Всем привет, мы группа энтузиастов, молодых (и не очень =)) ученых, врачей, занимающихся исследованием и популяризацией метода флуоресцентной визуализации в современной хирургии. Также у нас есть небольшой стартап в этой области, но об этом дальше.
В первую очередь хочу поблагодарить вас за ваше время, потраченное на прочтение данной статьи, а также принести извинения за то, как она написана, разработка текстов не мой конек.
Для чего это нужно
В современной хирургии необходимо применение интраоперационных методов визуализации патологических процессов, сосудов и важных анатомических структур, что повышает безопасность и качество хирургических вмешательств, а также позволяет повысить контроль радикальности таких вмешательств.
Флуоресцентная визуализация в настоящее время является одним из самых распространенных методов, используемых в интраоперационной навигации. В онкологической хирургии эту методику начали применять только в течение последних 10-15 лет, сейчас метод набирает обороты, множественные исследования доказали его высокие чувствительность и специфичность. Несмотря на то, что ICG (индоцианин зеленый) известен уже более 50 лет, сейчас он становится все более популярным благодаря своим свойствам, что косвенно отражает статистика публикаций Pubmed.
Почему ICG
Существуют разные флуоресцентные красители, но именно ICG обладает уникальным свойством – пиковая эмиссия флуоресценции на длине волны около 850 нм. В организме человека основными оптическими поглотителями являются гемоглобин и вода. Видимый свет с длиной волны менее 650 нм будет сильно поглощаться гемоглобином, а ИК свет с длиной волны более 900 нм будет поглощаться водой. Длина волны ближнего инфракрасного диапазона (БИК, NIR) от 650 до 900 нм, так называемое оптическое окно, является «оптически прозрачной» из-за низкого оптического поглощения гемоглобина и воды. Это причина, почему ICG флуоресцентный метод способен наблюдать глубокое (до 15 мм) изображение от поверхности исследуемой структуры.
Области применения
Хирургическая онкология
Пластическая хирургия
Микрохирургия
Трансплантология
Нейрохирургия
Офтальмология
Кардиология
Реконструктивная хирургия
Картографирование лимфатической системы
Онкология
Метод применяется при проведении различных онкохирургических вмешательств. Одним из ключевых направлений для применения метода является онкомаммология. Статистика утверждает, что каждая 8 женщина в мире столкнется с данным заболеванием. Мужчинам тоже не следует расслабляться раньше времени, РМЖ может быть диагностирован и у них.
Сигнальные лимфатические узлы - первая группа лимфоузлов на пути лимфооттока от опухоли.
Нахождение и морфологическая оценка статуса сигнального лимфатического узла, первым воспринимающего лимфу от пораженного злокачественнои опухолью органа, позволяют оценить вероятность метастатического поражения других лимфоузлов. В случае отсутствия такого поражения можно с высокои степенью достоверности предвидеть отсутствие метастазов в последующих лимфоузлах и отказаться от их удаления без ущерба для эффективности лечения.
Основными осложнениями радикального хирургического лечения злокачественных новообразовании являются:
Отеки, возникающие из-за нарушения лимфо- и венозного оттока;
Ограничение подвижности в суставах на стороне операции;
Местные неврологические расстроиства (невропатия, плексопатия);
Грубые рубцовые изменения кожи и мягких тканей.
Методы поиска СЛУ:
с использованием радиофармпрепаратов (РФП)
флуоресцентной лимфографии
Не получили распространения:
с суперпаранамагниченным оксидом железа (SPIO) – метод с неплохой результативностью, но и ограничений достаточно. Например, после его проведения МРТ пациенту противопоказан еще долго по понятным причинам.
ультразвуковои визуализации с гексафторидом серы (microbubbles) – элегаз и здесь отметился, но результаты не назвать впечатляющими.
Стандартом исследования сигнальных лимфатических узлов является метод с использованием радиофармпрепаратов (РФП) или в сочетании с красителем. Для сцинтиграфии вводят коллоид, меченый технецием 99m. Но этот метод обладает своими недостатками, среди которых лучевая нагрузка на пациентов и персонал, увеличенное время исследования (РФП вводят за 12-18 часов до операции). Кроме того технеций 99m имеет крайне малый период полураспада (около 6 часов), поэтому его получают с помощью генератора технеция из молибдена 99 (его период полураспада больше - около 66 часов) непосредственно в клинике. А вот молибден 99 получают исключительно в реакторе, и это достаточно грязное производство. Все страшные истории про ЦНИИГЕОЛНЕРУД, НИИАР и маленькую вероятность больших неприятностей публиковали уже многократно.
Что мы сделали
Мы разработали прибор для флюороскопическои визуализации, предназначенный для получения и просмотра изображении с применением ICG. Технология, конечно, не является уникальной, подобные системы существуют, но мы разработали портативную конструкцию в противовес зарубежным аналогам, представляющим из себя несколько коробочек, соединенных проводами, установленных на отдельной стойке с экраном. Наша портативная конструкция является уникальной и позволяет хирургу наблюдать рану и ее изображение в инфракрасном спектре в одном поле зрения, что значительно облегчает проведение исследовании и повышает достоверность. И от проводов мы тоже избавились, прибор работает на АКБ :)
Как это выглядит
Что мы имеем
· Проведены испытания предсерииного образца (операции РМЖ)
· Проведены сравнительные испытания с приборами-аналогами
· Получен патент
· Защищена кандидатская на базе ФГБУ НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина
· Пройдены технические испытания
· Поданы документы на регистрацию в Росздравнадзор
Бонус
NIR – показать невидимое
Иногда интересно взглянуть на мир другими глазами, тут в прямом смысле слова. Вот так, например, в ИК выглядит полтинник :)
Для чего статья
Мы хотим всем рассказать о таком замечательном методе.
У нас есть экспертная оценка хирургов онкологов-маммологов и их мнение о данном приборе. Теперь мы бы хотели получить фидбэк от специалистов из смежных областей, я знаю, они здесь присутствуют. Ну и вообще взгляд со стороны позволяет оценить себя более трезво.
Заранее всем спасибо за отклик.
По всем интересующим вопросам велкам в комменты или на почту antihero656@inbox.lv
P.S. Данную статью я также размещал на другом ресурсе, так что это копипаст только самого себя :) Всем здоровья.
Комментарии (22)
vipassa
05.01.2022 22:16А в промышленном неразрушающем контроле качества материалов перспективы метода просматриваются?
AlexeySol Автор
05.01.2022 22:26Уверен, ИК диагностика способна дать результат, но Icg вряд ли подойдёт для этих целей. Он связывается белками плазмы крови, а во флаконе он не флуоресцирует. Хотя вообще его разработали в Kodak в 1940-е для фотонужд.
Sarjin
06.01.2022 15:46деталь проливается спец. веществом. лишняя жидкость убирается. светим "спец" лампой. смотрим глазом, а потом микроскопом трещины.
AlexeySol Автор
06.01.2022 17:26Извините, я не силен в системах неразрушающего контроля, думаю вы правы. Только нужно ли использовать какой-то спецраствор при ИК, скажем, на длине волны 2000-2200 нм, или и так будет видно? Если есть опыт, поделитесь пожалуйста.
Sarjin
06.01.2022 19:28+1данные из открытых источников.
в указанном применении важно убедиться в отсутствии микротрещин определенного размера. разрешающая способность ИК систем ниже, плюс стоимость камер в этом диапазоне выше чем в видимой области. плюс микроскоп в этой области нужен специальный поэтому более дорогой. поэтому используется УФ или синий спектр и визуализация в синем/зеленом.
возможно есть случаи когда подойдет только ИК, если образец прозрачен в этой области. к примеру кремний, популярен в микроэлектронике. есть ли там флуоресцирующие жидкости и пользуется ли метод популярностью не знаю.
Moskus
06.01.2022 09:07+2Без графика поглощения (возбуждения) и излучения, на словах, получается не очень понятно. Вот так должно быть понятнее (Hb - гемоглобин, HbO₂ - гемоглобин, связанный с кислородом):
AlexeySol Автор
06.01.2022 10:37Спасибо, хорошая картинка, которая наглядно показывает то самое "оптическое окно". с вашего позволения, сохраню ее себе и использую далее)
Moskus
06.01.2022 12:37В принципе, есть еще второе, более длинноволновое окно, похуже:
AlexeySol Автор
06.01.2022 12:56С этим окном есть проблема. Я не знаю безопасного одобренного красителя или иного вещества с эмиссией в этом диапазоне. Кроме того, здесь не подойдут обычные кремниевые датчики, а а3в5 вариантов не так много доступных, плюс есть ограничения, например, у того же InGaAs по использованию для видимого диапазона. А в перспективе у меня есть идея совмещения наложением и обработкой двух слоёв: видимый спектр и ИК. По типу режима «гибрид» на картах.
Sarjin
06.01.2022 16:09+2проверьте новые сенсоры. есть те что видят в обоих диапазонах. для новых машин/робомобилей планируются
по прибору кроме внешнего вида с одной стороны и общего принципа в статье ничего нету. непонятно на что можно сделать отзыв.
кстати а как фокусируется прибор?
AlexeySol Автор
06.01.2022 17:32Спасибо за информацию. Чуть выше я написал в комментариях, что допишу статью или напишу еще одну, где постараюсь изложить все не так скомканно, как получилось на данный момент. На данный момент для упрощения использования оператором и в соответствие с переводными гостами по пользовательскому интерфейсу и взаимодействию человек-машина все настроено заранее. В эксплуатационной документации указаны рабочие диапазоны (рассчитаны исходя из реалий проведения оперативного вмешательства), объектив при монтаже настроен на фокус оптимального расстояния - примерно 30 см до исследуемого поля.
А эти сенсоры не искажают цветовое восприятие в видимом диапазоне? Это тоже важная штука в медицине, хотя это пока фантазии от перфекционизма)
Sarjin
06.01.2022 19:15сенсоры ч/б. возможно если подождать пару другую лет, то ктонибудь накроет часть пикселей фильтрами как раз что бы применить для тех кому важна цветопередача.
незнаю насколько постоянный фокус удобен для врачей и насколько это сбрасывает стоимость изделия, но я бы предпочел иметь устройство с автофокусировкой как в смартфоне.
AlexeySol Автор
06.01.2022 20:14Я не прорабатывал этот вопрос достаточно детально, но есть несколько препятствий: контрастный автофокус может исказить отображение фоуоресцирующей дорожки, если, например, лимфоузел лежит в глубине. ИК автофокус может не сработать из-за конструктивных особенностей и ИК засветки самого изделия, кроме того лишняя ИК засветка забивает флуоресценцию препарата. Ну и главный минус: стерильная зона, по уму изделие должно использоваться в одноразовом защитном стерильном чехле из нетканых материалов, есть вероятность, что автофокус будет принимать за точку отсчета именно чехол, а не рабочее поле. Ну а врачам это удобно, наоборот исключает возможность ошибки эксплуатации при нормальной эксплуатации по госту 62366.
Sarjin
06.01.2022 21:44возможно есть смысл посмотреть в сторону пленоптических камер. в обмен на уменьшение разрешения по сравнению с обычными сенсорами, они дают возможность перефокусировать уже снятую фотографию. возможно будет интересно поскольку пациент в любом случае будет под углом к камере и не вся зона интереса будет в фокусе.
хотя незнаю насколько интересно врачам играть со снимками и оборудованием после съемки. и можно ли автоматизировать как то это
с фиксированным фокусом тоже будут ошибки. на фото прибор держат 2 руками, полагаю его вес больше 300г. и надо использовать руки и тело для фокусировки прибора. +тремор тела наверное ухудшит качество картинки если требуется долгая экспозиция.
Moskus
06.01.2022 21:32Я думаю что раз уж вы занимаетесь этой темой, вам не стоит ограничиваться исключительно методами с флюоресценцией.
vilgeforce
"Мы хотим всем рассказать о таком замечательном методе." - ну так рассказывайте! О самом методе, что он визуализирует и т.д. как-то ничего и не написали...
YNK
Автор указывает: " ICG флуоресцентный метод способен наблюдать глубокое (до 15 мм) изображение от поверхности исследуемой структуры". К примеру, рыбья кость застрявшая в слизистой глотки доставляет много мучений потерпевшему, гадство в том что она как правило прозрачная и теряются контуры ее на фоне тканей глотки. Обычно ЛОР-хирурги ждут (до 5 суток) когда вокруг образуется воспалительный инфильтрат и тогда уже приступают к извлечению самой кости и скопившегося гноя, к счастью в большинстве случаев в эти сроки наступает так называемое "самоизвлечение" и обходится без серьезных вмешательств.
AlexeySol Автор
Прошу прощения за свой кривой текст, я не смог верно обьяснить суть метода и его применимость. Icg это краситель, обладающий свойством флуоресцировать, но мощность эмиссии недостаточна для преодоления в среднем более 15 мм толщины тканей. Именно поэтому, например, пациентам с избыточным лишним весом дополнительно рассекают буквально по миллиметру слой подкожной жировой клетчатки, если флюоресцирующая дорожка уходит вглубь. При введении внутривенно можно проследить кровоток, при введении внутримышечно - лимфоток. То есть краситель используется для оценки перфузии и поиска лимфоузлов, если очень коротко. Я не вижу применения Icg в вашем примере с костью. А вот, например, эндоскопическое исследование в ИК диапазоне могло бы в теории дать результат из-за разной оптической плотности рыбьих костей и тканей человека. Но я, признаюсь, о таком не слышал.
Moskus
Хм, интересный вопрос. Я сейчас экспериментирую с флюоресценцией, индуцированной УФ (в целях повышения эффективности существующих систем видеонаблюдения), так что источники УФ разной длины волны у меня под рукой. Буду в следующий раз делать сасими - попробую посмотреть, может ли эта флюоресценция помочь.
AlexeySol Автор
Теперь мне тоже интересно)
Moskus
Это весьма недооценено, флюоресценция позволяет повысить различимость очень многих вещей. Например, при механическом удалении зубного камня.
AlexeySol Автор
Добрый день. Спасибо за комментарий, это только проба пера) я отредактирую статью или напишу дополнение в ближайшее время. Кроме того подниму пару технических вопросов,в ответ на которые, я уверен, сообщество поделится со мной своим опытом.