Разработка методов и аппаратуры для спектрально-флуоресцентной диагностики и фотодинамической терапии

• Автор: Лощенов, Виктор Борисович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 77 с. : ил.; 20х14 см

Актуальность

Цель работы. Задачи исследования. Защищаемые положения

Научная новизна. Практическая значимость. Апробация работы

Постановка проблемы

Краткий обзор научной литературы

Глава 1. Разработка спектрально-флуоресцентных методов измерения и лазерно-спектроскопического оборудования

1.1. Измерение спектров лазерно-индуцированной флуоресценции биологических тканей

1.2. Измерение спектров рассеяния биологических тканей

1.3. Разработка методов регистрации флуоресцентных изображений

1.4. Оценка глубины фото динамического эффекта при воздействии лазерного излучения на биоткань

Глава 2. Создание методов регистрации фотосенсибилизаторов в биологических тканях

2.1. Методика приготовления стандартных образцов биологических сред содержащих фотосенсибилизаторы
2.2. Исследование распространения света с различной длиной волны в биологических тканях
2.3. Распространение лазерного излучения в тонких слоях биологических тканей
2.4. Результаты математического моделирования распространения света в биоткани для используемого волоконно-оптического катетера
2.5. Некоторые технические решения но оптимизации методик измерения спектров флуоресценции
Глава 3. Разработка метода оценки эффективности фотосенсибилизаторов
3.1. Метод оценки эффективности фотосенсибилизаторов с применением элементов крови
3.2. Метод оценки эффективности фотосенсибилизаторов в клеточных суспензиях
3.3. Метод оценки эффективности фотосенсибилизаторов в биологических тканях in vivo
Глава 4. Особенности исследования лазерно-индуцированной флуоресценции патологических тканей различных органов
4.1. Разработка оптоволоконного интраскопа для флуоресцентной диагностики поверхностных и приповерхностных патологических образований кожи
4.2. Лазерная аутофлуоресцентная спектроскопия человека
4.3. Лазерная флуоресцентная спектроскопия человека с применением фотосенсибилизаторов
4.4. Лазерная флуоресцентная спектроскопия как метод контроля эффективности фотодинамической терапии человека
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ЛИТЕРАТУРА с участием автора
Патенты, заявки на изобретения и авторские свидетельства с участием автора
Список принятых в работе сокращений и ссылок. Благодарности

«.Свет, отраженный от организма, несет всю информацию о нем.
Нужно только суметь ее получить.»
Сергей Вавилов
Актуальность
Свет, отраженный от организма, в первую очередь дает информацию о содержащихся в ткани фотохромах и структуре ткани. Если ткань содержит собственные или введенные из вне флуорохромы, то индуцированная светом флуоресценция несет информацию о многих биологических процессах, протекающих в организме. Нужно только суметь ее получить без вреда для пациента и с максимальной информативностью для врача.
В последние годы в мире активно используются фотосенсибилизаторы для диагностики и лечения злокачественных опухолей. На практике некоторые виды новообразований можно диагностировать только при помощи спектроскопических методов, применяя фотосенсибилизаторы, которые избирательно накапливаются в злокачественных опухолях. То же относится и к лечению. Некоторые виды опухолей эффективно можно разрушить только при помощи света и доставленного в опухоль фотосенсибилизатора. Как для диагностики, так и для лечения отраженный свет и флуоресценция несут информацию о количественном содержании фотосенсибилизатора, степени оксигенации гемоглобина в микроциркуляторном русле исследуемой ткани и кровенаполненности органа. Таким образом, имеется возможность точно установить размеры опухоли, глубину инвазии и контролировать процесс лечения. Задача заключается в подборе оптимального фотосенсибилизатора для разных типов опухолей и их локализации, в создании технологичной методики диагностики и лечения и в разработке соответствующего надежного и удобного в работе оборудования.
К началу постановки этой работы в России не существовало ни одной из вышеперечисленных составляющих. В зарубежной практике дела обстояли несколько лучше, однако установки отличались большими габаритами, были сложны и неудобны в работе, дорогостоящи, а некоторых составляющих (таких, как измерение степени оксигенации и спектров флуоресценции органов человека in vivo) не существовало. В зачаточном состоянии находилось и понимание физических процессов, происходящих при взаимодействии света с фотосенсибилизаторами в ткани человека.

Время облучения, мин.
Рис. 3.1. Мониторинг фотодинамической дезоксигенации in vitro, полученный на цельной крови. Облучение Х=665-675 нм, Pv = 0.G10 Вт/см2,1 - фталоцианин алюминия (Фотосенс) 0.01 мг/мл; 2 - фталоцианин цинка I 0.0135 мг/мл; 3- фталоцианин цинка II 0.0128 мг/мл; 4 - фталоцианин цинка III 0.0119 мг/мл; фталоцианин цинка IV 0.013 мг/мл; 5 - хлорин рб I
0.01 мг/мл; 6 - хлорин рб II 0.01 мг/мл.
Определен фотосенеибилшатор с максимальшй~екоростью фотооличинга в
цельной крови и осажденных эритроцитах. Необходимо отметить, что интенсивность максимума флуоресценции в процессе фотобличинга в течение 4-6 мин уменьшается в среднем в 5-6 раз [8,38].
3.2. Метод оценки эффективности фотосенсибилизаторов в клеточных суспензиях
Автором совместно с Харнасом С.С. и Стратонниковым A.A. разработана оригинальная методика оценки эффективности фотосенсибилизатора по генерации синглетного кислорода в культурах клеток [р. 26], [44]. Суть метода заключается в следующем. В культуру клеток добавляются эритроциты крови и тестируемый фотосенсибилизатор, далее проводится облучение длиной волны, соответствующей красному краю спектра поглощения фотосенсибилизатора, и по спектру обратного рассеяния определяется динамика изменения степени оксигенации гемоглобина, находящегося в эритроцитах. Этим самым мы оцениваем количество единиц синг-