Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Морфологическая оценка слизистых оболочек человека методом оптической когерентной томографии

ВАК РФ 03.03.04, Клеточная биология, цитология, гистология

Автореферат диссертации по теме "Морфологическая оценка слизистых оболочек человека методом оптической когерентной томографии"

На правах рукописи

004600094

СНОПОВА Людмила Борисовна

МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СЛИЗИСТЫХ ОБОЛОЧЕК ЧЕЛОВЕКА МЕТОДОМ ОПТИЧЕСКОЙ КОГЕРЕНТНОЙ ТОМОГРАФИИ

03.03.04 - клеточная биология, цитология, гистология 03.01.02-биофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва-2010

1 АПР 2010

004600094

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академия» Росздрава

доктор медицинских наук, профессор РАДЕНСКА-ЛОПОВОК Стефка Господиновна

доктор медицинских наук, профессор ГЛАДКОВА Наталья Дорофеевиа

доктор биологических наук, профессор САВЕЛЬЕВ Сергей Вячеславович

доктор медицинских наук БУРАВКОВ Сергей Валентинович

доктор медицинских наук, профессор СОРОКОВОЙ Вячеслав Иванович

Учреждение Российской академии медицинских наук Научно-исследовательский институт канцерогенеза РАМН

Защита диссертации состоится 29 апреля 2010 г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 001.004.01 при НИИ морфологии человека РАМН по адресу: 117418, г. Москва, ул. Цюрупы, д. 3

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИ морфологии человека РАМН по адресу: 117418, г. Москва, ул. Цюрупы, д. 3

Автореферат разослан «23» Мар >п 2010 г. Учёный секретарь диссертационного

совета, доктор медицинских наук Михайлова Л.П.

Научные консультанты:

Официальные оппоненты:

Ведущее учреждение:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Актуальность проблемы

Разработка новых методов прижизненной визуализации тканей человека представляет собой актуальное и исключительно важное направление в биологии. Основными требованиями, предъявляемыми к современным технологиям, являются высокая разрешающая способность, возможность быстрого получения изображений с минимальным повреждающим действием, портативность и относительная дешевизна регистрирующей аппаратуры. Такие тенденции в разработке новых методов построения изображений биологических тканей продиктованы современными подходами к изучению морфо-функционалыюго состояния биологических тканей. Получение прижизненных изображений биологических объектов безвредным, безболезненным и нетравматичным способом весьма актуально как для фундаментальных исследований живых систем, так и для биомедицинских целей - ранней диагностики заболеваний, применения адекватных, минимально инвазивных, органосохраняющих способов лечения.

Известные методы получения изображения биологических тканей, такие как рентгеновская компьютерная томография, магнитно-резонансная томография и ультрасонография, позволяют визуализировать структуру тканей человека с пространственным разрешением 1000-100 мкм [Shung К.К. et al., 1992; Bushberg J.T., 2002]. Этого, однако, недостаточно для идентификации многих важных патологических процессов, таких как атрофия, гиперплазия и метаплазия эпителия, отек и склероз соединительной ткани и ранних неопластических изменений - дисплазии и карциномы in situ. В последнее время предпринимаются попытки приблизить разрешающую способность методов к клеточному уровню (~10 мкм), что стало возможным благодаря внедрению следующих методов: ядерного магнитного резонанса с использованием сильного магнитного поля [Vlaardingerbroek М.Т., Boer J.A., 2003], конфокальной микроскопии [Pawley J., 2005] и оптической когерентной томографии (ОКТ) [Brezinski М.Е., 2006]. Последняя, на наш взгляд, имеет все предпосылки для того, чтобы стать одним из основных методов прижизненной оценки структурных изменений тканей.

Термин "оптическая когерентная томография" появился в 1991 году в работе коллектива американских ученых под руководством J.G. Fujimoto [Huang D. et al., 1991], когда к одномерной картине оптических неоднородностей в глубину зондируемого объекта было добавлено поперечное механическое сканирование луча и запись двумерных изображений. Понятие «томография» не совсем точное и означает послойное восстановление изображений путем решения некоторой обратной математической задачи, однако термин «оптическая когерентная томография» признан сейчас во всем мире. На настоящий момент в мире более 100 исследовательских групп - из Массачусетского технологического института, Калифорнийского университета в Ирвайне, Венского университета,

Медицинского лазерного центра в Любеке, Института прикладной физики Российской Академии Наук (ИПФ РАН) в Нижнем Новгороде - развивают метод ОКТ, прежде всего, применительно к тканям человека.

В основе получения изображения структуры биологической ткани методом ОКТ заложен принцип, аналогичный ультразвуку, но использующий в качестве зондирующего излучения свет ближнего инфракрасного (ИК) диапазона с мощностью порядка 1 мВт, который не оказывает повреждающего действия на ткани. Глубина зондирования, достигающая 2 мм, является достаточной для обследования покровных тканей, малодоступных для других высокоразрешающих методов получения изображения. Разрешающая способность 10-15 мкм позволяет различать структуру оптических неоднородностей биологических тканей, обусловленных вариациями коэффициента обратного рассеяния. Совокупность технических характеристик могла бы сделать ОКТ новым методом морфологического анализа биологических тканей и позволила бы проводить неинвазивное исследование морфологической организации тканей и органов в норме и патологии. Объектами приложения метода могут быть кожа [Sergeev A.M. et al., 1995; Gelikonov V.M. et al, 1996; Gladkova N.D. et al, 2000; Петрова Г.П, 2003], слизистые оболочки [Fujimoto J.G. et al, 1995; Sergeev A.M. et al, 1998; Гладкова Н.Д. и соавт, 2000], кровеносные сосуды [Brezinski М.Е, 2007; Takano М. ct al, 2007; Masamichi Т. et al, 2008; Yamaguchi T. et al, 2008], ткани глаза, прозрачные в ближнем ИК диапазоне [Gelikonov V.V. et al, 1996; Kamensky V.A. et al, 1996, 1997; Drexler V. et al, 2001], зубы [Feldchtein F.I. et al, 1998; Warren J.A. et al, 1998; Урутина M.H, 2003], мозговые оболочки и кора головного мозга [Boppart S.A. et al, 1996; Reitze D.H. et al, 1997; Roper S. et al, 1997, 1998], биоматериалы [Feldchtein F.I. et al, 1998; Izatt J, 2005].

Благодаря созданию микрозонда и совмещению его со стандартными эндоскопами доступными для ОКТ стали слизистые оболочки дыхательных путей (ОКТ-ларингоскопия, ОКТ-бронхоскопия) [Shakhov A.V. et al, 2001; Шахов А.В, 2003], желудочно-кишечного тракта (ОКТ-фиброгастродуоденоскопия) [Sergeev A.M. et al, 1997, 1998; Jackie S. et al, 2000; Zuccaro G. et al, 2001; Shen B. et al, 2004; Загайнова E.B, 2007], мочевыводящих путей (ОКТ-цистоскопия) [Feldchtein F.I. 1998, et al.; Стрельцова O.C, 2004], внутренних половых органов женщин (ОКТ-кольпоскопия, ОКТ-гистероскопия) [Feldchtein F.I. 1998, et al.; Shakhova N.M, 1998; Кузнецова И.А, 2003].

Результаты ОКТ-исследований интактных и патологически измененных тканей показали, что найден новый морфологический способ анализа и разработаны способы его применения для решения клинических диагностических задач. В данной работе впервые дана морфологическая оценка изображений, полученных с помощью нового метода неинвазивного исследования эпителия и субэпителиальных структур в слизистых оболочках человека.

Методом ОКТ могут быть оценены структурные изменения эпителия и подлежащих слоев слизистых оболочек человека, что свидетельствует о перспективности его применения для получения прижизненной информации, сопоставимой с данными эксцизионной биопсии, и уже сегодня дает повод некоторым авторам называть метод ОКТ «оптической биопсией» [Ти^ток» Ш., е1 а1. 1995; Вп^тЫ М.Е., 2006].

Цель работы: разработать новый принцип морфологического анализа биологических тканей для оценки структурных изменений в слизистых оболочках человека, основанный на методе оптической когерентной томографии.

Задачи:

1. С помощью сравнительного анализа нового метода неинвазивной визуализации - оптической когерентной томографии - и традиционных способов гистологического изучения тканей найти морфологические эквиваленты на оптических изображениях тканей и органов, позволяющие оценить их структуру без взятия биопсии.

2. Определить морфологические признаки оптических изображений тканей слизистых оболочек, полученных методом оптической когерентной томографии, и выявить общие закономерности формирования оптических изображений интактных слизистых оболочек различной локализации. Обосновать возможности оптической когерентной томографии отражать особенности морфологического строения слизистых оболочек.

3. Дать характеристику оптических признаков патологических процессов на основе сравнительной оценки морфологических изменений слизистых оболочек и прижизненной оценки их структуры с помощью оптической когерентной томографии и разработать сравнительно-морфологические критерии оценки с помощью оптической когерентной томографии структуры слизистых оболочек при патологических отклонениях.

4. При злокачественных процессах в слизистых оболочках дать характеристику их оптических признаков в зависимости от выраженности процесса и выявить общие закономерности визуализации неоплазии.

5. Оценить с помощью статистических методов исследования диагностическую эффективность метода оптической когерентной томографии.

Научная новизна

Разработан новый фундаментальный принцип изучения организации эпителиев и подэпителиальных структур с помощью высокоразрешающего метода визуализации - оптической когерентной томографии.

Гистологическая структура интактных слизистых оболочек имеет эквиваленты на оптических изображениях, полученных методом оптической когерентной томографии, за счет различий в рассеянии света структурными компонентами тканей и органов. На оптических изображениях интактных слизистых оболочек идентифицируются слои, отражающие их упорядоченную горизонтальную архитектуру.

Впервые установлены оптические признаки изменения структуры слизистых оболочек. На оптических изображениях эпителия, полученных методом оптической когерентной томографии, визуализируются гиперплазия, атрофия, гиперкератоз, акантоз, метаплазия, определяемые по размерам верхнего слоя, интенсивности оптического сигнала, структурности и характеру границы с подлежащим слоем. На оптических изображениях соединительной ткани, визуализируются отек и клеточная инфильтрация, определяемые по интенсивности и неоднородности оптического сигнала. Изменения свойств оптического сигнала на изображениях, полученных методом оптической когерентной томографии, обусловлены количеством клеток, их формой, накоплением кератогиалина и кератина или интерстициалыюй жидкости, неровностью базалыюй мембраны. Выявленные оптические феномены универсальны. Для всех слизистых оболочек показано, что достоверным оптическим признаком доброкачественного характера патологического процесса в слизистых оболочках является слоистая структура оптических изображений, полученных методом оптической когерентной томографии.

Выявлено, что патологические процессы в слизистых оболочках, морфологически характеризующиеся присутствием нескольких состояний, таких как гиперплазия эпителия с гиперкератозом и акантозом, папилломатоз и клеточная инфильтрация соединительной ткани, уменьшают контраст между слоями на оптическом изображении, полученном методом оптической когерентной томографии, и при прогрессировании структурных нарушений приводят к исчезновению горизонтальной упорядоченности элементов изображения.

Установлены закономерности формирования оптических изображений, полученных методом оптической когерентной томографии, гистологически верифицированных неопластических процессов в слизистых оболочках различной локализации в зависимости от тяжести процесса - от легкой степени дисплазии до инвазивного рака. Оптические изображения легкой степени дисплазии эпителия не обладают специфичностью, в целом остаются структурными и отражают такие признаки, как ороговение, гиперплазия многослойного плоского эпителия, акантоз. При тяжелой дисплазии и раке ш situ теряется контраст между эпителием и стромой, что выражается в полной или почти полной потере структурности оптических изображений, полученных методом оптической когерентной томографии. При исследовании инвазивных форм рака независимо от вида слизистой оболочки метод демонстрирует бесструктурные оптические изображения и быстрое затухание оптического сигнала по глубине. Доказано, что специфичность

оптического сигнала на изображениях, полученных методом оптической когерентной томографии при неоплазии, обусловлена увеличением количества клеточных элементов, изменением размеров и формы клеток, ядерным полиморфизмом, увеличением ядерно-цитоплазматического отношения, нарушением взаимоотношений между клетками, а также между клетками и базалыюй мембраной.

Впервые применены количественные методы определения контраста в системе «эпителий - субэпителиальный слой» на оптических изображениях, полученных методом оптической когерентной томографии интактных и патологически измененных слизистых оболочек. Показано, что количественные характеристики контраста позволяют более точно определить степень патоморфологических нарушений, что способствует повышению эффективности метода.

Научная новизна исследования подтверждена патентами

• «Способ диагностики in vivo патологической зоны в слоистой системе биологического органа эпителий - подлежащая соединительная ткань». Гладкова Н.Д., Загайнов В.Е., Загайнова Е.В., Кузнецова И.А., Петрова Г.А., Снопова Л.Б., Терентьева А.Б., Чумаков Ю.П., Шахов A.B., Шахова Н.М., Геликонов В.М., Геликонов Г.В., Иксанов P.P., Куранов Р.В., Сергеев A.M., Фельдштейи Ф.И. Патент РФ № 2169525. - 2000. -Бюл. № 18.-С. 93-94.

• «Способ дооперационного определения дистальной границы резекции прямой кишки при раке». Абелевич А.И., Снопова Л.Б. Патент РФ №2290070. - 2006. - Бюл. № 36. - С. 182-183.

Научно-практическая значимость

Разработанный новый фундаментальный принцип изучения структурной организации тканей и органов с помощью высокоразрешающего неинвазивного быстродействующего прижизненного метода получения изображений - оптической когерентной томографии - позволяет отличать интактную ткань от патологически измененной, давая информацию о морфологических изменениях эпителиев и подэпителиальных слоев слизистых оболочек. Установленные закономерности в отображении слоистого строения интактных слизистых оболочек человека и в обнаружении патологических процессов, изменяющих оптические свойства тканей, позволяют:

1) применить метод оптической когерентной томографии для дифференциальной диагностики патологических процессов в слизистых оболочках человека;

2) определить линейные границы распространенности патологического процесса;

3) в реальном времени выбрать оптимальный для прицельной биопсии участок с потерей характерной для интактной слизистой оболочки

структурой оптических изображений и наличием оптических критериев неоплазии, избежав проведения необоснованных вмешательств. Оптимизация прицельной биопсии с помощью оптической когерентной томографии позволяет снизить число и повысить информативность биопсий при динамическом исследовании;

4) получать информацию в момент обследования больного, что в сочетании с высокой разрешающей способностью и неинвазивностью является веским аргументом для использования оптической когерентной томографии в качестве метода контроля органосохраняющих операций в минимально инвазивной хирургии. Возможность метода оптической когерентной томографии более точно, по сравнению с визуальной оценкой, детектировать границы опухоли делает его перспективным для интраоперационного планирования линии резекции при органосохраняющих и реконструктивных операциях, что позволит выполнить адекватное удаление опухоли и снизить процент рецидивов;

5) проводить мониторинг качества выполнения щадящих хирургических вмешательств в процессе послеоперационного динамического наблюдения за состоянием слизистых оболочек, контролировать эффективность проводимой терапии;

6) использовать оптическую когерентную томографию как скрининговый метод выявления патологии слизистых оболочек при популяционном обследовании населения.

Внедрение в практику

Материалы диссертации нашли отражение в научно-исследовательских работах, выполненных в институте прикладной физики РАН и Нижегородской государственной медицинской академии с участием автора, используются в циклах лекций и практических занятий на кафедрах гистологии с цитологией и эмбриологией, болезней уха, горла и носа НижГМА.

Для практических врачей с участием автора издано:

Учебное пособие для врачей «Методы диагностики состояния слизистой оболочки мочевого пузыря» // Стрельцова О.С., Загайнова Е.В., Крупин В.Н., Гладкова Н.Д., Снопова Л.Б., Власов В.В. - Нижний Новгород: Издательство НГМА, 2007. - 56 с. - ISBN 978-5-7032-0670-6.

«Руководство по оптической когерентной томографии» // Под редакцией д.м.н. проф. Н.Д. Гладковой, д.м.н. Н.М. Шаховой, чл.-корр. РАН д.ф.-м.н. A.M. Сергеева. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 296 с. - ISBN 978-5-9221-0820-1.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на 17 Международных конференциях, 4 Всероссийских конференциях и 2 Региональных конференциях.

Объём и структура работы

Диссертация изложена на 296 страницах машинописного текста, содержит 17 таблиц и 162 рисунка. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы, описывающей материалы и методы исследований, 5 глав собственных исследований, обсуждения результатов, заключения, выводов, практических рекомендаций, указателя литературы, включающего 89 отечественных и 233 иностранных источника.

Положения диссертации, выносимые на защиту

1. Структура оптических изображений, полученных с помощью нового морфологического метода прижизненного анализа биологических тканей -оптической когерентной томографии - отражает гистологические эквиваленты структуры слизистых оболочек.

2. Новый морфологический способ идентификации ткани по интенсивности обратного рассеяния выявляет стереотипную регулярную слоистую структуру интактных слизистых оболочек в виде чередующихся полос, параллельных поверхности. Наряду со стереотипным слоистым оптическим изображением, полученным методом оптической когерентной томографии, слизистые оболочки различной локализации имеют индивидуальные оптические признаки.

3. Патологические изменения слизистых оболочек обусловливают появление новых оптических признаков в структуре оптических изображений, определяемых по размерам верхнего слоя, интенсивности и неоднородности оптического сигнала, структурности, характеру границы с подлежащим слоем, наличию включений.

4. Увеличение количества клеточных элементов, изменение размеров и формы клеток, ядерный полиморфизм, увеличение ядерно-цитоплазматического отношения, изменения взаимоотношений между клетками, а также между клетками и базалыюй мембраной обусловливают новый тип структурной организации оптических изображений, полученных методом оптической когерентной томографии, специфичный для неоплазии.

5. Степень патоморфологических нарушений в слизистых оболочках более точно определяется на оптических изображениях, полученных методом оптической когерентной томографии, количественными характеристиками контраста между слоями эпителия и подэпителиальных структур.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Материалы и методы

В работе проанализирован материал, полученный в ходе клинических исследований 724 пациентов, проходивших обследование и лечение в Областной клинической больнице им H.A. Семашко и областном онкологическом диспансере г. Нижнего Новгорода (646 пациентов) и в эндоскопическом отделении Кливленд Клиник, (г. Кливленд, США) (78 пациентов). Все пациенты перед исследованием с помощью ОКТ

подписывали протокол добровольного информированного согласия, составленного в соответствии с декларацией Всемирной Медицинской Ассоциации в Хельсинки. Объектами исследования явились слизистые оболочки различной локализации (табл. 1).

Таблица 1

Объем исследованного материала в зависимости от локализации слизистых оболочек

Объект Количество Количество Количество

исследования пациентов ОКТ- изображений гистологических препаратов

Слизистая оболочка 105 1595 182

шеики матки

Слизистая оболочка 87 2755 66

полости рта

Слизистая оболочка 118 3069 442

гортани

Слизистая оболочка 67 979 59

конъюнктивы

Слизистая оболочка 140 1852 336

мочевого пузыря

Слизистая оболочка желудочЕЮ-кишечного тракта

Слизистая оболочка 132 893 276

пищевода

Слизистая оболочка 17 228 12

желудка

Слизистая оболочка 11 129 8

тонкого кишечника

Слизистая оболочка 47 959 101

толстого

кишечника

Итого: 724 12459 1482

В ходе работы выполнена серия экспериментов in vivo и ex vivo.

Прижизненные исследования с помощью метода оптической когерентной томографии (ОКТ-исследования) проводились в ходе комплексного обследования, включающего стандартные методы эндоскопии. При проведении эндоскопической ОКТ зонд подводился к поверхности слизистой оболочки через биопсийный канал или в случае лапароскопии через дополнительный троакар. В дальнейшем этот участок подвергался

эксцнзиошюй биопсии и гистологическому исследованию для установления диагноза.

Объектами исследования ex vivo являлись послеоперационные образцы слизистых оболочек, полученные в результате резекции различных органов по медицинским показаниям.

Для получения оптических изображений с помощью метода оптической когерентной томографии (ОКТ-изображений) и гистологических препаратов неизмененных слизистых оболочек полости рта (1 случай) и гортани (4 случая) были проведены ОКТ-исследования post mortem у людей, умерших от причин, не связанных с заболеваниями органов, слизистые оболочки которых исследовались.

Для разработки нового способа морфологического анализа структуры слизистых оболочек человека и оценки их нормального и патологически измененного состояния были проведены сравнительно-морфологические исследования гистологических срезов и соответствующих им ОКТ-изображений. Всего сопоставлено 1482 гистологических препарата и 12459 ОКТ-изображений.

Приготовление гистологических препаратов выполнялось по стандартным методикам (фиксация в 10 % нейтральном формалине, заливка в парафин, окраска гематоксилином и эозином и пикрофуксином по Ван Гизону). Препараты просматривали с помощью бинокулярного микроскопа Leica IRB и Leica DMLS. Цифровые изображения гистологических препаратов получали с помощью цифровой видеокамеры.

Для ОКТ-исследований использовался компактный переносной оптический томограф «ОКТ1300-У», сконструированный в ИПФ РАН и в настоящее время серийно производимый фирмой «БиоМедТех» (г. Нижний Новгород). Прибор рекомендован к серийному производству и применению в медицинской практике Комитетом по новой медицинской технике МЗ РФ (регистрационное удостоверение № ФС 022а2035/2213-05 от 14 сентября 2005 года; сертификаты соответствия № РОСС RU.Afl74.B 10944 от 02 ноября 2005 года и № РОСС RU.AÜ74.B31510 от 23 октября 2008 года).

Метод ОКТ основан на интерференционном приеме и измерении рассеянного назад зондирующего низкокогерентного (широкополосного) инфракрасного света в зависимости от времени его распространения в среде. Продольный (в глубину) элемент разрешения в изображениях обусловлен шириной спектра источника света, обычно пропорционален длительности когерентности и может достигать единиц микрон. Поперечное (боковое) разрешение определяется остротой фокусировки света оптической системой и может достигать аналогичных величин. Получение изображения происходит на живом объекте в реальном времени.

Прибор имеет следующие технические характеристики: длина волны излучения - 1300 им; мощность на объекте - 0,56 мВт; пространственное разрешение - 15-20 мкм, глубина сканирования - до 2 мм; поперечный диапазон сканирования ~ 1,8 мм; время получения двухмерного изображения размером 200x200 точек - около 2 сек. Показатели мощности зондирующего

излучения на объекте отвечают требованиям Санитарных норм и правил устройства и техники безопасности лазеров №5804 - 91 от 31.07.1991 г. (на длине волны 1300 нм - до 2 мВт). Прибор оснащен выносным, съемным, гибким зондом с внешним диаметром 2,7 мм, совместимым с рабочими каналами стандартных эндоскопов.

Получаемые ОКТ-изображения представлены в позитивной псевдоцветной желто-коричневой палитре, в которой оттенки желтого соответствуют большей интенсивности, а оттенки коричневого — меньшей интенсивности оптического сигнала.

Разработанный алгоритм оценки ОКТ-изображений состоит из трех основных этапов:

1. Оценка качества изображения

2. Описание признаков изображения

3. Интерпретация этих признаков

Первый этап проводится непосредственно во время исследования и заключается в определении пригодности изображений к дальнейшей оценке. Критериями являются наличие верхней границы изображения и отсутствие артефактов.

Оптические изображения описываются по следующей схеме.

1. Наличие и количество слоев на изображении определяется контрастом между ними. Слоем считается горизонтально ориентированная зона с примерно однородным (или постепенно угасающим по глубине) сигналом, имеющая четкие границы с соседними зонами.

2. Характеристика каждого слоя в отдельности, которая предполагает такие параметры, как уровень сигнала в слое, толщина слоя, наличие включений с их описанием:

- уровень оптического сигнала в слое оценивается как интенсивный, умеренный и слабый;

- толщина слоя может быть постоянной и непостоянной, измеряется в мкм;

- включениями считаются зоны внутри слоя, отличные по интенсивности от фонового сигнала самого слоя; по уровню сигнала выделяют включения гиперинтенсивные (уровень сигнала выше фонового) и гипоинтепсивные (уровень сигнала ниже фонового). Важной характеристикой включений является форма, которая может быть описана как округлая, линейная, неправильная (или причудливая), а также контур, который может быть четким или нечетким.

3. Характеристика границ между слоями включает три основных признака: четкость (резкая, размытая), прерывистость (прерывистая, непрерывная), ровность (ровная, неровная).

При описании изображений могут быть использованы такие термины, как структурность - наличие слоев или включений (любой формы и уровня сигнала) с четкими границами; слоистость - конкретный вариант структурности, предполагающий наличие на ОКТ-изображении нескольких (чаще двух) контрастных горизонтально ориентированных слоев, которые по

результатам сопоставления с морфологическим препаратом интерпретируются как различные тканевые слои.

Заключительным этапом оценки ОКТ-изображения является его интерпретация, которая предполагает формулировку заключения. Основополагающим в интерпретации ОКТ-изображений является совокупность признаков, по которой можно судить о структурности или бесструктурности ОКТ-изображений, сохранении или нарушении упорядоченности элементов, контрасте слоев и четкости их границ.

Для интерпретации оптических изображений слизистых оболочек были разработаны методики прямых сопоставлений гистологических и ОКТ-изображений. В экспериментах ex vivo использовались метки, позволяющие совместить плоскость ОКТ-сканирования с плоскостью гистологического среза.

При идентификации патологических процессов сопоставления ОКТ-изображений слизистых оболочек разных локализаций проводились с гистологическими срезами, по которым был поставлен гистологический диагноз. В ходе гистологического исследования проводили описание препаратов, максимально учитывая структурные особенности слизистых оболочек в зависимости от их локализации. Отмечали наличие патологических процессов, которые могли влиять на формирование оптических образов на ОКТ-изображениях: в эпителии оценивалось состояние базальиой мембраны, сохранение ее целостности на протяжении всего препарата, либо нарушение целостности при наличии инвазии. Обращалось внимание на наличие гиперкератоза, дисплазии эпителия и ее степени. В подлежащей соединительной ткани отмечались явления отека и его степень, наличие воспалительного инфильтрата, его выраженность и характер распространения, наличие желез. Для опухоли учитывали степень злокачественности и глубину инвазии.

Для представления полученной информации (видео- и фотоизображений, ОКТ-изображений и цифровых изображений гистологических срезов) использованы пакеты различных программ, позволяющих удобно получать, хранить изображения и работать с ними. Это оригинальная программа, созданная в Институте прикладной физики Российской Академии Наук для работы с оптическим томографом - «Presto 32» и ее модификации, а так же программы «Studio version 9» для работы с микроскопом и видеокамерой и оцифровки эндоскопических изображений.

В целях увеличения точности ОКТ в визуализации структуры слизистых оболочек проведена количественная оценка контраста между слоями эпителия и подлежащей соединительной ткани. Контраст оценивали в децибелах с помощью оригинальной программы «OCT-Base». Было обработано 571 ОКТ-изображение, количество ОКТ-изображений в каждой анализируемой группе при различных патологических состояниях составило 35 - 60 изображений.

Для оценки эффективности ОКТ проведен статистический анализ с определением чувствительности, специфичности, диагностической точности,

предсказательной ценности положительного теста, предсказательной ценности отрицательного теста и индекса согласия специалистов в слизистых оболочках шейки матки, мочевого пузыря, гортани, полости рта, в пищеводе Барретта.

Статистическая обработка числовых данных проводилась на IBM PC/AT с помощью пакетов прикладных программ Statistica 6.0. Вероятность различий показателей средних определяли с использованием критерия t-Стьюдента. Различия считали достоверными при уровне значимости р<0,05.

Результаты исследований

Идентификация слоев интактных слизистых оболочек на ОКТ-изображениях с помощью прямых сопоставлений с гистологическими

срезами

Разработанные приемы прямых сопоставлений участков гистологических срезов и соответствующих им ОКТ-изображений слизистых оболочек позволили установить, что новый прижизненный способ анализа структуры слизистых оболочек человека - оптическая когерентная томография - позволяет определить морфологические эквиваленты на их оптических изображениях. С помощью хирургической нити, введенной в образец ткани ex vivo параллельно поверхности и детектируемой на ОКТ-изображениях и гистологических срезах, доказано, что структура неизмененных слизистых оболочек четко дифференцируется на ОКТ-изображениях за счет контрастной границы между слоями тканей. Контрастная граница в интактных слизистых оболочках между многослойным эпителием и собственной пластинкой или между слизистой оболочкой в целом и подслизистой основой в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) наблюдается за счет разницы в уровнях оптического сигнала (рис. 1).

а б в г

Рис. 1. Хирургическая нить в слизистой оболочке шейки матки (а, б) и на границе между слизистой оболочкой и подслизистой основой в прямой кишке (в, г): а, в - гистологические препараты, окраска гематоксилином и эозином; а - х 100, в - х40; б, г - соответствующие ОКТ-изображения. МПНЭ - многослойный плоский неороговевающий эпителий, СП - собственная пластинка слизистой оболочки, СО - слизистая оболочка, ПО - подслизистая основа, МО - мышечная оболочка. Стрелкой указано место прохождения нити. Масштабный отрезок на ОКТ-изображениях равен 1 мм.

Верхний слой на ОКТ-изображепиях соответствует эпителиальному слою в слизистых оболочках, покрытых многослойным эпителием и слизистой оболочке в ЖКТ. Во втором слое высокий уровень сигнала формируется за счет соединительной ткани, основным структурным компонентом которой являются коллагеновые волокна, обладающие большой светорассеивающей способностью.

Также с помощью прямых сопоставлений точно определена граница между собственной пластинкой и мышечной оболочкой в мочевом пузыре и подслизистой основой и мышечной оболочкой в прямой кишке. Визуализация слоев, подстилающих слизистую оболочку, обусловлена уменьшением толщины слоя соединительной ткани из-за давления дисталыюго конца торцевого зонда на стенку этих органов при ОКТ-исследовании. Показано, что мышечная ткань имеет низкий уровень обратного рассеяния и на ОКТ-изображениях детектируется как темный слой (рис. 2).

а б в г

Рис. 2. Хирургическая пить в мышечной оболочке мочевого пузыря (а, б) и прямой кишки (в, г): а, в - гистологические препараты, окраска гематоксилином и эозином; а - х100, в - х40; б, г - соответствующие ОКТ-изображения. У — уротелий, СП - собственная пластинка слизистой оболочки с подслизистой основой, СО - слизистая оболочка, ПО - подслизистая основа, МО - мышечная оболочка. Стрелкой указано место прохождения нити в мышечной оболочке. Масштабный отрезок на ОКТ-изображениях равен 1 мм.

Результаты, полученные при проведении прицельных сравнительных ОКТ- и гистологических исследований, позволили определить оптические характеристики тканей, входящих в состав слизистых оболочек, идентифицировать слои эпителия, подэпителиальной соединительной ткани, а также мышечной оболочки за счет давления дисталыюго конца торцевого зонда на стенку полых органов. Установленные закономерности формирования оптических изображений из-за разницы в интенсивности оптического сигнала позволили выявить основные ОКТ-признаки интактных слизистых оболочек.

Дальнейшие исследования по сопоставлению морфологической структуры и ОКТ-изображений показали, что ОКТ обнаруживает не только общий признак интактных слизистых оболочек - слоистую структуру, но и их морфологические особенности. Это выражается, главным образом, в том, что на ОКТ-изображениях определяется различное количество слоев,

отражающих порядок чередования тканей с различными оптическими свойствами. Количество слоев зависит от наличия мышечной пластинки слизистой оболочки, выраженности подслизистой основы, возможности визуализации мышечной оболочки (рис. 3).

СП

д е ж з

Рис. 3. Количество слоев на ОКТ-изображениях: а - слизистая оболочка щеки - три слоя; б - слизистая оболочка голосовых складок - два слоя; в -роговица - два слоя (в нижней части ОКТ-изображения видна радужная оболочка); г - стенка нижней трети пищевода - пять слоев; д - слизистая оболочка шейки матки - два слоя; е - стенка мочевого пузыря - три слоя; ж -стенка сигмовидной кишки - три слоя; з - стенка верхней трети пищевода -три слоя. Э - эпителий; СП - собственная пластинка слизистой оболочки, МО - мышечная пластинка слизистой оболочки; СО - слизистая оболочка, ПО - подслизистая основа, СП+ПО - слизистая оболочка и подслизистая основа, МО - мышечная оболочка. Масштабный отрезок на ОКТ-изображениях равен 1 мм.

Отличие оптических свойств железистого эпителия от соединительной ткани позволило идентифицировать железы и их протоки (рис. 4).

а б в г

Рис. 4. Визуализация концевых отделов белково-слизистых желез в слизистой оболочке вестибулярных складок (а, б) и протока слюнной железы в слизистой оболочке дна полости рта (в, г): а, в - гистологические препараты, окраска гематоксилином и эозином; х100, б, г - соответствующие ОКТ-изображения. МПНЭ - многослойный плоский неороговевающий эпителий, СП — собственная пластинка слизистой оболочки, Ж - железы, ПЖ - проток железы. Масштабный отрезок на ОКТ-изображениях равен 1 мм.

-г .. ■

Влияние структурных особенностей интактиых слизистых оболочек на формирование ОКТ-изображений

Несмотря на общие черты строения слизистых оболочек, важнейшей из которых является слоистая структура, на оптические характеристики ОКТ-изображения влияют как структурные особенности отдельных тканей (либо только особенности эпителия, либо - подлежащей соединительной ткани), так и взаимное соотношение между тканями соседних слоев.

При изучении ОКТ-изображений слизистых оболочек, выстланных в норме многослойным плоским ороговевающим эпителием (жевательная слизистая оболочка твердого неба и десны) нами было показано, что присутствие рогового слоя значительно влияет на оптические характеристики эпителия. На ОКТ-изображении это проявляется более интенсивным (по сравнению с многослойным плоским неороговевающим эпителием) рассеянием зондирующего излучения от верхнего слоя за счет наличия в составе эпителиального пласта двух плотных слоев с горизонтальной ориентацией их структурных компонентов - зернистого и рогового слоев (рис. 5, а - г).

Контраст слоев на ОКТ-изображении зависит от характера соединения эпителия и подлежащей соединительной ткани, что показано на примере слизистой оболочки прикрепленной части десны и шва твердого неба. Однако, в слизистой оболочке прикрепленной части десны плотно расположенные коллагеновые волокна высоких сосочков собственной пластинки ориентированы перпендикулярно поверхности эпителия. Уровень рассеяния от волокон в поперечном сечении приближается к уровню рассеяния от эпителиальных клеток, что обусловливает отсутствие контраста между слоями на ОКТ-изображении (рис. 5, а, б). В слизистой оболочке твердого неба ориентация, параллельная поверхности срастающихся с надкостницей волокон плотной собственной пластинки, создает достаточный контраст, несмотря на усиление оптического сигнала от ороговевающего эпителия (рис. 5, в, г).

Исключительным примером для ОКТ является визуализация эпителия бульбарной конъюнктивы, имеющего толщину 20-30 мкм, близкую к уровню разрешающей способности метода. Причин визуализации столь тонкого эпителия, как нам представляется, две: во-первых, ровная базальная мембрана; во-вторых, упорядоченная структура склеры, горизонтально ориентированные волокна которой характеризуются существенно большим коэффициентом обратного рассеяния, чем эпителиальные клетки (рис. 5, д,

е).

д е

Рис. 5. Зависимость контраста слоев на ОКТ-изображении от характера соединения между эпителием и подлежащей соединительной тканью: а, б -слизистая оболочка прикрепленной части десны; в, г - слизистая оболочка твердого неба; д, е - слизистая оболочка булъбарной конъюнктивы, непосредственно покрывающая глазное яблоко; а, в, д - гистологические препараты; окраска гематоксилином и эозином. х100; б, г, е - ОКТ-изображсния. МПОЭ - многослойный плоский ороговевающий эпителий, РС роговой слой, СП - собственная пластинка слизистой оболочки, СС -соединительнотканные сосочки собственной пластинки, ЭВ - эпителиальные выросты, Э - эпителий конъюнктивы, С - склера. Масштабный отрезок на ОКТ-изображениях равен 1 мм.

ОКТ-эквиваленты патологических процессов в слизистых оболочках различной локализации

Изучение ОКТ-изображений патологических процессов, морфологически детектируемых либо в эпителии, либо в подлежащей соединительной ткани, позволило выявить закономерности изменения пространственной организации эпителиев и подэпителиальных структур слизистых оболочек в зависимости от характера процесса, его локализации и выраженности.

ОКТ-эквивалепты структурных изменений в эпителии слизистых оболочек

По высоте верхнего слоя на ОКТ-изображениях определяются такие состояния, как атрофия и гиперплазия эпителия, которые характеризуются соответственно простым уменьшением или увеличением числа клеточных слоев в эпителии без нарушения стратификации и дифференцировки и обнаруживаются при таких часто встречающихся патологических процессах в слизистых оболочках, к каким относится воспаление. При атрофии многослойного эпителия отмечается уменьшение толщины верхнего слоя ОКТ-изображения, а при гиперплазии, напротив, отмечается выраженное его утолщение. При этом структура ОКТ-изображения остается слоистой, с контрастной границей между слоями, соответствующими эпителию и подлежащей соединительной ткани. Сохранение слоистого ОКТ-изображения характерно для слизистых оболочек независимо от их локализации при условии отсутствия признаков выраженного акантоза (рис. 6).

мпнэ

а б в г

Рис. 6. Возможность ОКТ-визуализации изменения высоты эпителиального пласта: а, б - атрофия эпителия слизистой оболочки голосовой складки при хроническом атрофическом ларингите; в, г -гиперплазия эпителия при хроническом ларингите; а, в - гистологические препараты; окраска гематоксилином и эозином. х100; б, г - ОКТ-изображения. МПНЭ - многослойный плоский неороговевающий эпителий, СП - собственная пластинка слизистой оболочки, ПЖ - проток белково-слизистой железы. Масштабный отрезок на ОКТ-изображениях равен 1 мм.

Гиперплазия слизистой оболочки толстой кишки проявляется на ОКТ-изображениях как неоднородный по уровню сигнала слой за счет вертикально расположенных крипт и прослоек рыхлой соединительной ткани собственной пластинки между ними. В подслизистой основе наблюдаются горизонтально ориентированные области с различным уровнем сигнала, что позволяет отличить слизистую оболочку от этого слоя (рис. 7).

а б в г

Рис. 8. Гиперкератоз в неороговевающем эпителии: а, б - слизистой оболочки шейки матки; в, г - слизистой оболочки щеки; а, в — гистологические препараты; окраска гематоксилином и эозином; а - х 100, в -х200; б, г - ОКТ-изображения. МПЭ - многослойный плоский эпителий, РС -роговой слой, СП - собственная пластинка слизистой оболочки. Масштабный отрезок на ОКТ-изображениях равен 1 мм.

При структурных изменениях в эпителии слизистых оболочек различной локализации, основным признаком которых является процессы кератинизации неороговевающего в норме плоского эпителия, роговой слой определяется на ОКТ-изображениях в виде более интенсивного (по сравнению с многослойным плоским неороговевающим эпителием) рассеяния зондирующего излучения от верхнего слоя ткани (рис. 8).

а б в

Рис. 7. Гиперплазия слизистой оболочки толстой кишки в полипе: а -эндоскопическое изображение (стрелка); б - гистологический препарат; окраска гематоксилином и эозином. хЮО; в - ОКТ-изображение. СО -слизистая оболочка, ПО - подслизистая основа. Масштабный отрезок на ОКТ-изображении равен 1 мм.

Процессы метаплазии, протекающие в эпителии, находят свое отображение на ОКТ-изображениях (рис. 9 - 11). При метаплазии однослойного столбчатого эпителия в многослойный плоский при эктопии шейки матки метод ОКТ позволяет в динамике детектировать признаки каждого этапа, как это показано на рис. 9.

В мочевом пузыре ОКТ обнаруживает признаки плоскоклеточной и железистой метаплазии (рис. 10).

I а б в г

Рис. 10. Метаплазия эпителия мочевого пузыря: а, б - в многослойный плоский эпителий при плоскоклеточной метаплазии; в, г - в однослойный столбчатый эпителий при кистозно-железистом цистите; а, в -гистологические препараты; окраска гематоксилином и эозином. хЮО; б, г — ОКТ-изображения. МПЭ - многослойный плоский эпителий, К - кисты, СП -собственная пластинка слизистой оболочки. Масштабный отрезок на ОКТ-изображениях равен 1 мм.

а б в г

Рис. 9. Слизистая оболочка шейки матки па разных этапах метаплазии эпителия: а, б- ранний этап эпителизации; в, г - завершение эпителизации; а, в - гистологические препараты; окраска гематоксилином и эозином, х 100; б, г - ОКТ-изображения. МПЭ - многослойный плоский эпителий, МЭ - метаплазия эпителия, Ж - железы, СП - собственная пластинка слизистой оболочки. Масштабный отрезок на ОКТ-изображениях равен 1 мм.

Пищевод Барретта является состоянием, при котором на месте многослойного плоского эпителия обнаруживается однослойный столбчатый эпителий с образованием железистых структур. Это одно из осложнений рефлюкс-эзофагита и рассматривается как фактор риска развития аденокарциномы. В связи с этим динамическое наблюдение больных для своевременного выявления неоплазии является важной клинической задачей. ОКТ-изображения пищевода Барретта имеют слоистую организацию. Верхний оптически неоднородный слой соответствует железистым структурам, заместившим многослойный плоский эпителий (рис. 11).

Рис. 11. Пищевод Барретта: а - гистологический препарат, окраска гематоксилином и эозином. *40; б - ОКТ-изображение. Масштабный отрезок па ОКТ-изображении равен 1 мм.

Важным признаком ОКТ-изображений, полученных при различных видах метаплазии эпителия слизистых оболочек различной локализации является сохранение слоистой структуры. В то же время, метаплазия эпителия демонстрирует для каждого ее вида индивидуальные морфологические признаки организации эпителия и субэпителиальных структур слизистых оболочек, каждому виду метаплазии соответствует свой ОКТ-портрет.

ОКТ-эквивалеиты структурных изменений в собственной пластинке слизистых оболочек

Проведенные исследования показали, что экссудативные процессы и клеточная инфильтрация соединительной ткани, сопровождающие воспаление, формируют стереотипную оптическую картину.

Процессы накопления жидкости в соединительной ткани слизистых оболочек различной локализации независимо от причин, ее вызвавших, определяются на ОКТ-изображениях в виде областей с низким уровнем сигнала, которые контрастируют с высоким уровнем сигнала от коллагеновых волокон соединительной ткани (рис. 12, а, б).

а б в г

Рис. 12. Структурные изменения в собственной пластинке слизистых оболочек: а, б - экссудативпое воспаление в слизистой оболочке мочевого пузыря: в, г - диффузный инфильтрат в слизистой оболочке шейки матки; а, в - гистологические препараты; окраска гематоксилином и эозином. хЮО; б, г-ОКТ-изображения. МПЭ - многослойный плоский эпителий, У - уротелий, СП - собственная пластинка слизистой оболочки. Стрелками указано скопление экссудата. Прямоугольником обозначена область снижения контраста между слоями эпителия и собственной пластинки из-за наличия воспалительного инфильтрата. Масштабный отрезок на ОКТ-изображениях равен 1 мм.

Клеточная инфильтрация соединительной ткани слизистых оболочек снижает контраст и четкость границы между эпителием и собственной пластинкой за счет увеличения количества клеток в ней, с одной стороны, и проникновения клеток инфильтрата в пласт эпителия — с другой, однако, слои в структуре ОКТ-изображений сохраняются (рис. 12, в, г).

ОКТ- эквиваленты структурных изменений, выявляемых одновременно в эпителии и в собственной пластинке слизистых оболочек

В подавляющем большинстве патологических процессов, клинически выявляемых в слизистых оболочках, при гистологическом исследовании определяются несколько морфологических состояний. При длительном действии раздражителей различной природы (механическая травма, воспалительные агенты и т.д.) в слизистых оболочках в качестве ответной реакции развиваются пролиферативные изменения, затрагивающие все слои. При хроническом воспалении отмечается наличие моноцитарного инфильтрата и пролиферации соединительной ткани, реактивная гиперплазия эпителия. Признаки воспаления сопровождают опухолеподобные состояния слизистых оболочек, доброкачественные опухоли.

Проведенные исследования выявили принцип формирования ОКТ-изображений при тяжелых нарушениях структуры слизистых оболочек с изменением их морфологической упорядоченности (рис. 13).

а б в г

Рис. 13. Нарушения структуры слизистых оболочек, затрагивающие эпителий и собственную пластинку: а, б — гиперплазия эпителия с явлениями гиперкератоза, с умеренно выраженным акантозом и инфильтрацией соединительной ткани в слизистой оболочке шейки матки; в, г - выраженный акантоз и папилломатоз в слизистой оболочке голосовой складки; а, в -гистологические препараты; окраска гематоксилином и эозином. хЮО; б, г-ОКТ-изображения. МПЭ - многослойный плоский эпителий, РС - роговой слой, СП - собственная пластинка слизистой оболочки, А - акантоз, П -папилломатоз. Желтая стрелка указывает на место, слева от которого нарушена горизонтальная структура ОКТ-изображения. Масштабный отрезок на ОКТ-изображениях равен 1 мм.

МПЭ

МПЭ

В слизистых оболочках с комбинацией гиперплазии эпителия с явлениями гиперкератоза, акантоза, подэпителиальной инфильтрации, уменьшается контраст между слоями на ОКТ изображении, границы между ними теряют четкость, становятся размытыми (рис. 13, а, б). Более выраженная дезориентация волокон стромы и эпителиальных тяжей при папилломатозных изменениях слизистой оболочки существенным образом меняет структуру ОКТ-изображений, приводя к нарушению горизонтальной упорядоченности элементов изображения (рис. 13, в, г).

Наличие пролиферативных процессов в слизистой оболочке в сочетании с накоплением кератина в верхних слоях эпителиального пласта влияет па визуализацию как эпителиального слоя, так и подлежащей соединительной ткани. При патологии на структуру ОКТ-изображений может влиять как сам гиперкератоз, приводя к сильному рассеянию зондирующего излучения от поверхности объекта и уменьшая прохождение оптического сигнала в глубокие слои слизистой оболочки, так и сочетание процессов ороговения с другими морфологическими проявлениями патологического процесса, такими как гиперплазия эпителия с признаками акантоза, папилломатоз и клеточная инфильтрация. Степень снижения оптического контраста между структурными компонентами слизистых оболочек па ОКТ-изображепиях зависит от выраженности гиперкератоза (рис. 14).

а б в г

Рис. 14, Сочетание гиперкератоза с акантозом и папилломатозом в слизистой оболочке полости рта: а, б - умеренный гиперкератоз; в, г -выраженный гиперкератоз; а, в - гистологические препараты; окраска гематоксилином и эозином; а - хЮО, в - *200; б, г - ОКТ-изображеиия. МПЭ — многослойный плоский эпителий, РС - роговой слой. Прямоугольниками обозначена область снижения контраста между слоями эпителия и собственной пластинки из-за акантоза и папилломатоза. Масштабный отрезок на ОКТ-изображениях равен 1 мм.

Таким образом, изменения структуры слизистых оболочек, характеризующиеся присутствием нескольких состояний, таких как гиперплазия эпителия с гиперкератозом и акантозом, клеточная инфильтрация и папилломатоз соединительной ткани, уменьшают контраст между слоями на ОКТ-изображении и даже приводят к исчезновению горизонтальной упорядоченности структурных элементов ОКТ-изображения в зависимости от выраженности и сочетания перечисленных процессов.

ОКТ-визуализация неопластических процессов

Изучены закономерности формирования ОКТ-нзображений гистологически верифицированных неопластических процессов в слизистых оболочках различной локализации в зависимости от тяжести процесса - от легкой степени дисплазии до ипвазивного рака.

Результаты сопоставлений гистологических и ОКТ-изображсшш слизистых оболочек с признаками легкой дисплазии эпителия показали, что клеточная атипия в нижних отделах эпителиального пласта не оказывает значительного влияния на ОКТ-изображение. ОКТ-изображение не обладает специфичностью и в целом остается структурным. На визуализацию влияют спутники диспластического процесса: гиперплазия эпителия, гиперкератоз и акантоз. На каждом конкретном изображении легко определяются признаки этих структурных изменений слизистых оболочек (рис. 15).

а б в г

Рис. 15. Легкая степень дисплазии эпителия слизистых оболочек: а, б -шейки матки на фоне акантоза; в, г - гортани на фоне гиперплазии эпителия и клеточной инфильтрации соединительной ткани собственной пластинки; а, в - гистологические препараты; окраска гематоксилином и эозином. хЮО; б, г - ОКТ-изображения. МПЭ - многослойный плоский эпителий. СП -собственная пластинка слизистой оболочки. Прямоугольниками обозначена прерывистая граница между слоями эпителия и собственной пластинки из-за снижения контраста за счет акантоза (а, б) и за счет инфильтрата (в, г). Масштабный отрезок на ОКТ-изображениях равен 1 мм.

Увеличение количества клеточных элементов, изменение размеров и формы клеток, ядерный полиморфизм, увеличение ядерно-цитоплазматического отношения в эпителии и реактивные изменения в подлежащей соединительной ткани при тяжелой дисплазии и раке in situ в значительной мере изменяют оптические свойства слизистых оболочек. В результате теряется контраст между эпителием и собственной пластинкой слизистой оболочки, что выражается в полной или почти полной потере | структурности ОКТ-изображений (рис. 16, 17).

мпэ aafe.

jm^m

мпэ

Рис. 16. Тяжелая дисплазия эпителия слизистой оболочки полости рта: а - гистологический препарат; окраска гематоксилином и эозином. х100; б -ОКТ-изображение. Масштабный отрезок на ОКТ-изображении равен 1 мм.

а б в г

Рис. 17. Рак in situ: а, б - в слизистой оболочке мочевого пузыря; в, г - в слизистой оболочке гортани; а, в - гистологические препараты; окраска гематоксилином и эозином. хЮО; б, г - ОКТ-изображения. Масштабный отрезок на ОКТ-изображениях равен 1 мм.

В ходе ОКТ-исследования было отмечено, что при тяжелой дисплазии и раке in situ не во всех случаях ОКТ-изображения полностью утрачивают структурность, и граница между верхним и вторым слоем прослеживается, по выражена слабо или визуализируется на небольшом протяжении изображения. Сохранение слоев в структуре ОКТ-изображений связано, прежде всего, с особенностями эпителия и подлежащей соединительной ткани слизистой оболочки в каждом конкретном случае. Это может быть ровная, без явлений акантоза, граница между эпителием в состоянии тяжелой степени дисплазии и соединительной тканью в слизистой оболочке шейки матки, что в данном случае обеспечивает сохранение видимой границы со слоем эпителия, несмотря на высокую плотность клеток (рис. 18, а, б). Фиброз подлежащей соединительной ткани способствует увеличению рассеивающей способности подэпителиального слоя соединительной ткани слизистой оболочки мочевого пузыря при раке in situ. В результате на ОКТ-изображении сохраняется контраст между слоями эпителия и собственной пластинки (рис. 18, в, г).

а б в г

Рис. 18. Сохранение слоистой структуры ОКТ-изображений; а, б - в слизистой оболочке шейки матки при тяжелой степени дисплазии; в, г -в слизистой оболочке мочевого пузыря при раке in situ\ а, в -гистологические препараты; окраска гематоксилином и эозином. х100; б, г — I ОКТ-изображеиия. Масштабный отрезок на ОКТ-изображениях равен 1 мм.

I

При микроинвазивном раке различной локализации характерные для нормальных эпителиальных клеток межклеточные связи ослабевают и даже нарушаются полностью, малигнизация эпителия приводит к нарушению взаимоотношений между опухолевыми клетками, а также между ними и базальной мембраной. Все эти процессы влияют на оптические свойства тканей, что проявляется в отсутствии слоев на оптических изображениях при ОКТ-исследовании (рис. 19).

а б в г

Рис. 19. ОКТ-визуализация микроинвазивного рака в слизистых оболочках различной локализации: а, б - микроинвазивный рак шейки матки; в, г - микроинвазивная аденокарцинома пищевода; а, в - гистологические препараты; окраска гематоксилином и эозином; а - х ] 00, в - х400; б, г - ОКТ-изображения. Масштабный отрезок на ОКТ-изображениях равен 1 мм.

ОКТ-образ инвазивного рака, характеризующегося глубоким прорастанием раковых клеток, сохраняется вне зависимости от морфологических особенностей слизистой оболочки (тип эпителия, количество и структура подэпителиальных слоев), стадии процесса, его локализации и распространенности: все ОКТ-изображеиия бесструктурны, с ' интенсивным оптическим сигналом и быстрым его угасанием (рис. 20, б, г, е, I з).

д е ж з

Рис. 20. ОКТ-визуализация иивазивного рака в слизистых оболочках различной локализации: а, б - инвазивный плоскоклеточный рак голосовой складки; в, г - инвазивный плоскоклеточный рак пищевода; д, е — инвазивный переходноклеточный рак мочевого пузыря; ж, з - инвазивная аденокарцинома прямой кишки; а, в, д, ж - гистологические препараты; окраска гематоксилином и эозином; а, в, д - *100, ж - х400; б, г, е, з - ОКТ-изображеиия. Масштабный отрезок иа ОКТ-изображениях равен 1 мм.

В случаях очагового кератоза или изъязвления поверхности опухоли верхняя граница ОКТ-изображения может быть неровной (рис. 20, г). Сочетание этих оптических характеристик ОКТ-изображения является универсальным ОКТ-признаком злокачественного роста.

Таким образом, ОКТ-исследования позволили установить новые закономерности пространственных изменений, характерные для патологии слизистых оболочек. Установленная морфологическая закономерность выражается в изменении оптических свойств тканей в зависимости от тяжести патологии. Наиболее существенное влияние на оптические характеристики ОКТ-изображений оказывает совокупность нескольких патоморфологических процессов, одновременно присутствующих в слизистой оболочке, что наблюдается при доброкачественных состояниях, сопровождающихся преимущественно пролиферативными изменениями, а также при неоплазии.

Суммарная характеристика оптических признаков таких процессов представлена в таблице 2.

Таблица 2

Характеристика оптических признаков патоморфологичсских процессов в слизистых оболочках различной локализации

Патоморфологичсское состояние Оптические признаки ОКТ-изображенин

Глубина полезного сигнала Структурность Горизонтальная упорядоченность Четкость границ

Простая гиперплазия эпителия + + + +

Метаплазия + + + —

Сочетание гиперкератоза, акантоза в эпителии, папилломатоза и инфильтрации в соединительной тканн + + +/- —

Легкая степень дисплазии + + +/- —

Тяжелая степень дисплазии и рак in situ +/- +/- +/- —

Инвазивный рак — — — —

Приведенные в таблице данные показывают, что с помощью установленных методом оптической когерентной томографии принципов анализа структурной организации эпителиев и подэпителиальных тканей может быть проведена дифференциальная диагностика различных патоморфологичсских состояний, и по совокупности признаков можно четко отличить здоровую ткань от патологически измененной. Более того, для каждой разновидности патологических процессов характерен индивидуальный набор ОКТ-признаков. Наибольшее затруднение может вызвать необходимость дифференцировать тяжелые пролиферативные изменения слизистых оболочек и ранние проявления неоплазии.

С целью повышения информативности ОКТ-изображений проведено количественное определение контраста между слоями эпителия и соединительной ткани в интактных слизистых оболочках и в зависимости от выраженности в них патоморфологических изменений.

Количественная оценка контраста ОКТ-изображений

Для более объективного неинвазивного исследования с помощью метода оптической когерентной томографии в качестве дополнительного инструмента был применен численный анализ контраста между слоями ОКТ-изображений. Это позволило более информативно, чем визуальная оценка наличия и характеристики слоев, определить влияние патологических процессов в слизистых оболочках на взаимоотношение эпителий -подлежащая соединительная ткань и изменение их оптических свойств.

В слизистых оболочках гортани, шейки матки, мочевого пузыря снижается контраст при доброкачественных патологических и обратимых пеопластических процессах, которыми принято считать дисплазию 1-11 степени (рис. 21).

дБ

Норма Гиперплазия Дисплазия 1-11 Дисплазия III

/рак in situ

Рис. 21. Изменение контраста ОКТ-изображений слизистых оболочек при различных патологических состояниях.

Примечание: * - достоверные различия относительно нормы; ** - достоверные различия относительно гиперплазии эпителия; *** - достоверные различия относительно легкой степени дисплазии;

- отсутствие столбца, соответствующего гиперплазии эпителия слизистой оболочки шейки матки связано с отсутствием больных с такой патологией в нашей базе данных;

- отсутствие столбца, соответствующего тяжелой дисплазии и раку in situ в слизистой оболочке гортани связано с отсутствием слоев на ОКТ-изображениях.

При тяжелой дисплазии и раке in situ на ОКТ-изображениях слизистой оболочки гортани слои не определяются, поэтому произвести измерение контраста в этих локализациях не представляется возможным. В то же время, в слизистых оболочках шейки матки и мочевого пузыря в некоторых случаях на ОКТ-изображениях сохраняется слоистая структура, что позволяет определить границу между эпителием и подлежащей соединительной тканью и произвести численное определение контраста. Измерения в данном случае показали достоверную потерю контраста по сравнению с доброкачественной патологией и позволили отнести такие ОКТ-изображеиия к неоплазии.

Особое внимание при количественном изучении контраста ОКТ-изображений нами было уделено метаплазии эпителия слизистых оболочек, так как сама метаплазия приводит к изменению оптических характеристик слизистых оболочек, что усложняет распознавание неоплазии, возникшей на ее фоне.

В работе продемонстрированы результаты численного анализа ОКТ-изображений при сравнительной оценке раннего этапа замещения однослойного столбчатого эпителия многослойным плоским и тяжелой j степени дисплазии в слизистой оболочке шейки матки. Показано, что ОКТ-изображения начальной стадии метаплазии имели достоверно более высокие I показатели контраста по сравнению с тяжелой степенью дисплазии.

Измерение контраста также оказалось эффективным на ОКТ-изображениях с сохраненными слоями при тяжелой степени дисплазии на фоне пищевода Барретта (рис. 22, 23).

Рис. 22. Снижение контраста ОКТ-изображений слизистой оболочки пищевода в зависимости от тяжести патологических изменений: а -интактная слизистая оболочка пищевода; б - пищевод Барретта; в -тяжелая степень дисплазии на фоне пищевода Барретта. Масштабный отрезок на ОКТ-изображениях равен 1 мм.

Норма Пищевод Барретта Дисплазия III

Рис. 23. Сравнение контраста ОКТ-изображений пищевода у здоровых лиц, при пищеводе Барретта и неопластических изменений на фоне пищевода Барретта.

Примечание: * - достоверные различия относительно интактной слизистой оболочки пищевода;

** - достоверные различия относительно доброкачественного пищевода Барретта.

Статистическая оценка эффективности ОКТ в распознавании малигнизации

Для изучения эффективности ОКТ в обнаружении малигнизации были проведены тесты «слепого» распознавания ОКТ-изображений слизистых оболочек респондентами, знакомыми с ОКТ.

В результате исследований установлено, что ОКТ имеет высокую чувствительность и специфичность в распознавании неоплазии слизистых оболочек гортани, шейки матки, мочевого пузыря и полости рта, что в конечном итоге выражается в высокой диагностической точности метода.

Ошибки в распознавании неоплазии составляют от 5 % до 19 % по различным локализациям и складываются как из случаев гипердиагностики (ложноположительные результаты), так и гиподиагностики (ложноотрицательные результаты).

Результаты тестирования по всем изученным локализациям представлены в таблице 3.

Таблица 3

Основные показатели диагностической эффективности ОКТ по изученным локализациям

Локализация Число распознавании Чувствительность, О/ /0 Специфичность, о/ у о Диагиостич. точность, % % ошибок Канна

Шейка матки 301 82 78 81 19 0,65

Гортань 658 83 90 87 13 0,64

Мочевой пузырь 378 98 71 85 15 0,79

Полость рта 280 83 98 95 5 0,76

Всего 1798 82-98 71-98 81-95 5-19 0,640,80

Ложноположительные результаты в большей степени свидетельствуют о недостаточной специфичности метода. Так, при диагностике патологии шейки матки наибольшие затруднения вызвали случаи метаплазмн, а также наличие признаков папилломатоза и акантоза в эпителии, то есть, те изменения структуры слизистых оболочек, при которых в значительной степени снижается оптический контраст между эпителием и соединительной тканью, лишая ОКТ-изображение наиболее характерного признака доброкачественности - организованной упорядоченности слоев. При папилломе гортани, которая является примером продуктивного воспаления, пролиферативные изменения ткани в сочетании с гиперкератозом вызывают выраженное рассеяние с поверхности объекта, приводя не только к потере структурности изображения, но и к быстрой потере интенсивности сигнала, имитируя оптический образ злокачественного новообразования. Развитие плоскоклеточной метаплазии в мочевом пузыре часто приводит к выравниванию оптических свойств эпителия и соединительной ткани, что является причиной значительного снижения контраста между указанными слоями.

Ошибки гииодиагностики встречаются несколько реже и свидетельствуют о том, что чувствительность метода в целом выше, чем специфичность. Наибольшие затруднения респондентов вызвали ОКТ-изображения дисплазии. Необходимо отметить, что это состояние вызывает наибольшие затруднения и у патоморфологов, так как не существует унифицированных четких критериев для дифференцировки степени дисплазии. Наличие ошибок в ОКТ-диагностике дисплазии предсказуемо, так как информация о состоянии отдельных клеток, являющаяся решающей при

данном виде патоморфологических изменений, находится вне компетенции метода.

Для оценки диагностической эффективности ОКТ в обнаружении неопластических изменений на фоне пищевода Барретта задача теста «слепого» распознавания была усложнена и сводилась не просто к определению по ОКТ-изображению наличия или отсутствия малигнизации у пациентов, а к дифференциальной диагностике малигнизированных состояний, в частности, возможности определения ранних неопластических изменений в пищеводе Барретта. Анализ ОКТ-изображений с высокой степенью дисплазии в пищеводе Барретта показал, что чувствительность ОКТ в выявлении данной патологии, к сожалению, невысока и составляет 71 %. При этом ОКТ вполне эффективна при выявлении внутрислизистой аденокарциномы.

Заключение

В работе впервые даны морфологическая оценка и обоснование нового высокоразрешающего способа неинвазивного исследования пространственной организации эпителиев и подэпителиальных структур в слизистых оболочках полости рта, гортани, пищевода, конъюнктивы, шейки матки, мочевого пузыря, желудка, тонкой и толстой кишки.

Результаты исследований по сопоставлению гистологической структуры изученных тканей и органов и их оптических изображений, полученных с помощью нового метода диагностики - оптической когерентной томографии - показали, что наличие четкой, ровной и непрерывной границы между верхним и подлежащим слоями является важнейшей характеристикой ОКТ-изображений интактных слизистых оболочек. Выявленные закономерности формирования ОКТ-изображений за счет значительной разницы в уровнях интенсивности сигнала в эпителии и соединительной ткани (контраст) из-за различия оптических свойств этих биологических тканей отражают морфологическую организацию слизистых оболочек. В желудке, тонкой и толстой кишке ОКТ отчетливо дифференцирует слизистую оболочку от подслизистой основы.

Наряду с общими чертами строения слизистых оболочек ОКТ детектирует и особенности их строения, обусловленные различием функций в организме, что выражается в различном количестве слоев на ОКТ-изображениях, отражающих порядок чередования тканей.

Универсальность принципов структурной организации эпителиев и подлежащих слоев при изучении их методом ОКТ доказана и при анализе общих закономерностей изменения ОКТ-изображений слизистых оболочек разных органов (шейки матки, полости рта, гортани, пищевода, конъюнктивы, мочевого пузыря, толстой кишки) при патологических состояниях.

Изучение ОКТ-изображений доброкачественных патологических процессов, морфологически детектируемых в эпителии или в

субэпителиалыюм слое соединительной ткани слизистых оболочек, показало, что по изменениям в организации структуры ОКТ-изображений в виде изменения толщины верхнего слоя, появления новых структурных компонентов в подлежащей соединительной ткани и вариациям интенсивности оптического сигнала можно определить характер процесса, его локализацию и выраженность. При этом общим и важным оптическим признаком является сохранение слоистой структуры ОКТ-изображений.

Тяжелые нарушения структуры слизистых оболочек обусловливают снижение оптического контраста между слоями на ОКТ-изображениях вплоть до нарушения горизонтальной упорядоченности элементов ОКТ-изображения в зависимости от степени взаимного нарушения пространственных взаимоотношений тканей.

При изучении закономерностей формирования ОКТ-изображений неопластических процессов установлено, что ОКТ-изображение легкой степени дисплазии эпителия не обладает специфичностью и в целом остается структурным. При тяжелой дисплазии и раке in situ теряется контраст между эпителием и собственной пластинкой слизистой оболочки, что в большинстве случаев выражается в потере структурности ОКТ-изображений. Универсальным оптическим признаком инвазивного рака независимо от морфологических особенностей слизистой оболочки, стадии процесса, его локализации и распространённости является отсутствие структуры ОКТ-изображений, высокая интенсивность оптического сигнала и быстрое его угасание.

Таким образом, обоснован новый способ анализа структурной организации тканей и органов, установлены ранее неизвестные принципы изучения структурной организации эпителиев и подлежащих тканей, проведен научный сравнительный анализ нового метода неинвазивной визуализации - оптической когерентной томографии - и традиционных способов гистологического изучения тканей в норме и при патологии. Основываясь на полученных результатах, можно с уверенностью рекомендовать метод оптической когерентной томографии для прижизненного изучения внутренней структуры биологических тканей, для дифференцировки доброкачественных и злокачественных процессов в целом и раннего распознавания процессов малигнизацни в частности.

Выводы

1. Морфологический анализ эпителиев и подлежащих тканей, основанный на получении оптических изображений методом оптической когерентной томографии, отражает закономерности организации интактных слизистых оболочек человека. Структура оптических изображений формируется за счет контраста, обусловленного различной интенсивностью оптического сигнала от тканей, входящих в состав слизистых оболочек.

2. Оптические изображения интактных слизистых оболочек имеют в своей структуре горизонтально расположенные слои с контрастной, ровной и

непрерывной границей между ними. Эпителиальному слою в интактных слизистых оболочках, выстланных многослойным эпителием, и слизистой оболочке в целом в желудочно-кишечном тракте, соответствует верхний слой со слабым или умеренным уровнем оптического сигнала. Второй слой с высоким уровнем сигнала формируется за счет большой светорассеивающей способности соединительной ткани. Мышечная ткань детектируется как слой с низким уровнем сигнала.

3. Ороговение эпителия, морфологические особенности соединения эпителия и подэпителиалыюго слоя соединительной ткани, ориентация и плотность расположения соединительнотканных волокон, а также структура подлежащих тканей, влияют на оптические признаки интактных слизистых оболочек и формируют характерную структуру оптических образов конкретных локализаций. Это выражается в особенностях визуализации эпителия и наличии разного количества слоев на оптических изображениях, полученных методом оптической когерентной томографии.

4. Патологические процессы в слизистых оболочках меняют взаимоотношения в динамической системе «эпителий - подэпителиальные структуры», что отражается на характере оптических изображений, полученных методом оптической когерентной томографии, в виде изменения контраста между слоями, интенсивности и глубины оптического сигнала.

5. Гиперплазия, атрофия, гиперкератоз эпителия, а также отек и клеточная инфильтрация соединительной ткани имеют универсальные оптические образы независимо от типа слизистых оболочек. Оптические изображения, полученные методом оптической когерентной томографии, достоверно отражают процессы метаплазии в эпителии слизистых оболочек. Универсальной закономерностью в структурной организации оптических изображений указанных процессов в слизистых оболочках является сохранение слоев. Этот признак стереотипен для всех изученных тканей и органов.

6. Выраженные нарушения структуры слизистых оболочек при сочетании пролиферативных и воспалительных процессов меняют оптические свойства тканей и вносят значительные изменения в оптические изображения, полученные методом оптической когерентной томографии. Гиперплазия эпителия с гиперкератозом и акантозом, папилломатоз и клеточная инфильтрация соединительной ткани уменьшают контраст между слоями на оптическом изображении, границы между ними теряют четкость, а при нарастании структурных изменений приводят к нарушению горизонтальной упорядоченности элементов изображения.

7. Неопластические изменения в слизистых оболочках имеют общие признаки и закономерности формирования оптических изображений, полученных методом оптической когерентной томографии, в зависимости от тяжести неоплазии. Легкая степень дисплазии эпителия не имеет характерных оптических признаков на изображении, полученном методом оптической когерентной томографии. Тяжелая степень дисплазии и рак in situ изменяют оптические свойства как эпителия, так и подлежащей

соединительной ткани, в результате чего теряется контраст между этими слоями и происходит почти полная потеря структурности оптических изображений, полученных методом оптической когерентной томографии. При инвазивном раке в слизистых оболочках независимо от их локализации нарушаются слоистость и структурность, что приводит не только к полной потере контраста между эпителием и подлежащей соединительной тканью, но и к уменьшению глубины изображения.

8. Выявленные с помощью оптической когерентной томографии закономерности изменения оптических свойств тканей слизистых оболочек человека отражают патологические пространственные изменения и степень нарушения морфологической упорядоченности в зависимости от тяжести патологического процесса и могут служить основой прижизненной диагностики. Оптическая когерентная томография демонстрирует высокую чувствительность (82 - 98 %) и специфичность (71- 98 %) в распознавании неоплазии слизистых оболочек полости рта, гортани, шейки матки, мочевого пузыря. Количественная оценка контраста оптических изображений, полученных методом оптической когерентной томографии, позволяет провести дифференциальную диагностику патологических процессов в слизистых оболочках и повысить диагностическую точность метода.

9. Оптическая когерентная томография, являясь высокоразрешающнм неинвазивным быстродействующим прижизненным методом изучения структурной организации тканей и органов, способна дать достоверную информацию о морфологических изменениях эпителиев и подэпителиальных слоев слизистых оболочек, что может быть использовано при скрининговых обследованиях населения для выявления патологии слизистых оболочек в различных областях клинической медицины, а также при мониторинге динамики развития патологического процесса и эффективности проводимого лечения.

Практические рекомендации

Результаты проведенного исследования показали, что оптическая когерентная томография, являясь высокоразрешающим неинвазивным быстродействующим прижизненным методом визуализации, представляет собой новый способ изучения структурной организации тканей и органов. Новый принцип анализа пространственной организации слизистых оболочек позволяет признать его пригодность для проведения клинических исследований в выявлении патологических изменений в органах и тканях человека и предложить практическому здравоохранению следующие рекомендации по использованию оптической когерентной томографии:

1. В диагностике злокачественных новообразований и для выявления очагов малигиизации в слизистых оболочках с целью определения фокуса патологии.

2. Для дифференциальной диагностики патологических процессов со сходными клиническими проявлениями.

3. Для оптимизации проведения прицельной биопсии.

4. Для определения линейных границ распространенности патологического процесса, уточнения стадии заболевания и определения линии адекватной резекции при выполнении щадящих операций.

5. Для мониторинга эффективности проведения терапии, процессов репарации и раннего выявления рецидивов при наблюдении за отдаленными результатами лечения.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в журналах, рекомендованных ВАК:

1. Sergeev A.M., Gelikonov V.M., Gelikonov G.V., Feldchtein F.I., Kuranov R.V., Gladkova N.D., Shakhova N.M., Snopova L.B., Shakhov A.V., Kuznetzova I.A., Denisenko A.N., Pochinko V.V., Chumakov Y.P., Streltzova O.S. In vivo endoscopic OCT imaging of precancer and cancer states of human mucosa // Optics Express. - 1997. - V. 1, N 13. - P. 432-440.

2. Feldchtein F.I., Gelikonov G.V., Gelikonov V.M., Kuranov R.V., Sergeev A.M., Gladkova N.D., Shakhov A.V., Shakhova N.M., Snopova L.B., Terent'eva А.В., Zagainova E.V., Chumakov Y.P., Kuznetzova I.A. Endoscopic applications of optical coherence tomography // Optics Express. -1998. -V. 3, N 6. - P. 257-270.

3. Гладкова Н.Д., Петрова Г.А., Никулин H.K., Раденска-Лоповок С.Г., Снопова Л.Б., Чумаков Ю.П., Насонова В.А., Геликонов В.М., Геликонов Г.В., Куранов Р.В., Сергеев A.M., Фельдштейн Ф.И. Возможности оптической когерентной томографии в оценке патологических состояний кожи // Российский журнал кожных и венерических болезней. - 1999. -№ 5. - С. 9-18.

4. Kamensky V., Feldchtein F., Gelikonov V., Snopova L., Muraviov S., Malyshev A., Bityurin N., Sergeev A. In situ monitoring of laser modification process in human cataractous lens and porcine cornea using coherence tomography // Journal of Biomedical Optics. - 1999. - V. 4, N 1. - P. 137143.

5. Gladkova N.D., Petrova G.A., Nikulin N.K., Radenska-Lopovok S.G., Snopova L.B., Chumakov Y.P., Nasonova V.M., Gelikonov V.M., Gelikonov G.V., Kuranov R.V., Sergeev A.M., Feldchtein F.I. In vivo optical coherence tomography imaging of human skin: norm and pathology // Skin Research and Technology. - 2000. - № 6. - P. 6-16.

6. Shakhov A.V., Terentjeva A.B., Kamensky V.A., Snopova L.B., Gelikonov V.M., Feldchtein F.I., Sergeev A.M. Optical Coherence Tomography Monitoring for Laser Surgery of Laryngeal Carcinoma // Journal of Surgical Oncology. - 2001. - V. 77. - P. 253-258.

7. Zagaynova E.V., Strelzova O.S., Gladkova N.D., Snopova L.B., Gelikonov G.V., Feldchtein F.I., Morozov A.N. In vivo optical coherence tomography

feasibility for bladder disease // J. Urology. - 2002. - V. 167, N 3. - P. 14921496.

8. Kuranov R.V., Sapozhnikova V.V., Turchin I.V., Zagainova E.V., Gelikonov V.M., Kamensky V.A., Snopova L.B., Prodanetz N.N. Complementary use of cross-polarization and standard OCT for differential diagnosis of pathological tissues // Optics Express. - 2002. - V. 10, N 15. - P. 707-713.

9. Кузнецова И.А., Гладкова Н.Д., Качалина T.C., Шахова Н.М., Снопова Л.Б., Геликонов В.М., Каменский В.А. Оптическая когерентная томография в оценке состояния шейки матки. Норма и патологические состояния // Акушерство и гинекология. - 2003. - № 5. - С. 20-23.

10. Кузнецова И.А., Гладкова Н.Д., Качалина Т.С., Шахова Н.М., Снопова Л.Б., Геликонов В.М., Каменский В.А. Оптическая когерентная томография в оценке состояния шейки матки. Диагностическая эффективность оптической когерентной томографии при неоплазии шейки матки // Акушерство и гинекология. - 2003. - № 6. - С. 33-36.

11. Снопова Л.Б., Гладкова Н.Д., Шахова Н.М., Загайнова Е.В., Кузнецова И.А., Проданец Н.Н., Куранов Р.В., Геликонов В.М., Турчнн И.В., Сапожникова В.В., Каменский В.А. Перспективные морфологические исследования в оптической когерентной томографии // Нижегородский медицинский журнал. - 2003. -№ 1. - С. 57-61.

12. Sapozhnikova V.V., Kamensky V.A., Kuranov R.V., Kutis I., Snopova L.B., Myakov A.V. In vivo visualization of Tradescantia leaf tissue and monitoring the physiological and morphological states under different water supply conditions using optical coherence tomography // Planta. - 2004. - V. 219, N 4.-P. 601-609.

13. Фомина Ю.В., Урутина M.H., Леонтьев В.К., Гладкова Н.Д., Гажва С.И., Снопова Л.Б., Геликонов Г.В., Каменский В.А. Оптическая когерентная томография в оценке состояния слизистой оболочки полости рта. Сообщение I. Нормальная слизистая оболочка II Стоматология. - 2004. -№ 3. - С. 15-21.

14. Фомина Ю.В., Гладкова Н.Д., Леонтьев В.К., Урутина М.Н., Гажва С.И., Снопова Л.Б., Геликонов Г.В., Каменский В.А. Оптическая когерентная томография в оценке состояния слизистой оболочки полости рта. Сообщение II. Доброкачественные и злокачественные заболевания // Стоматология. - 2004. - № 4. - С. 25-32.

15. Мелехина М.А., Терентьев И.Г., Коссовский Л.В., Гладкова Н.Д., Цыганова Т.А., Чумаков Ю.П., Каменский В.А., Снопова Л.Б. Оценка состояния конъюнктивы и роговицы с помощью метода оптической когерентной томографии // Офтальмохирургия. - 2004. - № 4. - С. 41—46.

16. Гладкова Н.Д., Шахова Н.М., Шахов Б.Е., Снопова Л.Б. Оптическая когерентная томография - новая высокоразрешающая технология визуализации структуры тканей. Сообщение II. Оптические изображения доброкачественных и злокачественных состояний. // Вестник рентгенологии и радиологии. - 2004. - № 2. - С. 44-54.

17. Снопова JI.Б. Морфо-функциональный подход к интерпретации изображений слизистых оболочек, полученных методом оптической когерентной томографии // Ремедиум. Спецвыпуск. Онкология. - 2004. -№ 4. - С.38-39.

18. Снопова Л.Б.. Морфологическое обоснование визуализации интактных слизистых оболочек человека методом оптической когерентной томографии // Морфологические ведомости. - 2008. - № 3-4. - С. 206208.

19. Снопова Л.Б., Раденска-Лоповок С.Г., Гладкова Н.Д. Морфологическое обоснование визуализации патологических процессов в слизистых оболочках человека методом оптической когерентной томографии // Морфологические ведомости. - 2008. - № 3-4. - С. 209-211.

Публикации в других изданиях:

20. Sergeev A.M., Gladkova N.D., Feldchtein F.I., Gelikonov G.V., Gelikonov V.M., Snopova L.B., Ioannovich J., Antoniou I., Dunn A., Richards-Kortum R.R. Melanin effect on light scattering in tissues: from electrodynamics of living cells to OCT imagins // Coherence Domain Optical Methods in Biomedical Science and Clinical Applications. Proc. of SPIE. - 1997. - V. 2981-09.-P. 58-63.

21. Shakhova N.M., Kuznetzova I.A., Gladkova N.D., Snopova L.B., Pochinko V.V., Chumakov Y.P., Gelikonov G.V., Gelikonov V.M., Feldchtein F.I., Kuranov R.V., Sergeev A.M. Endoscopic OCT for imaging of uterine body and cervix pathologies // Coherence Domain Optical Methods in Biomedical Science and Clinical Applications II. Proc. of SPIE, V.V. Tuchin and J.A. Izatt, Editors. - 1998. - V. 3251-08. - P. 59-66.

22. Sergeev A.M., Shakhova N.M., Kuznetzova I.A., Gelikonov V.M., Gelikonov G.V., Feldchtein F.I., Kuranov R.V., Gladkova N.D., Snopova L.B., Almazov V. Endoscopic OCT for in vivo imaging of precancer and cancer states of human mucosa // Optical and Imaging Techniques for Biomonitoring III. Proc. of SPIE, H.-J. Foth, R. Marchesini, and H. Podbielska, Editors. - 1998. -V. 3196.-P. 129-134.

23. Sergeev A.M., Feldchtein F.I., Gelikonov G.V., Kuranov R.V., Gelikonov V.M., Kuznetzova I.A., Snopova L.B., Shakhova N.M., Denisenko A.N., Almazov V. Integrated endoscopic OCT system and in vivo images of human internal organs // Coherence Domain Optical Methods in Biomedical Science and Clinical Applications II. Proc. of SPIE, V.V. Tuchin and J.A. Izatt, Editors. - 1998. - V. 3251-14. - P. 36^6.

24. Gladkova N.D., Shakhova N.M., Shakhov A.V., Petrova G.A., Zagaynova E.V., Snopova L.B., Kuznetzova I.A., Chumakov Y.P., Feldchtein F.I., Gelikonov V.M., Gelikonov G.V., Kamensky V.A., Kuranov R.V., Sergeev A.M. OCT monitoring of the pathophysiological processes // Coherence Domain Optical Methods in Biomedical Science and Clinical Applications III. Proc SPIE. - 1999. - V. 3598. - P. 86-97.

25. Gladkova N.D, Petrova G.A., Dcrpaluk E.N., Nikulin N.K., Snopova L.B., Feldchtein F.I, Gelikonov V.M, Gelikonov G.V, Kuranov R.V. Optical cohcrcnce tomography in differential diagnosis of skin pathology // Coherence Domain Optical Methods in Biomedical Science and Clinical Applications III. Proc. of SPIE. - 2000. - P. 104-113.

26. Гладкова Н.Д, Загайнов B.E, Загайнова E.B, Кузнецова И.А, Петрова Г.А, Снопова Л.Б., Терснтьева А.Б, Чумаков Ю.П, Шахов А.В, Шахова Н.М, Геликонов В.М, Геликонов Г.В, Иксанов P.P., Куранов Р.В, Сергеев A.M., Фельдштейн Ф.И. Способ диагностики in vivo патологической зоны в слоистой системе биологического органа эпителий-подлежащая соединительная ткань // Патент РФ № 2169525. -2001. -Бюл.№ 18.-С. 193-194.

27. Снопова Л.Б., Гладкова Н.Д, Шахова Н.М, Абелевич А.И, Шахов А.В, Терентьева А.Б, Загайнова Е.В, Стрельцова О.С, Кузнецова И.А, Каменский В.А. Морфологическое обоснование оптической когерентной томографии - метода визуализации структур слизистых оболочек // Успехи современного естествознания. - 2003. - № 10. - С. 97-99.

28. Шахова Н.М, Сапожникова В.В, Петрова С.А, Терентьев И.Г, Лощенов В.Б, Снопова Л.Б. Оптические методы в диагностике неопластических процессов шейки матки и вульвы // Лазерная медицина. - 2003. - Том. 7. - № 3-4. - С. 65-71.

29. Feldchtein F.I, Gladkova N.D, Snopova L.B., Zagaynova E.V, Strelzova

0.5, Shakhov A.V, Terent'eva A.B, Shakhova N.M, Kuznetzova I.A, Gelikonov G.V, Gelikonov V.M, Kamensky V.A, Donchenko E. Blinded recognition of optical coherence tomogrephy images of human mucosa precancer // Coherence Domain Optical Methods and Optical coherence tomography in Biomedicine. Proc SPIE. - 2003. - V. 4956. - P. 89-94.

30. Shakhova N.M, Gelikonov G.V, Kamensky V.A, Kuranov R.V, Sapozhnikova V.V, Turchin I.V, Gladkova N.D, Snopova L.B., Kuznetzova

1.A. New advances in optical coherence tomography for diagnostics of cervical neoplasia // Optical coherence tomography and Coherence Techniques. Pros, of SPIE, W. Drexler, Editor. - 2003. - P. 138-143.

31. Zagaynova E.V, Streltzova O.S, Gladkova N.D, Shakhova N.M, Feldchtein F.I, Kamensky V.A, Gelikonov G.V, Snopova L.B., Donchenko E. Optical coherence tomography in diagnostics of precancer and cancer of human bladder // Laser in Surgery: Advanced Characterization, Therapeutics, and Systems XIV. Pros of SPIE. San Jose. - 2004. - P. 75-81.

32. Кузнецова И.А, Гладкова H. Д, Шахова Н. М, Качалина Т. С, Снопова Л.Б., Кутис И.С. Возможности метода оптической когерентной томографии в визуализации слизистой шейки матки // В кн.: «Поликлиническая гинекология» (п/ред. проф. В.Н. Прилепской). -Москва. - «МЕДпресс-информ». - 2004. - с. 91-104.

33. Абелевич А.И, Снопова Л.Б. Способ дооперационного определения дисталыюй границы резекции прямой кишки при раке // Патент РФ №2290070. - 2006. - Бюл. № 36,- С. 182-183.

34. Стрельцова О.С., Загайнова Е.В., Крупин В.Н., Гладкова Н.Д., Снопова Л.Б., Власов В.В. Методы диагностики состояния слизистой оболочки мочевого пузыря // Учебное пособие для врачей. Издательство НГМА. -Нижний Новгород. - 2007. - 56 с.

35. Гладкова Н.Д., Шахова Н.М., Снопова Л.Б., Геликонов Г.В., Фельдштейн Ф.И. Оптический когерентный томограф. Процедура исследования. Идентификация ОКТ-изображений // В кн.: «Руководство по оптической когерентной томографии» (п/ред. Гладковой Н.Д., Шаховой Н.Д., Сергеева A.M.). - Москва. - Физматлит, Медкнига. -2007. - С. 25-59.

36. Снопова Л.Б., Гладкова Н.Д., Раденска-Лоповок С.Г., Юнусова К.Э. Морфологическое обоснование ОКТ-изображений тканей человека. // В кн.: «Руководство по оптической когерентной томографии» (п/ред. Гладковой Н.Д., Шаховой Н.Д., Сергеева A.M.). - Москва. - Физматлит, Медкнига. - 2007. - С. 60-85.

Заказ № 568 Подписано в печать 17.03.10 Тираж 120 экз. Усл. п.л.

Напечатано ООО «Спринто», тел.: (831) 428-11 -52,428- И -57 www.sprinto.ru, email: sprinto@sprinto.ru

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Снопова, Людмила Борисовна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. История развития метода ОКТ.

1.2. Приборная реализация метода ОКТ.

1.3. Эндоскопические ОКТ - сканеры.

1.4. Оптические свойства биологических тканей.

1.5. Идентификация ОКТ-изображений.

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Характеристика объектов исследования.

2.1.1. Слизистая оболочка шейки матки.

2.1.2 Слизистая оболочка полости рта.

2.1.3. Слизистая оболочка гортани.

2.1.4. Слизистая оболочка конъюнктивы.

2.1.5. Слизистая оболочка мочевого пузыря.

2.1.6. Слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта.

2.2. Морфологическое исследование структуры слизистых оболочек.

2.3. Метод ОКТ.

2.3.1.Принцип метода.

2.3.2. Характеристика ОКТ-устройства.

2.3.3. Характеристика ОКТ-зондов.

2.3.4. Процедура ОКТ-исследования.

2.4. Методы оценки эффективности ОКТ.

Глава 3. ИДЕНТИФИКАЦИЯ СТРУКТУР НА ОКТ-ИЗОБРАЖЕНИЯХ.

3.1. Прицельное ОКТ-исследование.

3.1.1 Прямые сопоставления ОКТ-изображений и гистологических срезов, полученных с участка слизистой оболочки, помеченного иглами.

3.1.2. Прямые сопоставления ОКТ-изображений и гистологических срезов с использованием хирургической нити.

3.2. Закономерности формирования ОКТ-изображений интактных слизистых оболочек.

3.2.1. Влияние структурно-функциональных особенностей многослойного эпителия на его оптические характеристики.

3.2.2. Влияние структурно-функциональных особенностей подлежащей, соединительной ткани на формирование ОКТ-изображения слизистых оболочек, покрытых многослойным эпителием.106л

3.2.3'. Граница между многослойным эпителием и подлежащей соединительной тканью.

3.3. Визуализация полостных элементов (слизистых желез и сосудов).

3.4. Визуализация слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта.

Глава 4. ОКТ-ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТАКТНЫХ СЛИЗИСТЫХ ОБОЛОЧЕК РАЗЛИЧНОЙ ЛОКАЛИЗАЦИИ.

4.1. Интактная слизистая оболочка шейки матки:.

4.2. Интактная слизистая оболочка различных отделов полостифта.120'

4.3. Интактная слизистая оболочка различных отделов гортани.

4.4. Интактная слизистая!оболочка конъюнктивы.

4.5. Интактная слизистая оболочка'мочевого пузыря.

4.6. Интактная слизистая.оболочка различных отделов желудочно-кишечного тракта.

Глава 5. ОКТ-ЭКВИВАЛЕНТЫ ДОБРОКАЧЕСТВЕННЫХ ПАТОМОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СЛИЗИСТЫХ ОБОЛОЧКАХ РАЗЛИЧНОЙ ЛОКАЛИЗАЦИИ.

5.1. ОКТ-визуализация состояний, сопровождающихся преимущественно изменениями эпителия.

5.2. ОКТ-визуализация состояний, сопровождающихся^ преимущественно изменениями в соединительной ткани.

5.3. ОКТ-визуализация сочетания нескольких патоморфологических состояний в слизистых оболочках.

5.4.ОКТ-визуализация эрозии и язвы.

Глава 6. ОКТ-ВИЗУАЛИЗАЦИЯ НЕОПЛАСТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

6.1. Дисплазия и рак in situ.

6.2. Микроинвазивный рак.

6.3. Инвазивный рак.

Глава 7. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ОКТ В ВИЗУАЛИЗАЦИИ СЛИЗИСТЫХ ОБОЛОЧЕК.

7.1. Количественная оценка контраста ОКТ-изображений.

7.2. Результаты "слепого" распознавания малигнизации слизистых оболочек различной локализации.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Морфологическая оценка слизистых оболочек человека методом оптической когерентной томографии"

Создание новых методов визуализации представляет собой актуальное и исключительно важное направление в биологии. Основными требованиями, предъявляемыми к современным технологиям, являются высокая разрешающая способность, возможность прижизненного быстрого получения изображений с минимальным повреждающим действием, портативность и относительная дешевизна регистрирующей аппаратуры. Такие тенденции в разработке новых методов построения изображений биологических тканей продиктованы современными подходами к изучению морфо-функционального состояния биологических тканей. Получение прижизненных изображений биологических объектов безвредным, безболезненным и нетравматичным способом весьма актуально как для фундаментальных исследований живых систем, так и для биомедицинских приложений - ранней диагностики заболеваний, применения адекватных, минимально инвазивных, органосохраняющих способов лечения.

Известные методы получения изображения биологических тканей, такие как рентгеновская компьютерная томография, магнитно-резонансная томография и ультрасонография, позволяют визуализировать структурные особенности тканей в человеческом организме с пространственным разрешением 1000-100 мкм [131, 272]. Этого, однако, недостаточно для идентификации многих важных патологических процессов, таких как атрофия, гиперплазия и метаплазия эпителия, отек и клеточная инфильтрация соединительной ткани и ранних неопластических изменений - дисплазии и карциномы in situ. В последнее время предпринимаются попытки приблизить разрешающую способность методов к клеточному уровню (~10 мкм), что стало возможным для ядерного магнитного резонанса с использованием сильного магнитного поля [304] и для таких оптических методов, как конфокальная микроскопия [235, 276] и низкокогерентная оптическая интерферометрия [21, 71, 125, 151, 298]. Последняя, на наш взгляд, имеет все предпосылки для того, чтобы стать одним из существенных шагов на этом пути.

Низкокогерентная оптическая интерферометрия^ дающая субмиллиметровое пространственное разрешение, была впервые использована в работе японских авторов [282] для наблюдения неоднородностей структуры в образцах материалов для оптоэлектроники.

Термин "оптическая когерентная томография" (ОКТ) появился в 1991 году в работе коллектива американских ученых под руководством^ З.С.Рирто^ [185], посвященной расширению возможностей низкокогерентной интерферометрии: к одномерной картине оптических неоднородностей в глубину зондируемого объекта было добавлено поперечное механическое сканирование луча, и запись двумерных изображений. Понятие «томография» не совсем точное и означает послойное-восстановление изображений путем решения- некоторой обратной математической задачи, однако термин «оптическая когерентная, томография» признан сейчас во всем мире;. На. настоящий'момент в мире более 100-исследовательских групп - из Массачусетского технологического института, Калифорнийского университета в Ирвайне, Венского университета, Медицинского лазерного центра в Любеке, Института прикладной физики; Российской Академии Наук (ИПФ РАН) в Нижнем Новгороде - развивают метод ОКТ, прежде всего, применительно к тканям человека.

Важными характеристиками метода ОКТ являются неинвазивность, безопасность используемого излучения' в ближнем инфракрасном (ИК) диапазоне с мощностью порядка 1 мВт. Глубина зондирования, достигающая« 1,5-2 мм, является достаточной для обследования покровных тканей, малодоступных для других высокоразрешающих методов получения изображения. Разрешение в 10-15 мкм позволяет различать структуру оптических неоднородностей биологических тканей, обусловленных вариациями коэффициента обратного отражения. Интерпретация этих изображений является серьезной задачей с точки зрения морфологии и представляет интерес для-клинического использования OKT. Информация о ткани, получаемая с помощью ОКТ, является прижизненной и отражает не только структуру, но и особенности ее функционального состояния. Метод исключает травму и не имеет ограничений, присущих традиционной биопсии.

Возможность ОКТ изучать внутреннюю структуру тканей с высоким разрешением делает метод весьма перспективным для проведения прицельной биопсии с целью раннего обнаружения рака и предраковых состояний [39, 153, 160, 173, 177, 185, 208, 215, 269, 270]; предоперационного планирования линии резекции и интраоперационного мониторинга в минимально инвазивной хирургии [92, 209, 211, 212, 214, 232, 266], дифференциальной диагностики заболеваний со сходными клиническими проявлениями; мониторинга процессов репарации и раннего выявления рецидивов при наблюдении за отдаленными результатами лечения [124, 273]. Технические характеристики ОКТ обусловливают выбор объектов приложения метода. Ими могут быть кожа [15, 20, 53, 172, 227, 264], слизистые оболочки, [19, 96, 157, 189, 258, 263, 265, 268, 302, 317], кровеносные сосуды [126, 223, 224, 226, 283, 311], ткани глаза, прозрачные в ближнем ИК диапазоне [152, 175, 201, 219, 234, 288], зубы [73, 156, 307], мозговые оболочки и верхние слои тканей мозга после трепанации черепа или интраназального доступа [107, 232, 246, 247, 252, 253], биоматериалы [156, 192].

Благодаря созданию микрозонда и совмещению его со стандартными эндоскопами, доступными для ОКТ стали слизистые оболочки дыхательных путей (ОКТ-ларингоскопия, ОКТ-бронхоскопия) [84, 266], желудочно-кишечного тракта (ОКТ-фиброгастродуоденоскопия) [196, 263, 265, 271, 321], мочевыводящих путей (ОКТ-цистоскопия) [68, 157, 268], внутренних половых органов женщин (ОКТ-кольпоскопия, ОКТ-гистероскопия) [38, 157, 268], а так же некоторые органы брюшной полости, висцеральная и париетальная брюшина (ОКТ-лапароскопия) [157].

Методом ОКТ могут быть оценены структурные изменения эпителия и подлежащих слоев слизистых оболочек человека, что свидетельствует о перспективности его применения: для получения прижизненной информации о структурных изменениях органа, сопоставимой с данными эксцизионной биопсии, и уже сегодня дает повод некоторым авторам называть метод ОКТ «оптической биопсией» [125, 127-129, 168].

Результаты ОКТ-исследований интактных и патологически измененных тканей показали, что найден новый; морфологический способ анализа» и разработаны способы его применения для решения диагностических задач. В данной работе впервые дана морфологическая; оценка изображений; полученных с помощью нового метода неинвазивного исследования эпителия*и субэпителиальных структура слизистых оболочках человека!.

Любой вид диагностики основан , на изучении- параметров * обследуемого объекта и сравнении: их с существующим эталоном; Работы- по идентификации- ОКТ-изображений были начаты исследователями ¿различных групп с момента рождения метода [185]; и, соответственно' уровню» разрешающей способности метода - 15 мкм, «золотым; стандартом» при интерпретации ОКТ-изображений является; гистологический анализ. Работы по сравнению ОКТ-изображений с гистологической структурой тканей относятся в подавляющем большинстве к исследованиям,, проведенным с, помощью ротационного сканера, получившего наибольшее распространение у зарубежных научных групп и устроенного аналогично зондам высокочастотного ультразвука. [142, 250- 308]. Кроме того, исследования касались единичных объектов, в; них не предпринималось, попыток обобщения признаков, не; проводилось сравнений ОКТ-изображений; различных тканей и органов [105, 139, 181, 196, 237]. В литературе отсутствуют работы по морфологическому обоснованию метода ОК'Г в, исследовании слизистых оболочек с помощью торцевого зонда, в которых были бы применены методы идентификации слоев, проанализированы принципы формирования ОКТ-изображений в зависимости от строения слизистых оболочек, проведено сравнение ОКТ-изображений слизистых оболочек различной локализации в норме, определены общие для всех слизистых оболочек признаки патологических процессов.

Цель работы: разработать- новый принцип морфологического анализа биологических тканей для оценки структурных изменений в слизистых оболочках человека, основанный на методе оптической когерентной томографии.

Задачи:

1. С помощью сравнительного анализа нового метода неинвазивной визуализации — оптической когерентной томографии - и традиционных способов гистологического изучения тканей найти морфологические эквиваленты на оптических изображениях тканей и органов, позволяющие оценить их структуру без взятия биопсии.

2. Определить морфологические признаки оптических изображений тканей слизистых оболочек, полученных методом оптической когерентной томографии и выявить общие закономерности формирования оптических изображений интактных слизистых оболочек различной локализации. Обосновать возможности оптической когерентной томографии отражать особенности морфологического строения слизистых оболочек.

3. Дать характеристику оптических признаков патологических процессов на основе сравнительной оценки морфологических изменений« слизистых оболочек и прижизненной оценки их структуры с помощью оптической когерентной томографии и разработать сравнительно-морфологические критерии оценки с помощью оптической когерентной томографии структуры слизистых оболочек при патологических отклонениях.

4. При злокачественных процессах в слизистых оболочках дать характеристику их оптических признаков в зависимости от выраженности процесса и выявить общие закономерности визуализации неоплазии.

5. Оценить с помощью статистических методов исследования* диагностическую эффективность метода оптической когерентной томографии. Научная новизна

Разработан новый фундаментальный принцип изучения организации эпителиев, и подэпителиальных структур с помощью высокоразрешающего метода визуализации - оптической когерентной томографии.

Гистологическая - структура интактных слизистых оболочек имеет эквиваленты на оптических изображениях, полученных методом оптической когерентной томографии, за счет различий в рассеянии света структурными1 компонентами тканей и органов. На оптических изображениях интактных. слизистых оболочек идентифицируются слои, отражающие их упорядоченную горизонтальную архитектуру.

Впервые установлены, оптические признаки изменения- структуры слизистых оболочек. На оптических изображениях эпителия, полученных методом оптической когерентной» томографии, визуализируются гиперплазия, атрофия, гиперкератоз, акантоз, метаплазия; определяемые по размерам, верхнего слоя; интенсивности оптического сигнала, структурности и характеру границы с подлежащим слоем. На. оптических изображениях соединительной ткани, визуализируются отек и клеточная инфильтрация, определяемые по интенсивности и неоднородности оптического сигнала. Изменения свойств оптического сигнала на изображениях, полученных методом оптической когерентной томографии; обусловлены количеством клеток, их формой, накоплением- кератогиалина и кератина или интерстициальной жидкости, неровностью базальной мембраны. Выявленные оптические феномены универсальны. Для- всех слизистых оболочек показано, что достоверным оптическим признаком доброкачественного характера патологического процесса в слизистых оболочках является слоистая структура оптических изображений, полученных методом оптической когерентной томографии.

Выявлено, что патологические процессы в слизистых оболочках, морфологически характеризующиеся присутствием нескольких состояний, таких как гиперплазия эпителия с гиперкератозом и акантозом, папилломатоз и клеточная инфильтрация соединительной ткани, уменьшают контраст между слоями на оптическом изображении, полученном методом оптической когерентной томографии, и при прогрессировании структурных нарушений приводят к исчезновению горизонтальной упорядоченности элементов изображения.

Установлены закономерности формирования оптических изображений, полученных методом оптической когерентной томографии, гистологически верифицированных неопластических процессов в слизистых оболочках различной локализации в зависимости от тяжести процесса - от легкой степени дисплазии до- инвазивного рака. Оптические изображения легкой степени дисплазии эпителия не обладают специфичностью, в целом остаются структурными и отражают такие признаки, как ороговение, гиперплазия многослойного плоского эпителия, акантоз. При тяжелой дисплазии и раке in situ теряется контраст между эпителием и стромой, что выражается в полной или почти полной потере структурности оптических изображений, полученных методом оптической когерентной томографии. При исследовании инвазивных форм рака независимо от вида слизистой оболочки метод демонстрирует бесструктурные оптические изображения и быстрое затухание оптического сигнала по глубине. Доказано, что специфичность оптического сигнала на изображениях, полученных методом оптической когерентной томографии при неоплазии, обусловлена увеличением количества клеточных элементов, изменением размеров и формы клеток, ядерным полиморфизмом, увеличением ядерно-цитоплазматического отношения, нарушением взаимоотношений между клетками, а также между клетками и базальной мембраной.

Впервые применены количественные методы определения контраста в системе «эпителий — субэпителиальный слой» на оптических изображениях, полученных методом оптической когерентной томографии интактных и патологически измененных слизистых оболочек. Показано, что количественные характеристики контраста позволяют более точно определить степень патоморфологических нарушений, что способствует повышению эффективности метода.

Научная новизна исследования подтверждена патентами

• «Способ диагностики in vivo патологической зоны в слоистой системе биологического органа эпителий - подлежащая соединительная ткань». Гладкова Н.Д., Загайнов В.Е., Загайнова Е.В., Кузнецова И.А., Петрова Г.А., Снопова Л.Б., Терентьева А.Б., Чумаков Ю.П., Шахов A.B., Шахова Н.М., Геликонов В.М., Геликонов Г.В., Иксанов P.P., Куранов Р.В., Сергеев A.M., Фельдштейн Ф.И. Патент РФ № 2169525. - 2000. - Бюл. № 18. - С. 93-94.

• «Способ дооперационного определения дистальной границы резекции прямой кишки при раке». Абелевич А.И., Снопова Л.Б. Патент РФ № 2290070. - 2006. - Бюл. № 36. - С. 182-183. Научно-практическая значимость

Разработанный новый фундаментальный принцип изучения структурной организации тканей и органов с помощью высокоразрешающего неинвазивного быстродействующего прижизненного метода получения изображений - оптической когерентной томографии - позволяет отличать интактную ткань от патологически измененной, давая информацию о морфологических изменениях эпителиев и подэпителиальных слоев слизистых оболочек. Установленные закономерности в отображении слоистого строения интактных слизистых оболочек человека и в обнаружении патологических процессов, изменяющих оптические свойства тканей, позволяют:

1) применить метод оптической когерентной томографии для дифференциальной диагностики патологических процессов в слизистых оболочках человека;

2) определить линейные границы распространенности патологического процесса;

3) в реальном времени выбрать оптимальный для прицельной биопсии участок с потерей характерной для интактной слизистой оболочки структурой оптических изображений и наличием оптических критериев неоплазии, избежав проведения необоснованных вмешательств. Оптимизация прицельной биопсии с помощью оптической когерентной томографии позволяет снизить число и повысить информативность биопсий при динамическом исследовании;

4) получать информацию в момент обследования больного, что в сочетании с высокой разрешающей способностью и неинвазивностью является веским аргументом для использования оптической когерентной томографии в качестве метода контроля органосохраняющих операций в минимально инвазивной хирургии. Возможность метода оптической когерентной томографии более точно по сравнению с визуальной оценкой детектировать границы опухоли делает его перспективным для интраоперационного планирования линии резекции при органосохраняющих и реконструктивных операциях, что позволит выполнить адекватное удаление опухоли и снизить процент рецидивов;

5) проводить мониторинг качества выполнения щадящих хирургических вмешательств в процессе послеоперационного динамического наблюдения за состоянием слизистых оболочек, контролировать эффективность проводимой терапии;

6) использовать оптическую когерентную томографию как скрининговый метод выявления патологии слизистых оболочек при популяционном обследовании населения.

Апробация и внедрение результатов исследования

Основные положения диссертации доложены и обсуждены: на 7 ежегодных международных симпозиумах по биомедицинской оптике (BIOS'96 - 98; 2000; 2003-2005) в Австрии, Италии, США; на 2 конференциях по лазерам и электронной оптике CLEO (Сан-Франциско, Калифорния, США, 1998; Балтимор, США, 1999); на 17 международном конгрессе по раку, Рио де Жанейро, Бразилия, 1998; на международном конгрессе "Лазер и медицина-99", Москва, 1999; на Юбилейном симпозиуме, посвященном 10-летию Ассоциации фониатров и фонопедов "Заболевания голосового аппарата и верхних дыхательных путей", Москва-Владимир, 2001; на научно-практической конференции, посвященной 60-летию окружного военного клинического госпиталя "Актуальные проблемы современной практической медицины", Подольск, 2001; на 3 Конференции по диагностическому оптическому имиджингу Национального института здоровья, Бетезда, США, 2002; на конференции Средиземноморья, 2002; на восьмой Российской' гастроэнтерологической неделе, Москва, 2002 г.;. на Всероссийской конференции с международным участием "Проблема реабилитации в оториноларингологии", Самара, 2003; на конференции РАЕ "Фундаментальные и прикладные исследования в медицине", Греция, 2003; на 11 Центральноевропейском конгрессе по колопроктологии, Граз, Австрия, 2006; на III Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы урологии. Заболевания предстательной железы. Новые технологии в урологии», Уфа, 2007; на международном, симпозиуме- «Актуальные проблемы биофотоники», Нижний Новгород-Москва. 2007; на 3-ей Троицкой-конференции «Медицинская физика и инновации в медицине», Троицк, июнь 2008- г., на международном симпозиуме «Актуальные проблемы биофотоники», Нижний Новгород - Самара, 2009.

Материалы диссертации нашли отражение в научно-исследовательских работах, выполненных в институте прикладной физики РАН и Нижегородской государственной медицинской академии с участием автора, используются в циклах лекций и практических занятий на кафедрах гистологии с цитологией и эмбриологией, болезней уха, горла и носа НижГМЛ.

Для практических врачей с участием автора издано:

Учебное пособие для врачей:«Методы диагностики состояния слизистой: оболочки мочевого пузыря» // Стрельцова О.С. Загайнова Е.В:, Крупин B.H., Гладкова? Н.Д., Снопова Л.Б., Власов В.В. — Нижний Новгород: — Издательство НГМА. - 2007. - 56 с. - ISBN 978-5-7032-0670-6.

Руководство по оптической когерентной томографии» // Иод редакцией? д.м.н. проф. Н.Д. Гладковой, д.м.н. Н.М. Шаховой, чл.-корр. РАН д.ф.-м.н. А.М. Сергеева: - Mi — ФИЗМАТ ЛИТ. - 2007. - 296 с. - ISBN, 978-5-92210820-1. Публикации

По материалам диссертации опубликовано 36 работ. Объем и структура диссертации

Диссертация изложена? на 296 страницах: машинописного текста, содержит: 17 таблиц и 162 рисунка. Диссертация состоит из введения, обзора1 литературы, главы; описывающей материалы и методы исследований, 5 глав, собственных: исследований; обсуждения? результатов,., заключения, выводов; практических: рекомендаций; указателя литературы, включающего 89 отечественных и 233 иностранных источника.

Заключение Диссертация по теме "Клеточная биология, цитология, гистология", Снопова, Людмила Борисовна

ВЫВОДЫ

1. Морфологический анализ эпителиев и подлежащих тканей, основанный на получении оптических изображений методом оптической когерентной томографии, отражает закономерности организации интактных слизистых оболочек человека. Структура оптических изображений формируется за счет контраста, обусловленного различной интенсивностью оптического сигнала от тканей, входящих в состав слизистых оболочек.

2. Оптические изображения интактных слизистых оболочек имеют в своей структуре горизонтально расположенные слои с контрастной, ровной и непрерывной границей между ними. Эпителиальному слою в интактных слизистых оболочках, выстланных многослойным эпителием, и слизистой оболочке в целом в желудочно-кишечном тракте, соответствует верхний слой со слабым или умеренным уровнем оптического сигнала. Второй слой с высоким уровнем сигнала формируется за счет большой светорассеивающей способности соединительной ткани. Мышечная ткань детектируется как слой с низким уровнем сигнала.

3. Ороговение эпителия, морфологические особенности соединения эпителия и подэпителиального слоя соединительной ткани, ориентация и плотность расположения соединительнотканных волокон, а также структура подлежащих тканей, влияют на оптические признаки интактных слизистых оболочек и формируют характерную структуру оптических образов конкретных локализаций. Это выражается в особенностях визуализации эпителия и наличии разного количества слоев на оптических изображениях, полученных методом оптической когерентной томографии.

4. Патологические процессы в слизистых оболочках меняют взаимоотношения в динамической системе «эпителий - подэпителиальные структуры», что отражается на характере оптических изображений, полученных методом оптической когерентной томографии, в виде изменения контраста между слоями, интенсивности и глубины оптического сигнала.

5. Гиперплазия, атрофия, гиперкератоз эпителия, а также отек и клеточная инфильтрация соединительной ткани имеют универсальные оптические образы независимо от типа слизистых оболочек. Оптические изображения, полученные методом оптической когерентной томографии, достоверно отражают процессы метаплазии в эпителии слизистых оболочек. Универсальной закономерностью в структурной организации оптических изображений указанных процессов в слизистых оболочках является сохранение слоев. Этот признак стереотипен для всех изученных тканей и органов.

6. Выраженные нарушения структуры слизистых оболочек при сочетании пролиферативных и воспалительных процессов меняют оптические свойства тканей и вносят значительные изменения в оптические изображения, полученные методом оптической когерентной томографии. Гиперплазия эпителия с гиперкератозом и акантозом, папилломатоз и клеточная инфильтрация соединительной ткани уменьшают контраст между слоями на оптическом изображении, границы между ними теряют четкость, а при нарастании структурных изменений приводят к нарушению горизонтальной упорядоченности элементов изображения.

7. Неопластические изменения в слизистых оболочках имеют общие признаки и закономерности формирования оптических изображений, полученных методом оптической когерентной томографии, в зависимости от тяжести неоплазии. Легкая степень дисплазии эпителия не имеет характерных оптических признаков на изображении, полученном методом оптической когерентной томографии. Тяжелая степень дисплазии и рак in situ изменяют оптические свойства как эпителия, так и подлежащей соединительной ткани, в результате чего теряется контраст между этими слоями и происходит почти полная потеря структурности оптических изображений, полученных методом оптической когерентной томографии.

При инвазивном раке в слизистых оболочках независимо от их локализации нарушаются слоистость и структурность, что приводит не только к полной потере контраста между эпителием и подлежащей соединительной тканью, но и к уменьшению глубины изображения.

8. Выявленные с помощью оптической когерентной томографии закономерности изменения оптических свойств тканей слизистых оболочек человека отражают патологические пространственные изменения и степень нарушения морфологической упорядоченности в зависимости от тяжести патологического процесса и могут служить основой прижизненной диагностики. Оптическая когерентная томография демонстрирует высокую чувствительность (82 — 98 %) и специфичность (71— 98 %) в распознавании неоплазии слизистых оболочек полости рта, гортани, шейки матки, мочевого пузыря. Количественная оценка контраста оптических изображений, полученных методом оптической когерентной томографии, позволяет провести дифференциальную диагностику патологических процессов в слизистых оболочках и повысить диагностическую точность метода.

9. Оптическая когерентная томография, являясь высокоразрешающим неинвазивным быстродействующим прижизненным методом изучения структурной организации тканей и органов, способна дать достоверную информацию о морфологических изменениях эпителиев и подэпителиальных слоев слизистых оболочек, что может быть использовано при скрининговых обследованиях населения для выявления патологии слизистых оболочек в различных областях клинической медицины, а также при мониторинге динамики развития патологического процесса и эффективности проводимого лечения.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Результаты проведенного исследования показали, что оптическая когерентная томография, являясь высокоразрешающим неинвазивным быстродействующим прижизненным методом визуализации, представляет собой новый способ изучения структурной организации тканей и органов.

Новый принцип анализа пространственной организации слизистых оболочек позволяет признать его пригодность для проведения клинических исследований в выявлении патологических изменений в органах и тканях человека и предложить практическому здравоохранению следующие рекомендации по использованию оптической когерентной томографии:

1. В диагностике злокачественных новообразований и для выявления очагов малигнизации в слизистых оболочках с целью определения фокуса патологии.

2. Для дифференциальной диагностики патологических процессов со сходными клиническими проявлениями.

3. Для оптимизации проведения прицельной биопсии.

4. Для определения линейных границ распространенности патологического процесса, уточнения стадии заболевания и определения линии адекватной резекции при выполнении щадящих операций.

5. Для мониторинга эффективности проведения терапии, процессов репарации и раннего выявления рецидивов при наблюдении за отдаленными результатами лечения.

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Снопова, Людмила Борисовна, Москва

1. Абелевич А.И., Снопова Л.Б. Способ дооперационного определения дистальной границы резекции прямой кишки при раке: Патент РФ № 2290070. Бюл.№36 от 27.12.06. С. 182-183.

2. Адо А.Д., Новицкая В.В. Патологическая физиология. Томск: Томский университет, 1994. - 470 с.

3. Анохин JI.K. Очерки по физиологии функциональных систем. М: Медицина, 1975. - 447 с.

4. Афанасьев Ю.И., Кузнецов C.JL, Юрина Н.А. Гистология, цитология и эмбриология. М: Медицина, 2004. - 768 с.

5. Афанасьев Ю.И., Юрина Н.А. Гистология. Москва: Медицина, 1999. - 744 с.

6. Банин В.В., Быков B.JI. Terminología Histológica. Международные термины по цитологии и гистологии человека с официальным списком русских эквивалентов. ГЭОТАР-Медиа, 2009. 272 с.

7. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. М.: Медицина, 1990. - 543 с.

8. Быков B.JI. Гистология и эмбриология органов полости рта человека. СПб, 1996. - 53 с.

9. Быков В.Л. Функциональная морфология эпителиального барьера слизистой оболочки полости рта // Стоматология. 1997. - Т. 76. - №. 1. - С. 12-17.

10. Быков В.Л., Исеева Е.А. Защитные механизмы покровного эпителия слизистой оболочки пищевода человека // Морфология. 2006. - Т. 6. - С. 12-24.

11. Власов В.В. Эффективность диагностических иследований. М: Медицина, 1998. - 256 с.

12. Волгарева Г.М., Завалишина Л.Э., Андреева Ю.Ю., Штиль A.A., Франк Г.А. Гиперэкспрсссия клеточного белка P16INK4A в эпителиальных злокачественных опухолях, индуцированных вирусами папилломы человека // Архив патологии. 2008. - Т. 5. - С. 57-61.

13. Геликонов В.М., Геликонов Г.В., Гладкова Н.Д., Леонов В.И., Сергеев A.M., Фельдштейн Ф.И. Оптоволоконный интерферометр и оптоволоконный пьезоэлектрический модулятор. Патент РФ № 2100787. Бюл. № 36. Приоритет от 01.03.1995.

14. Геликонов В.М., Геликонов Г.В., Куранов Р.В., Сергеев A.M., Фельдштейн Ф.И. Оптический интерферометр (варианты). Патент РФ № 2169347. Бюл. № 17.2001.

15. Гемонов В.В., Лаврова Э.Н., Фалин Л.И. Развитие и строение органов ротовой полости и зубов: Учеб. пособие для студентов стомат. вузов (факультетов). -М: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, 2002. 256 с.

16. Гладкова Н.Д., Шахова Н.М., Сергеев А.М. Руководство по оптической когерентной томографии. Москва: Физматлит, Медицинская книга, 2007. -296 с.

17. Дворникова Т.С., Дегтярева Э.П. Дифференциальная диагностика предраковых заболеваний слизистой оболочки полости рта // Учен. зап. СПб. гос. мед. ун-та им. И.П.Павлова. 2000. - Т. 7. - №. 2. - С. 70-73.

18. Евсеева И.К. Особенности клинического течения и лечения некоторых кератозов слизистой оболочки полости рта у лиц пожилого возраста. Автореф. дис. канд. мед. наук. СПб, 1997. - 19 с.

19. Иванов А.П. Оптика рассеивающих сред. Минск: Наука и техника, 1969. -592 с.

20. Исимару А. Распространение и рассеивание волн в случайно-неоднородных средах. В 2-х томах. М.: Мир, 1981. - 597 с.

21. Кикоин И.К. Таблицы физических величин. М.: Атомиздат, 1976. - 1008 с.

22. Коган Е.А. Межклеточные взаимодействия при опухолевом росте // Межклеточные взаимодействия / Под ред. М.А. Пальцева и А.И. Иванова. -М: Медицина, 1995. С. 127-189.

23. Коган Е.А. Морфологическая характеристика, морфогенез и гистогенез опухолей // Патологическая анатомия: Курс лекций / Под ред. В.В. Серова и М.А. Пальцева М: Медицина, 1998. - С. 247-262.

24. Коган Е.А. Опухолевый рост // Патологическая анатомия: Курс лекций / Под ред. В.В. Серова и М.А. Пальцева М: Медицина, 1998. - С. 224-247.

25. Коган Е.А. Автономный рост и прогрессия опухолей // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2002. - Т. 12, №. 4. - С. 4549.

26. Козаченко В.П. Современные проблемы рака шейки матки // Заболевания заболевания шейки матки, влагалища и вульвы / Под ред. В.Н. Прилепской -М: Медпресс, 1999. С. 133-152.

27. Краевский H.A., Смольянников A.B., Саркисов Д.С. Патолого-анатомическая диагностика опухолей человека. Руководство для врачей в 2-х томах. Т. 1. -М.: Медицина, 1993. 560 с.

28. Кроль Е.С., Паршиков В.В., Гладкова Н.Д. Способ определения состояния стенки прямой кишки после реконструктивно-восстановительных операций у детей: Патент РФ № 028546. Приоритет от 09.08.2005.

29. Крутовских В.А. Роль нарушений межклеточных щелевых контактов в генезе рака и других патологических состояний // Архив патологии. 2000. - Т. 1. - С. 3-7.

30. Кузнецова И.А. Диагностические возможности оптической когерентной томографии в оценке состояния шейки матки. Дис. . канд. мед. наук. Н.Новгород. 2003. 157 с.

31. Кузнецова И.А., Гладкова Н.Д., Качалина Т.С., Шахова Н.М., Снопова Л.Б., Кутис И.В., Зиновьев А.Н. Новые аспекты ранней диагностики рака шейки матки // Акушерство и гинекология. 2003. - №4 - С. 35-47.

32. Кузнецова И.А., Гладкова Н.Д., Шахова Н.М., Качалина Т.С., Снопова Л.Б., Кутис И.С. Возможности метода оптической когерентной томографии в визуализации слизистой оболочки шейки матки // Поликлиническая гинекология (Клинические лекции), 2004. С. 91-104.

33. Кунин A.A. Диагностика, клиника, лечение и диспансеризация больных с хроническими заболеваниями слизистой оболочки и красной каймы губ, сопровождающимися ороговением эпителия. Дис. . д-ра мед. наук. М, 1991.- 271 с.

34. Линтенбратен Л.Д., Королюк И.П. Медицинская радиология (Основы лучевой диагностики и лучевой терапии). Учебник. М: Медицина, 2000. - 672 с.

35. Максимова И.Л., Зимняков Д.А., Тучин В.В. Управление оптическими свойствами биотканей: 1. Спектральные характеристики склеры глаза // Оптика и спектроскопия. 2000. - Т. 89. - №. 1. - С. 86-95.

36. Машкилейсон А.Л. Предраковые заболевания слизистой оболочки полости рта и красной каймы губ // Заболевания слизистой оболочки полости рта и губ / М.: Медицина, 1984. С. 323-348.

37. Меркулов Г.А. Курс патолого-гистологической техники. М: Медицина, 1969.- 423 с.

38. Науменко Е.К., Хайруллина А.Я. Определение показателя преломления и полидисперсности гидрозолей // Журнал прикладной спектроскопии. 1990. -Т. 52, №. 4. - С. 654-659.

39. Пальцев А.И., Аничков Н.М. Патологическая анатомия. В 2-х томах. М.: Медицина, 2001. - 1944 с.

40. Перельман Л.Т., Бекман В. Спектроскопия рассеяния света эпителиальными тканями: принципы и приложения // Оптическая биомедицинская диагностика в 2-х томах / Под ред. В.В. Тучинаг М: Физматлит, 2007. - С. 3676.

41. Петрова С.А. Оптимизация диагностики неопластических заболеваний шейки матки и вульвы с использованием оптической когерентной томографии и флюоресценции. Дисканд. мед. наук. Н. Новгород. 2003. 127 с.

42. Пилипенко Е.А. Отражательная и флуоресцентная спектроскопия кожи человека in vitro. Дис. канд. физ.-мат. наук. Саратов, 1998.

43. Прилепская В.Н., Кондриков Н.И., Бебнева Т.Н. Патология шейки матки. Диагностические возможности цитологического метода исследования // Акушерство и гинекология. 1999. - Т. 6. - С. 45-49.

44. Сакс Ф.Ф., Медведев М.А., Байтингер В.Ф., Рыжов А.И., и д.р. Функциональная морфология пищевода. М: Медицина, 1987. - 176 с.

45. СанПиН. Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров № 5804-91. М, 1991.

46. Саркисов Д.С., Пальцев В.А., Хитров Н.К. Общая патология человека. М: Медицина, 1997. - 608 с.

47. Саркисов Д.С., Перов Ю.Л. Микроскопическая техника. М: Медицина, 1996. - 544 с.

48. Серов В.В., Пауков B.C. Воспаление. М: Медицина, 1995. - 640 с.

49. Синичкин Ю.П., Утц С.Р. In vivo отражательная и флуоресцентная спектроскопия кожи человека. Саратов: Изд-во СГУ, 2001. - 91 с.

50. Снопова Л.Б. Морфофункциональный подход к интерпретации изображений слизистых оболочек, полученных методом оптической когерентной томографии // Ремедиум. Спецвыпуск. Онкология. 2004. -.№4 - С. 38-39.

51. Снопова Л.Б. Морфологическое обоснование визуализации интактных слизистых оболочек человека методом оптической когерентной томографии // Морфологические ведомости. 2008. - №. 3-4. - С. 206-208.

52. Снопова Л.Б., Раденска-Лоповок С.Г., Гладкова Н.Д. Морфологическое обоснование визуализации патологических процессов в слизистых оболочках человека методом оптической когерентной томографии // Морфологические ведомости. 2008. - №. 3-4. - С. 209-211.

53. Стрельцова О.С. Повышение радикальности органосохраняющих операций при раке мочевого пузыря. Дис. канд. мед. наук. Н. Новгород. 2004. 176 с.

54. Тучин В.В. Исследование биотканей методами светорассеяния // УФН. 1997. -Т. 167. - С. 517.

55. Тучин В.В. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях. -Саратов: Из-во СГУ, 1998. 384 с.

56. Тучин В.В. Оптическая биомедицинская диагностика. М: Физматлит, 2007. 928 с.

57. Улумбеков Э.Г., Челышев А.Н. Гистология. М: Геотар-мед, 2001. - 670 с.

58. Урутина М.Н. Возможности оптической когерентной томографии в стоматологии. Дис. канд. мед. наук. Н.Новгород. 2003. 140 с.

59. Уэбб С. Физика визуализации изображений в медицине. Пер. с англ. В 2-х томах. М: Мир, 1991. - 674 с.

60. Фомина Ю.В., Гладкова Н.Д., Леонтьев В.К., Урутина М.Н., Гажва С.И., Снопова Л.Б., Геликонов Г.В., Каменский В.А. Оптическая когерентная76.