СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЦИДИВА ЗЛОКАЧЕСТВЕННОГО НОВООБРАЗОВАНИЯ ГОЛОВНОГО МОЗГА В ПОСЛЕОПЕРАЦИОННОМ ПЕРИОДЕ
METHOD FOR DETECTING POSTOPERATIVE RECURRENT CEREBRAL MALIGNANT GROWTH

Предлагаемый способ относится к медицине, а именно к нейроонкологии, и может быть использован для определения рецидива злокачественного новообразования головного мозга в послеоперационном периоде. Большинство злокачественных опухолей характеризуются инвазивным ростом. Опухолевые клетки злокачественных опухолей головного мозга (ЗОГМ) распространяются в окружающие ткани до 2-4 см от основного узла (1). Поэтому тотальное удаление опухолей только хирургическим путем невозможно. В послеоперационном периоде противоопухолевое лечение принято проводить стандартно - несколько курсов химиотерапии (XT) (2).
Вместе с тем, необоснованное проведение XT нецелесообразно по нескольким причинам. Доказано, что оставшиеся после операции единичные опухолевые клетки могут длительно существовать в неактивном состоянии, в этом случае они являются устойчивыми к воздействию XT; необоснованная химиотерапия или лучевая терапия могут способствовать появлению новых опухолей, приводить к ослаблению иммунной системы - ухудшаются показатели периферической крови в виде миелодепрессии, и, в первую очередь, нейтропении. Это в последующем ограничивает возможности химиотерапии при появлении рецидива опухоли и необходимости проведения противоопухолевого лечения.
В настоящее время известны способы определения рецидива злокачественного новообразования головного мозга в послеоперационном периоде и, как следствие, показание к проведению курса XT опухолей.
Так, определить рецидив злокачественного новообразования головного мозга в послеоперационный период позволяют способы, основанные на использовании компьютерной томографии (КТ) или магнито-резонансной томографии (МРТ) (3).
6
Однако данные способы диагностики не чувствительны на раннем этапе появления рецидива опухоли в послеоперационный период. Это связано с тем, что оставшиеся после удаления опухоли единичные или небольшие группы опухолевых клеток в окружающем мозговом веществе невозможно выявить при использовании КТ и даже разных режимов МРТ, так как эти методы диагностики основаны на накоплении контрастных веществ в опухоли при их внутривенном введении. При этом известно, что образование опухолевых сосудов начинается только при достижении опухоли 1-2 мм в диаметре, что соответствует больше 10 клеток (4, 5). Это влияет на чувствительность способов диагностики, основанный на КТ и МРТ не позволяет на раннем этапе определить активацию опухолевого процесса.
Известен способ ранней диагностики рецидива опухоли головного мозга в послеоперационный период с использованием магнито-резонансной спектроскопии (МРС) путем определения содержания некоторых метаболитов и их соотношений в ткани мозга, таких как холин, лактат, креатин, фосфокреатинин, холин, мио-инозин, глутамат, глутамин, липиды N-ацетиласпартат (6).
Однако данный способ позволяет исследовать только один участок ткани мозга небольшого объема (воксель), а при многовоксельной спектроскопии исследование осуществляют только в одной плоскости также на относительно небольшом участке мозга.
Вместе с тем, известно, что опухоль неоднородна по своему строению и активности опухолевых клеток. И получить информацию об активности всей опухоли с применением данного способа не представляется возможным. Кроме того, расположение рядом с зоной исследования костных структур, ликворных пространств, крупных сосудов и очагов геморрагии приводит к появлению артефактов, влияющих на результаты исследований.
11
Также известен способ определения рецидива новообразования головного мозга в послеоперационный период с использованием позитронно-эмисионной томографии (ПЭТ), которая основана на определении различий в скорости метаболических процессов в опухоли, неизмененной мозговой ткани и неспецифически измененном мозговом веществе (7). Недостатками данной способа являются его высокая затратность на исследование и накопление С-метионина не только в опухоли, но и в очагах воспаления мозга в послеоперационном периоде.
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому способу является известный способ диагностики новообразований головного мозга, который авторами выбран в качестве прототипа. Данный способ включает исследование сыворотки крови пациента методом ИК-спектроскопии ее образца, приготовленного путем высушивания, размельчения и суспензирования с вазелиновым маслом, в области 1200-1000 см определения высот пиков полос поглощения с максимумами 1170; 1165; 1160; 1150; 1130 см, с последующим вычислением значений следующих отношений: отношение высоты пика с максимумом при 1170 см к высоте пика с максимумом при 1150 см; отношение высоты пика с максимумом при 1165 см к высоте пика с максимумом при 1160 см; отношение высоты пика с максимумом 1165 см к высоте пика с максимумом 1130 см, полученное трехмерное распределение проецируют во фронтальную плоскость для получения двумерных координат и соотносят с границами плоских эталонных диагностических "образов", отражающих наличие новообразования в головном мозге или его отсутствие, границы составляют следующие значения: наличие новообразования - X/Y (-0,2194/1,6667; -0,2861/1,0611; 0,0417/0,0667; 0,2361/0,4278; 0,2028/1,3667), отсутствие новообразования - X/Y соответственно (0,9083/1,9611; 0,2750/0,7056; 0,2583/0,3167; 1,9472/0,8500), производят дифференцировку; далее для определения характера новообразования производят дополнительные исследования с образцами, попавшими в «образ» - наличие образования, для этого разделяют образцы мужчин и женщин, вновь проводят ИК-спектроскопический анализ образца в области 1200-1000 см и определяют высоту пиков полос поглощения у мужчин с максимумами 1165 см; 1160 см; 1130 см; 1070 см; 1040 см, затем вычисляют значения величин следующих отношений: отношение высоты пика с максимумом при 1165 см к высоте пика с максимумом при 1160 см; 1165 см к 1130 см; 1070 см к 1040 см, полученное трехмерное распределение проецируют во фронтальную плоскость для получения двумерных координат и соотносят с границами плоских эталонных диагностических "образов", характеризующих новообразования (злокачественные или доброкачественные), которые представляются в виде плоских многогранников, границы которых составляют следующие значения: злокачественные новообразования - X/Y (-1,5317/0,9833; -1,8117/0,8533; -1,4117/0,6733; -0,9383/0,7333; -0,9683/0,9133), доброкачественные новообразования - X/Y соответственно
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
(-1,0383/0,6667; -1,0317/0,5767; -0,4650/0,5567; -0,6150/0,7967); у женщин определяют высоту пиков полос поглощения с максимумами 1165 см; 1150 см; 1125 см; 1100 см; 1050 см, затем вычисляют значения величин следующих отношений: отношение высоты пика с максимумом при 1165 см к высоте пика с максимумом при 1150 см; 1165 см к 1125 см; 1100 см к 1050 см, полученное трехмерное распределение проецируют во фронтальную плоскость для получения двумерных координат и соотносят с границами плоских эталонных диагностических "образов", характеризующих новообразования (злокачественные или доброкачественные), которые представляются в виде плоских многогранников, границы которых составляют следующие значения: злокачественные новообразования - X/Y (-1,1976/0,8810; -1,9976/1,1429; -3,2643/0,8095; -2,4690/0,5714; -1,2690/0,5476), доброкачественные новообразования - X/Y соответственно
(-1,2071/0,7857; -1,2548/0,5667; -1,1786/0,3714; -0,1357/0,3000; -0,7500/0,7571), в зависимости от расположения точки определяют характер новообразования головного мозга конкретного пациента (8).
Данный способ позволяет диагностировать наличие новообразования головного мозга и идентифицировать его как доброкачественное или злокачественное на дооперационном этапе как у мужчин, так и у женщин.
Однако данный способ не чувствителен при определении рецидива опухоли головного мозга в послеоперационном периоде на раннем этапе ее роста.
Это связано с тем, что указанный способ не позволяет выявить связь между рецидивом опухоли в послеоперационном периоде и четким перемещением результатов исследований в одном направлении, так как получаемые результаты исследований большей частью накладываются на образ злокачественной или доброкачественной опухоли, особенно в раннем послеоперационном периоде.
Кроме того, данный способ сложен при исполнении.
Задачей настоящего изобретения является разработка эффективного способа определения рецидива злокачественного новообразования головного мозга в послеоперационном периоде, позволяющего с высокой чувствительностью определять наличие ранней активации роста (рецидива) злокачественного новообразования головного мозга у пациентов в послеоперационном периоде и, как следствие, своевременно проводить пациенту курс противоопухолевой химиотерапии, при этом простого при исполнении.
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
Поставленная задача решается предлагаемым способом определения рецидива злокачественного новообразования головного мозга в послеоперационный период, включающим исследование образца сыворотки крови пациента методом ИК-спектроскопии, приготовленного путем высушивания, измельчения и суспензирования в вазелиновом масле, в области 1200-1000 см, определение высот пиков полос поглощения с максимумами 1150, 1130 см, с последующим вычислением значений отношений высот пиков, согласно изобретению дополнительно определяют высоту пика полосы поглощения с максимумом 1125 см и вычисляют значение отношения высоты пика с максимумом 1150 см к высоте пика с максимумом 1130 см для мужчин и значение отношения высоты пика с максимумом 1150 см к высоте пика с максимумом 1125 см для женщин, при этом исследование образца сыворотки крови пациента осуществляют сразу после проведенной операции по удалению новообразования, а в последующем исследование образца осуществляют в динамике и при увеличении значения отношения высоты пика с максимумом 1150 см к высоте пика с максимумом 1130 см у мужчины и значения отношения высоты пика с максимумом 1150 см к высоте пика с максимумом 1125 см у женщины на величину не менее 0,5±0,015 по сравнению со значением отношения, полученным в предыдущем исследовании образца, судят о рецидиве злокачественного новообразования головного мозга.
Предпочтительно, что исследование образца сыворотки крови пациента осуществляют в динамике - ежемесячно.
Техническим результатом предлагаемого способа является повышение чувствительности определения рецидива у пациента злокачественного новообразования головного мозга в послеоперационном периоде, что позволяет своевременное проведение пациенту курса противоопухолевой химиотерапии, при простоте его исполнения.
-1
-1
-1
-1
-1
Данный технический результат достигается тем, что дополнительно определяют высоту пика полосы поглощения с максимумом 1125 см и вычисляют значение отношения высоты пика с максимумом 1150 см к высоте пика с максимумом 1130 см для мужчин и значение отношения высоты пика с максимумом 1150 см к высоте пика с максимумом 1125 см для женщин, при этом исследование образца сыворотки крови осуществляют сразу после проведенной операции по удалению новообразования, а в последующем в динамике, предпочтительно - ежемесячно.
-1
-1
-1
-1
Увеличение значения отношения высоты пика с максимумом 1150 см к высоте пика с максимумом 1130 см у мужчины и значения отношения высоты пика с максимумом 1150 см к высоте пика с максимумом 1125 см у женщины на величину 0,5±0,015 по сравнению со значением отношения, полученным в предыдущем исследовании образца, свидетельствует об активации опухолевого процесса, что является показанием к проведению противоопухолевого лечения - химиотерапии.
Это обусловлено тем, что оставшиеся не удаленными после операции или не погибшие после химиолучевой терапии единичные опухолевые клетки или их небольшие группы при их активации распространяются вдоль кровеносных сосудов, по проводниковым путям мозга, вдоль базальных мембран мягких мозговых оболочек и их сосудов. Не проникая через базальные мембраны в просвет сосудов, опухолевые клетки продуцируют токсические вещества и ферменты, такие как аспартатпротеиназы, цистеинпротеиназы, металопротеиназы, серинпротеиназы, тенасцин, ганглиозид GD-3, TNF, VEGF и другие. Некоторые из них вызывают деструкцию самих опухолевых клеток или деструкцию межклеточного матрикса, вызывают нарушение гематоэнцефалического барьера (ГЭБ). Образующиеся при этом недоокисленные продукты или продукты жизнедеятельности опухолевых клеток - метаболиты, или продукты распада разрушенных клеток вследствие нарушения ГЭБ попадают в сосудистое русло (9, 10). Таким образом, при рецидиве ЗОГМ в крови больного появляются специфические вещества, свидетельствующие об активации опухолевого процесса.
При этом необходимо отметить, что величина значения отношений у каждого больного разная, что связано с разной гистологической структурой опухоли и ее активностью.
Предлагаемый способ реализуют следующим образом.
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
Предварительно готовят образец сыворотки крови пациента путем высушивания, измельчения и суспензирования в вазелиновом масле, который затем исследуют методом ИК-спектроскопии в области 1200-1000 см, определяя высоту пиков полос поглощения с максимумами 1150, 1130, 1125 см, после чего вычисляют значения отношения высот пиков с максимумом 1150 см к высоте пика с максимумом 1130 см у мужчин и значение отношения высоты пика с максимумом 1150 см к высоте пика с максимумом 1125 см у женщин, при этом исследование образца сыворотки крови осуществляют после проведенной операции по удалению новообразования, а в последующем в динамике, предпочтительно ежемесячно, и при увеличении значения отношения высоты пика с максимумом 1150 см к высоте пика с максимумом 1130 см у пациента-мужчины и значения отношения высоты пика с максимумом 1150 см к высоте пика с максимумом 1125 см у пациента-женщины на величину 0,5±0,015 по сравнению со значением отношения, полученным в предыдущем исследовании образца, судят о рецидиве злокачественного новообразования головного мозга.
Предлагаемым способом была проведена диагностика 27 пациентам, прооперированным по поводу злокачественных новообразований головного мозга.
Полученные результаты исследования были подтверждены данными компьютерной томографии (КТ) или магнитно-резонансной томографии (МРТ), а также гистологическим исследованием.
Примеры конкретного использования предлагаемого способа
Пример 1
Больной С. 41 г.
Диагноз: опухоль - анапластическая астроцитома лобно-каллезной области справа.
Оперирован 16.04.07 - удаление опухоли. Иммуногистохимия - диффузная гемистоцитарная астроцитома с выраженной лимфоидной инфильтрацией и очагово высоким индексом мечения Ki-67. Степень злокачественности II-III.
-1
-1
-1
-1
Предлагаемым способом 27.07.07 был исследован образец сыворотки крови больного. Для этого предварительно перед исследованием образец сыворотки крови был подготовлен путем высушивания, измельчения и суспензирования в вазелиновом масле, после чего его исследовали методом ИК-спектроскопии в области 1200-1000 см, определив высоту пиков полос поглощения с максимумами 1150, 1130 см, вычислили значение отношения высоты пика с максимумом 1150 см к высоте пика с максимумом 1130 см, которое составило 2,56.
-1
-1
В последующем исследование образца сыворотки крови больного предлагаемым способом осуществляли ежемесячно. Значения отношения высоты пика с максимумом 1150 см к высоте пика с максимумом 1130 см, вычисленные на основании проведенных исследований, приведены в таблице 1.
Как видно из полученных результатов, значение отношения, полученное в сентябре 2008 г., превышало значение отношения, полученного в августе 2008 г., на 0,49, что позволило судить о рецидиве злокачественного новообразования головного мозга у больного в послеоперационном периоде. На основании этого больному был проведен курс химиотерапии. При этом параллельно с предлагаемым способом пациент был также диагностирован с использованием МРТ. Результаты исследования, полученные предлагаемым способом и МРТ, совпали, что было подтверждено результатами исследования МРТ от 10.09.08.
Пример 2
Больной А., 1954 г. рождения
Диагноз: рецидив опухоли /эпендимома/ теменно-затылочной области слева, состояние после удаления опухоли /2006 г./.
Оперирован 31.05.07 - удаление опухоли. Гистологическое заключение - анапластическая эпендимома с переходом в глиобластому, степень злокачественности 3-4.
Предлагаемым способом 07.06.2007 был исследован образец сыворотки крови больного.
-1
-1
-1
-1
-1
-1
Для этого образец сыворотки крови предварительно был подготовлен путем высушивания, измельчения и суспензирования в вазелиновом масле, который затем исследовали методом ИК-спектроскопии в области 1200-1000 см, определив высоту пиков полос поглощения с максимумами 1150, 1130 см, вычислили значения отношения высоты пика с максимумом 1150 см к высоте пика с максимумом 1130 см, значение отношения составило 1,89. В последующем ежемесячно исследовались значения отношения высоты пика с максимумом 1150 см к высоте пика с максимумом 1130 см, которые приведены в таблице 2.
Таблица 2
Значения отношений высоты пика с максимумом 1150 см<sup>-1</sup>, к высоте пика с максимумом 1130 см<sup>-1</sup> полученные при исследовании образца сыворотки крови больного А. в динамике
Дата исследования
23.08.07
13.09.07
16.10.07
20.11.07
15.12.07
18.01.08
20.02.08
31.03.08
29.04.08
20.05.08
Значение отношения
<b>2,29</b>
<b>2,80</b>
2,73
2.54
2,27
2,15
<b>1,63</b>
<b>2,12</b>
2,31
2,42
В июле 2007 года больной, после операции, получил курс лучевой терапии.
Как видно из полученных результатов, значение отношения, полученное в сентябре 2007 года, превышало величину значения отношения, полученную в августе 2007, на 0,51, что позволило судить о рецидиве злокачественного новообразования головного мозга у больного в послеоперационном периоде. На основании данных результатов больному был проведен курс химиотерапии.
При этом рецидив опухоли был также подтвержден результатами исследования МРТ от 15.09.07.
В марте 2008 года значение отношения превысило величину значения отношения, полученную в феврале 2008, на 0,49. Это позволило судить о повторном рецидиве злокачественного новообразования головного мозга у больного.
В то же время исследования МРТ с контрастным усилением от 13.05.08 опухоли не выявило.
Больной умер 24.05.08. На аутопсии при гистологическом исследовании выявлено распространение опухоли /эпендимо-глиобластомы/ по стенкам желудочков головного мозга и кисты в зоне операции.
Таким образом, результат, полученный предлагаемым способом, был подтвержден результатами вскрытия.
Пример 3
Больная Г., 1960 года рождения
История болезни №1097. Диагноз: опухоль лобно-теменной области слева с медианным ростом.
Больная оперирована 22.02.07 - удаление опухоли. Гистология - анапластическая астроцитома с переходом в глиобластому, степень злокачественности III-IV.
-1
-1
-1
-1
-1
-1
Предлагаемым способом 05.03.07 был исследован образец сыворотки крови больной. Для этого образец сыворотки крови предварительно был подготовлен путем высушивания, измельчения и суспензирования в вазелиновом масле, который затем исследовали методом ИК-спектроскопии в области 1200-1000 см, определив высоту пиков полос поглощения с максимумами 1150, 1125 см, вычислили значение отношения высоты пика с максимумом 1150 см к высоте пика с максимумом 1125 см, которое составляло 2,56. В последующем исследование образца сыворотки крови больного предлагаемым способом осуществляли ежемесячно. Значения отношения высоты пика с максимумом 1150 см к высоте пика с максимумом 1125 см, вычисленные на основании проведенных исследований, приведены в таблице 3.
Таблица 3
Значения отношений высоты пика с максимумом 1150 см<sup>-1</sup>, к высоте пика с максимумом 1125 см<sup>-1</sup> полученные при исследовании образца сыворотки крови больной Г. в динамике
Дата исследования
05.03.07
20.05.07
21.06.07
12.07.07
15.08.07
Значение отношения
2,29
1,80
1,48
1,61
2,11
Примечание: в апреле больная проходила курс лучевой терапии, поэтому в апреле исследование предлагаемым способом не проводилось ввиду некорректности получаемого значения отношения на фоне проведения лучевой терапии.
Из полученных результатов видно, что значение отношения, полученное в августе 2007 года, превысило значение отношения, полученное в июле 2007, на 0,50, что позволило судить о рецидиве злокачественного новообразования головного мозга у больной в послеоперационном периоде. Диагноз продолженного роста опухоли был подтвержден данными МРТ.
Как видно из полученных результатов, предлагаемый способ является эффективным для определения рецидива злокачественного новообразования головного мозга в послеоперационном периоде, позволяющий с высокой чувствительностью определять наличие ранней активации роста (рецидива) злокачественного новообразования головного мозга у пациентов в послеоперационном периоде и, как следствие, своевременно проводить пациенту курс противоопухолевой химиотерапии.
Кроме того, предлагаемый способ прост в исполнении.
Источники информации
1. Burger Р.С., Dubois P.J., Schold S.C. et al. Computerized tomographic and pathologic studies of the antreated, quiescent, and recurrent glioblastoma multiforme. J. Neurosurg, 1983, 58, c.159.
2. Константинова M.M. Современное состояние и перспективы химиотерапии злокачественных опухолей головного мозга. Современная онкология, 2002, т.4, №3, с.144.
3. Корниенко В.Н., Пронин И.Н. Диагностическая нейрорентгенология. Москва, 2006, с.1327.
4. Li V.W., Folkerth R.D., Watanable Н., et al. Microvessel count and cerebrospinal fluid basic fibroblast growth factor in children with brain tumour. Lancet, 1994, V.9, №8915, c.82.
5. Folkman J. Tumor angiogenesis: therapeutic implications. N. Engl. J. Med., 1971, V.18, №21, c.1182.
6. Труфанова Г.Е., Тютина Л.А. Магнито-резонансная спектроскопия. СПб.: «ЭЛ-БИ-СПб», 2008, с.239.
7. Подопригора А.Е. Протонная магнито-резонансная спектроскопия в диагностике объемных заболеваний головного мозга. Автореферат диссертации на соискание степени кандидата медицинских наук. Москва, 2002, с.30.
8. Прототип. Патент РФ №2350953, заявка №2007125477/15, от 05.07.2007 на «Способ диагностики новообразований головного мозга».
9. Зозуля Ю.А. Глиомы головного мозга. Киев, 2007, с.632.
10. Улитин А.Ю., Олюшин В.Е., Сафаров Б.И. Метастатические опухоли. СПб.: ФГУ РНИНХ им А.Л.Поленова. 2010, с.384.