивая полученные результаты можно полагать, что при проведении флюоресцентной лапароскопии наиболее объективные сведения получаются в сроки от 3-х до 6-и часов после приема аласенса, а наиболее раннее обследование не должно проводиться до трех часов после приема препарата.
Сопоставление спектральных характеристик накопления протопорфирина IX в опухолях различного гистологического строения и локализации (кожа, вульва, шейка матки, молочная железа).
Нами не найдено конкретных исследований зависимости уровня флюоресценции от гистологического строения опухоли. Поэтому, имея обширный и разносторонний материал и накопленную базу спектральных характеристик опухолей, мы не могли обойти этот вопрос стороной. Оценивая полученные результаты и сравнивая средние величины относительной флюоресценции опухолей различного гистологического строения, мы пришли к выводу, что они накапливают протопорфирин IX, стимулированный приемом Аласенса примерно одинаково и вне зависимости от локализации опухолей, что подтверждают результаты спектрометрий, приведенные в таблице 9.
Таблица 9
Спектральные характеристики накопления протопорфирина IX в опухолях различного гистологического строения и локализации
M m=4,6 0,2 M m=4,48 0,1 M m=4,36 0,1 M m=4,17 0,1 M m=4,22 0,1
Обоснование выбора оптимальной дозы аласенса на модели рака шейки матки.
Из 22 больных, поступавшие в стационар с диагнозом рак шейки матки 4 пациенткам по единой методике давался Аласенс в количестве 5 мг/кг веса. При осмотре этих больных в темном помещении и освещении шейки матки светом с длиной волны 420 нм видимой флюоресценции ни в одном случае четко не наблюдалось ни в зоне органических изменений, ни в других отделах шейки матки и влагалища. И только при освещении с очень близкого расстояния появлялся слабовыраженный красный фон ( ) в области нахождения опухоли. Не смотря на это, спектрометрически (630 нм) имелось полуторократное превышение уровня флюоресценции в опухолях. Спектрометрия показала низкий уровень флюоресценции с контрастностью накопления максимально 1,8 ед. То есть опухоль может накапливать протопорфирин IX, но количество введенного в организм аласенса по всей вероятности недостаточно для полного насыщения им раковой клетки. В таблице 10 представлены данные спектрограмм (n= количество спектрограмм), снятые с различных точек опухолей указанных больных.
M m =1.5 0,3 M m =3.9 0,33 M m =4.7 0,33 M m =4.9 0,24
У всех 6 больных с раком шейки матки 1-2 стадии, которым давался Аласенс в количестве 10 мг/кг отмечена видимая флюоресценция опухоли в ее пределах. В 3-х случаях она имела значительную яркость ( ) и в одном из них носила характер отдельных очагов. Один из них не совпадал с границами видимого поражения. Средняя флюоресцентная контрастность (опухоль/норма) 3,9 ед.
Сравнение результатов спектроскопии показало, что при дозах 20 мг/кг и 30 мг/кг накопление индуцированного Аласенсом протопорфирина IX идет более интенсивно и средние показатели контрастности флюоресценции более значительны, чем при дозах 10 мг/кг, но различаются менее выражено, чем в сравнении дозы 10 мг/кг с дозой 5 мг/кг. Разница в накоплении протопорфирина IX при дозах 20 и 30 мг/кг почти незаметна. То есть, по всей вероятности уже при дозе в 20 мг/кг происходит практически максимальное насыщение клеток опухоли протопорфирином IX и дальнейшее увеличение принятой дозы Аласенса может вести в основном к увеличению фототоксичности препарата без эффективного увеличения уровня флюоресценции.
Сопоставление спектральных характеристик накопления протопорфирина ІХ в опухолях молочной железы и локорегионарных лимфатических узлах.
Как приближенная модель накопления в отдаленных метастазах произведено интраоперационное исследование опухолей молочных желез (27 спектрометрий) с метастазами в лимфатические узлы (24 спектрометрии).
Во всех случаях гистологический диагноз подтвержден спектрометрически высоким уровнем накопления аласенса. Видимая флюоресценция опухолей и метастазов достаточно яркая и позволяет наблюдать их по флюоресценции. При отсутствии метастазов рака в лимфатические узлы видимой флюоресценции в них не наблюдается. При статистической обработке спектров оказалось, что накопление Аласенса в опухоли молочной железы (M m=4,15 0,13) и в локорегионарных лимфатических узлах (M m=4,22 0,12) практически одинаково, что указывает на возможность обнаружения внутрибрюшных метастазов по флюоресценции.
Что касается определения минимальных размеров опухоли, видимой в свете флюоресценции, как показал опыт осмотра макропрепаратов в темном помещении (имитация полной темноты в брюшной полости), то это зависит исключительно от остроты зрения исследователя и адекватности восприятия цветового зрения. Мы четко наблюдали флюоресценцию образцов с указанной яркостью размерами в доли миллиметра.
Изучение переносимости и возможной токсичности пероральной формы препарата Аласенс в дозе 20 мг/кг, применяемой при лапароскопии.
Для определения возможных побочных явлений проводились контрольные измерения температуры, артериального давления осмотр кожных покровов и слизистых 10 пациенток для обнаружения наружных проявлений фототоксичности и развития аллергических реакций. Ни у одной из 10 произвольно отобранных пациенток не наблюдалось кожной фототоксичности и наружных аллергических реакций на препарат, не изменились показатели термометрии, цифры артериального давления.
Для обнаружения грубых воздействий на кроветворную систему в связи с возможной токсичностью в соответствии с протоколом исследовались основные показатели периферической крови. Ни в одном случае не было обнаружено изменений формулы крови. Аласенс при пероральном применении не оказывает токсического воздействия на кроветворную систему.
Для изучения возможных изменений биохимических показателей крови проводились биохимические анализы, показавшие, что Аласенс при пероральном применении не обладает токсическим гепатотропным действием.
Результаты визуальной и спектрометрической флюоресцентной диагностики отдаленных метастазов в брюшной полости.
Всего по подозрению на наличие метастатического поражения проведено 110 лапароскопий у больных с онкологическими заболеваниями органов брюшной полости. Из 110 лапароскопий в 61 случае обнаружены отдаленные метастазы. У 61 больного при лапароскопии в белом свете выявлено 195 опухолевых очагов (Табл. 11).
Таблица 11
Распределение видимых метастазов по локализации. (n = 195)
Во время сеансов флюоресцентной диагностики все видимые в белом свете опухолевые очаги флюоресцировали. Распределение визуальной яркости флюоресценции указано в таблице 12.
Слабая флюоресценция наблюдается при ближнем рассмотрении MTS ( ) Флюоресценция средней яркости Наблюдается издали( ) Яркая флюоресценция видна при вхождении в брюшную полость ( )
MTS печени 3 17 8
MTS большого сальника - 12 4
MTS брюшины 5 78 29
MTS серозы кишечника 2 14 11
MTS серозы желудка - 8 4
Всего 10 129 56
Спектрометрические характеристики флюоресценции метастазов различного внешнего вида представлены в таблице 13.
Чаще метастазы в печень имели значительные размеры, но иногда вместе с большими метастазами наблюдались рассеянные по капсуле ярко флюоресцирующие просовидные высыпания малых размеров. Несколько хуже флюоресцировали метастазы в большой и малый сальники. Несмотря на их значительные размеры, а иногда образование конгломератов флюоресценция их была низкой ( ) или средней интенсивности ( ). Во всяком случае, ни в одном обследовании она не играла существенной роли и не несла дополнительной информации.
Метастазы на серозной оболочке кишечника в основном выглядели как просовидные высыпания небольших размеров и ярко флюоресцировали ( ).
На наш взгляд интерес представляют обнаруженные нами при флюоресцентной лапароскопии метастатические отсевы в виде ярко светящихся просовидных высыпаний в проксимальной половине желудка при наличии опухоли антрального отдела. Все наблюдаемые в проксимальной половине желудка метастатические высыпания располагались веерообразно, субсерозно, но, так, же как и поверхностные имели довольно яркую флюоресценцию.
Все о чем написано выше могло бы представлять лишь теоретический интерес исследователя, поскольку речь шла о видимых при обычном освещении довольно крупных метастатических узлах. При этом оценка видимой картины зависит только от опыта эндоскописта. Однако даже опытному эндоскописту не всегда сразу удается обнаружить и правильно трактовать мельчайшие единичные образования на капсуле печени или на париетальной брюшине, особенно если они расположены в неудобных для осмотра местах. А это требует длительного и кропотливого обследования каждой небольшой поверхности париетальной и висцеральной брюшины. Наличие ярко флюоресцирующих одиночных метастазов привлекает к себе внимание уже при поверхностном осмотре брюшной полости при вхождении в нее.
Проводя флюоресцентную лапароскопию у 29 обследуемых, мы дополнительно обнаружили 110 флюоресцирующих очагов малых размеров без каких - либо видимых в обычном освещении изменений на париетальной или висцеральной брюшине (Табл. 14).
Таблица 14
Распределение обнаруженных по флюоресценции метастазов по локализации (n = 110)
Как видно из представленной таблицы локализация невидимых в обычном свете метастазов не носила какой-либо закономерности, и они обнаруживались с примерно равной частотой в различных отделах брюшной полости. Но, сравнивая отдельные характеристики метастазов, можно отметить и ряд принципиальных отличий. Если в первом случае это были метастазы значительной для визуального наблюдения величины, то во втором случае они по большей части не имели характерного вида, не отличались от окружающих тканей по цвету и, как правило, имели меньшие размеры. В основном это были просовидные метастазы чрезвычайно малых размеров и хорошо различимые при использовании лапароскопа-лупы. Другие метастазы имели звездчатое строение (Табл. 15) и были, как бы втянуты в паренхиму печени при подкапсульном расположении иди под серозу кишечника или желудка, что не позволяло их видеть при обычном освещении.
Таблица 15
Распределение обнаруженных по флюоресценции метастазов по величине(n = 110)
Просовидные до 1 мм Звездчатые до 3 мм Звездчатые более 3 мм Просовидные (или) звездчатые до 5 мм Обычной формы более 5мм
MTS печени 3 16 5 - -
MTS париетальной брюшины 7 19 3 - -
MTS большого сальника 11 - - 7 -
MTS серозы желудка 18 3 - - -
MTS серозы кишечника 15 3 - - -
Всего 54 41 8 7 -
При оценке яркости флюоресценции можно отметить, что все наблюдаемые по флюоресценции метастатические очаги в основном имели яркое или средней яркости свечение (Табл. 16), что позволяло довольно четко обнаруживать их, не смотря на малые размеры и нетипичный вид.
Слабая флюоресценция - наблюдается при ближнем рассмотрении MTS ( ) Флюоресценция средней яркости - наблюдается издали ( ) Яркая флюоресценция - видна при вхождении в брюшную полость ( )
MTS печени 2 14 8
MTS брюшины 3 16 10
MTS большого сальника 6 6 4
MTS серозы желудка 2 13 7
MTS серозы кишечника 1 11 7
Всего 14 60 36
Анализируя полученные результаты можно предположить, что наблюдаемое как бы непонятно с чем связанное раннее отдаленное метастазирование в течение короткого промежутка времени после, казалось бы, радикально выполненной операции может быть связанно именно с недостаточно хорошей диагностикой в предоперационном периоде. И только использование флюоресенции позволяет более или менее надежно страховаться от диагностических ошибок.
Если оценивать полученные результаты, то можно говорить о следующем. В первой части клинической работы мы наблюдали флюоресценцию всех 195 видимых отдаленных метастазов. То есть у 195 были метастазы, и была флюоресценция (Ф О ). Ни в одном случае не было получено ложноположительного (Ф О-) или ложноотрицательного (Ф-О ) результата. Контрастность флюоресценции в основном достигала трех - четырех кратной величины, что позволяло четко наблюдать флюоресценцию визуально без использования дополнительных электронно-оптических средств.
В 110 случаях наблюдалась флюоресценция, но наличие опухолевого роста подтверждено лишь в 105 наблюдениях. В 5-и исследованиях имелись ложноположительные результаты (Ф О-). У одной больной при исследовании биоптата из очага флюоресценции получен ответ - эндометриоз и в четырех наблюдениях - неизмененная ткань. В этих случаях можно предположить (исходя из механизма накопления Аласенса), что биопсия была взята нечетко - рядом с местом флюоресценции.
Таким образом, всего наблюдали 305 случаев флюоресценции. Из них 5-ть случаев - ошибка. Итого она составила 1,6%. При этом совпадение гистологических результатов с флюоресцентным анализом составило 98,4%. То есть, можно говорить о флюоресцентном методе диагностики как об «оптической биопсии».
Заключая вышеизложенное можно сказать, что при лапароскопии во всех случаях наличия видимых отдаленных метастазов наблюдалась их флюоресценция. Выявлялась дополнительная флюоресценция метастатических очагов без видимых четких изменений в белом свете.
При оценке средней контрастности флюоресценции метастазов различного внешнего вида можно отметить, что меньшую флюоресцентную контрастность имеют звездчатые метастазы, расположенные подкапсульно и диагностировать которые в обычном освещении практически невозможно.
У всех больных, обследованных по указанным протоколам, отсутствовала какая-либо фототоксическая реакция. Методика не осложняет проведение лапароскопии и не вызвала каких-либо побочных реакций.1. На моделях опухолей доступных визуальному наблюдению определено: а) оптимальная доза Аласенса - 20 мг/кг и время обследования при флюоресцентной лапароскопии - 3 - 6 часов после приема препарата. б) Контрастность флюоресценции опухоли и окружающих тканей достигает 3,3 - 4,6 относительных единиц, что достаточно для диагностики метастазов в брюшной полости без применения дополнительной спектрометрической аппаратуры. в) Размеры и распространенность флюоресценции соответствуют видимым метастазам, изредка превосходя их на несколько миллиметров.
2. Эффективность флюоресцентной лапароскопии в диагностике распространенности опухолевого процесса в брюшной полости достигает 98,4%
3. Частота ложноположительных результатов (Ф О-) достигает 1,6%. Ложноотрицательных результатов (Ф- О ) флюоресцентной лапароскопии не наблюдалось.
4. Невидимые в обычном освещении метастазы обнаружены у 29 больных из 110 обследованных.
5. В выбранном режиме применения Аласенс не вызывает клинических и лабораторных признаков токсического воздействия на макроорганизм.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
1. Флюоресцентная лапароскопия показана всем больным с онкологическими заболеваниями, метастазирующими в брюшную полость не зависимо от стадии заболевания.
2. Рекомендуется использовать осветители с высоким выходом световой энергии и длиной волны в пределах 420 нм.
3. Для лучшей адаптации глаза и обнаружения слабо флюоресцирующих мелких метастатических очагов желательно выполнение лапароскопии в темном помещении или использование высокочувствительной телевизионной насадки на окуляре лапароскопа.
4. Прицельную биопсию следует проводить исключительно под контролем флюоресценции при освещении источником света соответствующей длины волны.
Список литературы
1. Полсачев В.И., Словоходов Е.К., Кочанов Д.А. Диагностика распространенности опухолевого процесса в брюшной полости с помощью люминесцентной лапароскопии //Актуальные вопросы клинической медицины» М.2005. С. 114-115.
2. Кочанов Д.А., Полсачев В.И., Словоходов Е.К. Изучение микроциркуляции кишки люминесцентным методом //Актуальные вопросы клинической медицины» М.2005. С. 120-121.
3. Полсачев В.И., Словоходов Е.К. Флюоресцентная лапароскопия как объективный метод диагностики метастатического поражения брюшной полости //Актуальные вопросы маммологии, экспериментальной и клинической медицины. М. 2007. С. 101-102.
4. Кочанов Д.А., Полсачев В.И., Уртаев С.А., Словоходов Е.К. Флюоресцентный метод измерения объема циркулирующей крови //Актуальные вопросы маммологии, экспериментальной и клинической медицины. М. 2007. С. 106-108.
5. Полсачев В.И., Словоходов Е.К., Уртаев С.А., Басанов Р.В., Карлова М.А. Флюоресцентный метод определения жизнеспособности кишки при ущемленных грыжах //Актуальные вопросы маммологии, экспериментальной и клинической медицины. М. 2007. С. 106-108.
6. Полсачев В.И., Словоходов Е.К., Намиот В.А., Иванова-Радкевич В.И. Диагностика метастатического поражения брюшной полости с помощью флуоресцентной лапароскопии //Журнал «Хирург» № 2/2008. С. 36-39.
7. Полсачев В.И., Словоходов Е.К. Флюоресцентный метод диагностики раннего рака желудка //Сборник тезисов Первой международной конференции по торако-абдоминальной хирургии. М. 2008. С. 227-228.
8. Полсачев В.И., Словоходов Е.К., Кочанов Д.А., Карлова М.А., Намиот В.А. Диагностика раннего метастазирования в брюшной полости с помощью флюоресцентной лапароскопии //Сборник трудов VI Всероссийской Научно-практической конференции «Образование, наука, практика в стоматологии» М.2009. С. 50-52.