Autofluorescencja tkankowa w diagnostyce i ocenie skuteczności leczenia nowotworów głowy i szyi

Transkrypt

1 PRACE ORYGINALNE Autofluorescencja tkankowa w diagnostyce i ocenie skuteczności leczenia nowotworów głowy i szyi Use of tissue autofluorescence in the diagnostics and assessment of treatment efficacy of the head end neck cancer Alina Morawiec-Sztandera 1, Joanna Zimmer-Nowicka 1, Dariusz Kaczmarczyk 2,3, Izabela Niedźwiecka 2 1 Oddział Kliniczny Chirurgii Nowotworów Głowy i Szyi UM w Łodzi 2 Oddział Laryngologii Onkologicznej, Regionalny Ośrodek Onkologiczny WSS im M. Kopernika w Łodzi 3 Zakład Cytofizjologii, Histologii i Embriologii, UM w Łodzi Kierownik: prof. nadzw. dr hab. med. A Morawiec-Bajda Summary There are still serious diagnostic and therapeutic challenges in case of carcinoma of the larynx, pharynx and oral cavity most often in patients after radiotherapy. An appropriate choice of a site to take a specimen for histopathology is crucial with regard to establish a diagnosis and find an origin of primary lesion and local recurrence. In this regard our attention is focused on those diagnostic methods which enable to detect even small pathologic lesions. Among them is tissue autofluorescence (DAFE). Its advantages are non-invasiveness, high sensitivity and repeatability. The aim of the study was to validate DAFE as a method for early diagnosis and monitoring of treatment efficacy of head and neck cancers. Forty seven patients were included. Each patient had a fibroscopic investigation with the use of white light and light inducing the tissue fluorescence. A specimen for the histopathology was taken from each site which showed fluorescence in order to verify the diagnosis. The presence of neoplastic lesions was always confirmed with histopathology in parallel with the assessment of the lesion area with fluorescence. DAFE is a non-invasive and useful method for the detection of early cancer lesions with the potential to assess the advances of the disease and to monitor its progress. Hasła indeksowe: nowotwory głowy i szyi, autofluorescencja tkankowa Key words: head and neck cancers, tissue autofluoroscence Otolaryngol Pol 2008; LXII (5): by Polskie Towarzystwo Otorynolaryngologów Chirurgów Głowy i Szyi WSTĘP Pomimo znaczącego postępu metod diagnostycznych, nadal ponad 60% chorych na raka krtani i gardła dolnego zgłasza się w wysokim stadium zaawansowania uniemożliwiającym radykalne, oszczędzające leczenie [4]. Jednocześnie w pierwszym roku po operacjach częściowych aż u 60% chorych występują wznowy miejscowe, co może świadczyć o znacznych trudnościach w ocenie rozległości procesu nowotworowego, a co za tym idzie do błędnych kwalifikacji do tego typu zabiegów [3]. Istnieje więc konieczność poszukiwania nowych metod diagnostycznych pozwalających zarówno na Autorzy nie zgłaszają konfliktu interesów. wczesne wykrycie zmian nowotworowych i dysplastycznych, określenia ich rozległości, jak i na monitorowanie procesu leczenia. Duże nadzieje pokładane są w możliwości wykorzystania zjawiska fotodynamicznego. Polega ono na wzbudzaniu za pomocą światła efektu fluorescencji komórek i tkanek. Może być to świecenie indukowane przez podany uprzednio fotouczulacz, lub świecenie własne komórek (autofluorescencja). Fluorescencja wiąże się z emisją promieniowania elektromagnetycznego danej substancji, będącą reakcją na absorbcję energii ze źródła światła [1, 2]. Dają ją zarówno elementy strukturalne tkanki, jak i te, które odpowiadają za intensywność przemian metabolicznych. Głównymi fluoroforami tkankowymi 540

2 Autofl uorescencja tkankowa Ryc. 1. Obraz endoskopowy niezmienionej błony śluzowej w świetle białym i lampie ksenonowej Ryc. 2. Obraz endoskopowy ogniska raka płaskonabłonkowego fałdu głosowego w świetle białym i lampie ksenonowej są: kolagen, elastyna, zredukowana formamidu kwasu nikotynowego, NADH, NADPH, flawiny, porfiryny, aminokwasy aromatyczne, pirydoksyna i lipofuscyna [1 3]. Tak więc emisja fluorescencji zależy od stanu biochemicznego i morfologicznego komórki, co pozwala na odróżnienie tkanki dysplastycznej i nowotworowej od prawidłowej. Na obraz spektralny ma również wpływ unaczynienie i grubość błony śluzowej, a także ilość śluzu. Wiąże się to z właściwością zmniejszania podśluzówkowej fluorescencji przez hemoglobinę [1, 2] oraz zmianą struktury kolagenu w wyniku działania enzymów proteolitycznych [3]. MATERIAŁ I METODY Badaniem objęto 47 pacjentów (21 kobiet i 26 mężczyzn) leczonych na Oddziale Klinicznym Chirurgii Nowotworów Głowy i Szyi UM w Łodzi i Laryngologii Onkologicznej Regionalnego Ośrodka Onkologicznego WSS im M. Kopernika w Łodzi. W grupie badanej średnia wieku wynosiła 58,5 (59 dla kobiet i 58,1 dla mężczyzn), 32 osoby stanowili chorzy z guzem krtani i gardła dolnego, 9 z guzem jamy ustnej i gardła, 2 z guzem nosogardła, 4 chorych nie miało ustalonego ogniska pierwotnego. U wszystkich pacjentów wykonano badanie w świetle białym oraz wzbudzającym fluorescencję, a następnie pobrano wycinki do badania histopatologicznego. Badanie przeprowadzono zestawem DAFE firmy RICHARD WOLF GmbH, wyniki archiwizowano za pomocą programu IRIS firmy MEDI.COM. Wykorzystano wideobronchofiberoskop z sensorem umieszczonym na końcówce, podłączony bezpośrednio do kontrolera kamery jednoczipowej. Jasność obrazu, ostrość i kontrast przy autofluorescencji jest dostrajany przez kamerę elektronicznie, co zapewnia najlepszą jakość i prostotę obsługi. Źródłem promieniowania była lampa xenonowa o mocy 300 W emitująca światło białe i niebieskie w zakresie długości fali nm. Pacjentom nie podawano w trakcie badania substancji fotouczulających. 541

3 Ryc. 3. Obraz endoskopowy ogniska dysplazji w bliźnie pooperacyjnej po chordektomii w świetle białym i lampie ksenonowej Ryc. 4. Obraz endoskopowy ogniska raka płaskonabłonkowego fałdu głosowego w świetle białym i lampie ksenonowej WYNIKI Pod wpływem światła wzbudzającego fluorescencję u wszystkich badanych osób prawidłowa błona śluzowa obrazowana była w kolorze szarym z wyraźnie zaznaczonym rysunkiem naczyniowym (ryc. 1). Nadmierna ilość zalegającego śluzu powodowała nieznaczną fluorescencję niebieską. Obszary nowotworzenia (ryc. 2) lub tkanki dysplastyczne (ryc. 3) widoczne były jako miejsca o wyraźnej ciemnoniebieskiej barwie. Trudności diagnostyczne występowały w miejscach ze znaczną ilością zalegającego śluzu lub silnie unaczynionych (np. język). We wszystkich przypadkach dodatniej fluorescencji występowała korelacja z wynikiem badania histopatologicznego. Wśród pacjentów po przeprowadzonym leczeniu (radioterapia) lub ze zmianami przerostowymi, nie wykazującymi pozytywnej fluorescencji, u których pobrano materiał do badania histopatologicznego, nie znaleziono komórek atypowych. W jednym przypadku autofluorescencja ujawniła zmianę na fałdzie głosowym niewidoczną w świetle białym (ryc. 4), a także wznowę w bliźnie pooperacyjnej po usunięciu guza błony śluzowej policzka (ryc. 5). U pacjentki z rozległym guzem krtani w świetle niebieskim wyraźnie widać rozległość zmian, co znalazło potwierdzenie w opisie histopatologicznym materiału pooperacyjnego (ryc. 6). DYSKUSJA Pierwsze doniesienia o fluorescencji tkanek pochodzą z 1900 r. W 1903 r. zastosowano metodę fotodynamiczną do leczenia nowotworów skóry z wykorzystaniem roztworu eozyny i światła słonecznego. W 1924 r. Policard zaobserwował nagromadzenie się endogennych porfiryn w niektórych guzach w wyniku zakażenia bakteriami hemolitycznymi oraz naświetlania światłem ultrafioletowym [8], a w 1984 r. Alfano udowodnił kliniczną skuteczność nowej metody 542

4 Autofl uorescencja tkankowa Ryc. 5. Obraz endoskopowy ogniska raka płaskonabłonkowego w bliźnie po usunięciu zmiany błony śluzowej policzka w świetle białym i lampie ksenonowej Ryc. 6. Obraz endoskopowy ogniska raka płaskonabłonkowego górnego piętra krtani w świetle białym i lampie ksenonowej w diagnostyce onkologicznej [4]. Były to podwaliny do powstania nowatorskiej myśli diagnostycznej. Jednak dopiero dzięki sformułowaniu podstaw działania lasera w 1917 r. przez Alberta Einsteina i jego skonstruowaniu w 1960 r., możliwy był dynamiczny rozwój prac nad zjawiskiem fluorescencji. Rozwój cyfrowych metod obrazowania, techniki fiberoskopowej oraz wykorzystanie nowoczesnych źródeł światła laserowego pozwoliło na znaczny postęp w pracach nad wprowadzeniem fluorescencji tkankowej do panelu badań diagnostycznych. Obecnie diagnostyka autofluorescencyjna stosowana jest z powodzeniem w ginekologii, urologii, dermatologii i pulmonologii [3, 5]. W wielu ośrodkach prowadzone są także badania nad jej zastosowaniem w nowotworach krtani, gardła i jamy ustnej [3, 6, 7]. Jest to metoda o potwierdzonej skuteczności w diagnostyce stanów przedrakowych i raka płaskonabłonkowego krtani [9]. Prostota, nieinwazyjność, skuteczność i powtarzalność to główne zalety pozwalające na jej szerokie stosowanie. Może być wykorzystana do oceny rozległości procesu nowotworowego, co pozwoli na prawidłowe zaplanowanie terapii, a także do monitorowania jej skutków. Szczególnie użyteczna wydaje się być jako metoda przesiewowa w badaniach u osób ze zwiększonym ryzykiem zachorowalności na raka krtani. PIŚMIENNICTWO 1. Schomacker KT, Frisoli JK, Compton CC, et al. Ultraviolet laser-induced fluorescence of colonic tissue: Basic biology and diagnostic potential. Lasers Surg Med 1992, 12: Vaupel P, Kalinowski F, Okmueff P. Blood flow, oxygen; and nutrient supply and metabolic microenvironment of human tumors: A review Cancer Res 1989, 49: Zalesska-Kręcicka M, Kręcicki T, Frączek M, Bereś-Pawlik E, Zatoński T. Laryngoskopia autofluorescencyjna w diagnostyce zmian nowotworowych krtani doniesienie wstępne. Otolaryngol Pol 2005, 59, 2:

5 Bień S, Kamiński B, Żyłka S, Mężyk R, Piasta Z, Markowski J, i wsp. Ewolucja obrazu epidemiologicznego i klinicznego raka krtani i krtaniowej części gardła w Polsce, w latach Otolaryngol Pol 2005, 59, 2: Hung J, Lam S, Leriche JC. Autofluorescence of normal and malignant bronchial tissue. Lasers in Surgery and Medicine 1991, 11: Baletic N, Petrovic Z, Pandier I, Malicevic H. Autofluorescent diagnosis in laryngeal pathology. Europ Archiv Otorhinolaryngol 2004, 261: Betz CS, Mehlmann M, Rick K, Stepp H, Grevers G, Baumgartner R, i wsp. Autofluorescence imaging and spectroscopy of normal and malignant mucosa in patients with head and neck cancer. Lasers in Surgery and Medicine 1999, 25: Policard A. Etude sur les aspects offerts par des tumeurs experimentales examinees a la lumiere de Wood. CR Soc Biol 1924, 91, Arens C. Indirect autofluorescence laryngoscopy in the diagnosis of laryngeal cancer and its precursor lesion. Europ Archiv Otorhinolaryngol 2004, 261: Adres autora: prof. Alina Morawiec-Sztandera Uniwersytet Medyczny w Łodzi Katedra Chirurgii Głowy i Szyi ul. Żeromskiego Łódź Pracę nadesłano: r. Zaakceptowano do druku: r. 544