Оценка оптических свойств поджелудочной железы свиньи в 600 г.

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 14300 (2022) Цитировать эту статью

904 Доступа

2 цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В данной работе описаны оптические свойства ткани поджелудочной железы свиньи в широком диапазоне длин волн 600–1100 нм. Коэффициенты поглощения и приведенного рассеяния (µa и µs') поджелудочной железы ex vivo были получены с помощью диффузной оптической спектроскопии во временной области. Мы исследовали различные экспериментальные условия, включая сжатие, изменение положения, пространственную выборку, временную стабильность, влияние процедуры замораживания (свежая и замороженная размороженная поджелудочная железа) и, наконец, вариабельность между образцами. Была получена хорошая повторяемость в различных условиях эксперимента (средний коэффициент вариации менее 8% и ~ 16% для µa и µs' соответственно). Замораживание-оттаивание образцов приводило к необратимому трехкратному уменьшению µs' и не влияло на µa. Спектры поглощения и приведенного рассеяния, усредненные по разным образцам, находились в пределах 0,12–0,74 см–1 и 12–21 см–1 с межобразцовым изменением ~10% и ~40% для µa и µs′ соответственно. Рассчитанный эффективный коэффициент транспорта (µeff) для свежей ткани поджелудочной железы показывает, что области между 800–900 нм и 1050–1100 нм аналогичны и обеспечивают наименьшее тканевое затухание в рассматриваемом диапазоне (т. е. µeff находится в диапазоне от 2,4 до 2,7 см-1). . Эти данные, впервые описывающие специфические взаимодействия света и поджелудочной железы в терапевтическом оптическом окне, предоставляют ключевую информацию для планирования световой термотерапии (например, лазерной абляции) и обучения моделям переноса света для биофотонных применений с участием этого органа.

Рак поджелудочной железы является агрессивным злокачественным заболеванием, на долю которого в 2020 году во всем мире приходится более 466 000 смертей и 495 770 новых случаев1. В США рак поджелудочной железы в настоящее время представляет собой четвертую по значимости причину смертности от рака, а поскольку число смертей от этого смертельного заболевания быстро растет, по оценкам, к 2030 году он станет второй по значимости причиной смертности, связанной с опухолями2.

Возможные методы лечения, доступные в настоящее время, обычно включают хирургическое вмешательство, лучевую терапию и химиотерапию. Однако большинство системных методов лечения не улучшили прогноз пациентов, демонстрируя ограниченную клиническую пользу3. В настоящее время хирургическая резекция, т.е. панкреатэктомия, представляет собой единственный широко распространенный вариант лечения, потенциально увеличивающий долгосрочную выживаемость. Однако только 20% пациентов являются кандидатами на хирургическое вмешательство на момент постановки диагноза. Более того, сложность и инвазивность, а также строгая зависимость общего результата от способностей и опыта оператора ограничивают применимость этого подхода к лечению4. Поэтому появляются новые терапевтические стратегии5,6,7. Среди них процедуры термической абляции продемонстрировали обнадеживающие результаты8: они направлены на уменьшение объема раковой опухоли для достижения лучшего местного контроля заболевания с конечной целью улучшения выживаемости и качества жизни9. В частности, метод лазерной абляции (ЛА) представляет собой многообещающую абляционную процедуру на основе света, которая основана на повышении температуры тканей за счет фототермического преобразования лазерного излучения в тепло. Таким образом, злокачественные ткани, подвергающиеся воздействию лазерного света, подвергаются локальному цитотоксическому повышению температуры, в то время как окружающие здоровые структуры предохраняются от термического повреждения10.

Частота нежелательных явлений при использовании ЛА ниже, чем при использовании других термических методов11,12, и среди всех методов термического лечения ЛА уникален тем, что позволяет использовать более тонкую иглу (т.е. диаметром < 1 мм10). Действительно, МА представляет собой привлекательный вариант лечения очаговых поражений в местах высокого риска, труднодоступных местах или множественных узелков, различающихся по размеру. Эти преимущества стимулируют использование МА для лечения органов с деликатным анатомическим расположением, таких как поджелудочная железа, о чем свидетельствуют недавние исследования эндоскопического ультразвукового контроля ЛА при местно-распространенной неоперабельной аденокарциноме поджелудочной железы13. Однако клиническое применение МА для лечения тканей поджелудочной железы по-прежнему затруднено из-за ограниченных знаний о физических свойствах поджелудочной железы14,15 и необходимости оптимизации параметров процедуры4.