Рак груди — наиболее часто встречающийся у женщин тип рака. Ежегодно в мире им заболевает 1 250 000 — 1 300 000 человек, умирает 400 000 — 500 000. В случае если рак диагностируется на ранней стадии и опухоль невелика, возможно проведение органосохраняющей операции, при которой грудь не удаляют полностью, а вырезают только поражённые ткани.
Однако в настоящее время не существует надёжного способа прямо во время операции проследить за тем, все ли раковые ткани были успешно удалены. Лучшие методы анализа занимают значительное время — несколько дней, слишком долго для того, чтобы проводящий операцию хирург мог принять их результаты к сведению. В результате около четверти женщин, перенёсших операцию лампэктомии, ложатся на операционный стол второй раз, потому что часть опухоли осталась на месте.
Исследователи из Школы медицины Университета Вашингтона (Washington University School of Medicine) в Сент-Луисе и Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology) сообщают о начале разработки технологии сканирования и визуализации образца опухоли, пригодной для того, чтобы в реальном времени можно было проверять, полностью ли удалена опухоль.
Сейчас новая технология, называемая фотоакустической томографией, работает быстрее, чем стандартные методы анализа, но всё ещё недостаточно быстро, чтобы использовать её во время операции.
Статья о разработке опубликована 17 мая в журнале Science Advances.
«Это доказательство концепции, что мы можем использовать фотоакустический способ визуализации ткани молочной железы и получать изображения, которые выглядят похожими на те, которые мы получаем при использовании традиционных методов окрашивания, но без какой-либо обработки ткани», — говорит соавтор изобретения Дебора Новак (Deborah Novack).
Работа не закончена, научная группа работают над усовершенствованием технологии, чтобы сократить время, необходимое для сканирования образца, до 10 минут. Тогда метод можно будет использовать во время операций. Современный общепринятый метод анализа тканей разработан в середине XX века. Он основан на окрашивании образцов ткани, это помогает распознать больные и здоровые клетки.
Существуют и другие методы.
При удалении больших опухолей врачи используют интраоперационное гистологическое экспресс-исследование — после того, как опухоль извлечена, её замораживают, фиксируют образец в гелеобразном веществе (полиэтиленгликоль и поливинил-этанол). Образец опухоли становится прочным и его можно нарезать. Полученные срезы переносятся на стекло и окрашиваются для патогистологического анализа. Подготовительная процедура занимает около 10 минут. Для анализа препарата в большинстве случаев достаточно 5-7 минут. Таким образом, во время оперативного вмешательства хирург может получить предварительный вывод о гистологическом строении удалённого образца в течение 12-16 мин.
Но этот метод плохо работает с жировой тканью, а её много в молочной железе, поэтому хирург заканчивает лампэктомию молочной железы, не зная наверняка, насколько успешна была операция.
«Сейчас у нас пока нет хорошего метода для оценки успешности операций при раке молочной железы», — говорит соавтор исследования, профессор хирургии Ребекка Афт (Rebecca Aft).
В настоящее время удалённую из груди опухоль изучают под микроскопом, и результаты попадают к хирургу только через несколько дней.
Как работает новый метод? В разработке используется явление, известное как фотоакустический эффект. Когда короткий импульс света попадает на материал, последний нагревается и незначительно расширяется, что производит звуковые волны, которые вполне можно обнаружить и использовать для построения изображения.
«Все молекулы поглощают свет в определённой длине волны, — говорит ещё один соавтор работы, профессор Лихун Ван (Lihong Wang). — Это то, что делает фотоакустическую визуализацию таким мощным методом. По сути, вы можете увидеть любую молекулу, если у вас есть возможность произвести свет нужной длины волны. Ни одна из других технологий визуализации на это не способна, ни УЗИ, ни рентген. Свет — единственный инструмент, который позволяет получить полную биохимическую информацию».
Исследователи проверили работоспособность технологии, сканируя срезы опухолей, полученных от трёх больных. Для контроля образцы были изучены и традиционными методами.
Изображение, полученное фотоакустическим способом, подобно окрашенному образцу по всем ключевым параметрам. Архитектура ткани и субклеточные детали, такие как размеры ядер, отчётливо видны. Таким образом, в случае, если технология войдёт в практику, врачам не потребуется изменять подход к анализу полученных изображений.
Осталось добиться сокращения времени сканирования.
«Мы ожидаем, что процесс будет ускорен, — говорит Ван. — В данном исследовании у нас был только один канал для испускания света. Если у вас есть несколько каналов, вы можете сканировать параллельно, это сократит время визуализации. Ещё один способ ускорить его — стрелять лазером быстрее. Каждый лазерный импульс даёт одну точку данных. Ускорение пульсации означает более быстрый сбор данных».
«Однажды мы сможем взять образец ткани прямо у пациента, поместить его в машину в операционной и за минуты понять, удалили мы всю опухоль, или нет, — заключает Афт. — Это наша цель».
