Интраоперационный термоконтроль фотодинамической терапии после удаления опухолей головного мозга

Размещено на http://allbest.ru

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Нижегородский НИИ травматологии и ортопедии» Минздрава России

Интраоперационный термоконтроль фотодинамической терапии после удаления опухолей головного мозга

М.Г. Воловик, И.А. Медяник,

А.В. Дыдыкин, Н.Н. Карякин

Введение

Метод фотодинамической терапии (ФДТ) в нейроонкологии предполагает проведение облучения опухолевого ложа в течение расчетного времени, уменьшение которого не позволяет достичь необходимого противоопухолевого эффекта.

Однако длительное облучение может вызвать неконтролируемое повышение температуры окружающих тканей, что особенно опасно для функционально или жизненно важных зон мозга, вблизи крупных венозных коллекторов, повреждение которых сопровождается серьезными осложнениями. В то же время, провоцируемая процедурой ФДТ гипертермия не является терапевтически значимой.

Показано, что средняя температура глубинных структур мозга составляет 37,1±0.1°C [1]. Повышение температуры мозговых тканей выше 37,63°C, в зависимости от топики очага гипертермии, может приводить к различным локальным нарушениям [2], а нагрев выше 40°С приводит уже к необратимым повреждениям белков и клеточных мембран [3], сопровождаясь увеличением перифокального отека.

Таким образом, поиск способов снижения ФДТ-индуцированного перитуморального отека является актуальной проблемой [4].

Ранее [5] нами было установлено, что применение ФДТ приводит к увеличению перифокального отека в послеоперационном периоде и может способствовать нарастанию неврологических нарушений.

Необходимость избегания необоснованного перегрева мозговой ткани обусловливает важность разработки эффективных способов контроля температуры для ограничения максимально допустимых ее значений в ходе облучения.

Известные из литературы методики мониторинга максимальных значений температуры, такие, как способ внутритканевого контроля температуры во время проведения ФДТ подкожных или мягкотканых злокачественных новообразований [6], способ проведения ФДТ внутриглазных опухолей [7], оценка нагрева тканей при лазерном облучении [8] обладают рядом недостатков, не позволяющих эффективно использовать их в нейроонкологии.

Авторы этих работ либо используют громоздкое и сложно стерилизуемое оборудование, либо вынуждены применять перерасчет после косвенной оценки температуры, что удлиняет время получения результата, либо допускают прерывание процесса облучения.

Обладая опытом интраоперационного мониторинга температур открытого головного мозга при нейрохирургических вмешательствах с помощью тепловидения [9], мы применили этот метод для решения задачи контроля предельно допустимого нагрева мозга в ходе ФДТ.

Методика

После максимально возможного удаления опухоли хирургическим путем и гемостаза образовавшегося ложа рассчитывали его площадь, определяли параметры лазерного излучения из расчета 180 Дж/см² и производили облучение ложа удаленной опухоли полупроводниковым лазером с длиной волны 661 нм через 3-6 часов после введения фотосенсибилизатора фотодитазина в дозе 0,8-1,0 мг/кг.

В ходе облучения производили мониторинг температуры дна и стенок мозговой раны с помощью тепловизионной (ТПВ) камеры Thermo Tracer ТН-9100 (NEC, Япония). Камеру устанавливали стационарно таким образом, чтобы иметь максимальный обзор ложа, не создавая помех оперирующей бригаде и соблюдая стерильность (Рис. 1).

Рис. 1. Дизайн исследования с ТПВ контролем предельно допустимых температур ложа удаленной опухоли головного мозга в ходе ФДТ.

В момент, когда температура в любой точке облучаемой зоны превышала значение 37,6^оС, камера подавала звуковой сигнал, и мозговую рану сразу охлаждали путем ее промывания стерильным 0,9% физиологическим раствором температурой 24-26°С, который затем аспирировали отсосом. При этом сеанс ФДТ не прерывали, так как лазер с данной длиной волны проникает через водную среду.

Основную группу составили 32 больных, у которых после хирургического удаления глиальных опухолей больших полушарий головного мозга проводили ФДТ под ТПВ контролем предельно допустимых температур. В контрольную группу вошли 14 больных с тем же типом патологии, которым ФДТ проводили без ТПВ контроля (до применения разработанной методики), но производили температурные измерения в трех областях: мозговая рана, перифокальная зона (до 1 см от края мозговой раны) и кора на отдалении на этапах до ФДТ, сразу по окончании облучения и поминутно до 5 минут. Все диагнозы подтверждены гистологически в послеоперационном периоде.

Всем больным перед операцией и в первые сутки после нее выполняли контрольную мультиспиральную компьютерную томографию (МСКТ) головного мозга, по данным которой проводили измерения перифокального отека от границ послеоперационных изменений, используя 3 максимальных размера (орально-каудальный, латерально-медиальный и вентрально-дорзальный). мозг тепловидение нейрохирургический

Результаты и обсуждение

В контрольной группе ТПВ измерения до и в течение 5 минут по окончании ФДТ в трех областях в пределах открытого сегмента коры позволили получить данные о динамике температур внутри мозговой раны, в ее перифокальной зоне и в коре на отдалении (анализировали интегральные значения температур каждой из областей).

Для имеющейся выборки вследствие разнообразия клинических контекстов не удалось получить достоверных данных (см. Табл. 1), поэтому мы можем предположить лишь тенденции изменений в ответ на ФДТ.

Табл. 1. Динамика температур открытого сегмента коры до и в течение 5 минут после сеанса ФДТ (n=14)

Влияние ФДТ на локальный мозговой кровоток в относительно интактной коре, отстоящей более чем на 1 см от операционной раны, оказалось незначительным (Рис. 2).

Закономерность в виде отставленного во времени на 2-5 минут повышения температуры в мозговой ране объяснима отсутствием естественной конвекции вследствие кюветного эффекта в глубокой полости после индуцированного облучением неконтролируемого нагрева.

Наиболее критичным может оказаться, на наш взгляд, значимое (более 1^оС) и стойкое снижение температуры в проекции перифокальной зоны мозговой раны, в то время как нашими прошлыми исследованиями показано, что по окончании хирургических манипуляций эта зона коры должна прогреваться [10], а ее охлаждение является неблагоприятным признаком. Этот факт послужил дополнительным основанием для разработки методики контроля предельно допустимого нагрева мозговых тканей в ходе ФДТ.

Рис. 2. Динамика температур в мозговой ране (синяя кривая), перифокальной зоне (голубая кривая) и коре на отдалении (красная кривая) до и в течение 5 минут после ФДТ. Ось Х - этапы замеров, ось Y - температура, ^оС.

ТПВ контроль в ходе ФДТ показал, что даже при выполнении сканирующих движений наконечника световода возможно локальное повышение температуры на 1-2^оС выше предельно допустимого уровня за несколько секунд (Рис. 3).

Приведенные на рисунке гистограммы (В, Г) показывают, что превышение максимально допустимой температуры зарегистрировано на площади всего 1,2% от общей площади термовизируемого дна мозговой раны.

В основной группе больных, у которых ФДТ проводили под ТПВ контролем, данные МСКТ свидетельствовали об уменьшении отека перифокальной зоны по сравнению с контрольной группой, где такой контроль не проводился.

Рис. 3. Превышение предельно допустимой температуры на этапе ФДТ. А - термокарта мозговой раны во время облучения. Б - фотография. В, Д - гистограмма распределения температур в области 1 (дно мозговой раны в целом). Г, Е - гистограмма распределения температур в области 2 (под наконечником) с максимальной температурой 37,5^оС (В, Г, время регистрации 15.34.00) и 38,2^оС (Д, Е, время регистрации 15.34.04).

Клинический пример 1. Больная В., 34 года, и.б. №257639, диагноз: множественное метастатическое поражение головного мозга (височные области, правая теменная область) (Рис. 4).

Рис. 4. МСКТ больной В. с контрастным усилением от 17.10.11: опухоли в височных областях, окруженные выраженным перитуморальным отеком (слева). В теменной области (справа) отека нет.

02.11.11 выполнена операция - одномоментное удаление метастатических очагов с интраоперационной ФДТ без ТПВ контроля. При этом в височных областях после удаления очагов производилась ФДТ, а в теменной области - не производилась (МСКТ - см. Рис.5).

Рис. 5. МСКТ больной В. от 3.11.11 (после операции). В височных областях, где производилась ФДТ без ТПВ контроля, зона операции представлена отеком (слева). В теменной области (справа, в верхней части томограммы), где не проводилась ФДТ, отека нет.

При сравнении КТ в до- и послеоперационном периоде увеличение расчетной средней площади отека в височных областях составило 2,42 раза. Столь значительное нарастание обусловлено только отеком, поскольку в зоне операции остатков опухоли, послеоперационных кист нет, ложе опухоли полностью спалось.

Клинический пример 2. Больная Г., 26 лет, диагноз: объемное образование (глиобластома) левой теменно-височной области, окруженное незначительным перифокальным отеком (Рис 6).

Рис 6. МСКТ от 10.10.2013г. В левой височно-теменной области определяется опухоль гетерогенной плотности, окруженная незначительным перитуморальным отеком.

14.10.13 выполнена операция - удаление опухоли с интраоперационной ФДТ под ТПВ контролем. После операции в зоне оперативного доступа (левая теменно-височная область - ложе опухоли с ликворным содержимым) перифокального отека нет (Рис. 7).

Рис. 7. МСКТ от 15.10.2013г. В месте расположения опухоли определяется киста. Отек по ее периметру не определяется.

В послеоперационном периоде отмечен регресс исходной общемозговой и очаговой неврологической симптоматики.

Таким образом, интраоперационный ТПВ контроль и орошение облучаемых тканей охлажденным физиологическим раствором обеспечивают безопасный температурный режим, предотвращая нагрев облучаемых тканей выше критической величины, что позволяет не прерывать сеанс ФДТ и снижает риск развития отека мозга в перифокальной зоне у нейроонкологических больных в ближайшем послеоперационном периоде.

Литература

1. Choi J.H. A reliable and valid tool to noninvasively measure brain temperature: the missing link. J.Appl.Physiol. 2011. 110: 575-580.

2. Karaszewski B., Wardlaw J.M., Marshall I., Cvoro V., Wartolowska K., Haga K., Armitage P.A., Bastin M.E., Dennis M.S. Measurement of brain temperature with magnetic resonance spectroscopy in acute ischemic stroke. Ann. Neurol. 2006. 60 (4): 438-446.

3. Зозуля Ю.А., Ромоданов С.А., Розуменко В.Д. Лазерная нейрохирургия. Киев: Здороввя, 1992. 168 с.

4. Zhang X., Cong D., Shen D. et al. The effect of bumetanide on photodynamic therapy-induced peri-tumor edema of C6 glioma xenografts. Lasers Surg. Med. 2014 Apr 2. doi: 10.1002/lsm.22248. [Epub ahead of print].

5. Медяник И.А., Карякин Н.Н., Дыдыкин А.В., Фраерман А.П. Первый опыт применения фотодинамической терапии в комплексном лечении злокачественных опухолей головного мозга. Лазерная медицина. 2012. 16 (2): 49-52.

6. Курлов В.Н., Лощенов В.Б., Савельева Т.А. Соколов В.В., Филинов В.Л., Филоненко Е.В., Шевчик С.А., Шикунова И.А., Окушко А.Н. Устройство для проведения внутритканевой лазерной гипертермии и фотодинамической терапии и способ их осуществления. 2011. Патент РФ № 2424009.

7. Аветисов С.Э., Лихванцева В.Г., Шевчик С.А., Лощенов В.Б., Кузьмин С.Г., Ворожцов Г.Н. Способ проведения фотодинамической терапии внутриглазных опухолей. 2008. Патент РФ № 2320382.

8. Piatkowski T., Zajac A., Polakowski H., Kastek M. Temperature measurements during laser tissue welding process. 11th Int. Conf. on Quantitative InfraRed Thermography. 11-14 June 2012, Naples Italy. 232-QIRT-2012.

9. Макаренко А.В., Правдивцев А.В., Воловик М.Г. К вопросу о моделировании и анализе ИК-термокарт головного мозга человека. Изв. ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика. 2011. 19 (6): 145-155.

10. Шелудяков А.Ю., Колесов С.Н., Кравец Л.Я., Воловик М.Г., Березина В.В. Тепловизионный мониторинг операционного поля при нейрохирургических вмешательствах. Способ количественной оценки тепловизионных паттернов. VI Междунар. симпоз. «Современные минимально-инвазивные технологии». СПб, 2001. С.110-112.

Аннотация

Интраоперационный термоконтроль фотодинамической терапии после удаления опухолей головного мозга. М.Г.Воловик, И.А.Медяник, А.В.Дыдыкин, Н.Н.Карякин. Федеральное государственное бюджетное учреждение «Нижегородский НИИ травматологии и ортопедии» Минздрава России, e-mail: trv@nniito.ru

Предложен способ интраоперационного тепловизионного контроля предельно допустимых температур ложа опухолей головного мозга в ходе фотодинамической терапии. Применение методики позволило уменьшить перифокальный отек мозга в ближайшем послеоперационном периоде.

Размещено на Allbest.ru