Новости

Apr 05, 2024

Хирургическая поляриметрическая эндоскопия для выявления рака гортани

Nature Biomedical Engineering (2023) Цитировать эту статью 1893 Доступ 18 деталей альтметрических метрик Исправление издателя к этой статье было опубликовано 8 июня 2023 г. Эта статья обновлена

Природная биомедицинская инженерия (2023 г.) Процитировать эту статью

Доступы 1893 г.

18 Альтметрика

Подробности о метриках

Исправление издателя к этой статье было опубликовано 8 июня 2023 г.

Эта статья обновлена

Стандарты диагностики патологий гортани включают в себя отличие подозрительных поражений от окружающих здоровых тканей с помощью контрастов цвета и текстуры, фиксируемых эндоскопией в белом свете. Однако этот метод недостаточно чувствителен и, следовательно, приводит к неудовлетворительному уровню ложноотрицательных результатов. Здесь мы показываем, что поражения гортани можно лучше обнаружить в режиме реального времени, используя различия в свойствах поляризации света раковых и здоровых тканей. Измеряя различия в замедлении и деполяризации поляризованного света, метод, который мы назвали «хирургической поляриметрической эндоскопией» (SPE), генерирует примерно на один порядок большую контрастность, чем эндоскопия в белом свете, и, следовательно, позволяет лучше различать раковых поражений, как мы показываем на пациентах с диагнозом плоскоклеточный рак. Поляриметрическая визуализация вырезанных и окрашенных срезов ткани гортани показала, что изменения в замедлении поляризованного света можно в значительной степени объяснить архитектурными особенностями ткани. Мы также оценили эффективность SPE в рутинной трансоральной лазерной хирургии для удаления ракового поражения, что указывает на то, что SPE может дополнять эндоскопию в белом свете для выявления рака гортани.

Рак гортани является одним из наиболее частых злокачественных новообразований верхних отделов аэродигестивного тракта1. Минимально инвазивные процедуры, в том числе эндоскопическая инцизионная биопсия и трансоральная хирургия, широко используются для диагностики и лечения рака гортани соответственно. Хирургическая эндоскопия играет ключевую роль, позволяя хирургам детально осматривать подозрительные участки без необходимости инвазивного вскрытия и обнажения гортани, а также принимать дальнейшее решение о том, где взять биопсию для гистопатологического исследования или где провести резекцию при хирургическом вмешательстве. Стандартом лечения является эндоскопия в белом свете высокой четкости (WLE), метод оптической визуализации широкого поля зрения с использованием освещения белым светом и цветной камеры красного/зеленого/синего (RGB) изображения тканей гортани с помощью хирургического эндоскопа. точно воссоздает то, что можно увидеть невооруженным глазом. Хирурги полагаются на контраст цвета и текстуры WLE, чтобы отличить подозрительные поражения гортани от окружающих нормальных тканей, а затем выполнить операцию. К сожалению, опухолевые поражения, особенно на предраковых и ранних раковых стадиях, не всегда могут иметь заметные различия в цвете или текстуре, в то время как участки ткани с аномальным цветом или текстурой не всегда могут быть связаны с раком, что приводит к неудовлетворительной чувствительности (так как низкий - 51,1%) и процент промахов2,3,4,5. Ограничения WLE приводят к неправильному выбору целей биопсии или субтотальной/ненужной резекции, что отрицательно влияет на выживаемость или вызывает дополнительные функциональные нарушения у пациента.

Минимально инвазивные процедуры при раке гортани могут принести огромную пользу за счет внедрения в клинический рабочий процесс дополнительных методов хирургической эндоскопии, которые усиливают контраст, связанный с патологиями. Идеальный метод должен обеспечить решение для визуализации в реальном времени, с высоким разрешением, в широком поле и без меток, чтобы помочь быстрому выявлению рака и четкому оперативному руководству6. Существует несколько многообещающих новых методов биофотоники, включая флуоресцентную конфокальную эндомикроскопию и нелинейную эндомикроскопию для визуализации тканей на клеточном уровне7,8,9,10,11, эндоскопическую оптическую когерентную томографию для идентификации тканевой архитектуры12,13,14,15, 16, эндоскопическая спектроскопия рассеяния света для обнаружения морфологии клеток17,18,19 и так далее. Они используют либо точечное обнаружение (вдоль латерального направления), либо визуализацию в субмиллиметровом поле зрения и требуют дополнительного специального механизма отбора проб или сканирования в эндоскопической системе для охвата более широкой области. Получить изображения высокой четкости с достаточно широкой зоной охвата, сравнимой с WLE или невооруженным глазом, в режиме реального времени сложно, что ограничивает возможности этих методов по обнаружению движущихся и деформирующихся хирургических сцен и вызывает проблемы с регистрацией информации, извлеченной из этих изображений. техники с точки зрения хирургов на ткани и хирургические инструменты.