Метод ИК-спектроскопии в онкологии

Инфракрасная спектроскопия при онкологии

Доктор Пол Бреннан, почётный консультант от медицины, читающий лекции в эдинбургском университете, отмечает, что в вопросе борьбы с раком ЦНС серьёзной проблемой является ложноположительная, ложноотрицательная, а также слишком поздняя диагностика.

Это тем более тревожно, учитывая, что даже при успешном лечении онкологии головного мозга срок жизни пациента может сократиться на 15-20 лет из-за неизбежных осложнений - необратимой травматизации тканей ЦНС. Бреннан подчеркивает важный факт - более 60% всех случаев диагностирования опухоли головного мозга приходится на пациентов, поступивших из отделений неотложной помощи. Но дело в том, что эти пациенты и ранее проходили медицинские освидетельствования, которые оказались не в состоянии поймать заболевание на ранней стадии.

Симптоматическая смазанность опухоли головного мозга

Дополнительная проблема заключается в неспецифичности симптомов при онкологии ЦНС. Особенно на первых стадиях болезни. Действительно, подобный набор симптомов отмечается при массе других разнообразных патологий, не связанных с онкологическими новообразованиями:

  • головная боль различной типологии;
  • головокружение;
  • тошнота;
  • нарушения зрения - общее ухудшение видимости, потемнения, двоение в глазах, появление "слепых" зон;
  • разнообразные варианты депривации сна;
  • неврологическая симптоматика - парезы, онемения, покалывания и т.д.;
  • психическая симптоматика - резкие перепады настроения, эмоциональная нестабильность, торпидность и пр.

Существуют и более специфические для опухолей симптомы: фантомные запахи и вкусы, головная боль перестаёт сниматься обычными нестероидными обезболивающими. Но, как правило, проявляются они уже на поздних стадиях, или не проявляются вообще. Процедуры МРТ и КТ по-прежнему являются достаточно дорогими. Именно поэтому их не делают также часто и регулярно как, например ЭКГ и УЗИ. По ОМС без экстренной необходимости, в большей степени по желанию самого пациента, МРТ головного мозга назначается не чаще одного раза в несколько лет (в российской медицинской практике бывает и того реже). А в секторе платных медицинских услуг стоимость только общего МРТ ЦНС (без контрастирования и углубленных обследований) начинается от 4-5 тыс. рублей.

onkologia

Механизм инфракрасной спектроскопии

Пол Бреннан в рамках своего сотрудничества с преподавателем химии в университете Стратклайда Мэттью Бейкером делает ставку на метод инфракрасной спектроскопии. Суть данного метода в следующем:

  • Инфракрасное излучение есть разновидность электромагнитных волн, длина которых находится в примерном диапазоне от 700 нм до 1 мм. То есть инфракрасное излучение может состоять из целого пучка волн разной длины.
  • Электроны атомов способны поглощать энергию электромагнитных волн. При этом они переходят в возбужденное состояния, и может возникнуть процесс ионизации, но в данном случае гораздо важнее, что электромагнитная волна, отдавая энергию электронам, становится менее интенсивной. Электроны различных атомов сами по себе могут поглощать энергию только каких-то определённых электромагнитных волн с определенной длиной, а когда атомы соединяются в молекулы, спектр поглощения становится еще уже.
  • Более того, молекула органического вещества возбуждается не целиком, а только её функциональные группы - присоединившиеся к углеводородному "скелету" атомы, определяющие свойства данного вещества. Например, у фенола это ОН-группа (атом водорода и атом кислорода), присоединённая к ароматическому бензольному кольцу.
  • В результате получается, что каждое органическое вещество лучше всего поглощает энергию электромагнитной волны только какой-то определенной длины. Инфракрасное излучение используется благодаря своему широкому диапазону в длинах волн. Пропустив через биоматериал инфракрасное излучение, а после проанализировав, электромагнитные волны какой длины потеряли больше всего энергии, можно делать выводы о химическом составе данного биообразца.
  • Именно на этом принципе основан метод инфракрасной спектроскопии. Раковые клетки часто имеют по нескольку ядер, т.е. нуклеинового содержимого в них гораздо больше. Онкологические процессы в организме приводят к появлению в крови специфических белков-маркеров. Нуклеиновые кислоты и белки - это в большинстве своём крупные органические молекулы со сложной многопорядковой структурой, которая является хорошим поглотителем электромагнитных волн. По изменениям инфракрасного излучения можно судить о наличии в организме патологической биохимии.

К физико-химическому моменту добавляются возможности современных компьютерных технологий для обработки большого количества информационных массивов. Доктор Бреннан подчёркивает высокую точность метода. В Западной клинике общего профиля Эдинбурга инфракрасная спектроскопия позволила выявить опухоль головного мозга у 10% от 400 человек с характерными симптомами. Общая точность метода оценивается примерно в 82%, а относительно самой распространенной опухоли ЦНС (глиомы) точность ещё выше - 92%, 1% плюс-минус. При этом ложноположительность для данного способа диагностики оценивается в 15%-16%: из 100 человек с подозрением на опухоль (но на самом деле с иным заболеванием) инфракрасная спектроскопия ошибочно подтвердит диагноз не более чем у 15 человек, которым потребуется уточняющая МРТ и КТ-диагностика.

Ошибки могут быть связаны с особенностью биоматериала. Инфракрасная спектроскопия хорошо работает при большой концентрации крупных молекул. При их распаде на более мелкие продукты эффективность метода падает, поскольку небольшие молекулы в принципе плохо поглощают электромагнитное излучение. Также ошибка возможна в результате присутствия воды, а сухой образец (полное выпаривание) не позволит выявить летучие соединения, которые были растворены в воде.

Мэттью Бейкер подчеркивают, что дополнительным удобством метода является исследуемый образец - кровь, один из самых распространённых биообразцов в медицине. Бреннан и Бейкер планируют в ближайшем будущем провести аналогичное обследование 600 пациентов, которым показана томография головного мозга. Исследователи заявляют, что инфракрасная спектроскопия как высокоточный метод диагностики годится и для выявления многих других разновидностей онкологии: яичников, предстательной железы, ЖКТ.

Добавить комментарий