Метод оценки местного метаболизма опухолей молочных желез на основе мультимодальной оптической технологии

Актуальность. Рак молочной железы (РМЖ) является самым распространенным онкологическим заболеванием среди женского населения во всем мире. На его долю приходится более 16 % всех случаев злокачественных новообразований у женщин. Техническое развитие лучевых методов диагностики опухолей молочных желез привело к увеличению доли вы­являемых при обследовании непальпируемых образований, в связи с чем появилась необходимость усовершенствования методик получения биоптатов опухолей с использованием средств навигационного контроля. Также важным аспектом успешности лечения и выбора терапевтической стратегии является информация о метаболическом статусе опухоли, кото­рый играет роль в патоморфологическом ответе на проводимую терапию. Одними из общепризнанных методик оценки местного метаболизма опухолей являются оптические технологии — флуоресцентная спектроскопия и спектроскопия диффузного отражения.

Цель. Оценка эффективности применения мультимодальной оптической диагностики в определении метаболического статуса опухолей молочных желез у пациенток с подозрением на РМЖ in vivo в ходе выполнения биопсии.

Материал и методы. Проведены обследования 21 пациентки с новообразованиями молочных желез, которым помимо стандартных методик обследования проводилась оценка местного метаболизма опухолей методами флуоресцентной спектроскопии и спектроскопии диффузного отражения с помощью специально разработанного устройства с тонкои­гольным оптоволоконным зондом.

Результаты. Установлено, что злокачественные опухоли молочных желез обладают более низкими значениями тканевой сатурации (6,6 % [5,7-24,8 %], Me [Q1-Q3]) по сравнению как с доброкачественными опухолями (66,3 %[43,7-74,8 %]), так и c окружающей здоровой тканью (79,0 % [77,6-84,4 %]). Также обнаружено, что злокачественные опухоли имеют более высокие значения интенсивности флуоресценции на длине волны возбуждения 365 нм (6157 отн.ед. [2188-8814 отн.ед.]) по сравнению с доброкачественными (2962 отн.ед. [1924-4301 отн.ед.]), что может быть связано с накоплением кофермента НАДН или изменениями коллагенового матрикса.

Заключение. Предложенный метод оценки местного метаболизма опухолей молочных желез может применяться для улучшения результатов прицельных биопсий под ультразвуковым контролем и оценки лечебного патоморфоза РМЖ. С целью оценки эффективности данного метода диагностики требуется продолжение исследования с набором большего количества пациенток для получения статистически достоверных данных.

1. Рябчиков ДА, Петровский АВ. Рак молочной железы: руководство для врачей. Москва, 2023. 398с.

2. Yeo SH, Kim GR, Lee SH. Comparison of ultrasound elastography and color Doppler ultrasonography for distinguishing small negative breast cancer from fibroadenoma. J Ultra-sound Med. 2018;37(9):2135-46.

3. Рожкова НИ. Интервенционная радиология в клинической маммологии. Москва: СТРОМ, 2006. 112 с.

4. Giuliani M, Rialdi P, Rella R, et al. Effect of needle size in ultrasound-guided core needle breast biopsy: comparison of 14-, 16-, and 18-gauge needle. Clin Breast Cancer. 2017;17(7):536-43.

5. Leong M, Mansor S, Gudi M. Correlation of nipple discharge cytology and subsequent histology. Pathology. 2020;52:S135.

6. Lell M, Wenkel E, Aichinger U, et al. 3D ultrasound in core breast biopsy. Ultraschall. Med. 2004;25(2):126-30.

7. Aiba E, Calvo L, Albanell J, et al. Chemotherapy (CT) and hormonotherapy (HT) as neoadjuvant treatment in luminal breast cancer patients: Results from the GEICAM/2006-03, a multicenter, randomized, phase-II study. Ann Oncol. 2012;23:3069-74.

8. Zherebtsov EA, Potapova EV, Mamoshin AV, et al. Fluorescence lifetime needle optical biopsy discriminates hepato-cellular carcinoma. Biomed Opt Express. 2022;13:633-46.

9. Жеребцов ЕА и др. Флуоресцентная диагностика митохондриальной функции в эпителиальных тканях in vivo: Монография — Орел: ОГУ имени И.С. Тургенева, 2018. — 107 с.

10. Lukina MM, Shirmanova MV, Sergeeva TF, et al. Metabolical imaging for the study of oncological processes (review). Modern Tehnologies in Medicine. 2016;8(4):113-21, https://doi.org/10.17691/stm2016.8.4.16.

11. Mayevsky A, Chance B. Intracellular oxidation-reduction state measured in situ by a multichannel fiber-optic surface fluorometer. Science (Wash. DC), 1982;217:537-40 .

12. Lukina MM, Shirmanova MV, Sergeeva TF, Zagaynova EV. Metabolical imaging for the study of oncological processes (review). Modern Tehnologies in Medicine. 2016; 8(4): 113-121, https://doi.org/10.17691/stm2016.8.4.16.

13. Schaefer PM, Kalinina S, Rueck A, et al. NADH autofluorescence—a marker on its way to boost bioenergetic research. Cytometry Part A, 2019;95(1):34-46.

14. Потапова ЕВ, Дремин ВВ, Жеребцов ЕА и др. Оценка микроциркуляторных нарушений у пациентов ревматологического профиля с использованием метода спектроскопии диффузного отражения, Физиология человека. 2017;2(43):116-24.

15. Адаменков НА, Мамошин АВ, Дремин ВВ и др. Оценка перфузии кишечной стенки в условиях ишемии с применением метода гиперспектральной визуализации. Оперативная хирургия и клиническая анатомия. 2024;8(1):5-13.

16. Zherebtsov E, Dremin V, Popov A, et al. Hyperspectral imaging of human skin aided by artificial neural networks. Biomed Opt. Express. 2019;10:3545-3559.

17. Potapova E, Dremin V, Zherebtsov E, et al. Multimodal Optical Diagnostic in Minimally Invasive Surgery. Multimodal Optical Diagnostics of Cancer. Springer, Cham, 2020. P. 397-424.

18. Мамошин АВ, Потапова ЕВ, Дрёмин ВВ и др. Патент № 2709830 РФ, МПК A61B 6/00, G01N 21/47. Устройство флуоресцентно-отражательной спектроскопии для диагностики очаговых и диффузных новообразований при проведении тонкоигольной пункционно-аспирационной биопсии заявл. 21.12.2018; опубл. 23.12.2019 Бюл. № 36.

19. Turchin I, Beschastnov V, Peretyagin P, et al. Multimodal Optical Monitoring of Auto- and Allografts of Skin on a Burn Wound. Biomedicines. 2023;11:351.

20. Swartz, Harold M, et al. How best to interpret measures of levels of oxygen in tissues to make them effective clinical tools for care of patients with cancer and other oxygen-dependent pathologies. Physiological Reports. 2020;8(15): e14541.

21. Rickard AG, Palmer GM, Dewhirst MW. Clinical and pre-clinical methods for quantifying tumor hypoxia. Hypoxia and Cancer Metastasis. 2019:19-41.

22. Cochran J M, et al. Tissue oxygen saturation predicts response to breast cancer neoadjuvant chemotherapy within 10 days of treatment. J Biomed Optics, 2019;24(2):021202-021202.

23. Dramicanin T, Dramicanin M. Using fluorescence spectroscopy to diagnose breast cancer. Appl Mol Spectrosc to Curr Res Chem Biol Sci. 2016.

24. Zhu Changfang, et al. Fluorescence spectroscopy: an adjunct diagnostic tool to image-guided core needle biopsy of the breast. IEEE Trans Biomed Eng. 2009;56(10):2518-28.

25. Dramicanin T, et al. Biophysical characterization of human breast tissues by photoluminescence excitation-emission spectroscopy. J Res Physics. 2012;36(1):53.

26. Georgakoudi I, Jacobson BC, Muller MG, et al. NAD(P)H and collagen as in vivo quantitative fluorescent biomarkers of epithelial precancerous changes. Cancer Research. 2002;62:682-7.