Температура

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 18287 (2022) Цитировать эту статью

955 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Лазерная термотерапия – один из методов лечения злокачественных опухолей. Мы разработали термоэндоскоп с использованием сверхкомпактного термодатчика и создали новую лапароскопическую систему лазерной термотерапии для нагрева раковой ткани до соответствующей температуры, уделив особое внимание тому факту, что термографические камеры способны отображать двумерную температуру. Клетки гепатоцеллюлярной карциномы (N1S1) имплантировали в печень крыс Спраг-Доули (n = 13) для создания ортотопической гепатоцеллюлярной карциномы. Шести крысам была проведена лапароскопическая лазерная термотерапия (70°C, 5 мин) с использованием недавно разработанной системы, а остальным было проведено только лапароскопическое введение. Измерение объема поражения и гистологическую оценку проводили у всех крыс. Лапароскопическая система лазерной термотерапии обеспечивала стабильный контроль температуры. При использовании в качестве заданной температуры температуры 70 °С температура мишенного рака поддерживалась в диапазоне 68–72 °С в течение 93,2% времени облучения (5 мин). Средний объем опухолей, подвергшихся термической обработке, был значительно меньше, чем у необработанных опухолей. Недавно разработанная система лапароскопической лазерной термотерапии была способна поддерживать температуру поверхности опухоли на любом желаемом уровне и доказала свою эффективность при лечении модели гепатоцеллюлярной карциномы крыс.

Термальная терапия является высокоэффективным методом лечения рака, поскольку раковые клетки уязвимы к теплу, а термическая терапия изучается в течение длительного времени из-за ее минимальных побочных эффектов1,2,3.

В последние годы внимание привлекла лазерная термотерапия (ЛТТ) – метод нагрева опухолевой ткани лазерным излучением. Тепловой нагрев лазерным светом происходит, когда энергия света поглощается тканями и затем преобразуется в тепло4. Поглощение лазерного света тканями варьируется в зависимости от составляющих компонентов ткани (пропорций внеклеточного матрикса, коллагена, воды и т. д.), причем каждый из органов имеет свои особенности5. Однако при переходе к локальному нагреву ткани термодинамическое воздействие на ткань остается тем же. Терапевтический эффект лазертермии обусловлен разрушением тканей за счет испарения воды в ткани и апоптоза или некроза опухолевых клеток6. Поскольку ЛТТ можно применять к органам внутри тела с помощью оптического волокна, ЛТТ можно использовать не только при раке просветных органов, таких как пищевод7, но также при раке солидных органов, таких как рак печени8, опухоль головного мозга9 и почечно-клеточная карцинома10.

Для достижения безопасной и эффективной ЛТТ необходимо контролировать температуру раковой ткани при нагревании и поддерживать температуру на соответствующем уровне. Мониторинг температуры на основе магнитно-резонансной томографии (МРТ) использовался при интерстициальной LTT при опухолях головного мозга, а эффективность контроля температуры при лечении была доказана9,11,12. С другой стороны, мониторинг температуры на основе обнаружения энергии излучения (инфракрасного) имеет преимущества, заключающиеся в получении температуры поверхности объекта (1) неинвазивно и (2) в режиме реального времени. Кроме того, (3) можно получить двумерное тепловое распределение. Основываясь на таких преимуществах, мы разработали метод мониторинга температуры с помощью термографической камеры и показали его полезность в лазерной термотерапии. В частности, нам удалось разработать систему обратной связи, которая автоматически управляет выходной мощностью лазера, используя информацию о температуре, полученную с термографической камеры, в качестве входного сигнала при нагревании целевой ткани13. Используя систему, мы продемонстрировали, что температура целевой опухоли может поддерживаться на стабильном уровне на животной модели13, и сообщили, что это приводит к хорошему терапевтическому эффекту14.