ВОЗМОЖНОСТИ ОПТИЧЕСКОЙ ДИФФУЗИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ В ДИАГНОСТИКЕ РАКА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ (КЛИНИЧЕСКИЙ СЛУЧАЙ)

Рак молочной железы (РМЖ) является одной из ведущих проблем клинической онкологии. Общепринятыми методами диагностики РМЖ являются рентгеновская маммография и ультразвуковое исследование, которые имеют существенные ограничения при отсутствии «классических» визуальных симптомов рака в ткани молочной железы. В сложных клинических ситуациях для дифференциальной диагностики РМЖ применяются такие методы, как МРТ и ПЭТ. В течение последних 20 лет возможности уточняющей диагностики РМЖ расширились благодаря внедрению в клиническую практику оптических методов, основанных на различиях оптических свойств нормальных и патологических тканей. Использование различных длин волн зондирующего излучения позволяет детектировать различные тканевые составляющие в зависимости от их спектра поглощения. Использование оптических методов позволяет получить косвенную информацию об оксигенации, кровенаполнении, доставке и потреблении кислорода в ткани молочной железы, а также об изменении ее рассеивающих свойств. В представленном клиническом случае метод оптической диффузионной спектроскопии (ОДС) позволил выявить существенные изменения оптических свойств образования молочной железы, не имеющего никаких «классических» визуальных симптомов рака. У пациентки заболевание проявилось увеличением аксиллярных лимфоузлов. После выполнения core-биопсии лимфатического узла при гистологическом исследовании был выявлен метастаз рака молочной железы. При этом в молочных железах по стандартным методам исследования (цифровая рентгеновская маммография, УЗИ) данных за наличие злокачественной опухоли не было. Однако методом ОДС в небольшом участке ткани молочной железы слева были выявлены изменения коэффициентов поглощения и рассеяния, характерные для злокачественной опухоли. По данным УЗИ и рентгеновской маммографии этот участок соответствовал доброкачественным изменениям. После пункции образования под ультразвуковым контролем цитологически были обнаружены раковые клетки. Таким образом, метод ОДС позволил выявить изменения, присущие злокачественной опухоли, в случае образования, не имеющего признаков малигнизации при использовании рутинных методов диагностики.

рак молочной железы, ранняя диагностика, ультразвуковая диагностика, рентгеновская маммография, оптические методы диагностики, оптическая диффузионная спектроскопия, кислородный статус опухоли, оптические свойства опухоли

1. Каприн А.Д., Старинский В.В., Петрова Г.В. Злокачественные новообразования в России в 2015 году (заболеваемость и смертность). М., 2017. 10.

2. Carney P.A., Miglioretti D.L., Yankaskas B.C., Kerlikowske K., Rosenberg R., Rutter C.M., Geller B.M., Abraham L.A., Taplin S.H., Dignan M., Cutter G., Ballard-Barbash R. Individual and combined effects of age, breast density, and hormone replacement therapy use on the accuracy of screening mammography. Ann. Intern Med. 2003; 138: 168–175. doi: 10.7326/0003-4819-138-3-200302040-00008.

3. Комарова Л.Е. Роль и место скрининговой маммографии в диагностике рака in situ. Опухоли женской репродуктивной системы. 2008; 3: 20–23.

4. Кушлинский Н.Е., Портной С.М., Лактионов К.П. Рак молочной железы (клинические наблюдения, эндокринологические, биохимические и молекулярно-биологические методы исследования). Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2005; 139(5): 556.

5. Popiel M., Mróz-Klimas D., Kasprzak R., Furmanek M. Mammary carcinoma current diagnostic methods and symptomatology in imaging studies. Pol J Radiol. 2012 Oct; 77(4): 35–44.

6. Серебрякова С.В., Труфанов Г.Е., Юхно Е.А. Магнитнорезонансная семиотика рака молочной железы. Опухоли женской репродуктивной системы. 2009; 3–4: 20–25.

7. Popiela T.J., Kibil W., Herman-Sucharska I., Urbanik A. The use of magnetic resonance mammography in women at increased risk for developing breast cancer. Wideochir Inne Tech Maloinwazyjne. 2013 Mar; 8(1): 55–62. doi: 10.5114/wiitm.2011.31534.

8. Тамкович С.Н., Войцицкий В.Е., Лактионов П.П. Современные методы диагностики рака молочной железы. Биомедицинская химия. 2014; 60(2): 141–160.

9. Warning K., Hildebrandt M.G., Kristensen B., Ewertz M. Utility of 18FDG-PET/CT in breast cancer diagnostics – a systematic review. Dan Med Bull. 2011; 58(7): A4289.

10. Cerussi A., Shah N., Hsiang D., Durkin A., Butler J., Tromberg B.J. In vivo absorption, scattering, and physiologic properties of 58 malignant breast tumors determined by broadband diffuse optical spectroscopy. J Biomedic Optics. 2006; 11(4): 044005. doi: 10.1117/1.2337546.

11. Zhu Q., Huang M., Chen N., Zarfos K., Jagjivan B., Kane M., Hedge P., Kurtzman S.H. Ultrasound-guided optical tomographic imaging of malignant and benign breast lesions: initial clinical results of 19 cases. Neoplasia. 2003 Sep-Oct; 5(5): 379–88. doi: 10.1016/s1476-5586-(03)80040-4.

12. Масленникова А.В., Голубятников Г.Ю., Орлова А.Г., Плеханов В.И., Артифексова А.А., Шахова Н.М., Каменский В.А., Турчин И.В. Неинвазивный оптический метод оценки кислородного статуса новообразований молочной железы. Опухоли женской репродуктивной системы. 2010; 1: 5–10.

13. Турчин И.В. Методы оптической биомедицинской визуализации: от субклеточных структур до тканей и органов. Успехи физических наук. 2016; 186(5): 550–567.

14. McBride T.O., Pogue B.W., Poplack S., Soho S., Wells W.A., Jiang S., Osterberg U.L., Paulsen K.D. Multispectral near-infrared tomography: a case study in compensating for water and lipid content in hemoglobin imaging of the breast. J Biomed Opt. 2002; 7(1): 72–9. doi:10.1117/1.1428290.

15. Tromberg B.J., Zhang Z., Leproux A., O’Sullivan T.D., Cerussi A.E., Carpenter P.M., Mehta R.S., Roblyer D., Yang W., Paulsen K.D., Pogue B.W., Jiang S., Kaufman P.A., Yodh A.G., Chung S.H., Schnall M., Snyder B.S., Hylton N., Boas D.A., Carp S.A., Isakoff S.J., Mankoff D. Predicting Responses to Neoadjuvant Chemotherapy in Breast Cancer: ACRIN 6691 Trial of Diffuse Optical Spectroscopic Imaging (DOSI). Cancer research. 2016; 76(20): 5933–5944. doi:10.1158/0008-5472.CAN-16-0346.

16. Cerussi A.E., Tanamai V.W., Hsiang D., Butler J., Mehta R.S., Tromberg B.J. Diffuse optical spectroscopic imaging correlates with final pathological response in breast cancer neoadjuvant chemotherapy. Philos Trans A Math Phys Eng Sci. 2011 Nov 28; 369(1955): 4512–30. doi: 10.1098/rsta.2011.0279.

17. Jiang S., Pogue B.W., Kaufman P.A., Gui J., Jermyn M., Frazee T.E., Poplack S.P., DiFlorio-Alexander R., Wells W.A., Paulsen K.D. Predicting breast tumor response to neoadjuvant chemotherapy with diffuse optical spectroscopic tomography prior to treatment. Clin Cancer Res. 2014 Dec 1; 20(23): 6006–15. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-14-1415.

18. Anderson P.G., Kalli S., Sassaroli A., Krishnamurthy N., Makim S.S., Graham R.A., Fantini S. Optical mammography in patients with breast cancer undergoing neoadjuvant chemotherapy: individual clinical response index.Acad Radiol. 2017 Oct; 24(10): 1240–1255. doi: 10.1016/j.acra.2017.03.020.

19. Pavlov M.V., Kalganova T.I., Lyubimtseva Y.S., Plekhanov V.I., Golubyatnikov G.Y.,Ilyinskaya O.Y.,Orlova A.G.,Subochev P.V.,Safonov D.V., Shakhova N.M., Maslennikova A.V. Multimodal approach in assessment of the response of breast cancer to neoadjuvant chemotherapy. J Biomed Opt. 2018 May; 23(9): 1–11. doi: 10.1117/1.JBO.23.9.091410.

20. Orlova A.G., Turchin I.V., Plehanov V.I., Shakhova N.M., Fiks I.I., Kleshnin M.I., Konuchenko N.Yu., Kamensky V.A. Frequency-domain diffuse optical tomography with single source-detector pair for breast cancer detection. Laser Phys Lett. 2008; 5(4): 321–327. doi:10.1002/lapl.200710131.

21. Durduran T., Choe R., Baker W.B., Yodh A.G. Diffuse optics for tissue monitoring and tomography. Rep Prog Phys. 2010; 73(7): 076701. doi: 10.1088/0034-4885/73/7/076701.

22. Zhu Q., Cronin E.B., Currier A.A., Vine H.S., Huang M., Chen N., Xu C. Benign versus malignant breast masses: optical differentiation with US-guided optical imaging reconstruction. Radiology. 2005; 237(1): 57–66. doi:10.1148/radiol.2371041236.

23. Kukreti S., Cerussi A.E., Tanamai W., Hsiang D., Tromberg B.J., Gratton E. Characterization of metabolic differences between benign and malignant tumors: high-spectral-resolution diffuse optical spectroscopy. Radiology. 2010 Jan; 254(1): 277–84. doi: 10.1148/radiol.09082134.

24. Choe R., Konecky S.D., Corlu A., Lee K., Durduran T., Busch D.R., Pathak S., Czerniecki B.J., Tchou J., Fraker D.L., Demichele A., Chance B., Arridge S.R., Schweiger M., Culver J.P., Schnall M.D., Putt M.E., Rosen M.A., Yodh A.G. Differentiation of benign and malignant breast tumors by invivo three-dimensional parallel-plate diffuse optical tomography. J Biomedic Optics. 2009; 14(2): 024020. doi:10.1117/1.3103325.

25. Симоненко Г.В., Тучин В.В. Оптические свойства биологических тканей. Саратов, 2007. 4.

26. Thomsen S., Tatman D. Physiological and pathological factors of human breast disease that can influence optical diagnosis. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1998; 838: 171–193. doi: 10.1111/j.1749-6632.1998.tb08197.x.