Методы интраоперационной спектроскопической навигации

Было реализовано несколько подходов к спектроскопическому анализу биологических тканей in vivo, которые можно разделить на две группы. К первой группе методов относится анализ спектров флуоресценции и диффузного отражения с использованием оптоволоконных зондов и спектрометра с дифракционной решеткой в качестве дисперсионного элемента.

Спектроскопический анализ с использованием оптоволоконных зондов основан на разработанном ранее в лаборатории лазерной биоспектроскопии ИОФ РАН методе комбинированного спектроскопического контроля эффективности фотодинамического воздействия (патент РФ № 2169590 (МПК A61N5/06, от 17.03.2000)). В настоящей работе было реализовано две конфигурации спектроанализатора - с одновременной и последовательной регистрацией спектров флуоресценции и диффузного отражения. Для последовательной регистрации использовались источники лазерного излучения с ^=405 нм и ^=473 нм, возбуждающего флуоресценцию практически во всем видимом диапазоне спектра, что позволило проводить анализ как содержания протопорфирина IX, так и эндогенных флуорофоров в нервных тканях. При этом на входе в спектрометр был установлен отрезающий фильтр, подавляющий возбуждающее лазерное излучение настолько, чтобы можно было наблюдать его в том же динамическом диапазоне, что и флуоресцентное излучение. Для учета поглощающих и рассеивающих свойств ткани как с целью исправления спектра флуоресценции, так и для вычисления по нему концентраций основных хромофоров использовалась галогенная лампа, что позволило регистрировать спектр диффузного отражения.

Для одновременной регистрации спектров диффузного отражения и флуоресценции использовался источник лазерного излучения с А.=632,8 нм, возбуждающий флуоресценцию в красном и ближнем ИК-диапазоне. При этом основная часть видимого спектра использовалась для анализа спектра диффузного отражения излучения широкополосного источника (галогенной лампы, излучение которой подавлялось в диапазоне регистрации флуоресцентного сигнала).

Для доставки и приема излучения использован оптоволоконный зонд с центральным осветительным волокном, подводящим к ткани возбуждающее флуоресценцию лазерное излучение, периферийным осветительным волокном, подводящим к ткани широкополосное излучение, и пятью периферийными волокнами, собирающими излучение. Приемные волокна на входе в спектрометр формируют линию, служащую входной щелью спектрометра, для чего позиционируются перпендикулярно плоскости дифракции диспергирующего элемента. Диаметр каждого волокна составляет 200 мкм, что определяет расстояние между центрами волокон, расположенных вплотную друг к другу, которое с учетом оболочек индивидуальных волокон составляет 250 мкм. Числовая апертура каждого волокна равна 0,22.

При обработке спектров диффузного отражения осуществлялась их декомпозиция на компоненты, обусловленные поглощением и рассеянием света тканью. Спектр флуоресценции подвергался нормировке на интенсивность диффузно отраженного лазерного излучения с целью элиминации влияния рассеивающих свойств ткани на величину сигнала флуоресценции (Савельева и др., 2011).

Для исследования основных флуорофоров в нервных тканях в срезах и на клеточных культурах использовался лазерный сканирующий конфокальный микроскоп LSM-710-NLO. Клеточные культуры различных опухолей головного и спинного мозга были культивированы в НИИ биологии гена РАН. Клинические исследования разработанных методов проводились в НИИ нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко РАМН.

4.