The use of Raman fluorescence spectroscopy in the express diagnostics of laryngeal cancer
Authors: Timurzieva A.B. , Popadyuk V.I. , Duvanskiy V.A. 
Published: January 2025

Introduction. Laryngeal cancer is one of the most common types of head and neck malignant tumors. Squamous cell carcinoma of the head and neck of various localizations, including the larynx, is especially common. Every year, a large number of people die of late-stage cancer due to untimely medical attention. Laryngeal squamous cell carcinoma is no exception. The search for optical diagnostic methods that allow identifying the tumor development at its early stage is one of the most important directions for clinical medicine and public health in general. Raman fluorescence medical technologies can provide such methods. The aim of the study: To provide a scientific and practical rationale for the use of Raman fluorescence spectroscopy in the early diagnostics of laryngeal cancer. Material and methods. A total of 83 patients with a diagnosis of laryngeal cancer were examined. The spectra of the intact laryngeal mucosa, the anatomical structures of the larynx in cancer and precancer were analyzed. Individual features of Raman bands and fluorescence signals were evaluated for normal epithelium, dysplasia and squamous cell carcinoma of the larynx. To correlate the Raman fluorescence spectroscopy data, pathological examination was used. We evaluated the sensitivity and specificity of the method. A laser setup using both fluorescence and Raman components, with a wavelength of 532 nm, was used to take spectra. Measurements were taken immediately after removal of the laryngeal tissue (1-5 seconds) involved in the malignant process. Results. Using Raman fluorescence spectroscopy, individual spectral characteristics were obtained for both normal laryngeal tissues and laryngeal cancer, as well as for dysplasia (transitional process, precancer). The study revealed that there were differences in both fluorescence signals and Raman bands in the above groups, and the method may serve as an auxiliary tool for the clinician in the early diagnosis of laryngeal cancer. Conclusion. In the future, Raman fluorescence medical technologies may be applied for the purpose of early express diagnostics of laryngeal tumors. Clinical medicine and public health in general need the development of such technologies to improve the quality and efficiency of diagnostics and treatment at the initial stages of diseases.

Введение. Рак гортани является одним из наиболее распространенных видов злокачественных новообразований головы и шеи. Особенно часто встречается плоскоклеточный рак головы и шеи различной локализации, в т.ч. и гортани. Ежегодно от рака умирают огромное число людей, обратившихся за медицинской помощью несвоевременно, на поздней стадии развития заболевания. Исключением не является плоскоклеточная карцинома гортани. Поиск оптических методов диагностики, позволяющих идентифицировать онкологический процесс на ранней его стадии, относится к одним из важнейших стратегических направлений клинической медицины и общественного здоровья в целом. Подобным методам могут соответствовать раман-флуоресцентные медицинские технологии. Цель исследования заключалась в научно-практическом обосновании использования раман-флуоресцентной спектроскопии в ранней экспресс-диагностике рака гортани. Материал и методы. Всего были обследованы 83 пациента с установленным диагнозом «Рак гортани». Были проанализированы спектры интактной слизистой оболочки гортани, анатомических структур гортани при раке и предраке. Оценены индивидуальные особенности полос комбинационного рассеяния света и флуоресцентных сигналов в норме, дисплазии и плоскоклеточной карциноме гортани. Для сопоставления данных раман-флуоресцентной спектроскопии применялся гистологический метод исследования. В ходе исследования оценивали чувствительность и специфичность метода. Для снятия спектров применяли лазерную установку с использованием как флуоресцентной, так и рамановской составляющих, с длиной волны 532 нм. Измерения проводили немедленно после удаления ткани гортани (1–5 секунд), вовлеченной в злокачественный процесс. Результаты. В ходе исследования с использованием раман-флуоресцентной спектроскопии получены индивидуальные спектральные характеристики тканей гортани в норме и при раке гортани, а также при дисплазии (переходном процессе, предраке). Как было отмечено в ходе исследования, в выше обозначенных группах имеются различия как в сигналах флуоресценции, так и в полосах комбинационного рассеяния света, что может служить вспомогательным инструментарием для клинициста при ранней диагностике рака гортани. Выводы. В перспективе раман-флуоресцентные медицинские технологии могут быть использованы с целью ранней экспресс-диагностики опухолевых заболеваний гортани. Клиническая медицина, общественное здоровье и здравоохранение в целом нуждаются в развитии технологий подобного рода с целью повышения качества и эффективности диагностики и лечения заболеваний на стадии их инициации.