Патент на изобретение №2365339

(54) СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОГО ЭНДОСКОПИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЕЧЕНИЯ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ ТРАХЕИ И/ИЛИ БРОНХОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к медицине, онкологии, и может быть использовано для комбинированного эндоскопического контроля эффективности лечения злокачественных опухолей и/или бронхов. Для этого проводят обычную и аутофлуоресцентную бронхоскопию. При этом дополнительно проводят спектроскопию в диапазоне обычного света – 400-700 нм и аутофлуоресцентную спектроскопию с включением ближнего инфракрасного диапазона – 720-800 нм. На основании снижения показателя отношения интенсивности свечения в красном – 600-680 нм и зеленом 500-550 нм диапазонах длин волн с 3,4±0,9 над нормальной тканью до 1,2±0,4 на границе опухолевой инфильтрации и до 0,7±0,2 над опухолью регистрируют динамику границ опухолевого роста в процессе химиолучевого лечения. Заявленный способ позволяет увеличить информативность и достоверность определения эффективности проводимого противоопухолевого эффекта.

6. – 2007. – С.18-24). Безопасность и эффективность бронхоскопических систем, в которых сочетается обычное световое отражение с формированием флуоресцентного изображения, продемонстрированы рядом производителей, таких как Xillix

В этих условиях становятся очевидными преимущества внедрения комбинированных диагностических методов для достоверного определения эффективности проводимого специального химиолучевого лечения злокачественных опухолей трахеи и/или бронхов, основанных на сочетании различных вариантов определения оптических свойств изучаемых тканей.

Наиболее близким к предлагаемому способу является предложенный ранее способ диагностики рака легкого, основанный на измерении аутофлуоресценции, генерируемой лазерным излучением (Sutedja G. New techniques for early detection of lung cancer. Eur. Respir. J Suppl. 2003 Jan; 39: 57s-66s). Однако этот способ использовался только для ранней диагностики предопухолевых состояний и рака in situ, без сочетания с комбинированной спектроскопией и по иной математической модели определения интенсивности свечения, что не позволяло добиться высокой чувствительности и специфичности. В предлагаемом диагностическом способе к преимуществам, связанным с увеличением чувствительности эндоскопического исследования, благодаря изучению феномена аутофлуоресценции стенок воздухоносных путей добавляются параметры, обусловленные проведением сравнительной спектроскопии как в обычном, так и в аутофлуоресцентном режиме. При этом по предварительным данным спектрального анализа уменьшение аутофлуоресценции обусловлено целым рядом факторов: повышением кровенаполнения исследуемой ткани; снижением процента кислородного насыщения гемоглобина; сгущением эпителия (увеличением оптической плотности); увеличением размеров ядер и митохондрий и их доли в клеточном объеме (рассеяние) и биохимическими изменениями, такими как уменьшение флуорофоров и изменение pH. Все получаемые в ходе исследования данные регистрируются в цифровом и графическом виде, что позволяет проводить статистическую обработку материала в соответствии с современными статистическими методами в соответствии с принципами доказательной медицины, согласно принятой математической модели (дискриминантный функциональный анализ; Kruskal-Wallice test).

Техническим результатом способа является значительное увеличение информативности эндоскопического исследования при контроле эффективности проводимого противоопухолевого лечения.

Это достигается за счет проведения эндоскопического исследования с визуальной и последующей спектроскопической оценкой интересующих участков бронхов и/или трахеи как в обычном (световом; 400-700 нм), так и в аутофлуоресцентном режимах с включением ближнего инфракрасного диапазона (720-800 нм) с использованием интегрированной системы формирования изображения и спектроскопии с единственной 3-чиповой камерой и портативным спектрометром, которые связаны с окуляром бронхоскопа посредством специальной камеры, а изменение режимов достигается простым электронным переключением при нажатии кнопки на камере.

В клинике ФГУ НИИ онкологии имени Н.Н.Петрова Росмедтехнологий используется интегрированная система формирования изображения и спектроскопии ClearVu Elite (сертификат 77.99.28.944.Д007935.11.05 от 29.11.2005 г.), разработанная канадской компанией Perceptronix Medical Inc. в сотрудничестве с учеными Противоракового Агентства Британской Колумбии (ВССА; Ванкувер; ВС; Канада). Система состоит из специально разработанной камеры, формирующей изображение, которая подключается к стандартному бронхоскопу (Olympus BF-40D, или эквивалентному); специально разработанного источника света, обеспечивающего подачу белого света или фильтрующего голубой свет; управляющего компьютерного блока и RGB-видеомонитора. Спектральная приставка включает подвижный волоконно-зеркальный компонент, расположенный на промежуточной плоскости изображения. Когда врач-эндоскопист решает произвести спектральное измерение, кнопка переключателя нажата, и зеркало перебрасывается на оптический путь. Центр зеркала модифицирован: в его центре просверлено небольшое отверстие, через которое часть изображения передается в спектрометр. Волоконная позиция представлена в изображении как черная точка, указывающая точно зону, с которой будет выполнен спектральный анализ. Информация передается оптическим волокном на устройство сбора данных и управления спектрометром для накопления спектральных данных, которые могут быть отображены на компьютерном мониторе в режиме реального времени, гарантируя достаточное их качество. Источник света обеспечивает освещение обычным светом (400-700 nm) для обычной световой бронхоскопии. Тот же источник света также используется для измерения обычных отраженных спектров, а также обеспечивает подачу синего света высокой интенсивности (400-450 nm) и света ближней инфракрасной области (720-800 nm) для формирования флуоресцентного изображения и спектральных флуоресцентных измерений. Таким образом, контроль эффективности проводимого лечения осуществляется за счет реализации в его процессе диагностического алгоритма, состоящего из 5 компонентов: 1) обычной бронхоскопии; 2) спектроскопии в обычном свете; 3) аутофлуоресцентной бронхоскопии; 4) аутофлуоресцентной спектроскопии с включением ближнего инфракрасного диапазона (720-800 nm); 5) морфологического исследования материала, полученного при бронхобиопсии.

Все 5 этапов диагностического алгоритма выполняются во время одной диагностической процедуры с использованием стандартного оптического фибробронхоскопа с достаточной разрешающей способностью (например, Olympus BF-40, или эквивалента), на который устанавливается специальная камера системы ClearVu Elite, подключаемая как любая обычная видеокамера, используемая при рутинной видеоассистированной фибробронхоскопии. На первом этапе производится стандартная бронхоскопия, на втором – флуоресцентная бронхоскопия с визуализацией и определением локализации опухолевых изменений в бронхах и/или трахее. На третьем и четвертом этапах используются собственно технические возможности эндоскопической приставки системы ClearVu Elite для получения как обычного, так и флуоресцентного спектров тех зон, из которых на пятом этапе будет произведена биопсия. В течение всего времени обследования нет необходимости извлекать эндоскоп из дыхательных путей пациента, что позволяет существенно не увеличивать продолжительность диагностической процедуры (не более 5 минут к обычному времени исследования) и минимизирует связанные с ней тягостные ощущения. С помощью внешнего переключателя производится лишь переключение четырех возможных режимов исследования – световой и флуоресцентной бронхоскопии и световой и флуоресцентной спектроскопии. Изображения и данные спектроскопии обязательно загружаются в память компьютера, ассоциированного с системой ClearVu Elite. Согласно данным, полученным при обычной и флуоресцентной бронхоскопиях, сбор спектров производится не менее чем с шести точек: два спектра с участков стенок бронхов и/или трахеи, явно пораженных опухолью, два с границы предполагаемого опухолевого роста и два с внешне неизмененных стенок. Дублирование при спектроскопии обусловлено необходимостью максимально снизить возможные погрешности в измерении, обусловленные оптической интерференцией и помехами от мокроты. Затем из этих участков производилась щипцевая биопсия с последующим гистологическим исследованием материала для сравнительного анализа с полученными при спектроскопии данными. При эндоскопическом исследовании в режиме реального времени отображались графики интенсивности излучения в зависимости от длины волны. Помимо этого, учитывая спектральные характеристики участка бронха, рассчитывалось отношение интенсивности в красном (600-680 нм) и зеленом (500-550 нм) диапазоне длин волн (GRR – green red ratio). В процессе проводимого химиолучевого лечения для оценки динамики опухолевого процесса с интервалом в четыре недели выполнялись контрольные бронхоскопические и спектроскопические исследования по установленной схеме со сбором спектрального и бронхобиопсийного материала из тех же участков, с последующим сопоставлением с ранее полученными данными, имеющимися в памяти компьютера.

В исследование включены данные о 19 пациентах в возрасте от 35 до 75 лет, 19 мужчинах (63,2%) и 7 женщинах (36,8%), которым с мая 2006 г. по январь 2008 г. в нашей клинике проведено комбинированное химиолучевое лечение злокачественных опухолевых поражений трахеи и/или бронхов. Пятнадцать больных (78,9%) были курильщиками, а средний индекс пачка-лет для этой группы составил 41,5±6,0. Во всех случаях произведена морфологическая верификация процесса: у 15 больных (78,9%) установлен плоскоклеточный рак, у 4 – аденокарциномы (21,1%). У 11 больных (57,9%) лечение производилось с неоадъювантной целью, и в последующем всем им произведено радикальное хирургическое вмешательство.

Описываемый диагностический способ контроля эффективности проводимого лечения проводился всем этим больным по предлагаемой 5-этапной схеме. При выполнении эндоскопического исследования в обычном (белом) свете чувствительность его составила 66,7% при специфичности 86,9%. При флуоресцентной бронхоскопии чувствительность была 93,3%, при специфичности 85,7%. Совместное использование этих режимов позволило повысить чувствительность до 96,7%, при специфичности 78,9%. Изучение спектральных характеристик нормальной и опухолевой ткани отчетливо показало снижение интенсивности излучения (93%) последней по всему спектру, особенно в аутофлуоресцентном режиме. Причем на границе опухолевого роста интенсивность снижалась на 45-65%, а собственно над опухолевой тканью – на 75-85%. Особенно информативным оказалось сравнение спектров в диапазоне длин волн от 480 до 760 нм, где помимо снижения интенсивности в целом выявлено относительное увеличение интенсивности в красном диапазоне. Наибольшей информативностью обладало отношение интенсивности излучение в красном (600-680 нм) и зеленом (500-550 нм) диапазонах – GRR (green red ratio). Для нормальной ткани среднее значение этого показателя было 3,4±0,9, а на границе опухолевого роста в 97% не превышало 2,0 (среднее значение 1,2±0,4). В то же время над зонами инвазивного опухолевого роста интенсивность в красном диапазоне во всех случаях превышала интенсивность в зеленом (green red ratio не более 1,0 при среднем значении 0,7±0,2).

У всех больных данные предлагаемого комбинированного эндоскопического исследования с использованием обычной и аутофлуоресцентной спектроскопии полностью согласовывались с результатами патоморфологического исследования бронхобиоптатов соответствующих зон бронхиальной и/или трахеальной стенок по трем критериям – «опухоль – граница опухолевого роста – нормальная ткань». А у 11 больных (57,9%), которым противоопухолевое лечение проводилось с неоадъювантной целью, полученные предоперационные клинико-эндоскопические выводы об изменении степени распространения опухолевого процесса полностью совпали с результатами послеоперационного исследования удаленного органа, в том числе по расположению границы опухолевого роста. У 4 больных (21,1%) предлагаемый комбинированный диагностический способ позволил сделать вывод о том, что первоначально выбранная схема лечения недостаточно эффективна, произвести ее коррекцию и доказать связанное с этим улучшение непосредственных результатов.

Изобретательский уровень предлагаемого способа подтверждается тем, что во всех случаях (100%; N=19) точно определены как первичная степень распространения опухолевого процесса, так и его динамика в процессе лечения с достоверным определением локализации границы опухолевого роста, что подтверждено результатами патоморфологического исследования материала бронхобиопсий и операционных препаратов. Случаев ложноположительных и ложноотрицательных выводов о протяженности опухолевого поражения и его динамике в процессе лечения не выявлено.

В качестве клинических примеров и для подтверждения условия «промышленная применимость» приводим следующие клинические наблюдения.

Пример 1. Больной Т.С.Е., 74 года, курящий – 60 пачка-лет. Жалобы при поступлении на повышение температуры до 39°С; одышку при умеренной физической нагрузке, слабость, сухой кашель. Клинический диагноз: рак левого верхнедолевого бронха с переходом на главный. При морфологическом исследовании (бронхобиопсия) – плоскоклеточный рак. Проведено 4 курса химиотерапии по схеме – цисплатин (80 мг/м² в 1 день) с этопозидом (120 мг/м² в 1,3,5 дни) с интервалом в 3 недели на фоне дистанционной лучевой терапии 10.05.2006 г. – 03.07.2006 г. до СОД 52 Гр. По данным компьютерной томографии достигнута частичная ремиссия опухоли (42%). Отмечен явный регресс опухолевого процесса – исчез ранее морфологически подтвержденный переход опухолевой инфильтрации на трахею, освободились 4 проксимальных кольца (из 7) левого главного бронха. Отношение GRR интенсивности в красном и зеленом диапазонах длин волн «нормальная ткань – граница опухолевого роста – опухоль» составило 3,1-1,9-0,5. 05.08.2006 г. произведена левосторонняя пневмонэктомия. При гистологическом исследовании линии резекции левого главного бронха на уровне 1-го его кольца опухолевого роста не выявлено. Начало опухолевой инфильтрации установлено лишь на уровне 4 проксимального кольца, что полностью согласовалось с данными обычной и флуоресцентной бронхоскопии и спектроскопии. При динамическом клиническом, рентгенологическом и эндоскопическом наблюдении в течение 18 месяцев данных за рецидив и отдаленные метастазы не выявлено.

Пример 2. Больной З.Д.П., 63 года, мужчина, курящий 30 пачка-лет. Жалобы при поступлении на одышку при незначительной физической нагрузке, слабость, повышение температуры до 38-39°С, кашель с прожилками крови в мокроте. Клинический диагноз: Рак главного бронха с переходом на трахею (3 дистальных кольца). При морфологическом исследовании (бронхобиопсия) – высокодифференцированный плоскоклеточный рак. Операция 12.10.2006 г. – эндоскопическая аргоноплазменная коагуляция опухоли, достигнута частичная реканализация (2/3 от должного объема до диаметра просвета в 1 см). Длительность операции 40 минут. 18.11-02.12.2006 г. – высокодозная внутрипросветная брахитерапия до СОД 21 Гр. Проведено 2 курса химиотерапии по схеме – цисплатин (80 мг/м² в 1 день) с этопозидом (120 мг/м² в 1,3,5 дни) с интервалом в 3 недели на фоне дистанционной лучевой терапии 12.12.2006 г. – 02.02.2007 г. до СОД 45 Гр. Рентгенологически зарегистрирована частичная ремиссия (50%), подтвержденная комбинированным спектроскопическим методом и эндоскопическим регрессом опухолевого процесса – гистологически доказанное отсутствие опухолевого роста в трахее и на уровне 2 проксимальных колец (из 4) правого главного бронха. Отношение GRR интенсивности в красном и зеленом диапазонах длин волн «нормальная ткань – граница опухолевого роста – опухоль» составило 3,3-1,2-0,7. От хирургического вмешательства больной воздержался. При динамическом клиническом, рентгенологическом и эндоскопическом наблюдении сохраняется частичная ремиссия на протяжении 12 месяцев (по настоящее время).

Пример 3. Больная К.Л.В., 58 лет, женщина, некурящая. Жалобы при поступлении на одышку при физической нагрузке, слабость, повышение температуры до 38°С, кашель с обильной вязкой, слизистой мокротой. Клинический диагноз: Рак правого верхнедолевого бронха с переходом на промежуточный и главный бронхи (по 2 прилежащих кольца) и с метастазами в лимфоузлы корня легкого и средостения. При морфологическом исследовании (бронхобиопсия) – умереннодифференцированная аденокарцинома. Проведено 3 курса химиотерапии по схеме – гемцитабин (1000 мг/м² в 1,8,15 дни) с цисплатином (100 мг/м² в 1 день) с интервалом в 4 недели на фоне дистанционной лучевой терапии 15.03.2007 г. – 04.05.2007 г. до СОД 48 Гр. По данным компьютерной томографии органов грудной полости достигнута частичная ремиссия опухоли (55%), подтвержденная данными комбинированного эндоскопического метода с обычной и аутофлуоресцентной спектроскопией и бронхобиопсией. Визуализирована и четко локализована граница опухолевого роста и ее динамика в процессе лечения – зафиксировано исчезновение ранее морфологически подтвержденного перехода опухолевой инфильтрации на промежуточный и главный бронхи. Отношение GRR интенсивности в красном и зеленом диапазонах длин волн «нормальная ткань – граница опухолевого роста – опухоль» составило 3,4-1,8-0,7. Через месяц после окончания химиолучевого лечения – 07.06.2007 г. – произведена реконструктивно-пластическая верхняя лобэктомия с циркулярной резекцией главного и промежуточного бронхов и анастомозом «конец в конец». При гистологическом исследовании линий резекции главного и промежуточного бронхов опухолевого роста не выявлено. При морфологическом изучении операционного препарата границы опухолевой инфильтрации точно соответствовали данным, полученным при обычной и флуоресцентной бронхоскопии и спектроскопии. При динамическом клиническом, рентгенологическом и эндоскопическом наблюдении в течение 9 месяцев данных за рецидив и отдаленные метастазы не выявлено.

Формула изобретения

Способ комбинированного эндоскопического контроля эффективности лечения злокачественных опухолей и/или бронхов, включающий проведение обычной и аутофлуоресцентной бронхоскопии, отличающийся тем, что дополнительно проводят спектроскопию в диапазоне обычного света – 400-700 нм и аутофлуоресцентную спектроскопию с включением ближнего инфракрасного диапазона – 720-800 нм, позволяющими точно регистрировать динамику границ опухолевого роста в процессе химиолучевого лечения на основании снижения показателя отношения интенсивности свечения в красном – 600-680 нм и зеленом 500-550 нм диапазонах длин волн с 3,4±0,9 над нормальной тканью до 1,2±0,4 на границе опухолевой инфильтрации и до 0,7±0,2 над опухолью.