6 курс / Клинические и лабораторные анализы / Флуоресцентные_методы_диагностики_в_медицине_Колтовой_Н_А_Краевой
.pdf3.1.3.5 Автофлуоресценция в офтальмологии.
Флюоресцентная ангиография (ФАГ) была предложенная в 1961 г. Novotny и Alvis, и является информативной методикой для прижизненного исследования сосудов глазного дна. Метод ФАГ основан на способности флюоресцеина поглощать синий свет и излучать желтозеленый.
Развитие методологии и клиническое применение флюоресцентной ангиографии основаны на работах Chao и Flocks, Novotny и Alvis, а также MacLean и Maumenee. Начиная с
1960-х годов, для диагностики патологии сетчатки регулярно применялись эти ангиографические методики. В Германии первым, кто внедрил, развил и популяризировал флюоресцентную ангиографию, был Wessing.
Можно выделить несколько флуоресцентных методов исследования глазного дна. 1-Аутофлуоресценция. Исследования в области оценки аутофлюоресценции
глазного дна с использованием HRA (конфокального сканирующего лазерного офтальмоскопа - HRA, Heidelberg Engineering, Гейдельберг, Германия) в последнее время продемонстрировали преимущество этой простой и неинвазивной технологии получения изображения при неэкссудативных поражениях глазного дна. Исследование аутофлюоресценции глазного дна отражает метаболическое состояние пигментного эпителия сетчатки.
2-Ангиография с флуоресцином натрия. Как спектр поглощения, так и спектр излучения у флюоресцеина натрия зависят от различных факторов; при внутривенном введении они составляют 465 нм (поглощение) и 525 нм (излучение). Приблизительно 70–80% флюоресцеина натрия связывается с белками плазмы крови; 20–30% не связывается.
3-Ангиография с индоцианином зеленым. Индоцианин зеленый – это водорастворимый трикарбоцианиновый краситель с молекулярным весом 774,96 Да. Вследствие того что спектр возбуждения и излучения находится в инфракрасном диапазоне (780–810 нм), ангиография с индоцианином зеленым обеспечивает лучшее по сравнению с флюоресцентной ангиографией пропускание через зоны геморрагий, участки пигментации и экссудации. 98% индоцианина зеленого связывается с белками плазмы крови, что приводит к меньшему просачиванию по сравнению с флюоресцеином. В силу различий между ангиографией с индоцианином зеленым и флюоресцентной ангиографией ангиография с индоцианином зеленым имеет преимущества в отношении анализа структуры сосудов хориоидеи.
1993 - Yappert M.C. Borchman D. Byrdwell W.C. Comparison of specific blue and green fluorescence in cataractous versus normal human lens fractions. Invest. Ophthal. Vis. Sci. 1993. Vol. 34. №3. Р. 630-636.
2009 - Аветисов С.Э. Киселева Т.Н. Majumdar Z. Bonner R.F. Meyers S.M. Аветисов К.С.
Будзинская М.В. Метод аутофлюоресценции глазного дна в ранней диагностике возрастной макулярной дегенерации. Вестник офтальмологии. 2009. №6. с.37-42.
2010 - Яковлева М.А. Фельдман, Крупенникова А.С. Борзенок С.А. Островский М.А. Флуорофоры липофусциновых гранул, ответственные за автофлюоресценцию глазного дна человека. Известия академии наук. Серия химическая, 2010, №12, с. 2252-2260.
2011 - Яковлева Марина Андреевна. (Москва, Институт биохимической физики РАН) Флуорофоры липофусциновых гранул из клеток ретинального пигментного эпителия глаза человека. Диссертация кандидата биологических наук. Москва. 2011. Спектры флуоресценции регистрировались на спектрофлуориметре "Shimadzu RF-5301PC" (Япония).
2011 - Дитмар С. Хольц Ф.Г. Флуоресцентная ангиография в офтальмологии. Атлас. Геотар-
Медицина. 2011. 224с.
-----------------------------------------------------------------------------
171
2010 – Москва – МНТК Микрохирургии глаза
2010 - Фельдман Т.Б. Яковлева М.А. Донцов А.Е. и др. Спектры флуоресценции и возбуждения флуорофоров липофусциновых гранул, полученных из ретинального пигментного эпителия кадаверных глаз человека. Известия академии наук. Сер. химическая.2010. т.1. с.269-276.
2012 - Соломин В.А. Магарамов Д.А. Качалина Г.Ф. Арбуханова П.М. (Москва, МНТК микрохирургии глаза) Диагностическая ценность аутофлюоресценции и микропериметрии у пациентов с влажной формой возрастной макулярной дегенерации. Офтальмохирургия. 2012. №1. с.82-84. Цель работы: оценить картину коротковолновой и ближней инфракрасной аутофлюоресценции и сопоставить полученные данные с результатами светочувствительности сетчатки при влажной форме возрастной макулярной дегенерации. Пациентам была проведена коротковолновая аутофлюоресценция (АФ 488 нм) и ближняя инфракрасная аутофлюоресценция (АФ 787 нм) с использованием конфокального сканирующего лазерного офтальмоскопа производства Heidelberg Engineering (HRA-2).
2012 - Арбуханова П.М. Яковлева М.А. Фельдман Т.Б. Борзенок С.А. Островский М.А. Спектры флуоресценции и состав флуорофоров липофусциновых гранул ретинального пигментного эпителия кадаверных глаз человека в норме и в случае визуализируемой патологии. Офтальмохирургия. 2012. №3.+
------------------------------------------------------------------------------------
2013 - Фирма Heidelberg Engineering создала комплекс Bluepeak-Spectralis для исследования глазного дна методом автофлуоресценции. Основным источником автофлуоресценци глазного дна является липофусцин, который содержится в клетках пигментного эпителия сетчатки. В области патологии наблюдается потемнение.
Рис. 3-16. Изображение патологии глазного дна при обычном и флуоресцентном освещении.
Использование флуорофотор в офтальмологии.
1968 - Wessing A. Fluoreszenzangiografie der Retina. Lehrbuch und Atlas. Stuttgart: Thieme, 1968.
1971 - Tsacopoulos M. Girardier L. Babel J. In 6-th European conference on microcirculation. Basel. 1971. p.101-106. При помощи внутривенного введения флюоресцеина было определено среднее время кровотока в сетчатке.
1989 - Bloom JN, Herman DC, Elin RJ, et al. Intravenous fluorescein interference with clinical laboratory tests. Am J Ophthalmol 1989; 108: 375–9.
172
1990 - Halperin LS, Oik RJ, Soubrane G, Coscas G. Safety of fluorescein an geography during pregnancy. Am J Ophthalmol 1990; 109:563–6.
1994 - Wolf S, Arend O, Reim M. Measurement of retinal hemodynamics with scanning laser ophthalmoscopy: reference values and variation. Surv Ophthalmol 1994; 38:95–100.
2003 - Holz FG, Jorzik J, Schutt F, Flach U, Unnebrink K. Agreement among ophthalmologists in evaluating fluorescein angiograms in patients with neovascular agerelated macular degeneration for photodynamic therapy eligibility (FLAP-study). Ophthalmology 2003; 110:400–5.
2008 - Хайман Х. Кельман У. Ферстер М. Атлас по ангиографии глазного дна. Пер. с англ. М. МЕДпрессинформ. 2008. 192с.+
3.1.3.6 Флуоресценция Cervical.
1956 - Железнов Б.И. Акушерство и гинекология. 1956. №1. с.43. Описаны люминесцентные методы в диагностике женских половых органов.
1964 - Железнов Б.И. Диагностика рака шейки матки на основе люминесцентногистологического и люминесцентно-цитологического методов исследования. Архив патологии.
1964. 26. №12. с.31-39.
1957 - Деражне А.Б. Тезисы конф. М. 1957. с.92.
1964 - Свиндлер Е.А. Дифференциальная цитологическая диагностика предрака и рака шейки матки при помощи люминесцентной и фазовоконтрастной микроскопии. Вопросы онкологии.
1964. т.10. №3. с.86-93.
1965 - Ковнатор Б.Я. Зельдович Д.Р. (Санкт-Петербург, Онкологический диспансер) Оценка люминесцентно-цитологического метода исследования для диагностики рака шейки матки. Лабораторное дело. 1965. с.200-2005.+ В работе исследовалась флуоресценция цитологических препаратов, окрашенных с помощью акридинового оранжевого.
1995 - Соколов В.В. Жаркова H.H. Странадко Е.Ф. Способ эндоскопической флюоресцентной диагностики и злокачественных опухолей половых органов. Вопросы онкологии. 1995. т.41. с.
134-138.
2003 - Петрова С.А. Оптимизация диагностики неопластических заболеваний шейки матки и вульвы с использованием оптической когерентной томографии и флуоресцентной спектроскопии. Диссертация кандидата медицинских наук. Нижний Новгород, 2003.
2013 - Хачатурян А.Р. Папаян Г.В. Петрищев Н.Н. (Санкт-Петербург, СПбГМУ) Флюоресцентный контроль при фотодинамической терапии ВПЧ-ассоциированных заболеваний шейки матки. Конф. Москва. 2013.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1999 - Москва – ММА – Зайцева Галина Юрьевна
1999 - Зайцева Г.Ю. Зуев В.М. Александров М.Т. Лазерная флуоресцентная диагностика некоторых патологических процессов шейки матки. Конф. Фотодинамическая терапия. Москва.
1999. с.51-52.
2000 - Зайцева Г.Ю. Зуев В.М. Александров М.Т. Джибладзе Т.А. Гогоберидзе Т.И. Возможности лазерной флуоресцентной диагностики для оценки состояния шейки матки. В кн. Современные инвазивные и неинвазивные методы диагностики. Москва. 2000. с.248-251.
2000 - Зайцева Г.Ю. Зуев В.М. Джибладзе Т.А. Александров М.Т. Лазерная флюоресцентная диагностика некоторых патологических процессо шейки матки. Лазерная медицина. 2000. т.4.
с.63-64.
173
2002 - Зайцева Галина Юрьевна. (Москва, ММА) Лазерная флюоресцентная диагностика фоновых и предраковых заболеваний шейки матки. Диссертация кандидата медицинских наук. Москва. ММА. 2002. Для регистрации флуоресценции использовалась установка ЛЭСА-6. Возбуждение флуоресценции осуществлялось с помощью лазера с длиной волны 633 нм. Исследовалась автофлюоресценция ткней, и флуоресценция при ведении сенсибилизатора «Фотосенс». Пик флуоресценции 675 нм интерпретировался как флуоресценция порфиринов.
Рис. 3-17. Спектры автофлюоресценции кожи и шейки матки, возбуждение 633 нм.
Рис. 3-18. Спектры индуцированной флуоресценции кожи и шейки матки, флуорохром - «Фотоссенс».
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2002 - Новосибирск – ГНМУ – Мешалкин Ю.П.
2002 - Мешалкин Ю.П. Самойлова Е.С. Федоров В.И. Черкасова О.П. Флуоресценция андрогенов при УФ лазерном возбуждении. Мат. VI межд. Конф. "Актуальные проблемы электронного приборостроения. АПЭП-2002." Новосибирск, 2002. т.5. с.45-49.
2002 - Мешалкин Ю.П. Черкасова О.П. Самойлова Е.С. Федоров В.И. Лазерно-индуцированная флуоресценция эстрогенов. Оптика и спектроскопия. 2002. т.92. №1. с.38-41.
2004 - Патент на полезную модель № 44182. «Лазерный флуоресцентный детекторспектрометр». Заявка 2004122202, приоритет 20 июля 2004 г.
2007 - Аршакян Х.А. Пушкарев С.В. Половников Е.С. Мешалкин Ю.П. Диагностические возможности индуцированной лазером флуоресценции смывов с шейки матки при онкологических заболеваниях. Бюллетень СО РАМН. 2007. № 1 (123). с.30-34.+
Возбуждение осуществлялось разером с длиной волны 266 нм. Регистрация спектров флуоресценции проводилась в диапазоне 275-500 нм. Анализировались два пика флуоресценции - 343 нм - белки, и 435 нм - NADH. Информативным критерием является отношение интенсивности флуоресценции I343/I435. В норме отношение равняется 18, при онкологии - 3.
174
Рис. 3-19. Спектр флуоресценции смыва с шейки матки в норме и при онкологии.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2004 - Москва – ММСУ – Зыков Аркадий Евгеньевич
2004 - К.С. Романов, А.Е. Зыков, М.А. Карлова, А.И. Марченко. Флуоресцентная диагностика заболеваний шейки матки. Актуальные вопросы экспериментальной и клинической медицины.
М. 2004, с.34-36 2011 - Зыков Аркадий Евгеньевич. Лазерная флюоресцентная диагностика и фотодинамическая
терапия заболеваний шейки матки. Диссертация кандидата медицинских наук. Москва. 2011. 149с. Для диагностики использовались фотосенсибилизаторы Флюренат и Аласенс. Спектральные характеристики регистрировались лазерными электронно-спектральными установками для флуоресцентной диагностики опухолей и контроля ФДТ ЛЭСА-01 и ЛЭСА-7 «Биоспек» для регистрации спектров интенсивности флюоресценции.Проводилась флюоресцентная лазерная спектрометрия с использованием в качестве флюоресцирующих соединений Флюрената и Аласенса. Во время каждого сеанса ФД на первом этапе проводили кольпоскопию в белом свете. Далее в режиме флюоресценции с длиной волны возбуждения в диапазоне от 420 до 490 нм регистрировали очаги желто-зеленой (Флюренат) и красной флюоресценции (Аласенс) на шейке матки с получением двумерного флюоресцентного изображения.
Зарубежная литература по раку шейки матки.
1989 - Lohmann W. Mussmann J. Lohmann C. Kunzel W. Native fluorescence of the cervix uteri as a marker for dysplasia and invasive carcinoma. Europ. J. оf Obstet. & Gynecol. and Reprod. Biol. - 1989. - Vol. 31. p.249-253.
1996 - Vasileiou A. Koumantakis E. Makriginnakis A. Liu W. Fotakis C. Papazoglou T. In vitro and in vivo laser induced fluorescence detection of malignancies in the female reproductive system via their natural emission and hypocrellin probing.OSA TOPS on Medical and Biological Applications. - 1996. №6. P.62-67.
2002 - Chang S.K. Dawood M.V. Staerkel G. et al. Fluorescence spectroscopy for cervical precancer detection. Is there variance across the menstrual cycle?. J. Biomed. Opt. 2002. Vol. 7. p.595-602.
---------------------------------------------------------------------------------------------
2002 – India – Anna University - Ebenezar J.
2002 - Vengadesan N, Anbupalam T, Hemamalini S, Ebenezar J and Muthuvelu K. Characterization of cervical normal and abnormal tissues by synchronous luminescence spectroscopy. SPIE 2002, 4613:13-17.
2002 - Ebenezar J. Optical biopsy of cancer using native fluorescence Spectroscopy. Thesis of Doctor of Philosophy. 2002.
2009 - Ebenezar J, Aruna P, Ganesan S (2009) Synchronous fluorescence spectroscopy for the detection and characterization of cervical Cancers in vitro. Photochem Photobiol 86(1):77–86.
2010 - J. Ebenezar, P. Aruna, S. Ganesan, (India) Synchronous fluorescence spectroscopy for the detection and characterization of cervical cancer in vitro, Photochem. Photobiol. 86 (1) (2010) p.77– 86.
175
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2011 - V. Masilamani. T. Vijmasi. M. Al-Salhi. K. Govindarajan. A. p.VijayaRaghavan. Ram Rathan Rai. Detection of cervical cancer by fluorescence emission and stokes' shift spectra of blood and urine.
Proc. SPIE 7895, Optical Biopsy IX, 78950A (February 16, 2011). doi:10.1117/12.874010.
Для диагностики онкологических заболеваний (цервикс) исследуется спектр синхронной флуоресценции крови и мочи со сдвигом длин волн 40 нм. Для спектра флуоресценции клеток крови вычисляется коэффициент I630/I580 - отношение флуоресценции нейтрального порфирина/основного порфирина. Это отношение равно 1 в норме и равно 3 при раке. Для спектра флуоресценции плазмы крови I450/I360 - отношение флуоресценции флавин/NADH. Это отношение равно 0,2 в норме и равно 0,8 при раке.
2012 - Vadivel Masilamani. Mohamad Saleh AlSalhi. Trinka Vijmasi. Kanaganaj Govindarajan. Ram Rathan Rai. Muhammad Atif. Saradh Prasad. Abdullah S. Aldwayyan.
Fluorescence spectra of blood and urine for cervical cancer detection. J. Biomed. Opt. 17(9), 098001 (Sep 06, 2012). doi:10.1117/1.JBO.17.9.098001.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1993 – USA – University of Texas at Austin - Rebeca Richards-Kortum
1993 - Mahadevan A. Mitchell M.F. Silva E. Thomsen S. Richards-Kortum R. Study of the fluorescence properties of normal and neoplastic human cervical tissue Lasers Surg. Med. 1993. Vol. 13. P.647-655.
1994 - Ramanujam N. Mitchell M.F. Mahadevan A. Thomsen S. Silva E. Richards-Kortum R. Fluorescence spectroscopy: a diagnostic tool for cervical intraepithelial neoplasia (CIN) Gynecologic Oncology. 1994. Vol. 52. P.3138.
1994 - Ramanujam N. Mitchell M.F. Mahadevan A. Warren S. Thomsen S. Silva E.Richards-Kortum R. In vivo diagnosis of cervical intraepithelial neoplasia using 337 nm excited laser induced fluorescence. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1994. Vol. 91. p.10193-10197.
1994 – Richards-Kortum R, Mitchell MF, Ramanujam N, Mahadevan A, Thomsen S. In vivo fluorescence spectroscopy: potential for non-invasive, automated diagnosis of cervical intraepithelial
neoplasia and use as a surrogate endpoint biomarker. J Cell Biochem Suppl. 1994;19:111-9.
Регистрировался двумерный спектр флуоресценции цервикса. Максимум (330,385).
1996 - Richards-Kortum R, Sevick-Muraca E, "Quantitative optical spectroscopy for tissue diagnosis", Annual Review of Physical Chemistry, 1996, 47, 555-606.
1998 - Gillenwater A, Jacob R, Richards-Kortum R, "Fluorescence spectroscopy: a technique with potential to improve the early detection of aerodigestive tract neoplasia", Head & Neck, 1998. 20(6) 556-562
1999 - Brookner C. Utzinger U. Staerkel G. Richards-Kortum R. Mitchell M. Cervical fluorescence of normal women Laser in Surg. Med. 1999. Vol. 24. p.29-37.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2000 - Urs Utzinger, Rebekah Drezek, Douglas Heintzelman, Andres Zuluaga, Carrie Brookner and Rebecca Richards-Kortum. Optimal fluorescence excitation wavelengths for detection of squamous intra-epithelial neoplasia: results from an animal model. OPTICS EXPRESS December 2000 / Vol. 7, No. 12 p.436-446.
176
Рис. 3-20. Двумерная флуоресценция non-neoplastic (слева) и neoplastic hamster cheek pouch (справа).
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2005 - Sung K. Chang, Yvette N. Mirabal, Edward Neely Atkinson, Dennis Cox, Anais Malpica, Michele Follen, Rebecca Richards-Kortum, Combined reflectance and fluorescence spectroscopy for in vivo detection of cervical pre-cancer. Journal of Biomedical optics. 10(2). 024031. (March/April 2005).
Рис. 3-21. Схема установки для регистрации спектра отражения и флуоресценции. А - свет для возбуждения флуоресценции, В - свет для регистрации отражения.
Возбуждение флуоресценции производилось в диапазоне 330-480нм. Регистрация спектра проводилась в диапазоне 355-65 нм.
177
Рис. 3-22. Спектры отражения (слева) и двумерные спектры флуоресценции (справа). A - normal squamous, B - normal columnar, C - carcinoma in situ.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
178
2006 - Siddappa M. Chidananda, Kapaettu Satyamoorthy, Lavanya Rai, Attibele P. Manjunath and Vasudevan B. Kartha. (India, Karnataka) Optical diagnosis of cervical cancer by fluorescence
spectroscopy technique. International Journal of Cancer. 1 July 2006. Volume 119, Issue 1, pages 139– 145,+ Гомогенат ткани исследовался с помощью метода HPLC – high performance liquid chromatography laser indused fluorescence – ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография с регистраций флуоресценции индуцированной лазером.
Рис. 3-23. Спектры флуоресценции гомогенизированной ткани цервикса в норме и с онкологией при различных длинах волн возбуждения: а-275, b – 325, c – 375, d – 425 нм.
Пик 345 – белок, 390 – коллаген, 440 – связанный NADH, 470 – свободный NADH.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2008 - Pavlova, I. Williams, M. El-Naggar, A. Richards-Kortum, R. and Gillenwater, A. Understanding the biological basis of autofluorescence imaging for oral cancer detection: Highresolution fluorescence microscopy of viable tissue. Clinical Cancer Research 14: 2396-2404 (2008).
179
3.1.3.7 Диагностика заболеваний микробной природы.
При возбуждении автофлюоресценции микроорганизмов лазером с длиной волны 633 нм регистрировалась два пика флуоресценции с длинами волн 665 и 700 нм. Пик 700 нм является вторым пиком флуоресценции протопорфирина IX. Пик 665 нм является суперпозицией пиков флуоресценции нескольких флуорофоров: первый пик протопорфирина IX, второй пик копропорфирина IX, цинк-порфирина.
Различные микроорганизмы различаются соотношением интенсивности флуоресценции пиков 665 и 700 нм. На основе этого отношения можно проводить идентификацию микроорганизмов.
Люминесценция применяется при диагностике грибкового заболевания волос - микроспории. Однако сами грибки не обладают флуоресценцией. Под влиянием ферментативной деятельности грибков на волосах образуются вторичные продукты, которые обладают зеленой флуоресценцией. Возбуждение осуществляется на длине волны 365 нм.
1930 - Margarol J. Deveze p.Hautkankh. 32. 205. (1930).
Применение флуоресцентных методов для диагностики грибковых заболеваний волос.
1950 - Ефимов М.А. Дьяченко Л.А. Опыт раннего выявления больных микроспорией с помощью люминесцентного метода. Вестник венерологии и дерматологии. 1950. №4. 50. с.50-
51.
1951 - Wilson J.W. A.M.A. Arch. Dermatol. 63. 771 (1951) Грибковую инфекцию волосяного покрова головы можно диагностировать по характерной жеото-зеленой флуоресценции зараженных волос, возникающей при действии ультрафиолетовых лучей с длиной волны 365 нм. Аналогичным образом можно диагностировать дерматомикозы у животных.
1952 - Розенталь С.К. Известия АН СССР. Серия физическая. 15. №6. 793 (1951). В работе указывается, что флуоресценция обусловлена веществами, которые образуются из волос под действием ферментативной деятельности грибов.
1955 - Рыжкова Е.И. Материалы к культуральной и люминесцентной диагностике микроспории, трихофитии и парши. Диссертация. М. 1955.
1956 - Жигулева К.С. Опыт изучения причины флуоресценции волос при микроспории. 1956.
с.53-54.
1964 - Добин Ю.А. Опыт люминесцентной диагностики микроспорин. Военно-медицинский журнал. 1964. №11. с.78.
1965 - Мороз Е.Я. Люминесцентный анализ в микологии. Вестник дерматол. И венерол. 1965.
№3. с.41-46.
1985 - Coburn J.T. Lytle F.E. Huber D.M. Identification of Bacterial Pathogens by Laser Excited Fluorescence. Anal. Chem. 1985. 57. 1669-1673.+
1999 - Москва - Московская Медицинская Академия
Александров Михаил Тимофеевич
1999 - Александров М.Т. Бажанов Н.Н. Воробьев А.А. Пашков Е.П. Нестерова М.В. Интегральный показатель состояния микрофлоры кишечника, выявленной с помощью флуоресценции. Клиническая лабораторная диагностика. 1999,. №11.
1999 - Александров М.Т. Таубинский И.М. Козьма С.Ю. Черный В.В. Перспективы применения методов флуоресцентной спектроскопии для исследования твердых тканей зуба. Биомедицинская радиоэлектроника, 1999, №8.
180