CC BY
52
УДК 616.311-006.6-07
http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2686-6838-2019-21-12-77-82
ДИАГНОСТИКА ПРЕДРАКОВЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ РТА МЕТОДОМ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Казарина Л.Н., Гордецов А.С., Красникова О.В., Белозеров А.Е.,
Пурсанова А.Е.
ФБГОУ ВО «ПИМУ» Минздрава России, г. Нижний Новгород, Российская Федерация
DIAGNOSIS OF PRECANCEROUS DISEASES OF THE MUCOUS MEMBRANE OF THE MOUTH BY THE METHOD OF INFRARED SPECTROSCOPY
Kazarina L.N., GordetsovA.S., Krasnikova O.V., BelozerovA.E.,
Pursanova A.E.
Nizhny Novgorod State Medical University, Nizhny Novgorod, Russian Federation
Аннотация. Цель исследования - разработка нового метода ранней диагностики предраковых заболеваний слизистой оболочки рта с помощью инфракрасной спектроскопии ротовой жидкости. Использование метода основано на изменении метаболизма органов и тканей при возникновении патологических процессов. В ходе исследования был проведен забор и спектральный анализ биологического материала у 50 пациентов с диагнозами красный плоский лишай и лейкоплакия. За ИК-спек-троскопические параметры выбирали частные, полученные в результате деления пиков полос поглощения друг на друга. С целью диагностики вышеуказанных патологий выбрали 6 информативных параметров: 1150/1165, 1150/1080, 1140/1160, 1130/1165, 1130/1040, 1030/1080 (П1-П6). Результаты математической обработки интерпретировали в виде лепестковых диаграмм и получили диагностические профили двух основных состояний: «предрак» и «норма». Полученные данные позволяют использовать ИКС в качестве способа диагностики предраковых заболеваний слизистой оболочки рта еще на доклиническом этапе. В ходе проведения работы было также установлено, что указанный метод диагностики в отличие от традиционных имеет следующие преимущества: объективность, неинвазивность, доступность, простота в использовании, возможность практического применения в качестве скринг-те-ста, а также возможность установления диагноза до появления жалоб и клинически-видимых
Annotation. The purpose of the study is to develop a new method for the early diagnosis of precancerous diseases of the oral mucosa using infrared spectroscopy of the oral fluid. The use of the method is based on a change in the metabolism of organs and tissues in the event of pathological processes. During the study, a sampling and spectral analysis of biological material was carried out in 50 patients with diagnoses of lichen planus and leukoplakia. For IR spectroscopic parameters, the particular ones obtained by dividing the peaks of the absorption bands on each other were chosen. In order to diagnose the above pathologies, 6 informative parameters were chosen: 1150/1165, 1150/1080, 1140/1160, 1130/1165, 1130/1040, 1030/1080 (P1-P6). The results of mathematical processing were interpreted in the form of flap diagrams and received diagnostic profiles of two main states: "precancer" and "normal". The data obtained allow the use of IR spectroscopic as a method for the diagnosis of precancerous diseases of the oral mucosa at the preclinical stage. In the course of the work, it was also found that this diagnostic method, in contrast to the traditional ones, has the following advantages: objectivity, non-invasiveness, accessibility, ease of use, the possibility of practical use as a screening test, and the possibility of establishing a diagnosis before complaints and clinical visible changes.
—--—
~ 77 ~
изменении.
Ключевые слова: инфракрасная спектроскопия, предрак слизистой оболочки рта, ранняя диагностика, скрининг- тест, ротовая жидкость.
Keywords: infrared spectroscopy, precancer of the oral mucosa, early diagnosis, oral fluid.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
[1] Кузьмина Э.М. Стоматологическая заболеваемость населения России. - М.: МГМСУ, 2009. - 225 с.
[2] Злокачественные новообразования в России в 2015 году (заболеваемость и смертность). Под ред. Каприна А.Д., Старинского В.В., Петровой Г.В. М: МНИОИ им П.А. Герцена - филиал ФГБОУ «НМИРЦ» Минздрава России, 2017; 250 с.
[3] Гилева О.С., Либик Т.В., Позднякова А.А., Са-тюкова Л.Я. Предраковые заболевания в структуре патологии слизистой оболочки полости рта. Проблемы стоматологии 2013; 2: 3-9
[4] Shkarednaya O.V., Goryacheva T.P., Chunikhin A.A., Bazikyan E.A, Gazhva S.I. Optimizing the early diagnosis of oral mucosal pathologies. Sovremennye tehnologii v medicine 2017; 9(3). 119-125
[5] Гордецов, А.С. Инфракрасная спектроскопия биологических жидкостей и тканей / А.С. Гордецов // Современные технологии в медицине. - 2010. - № 1. - С. 84-98, Красникова О.В. Физиологический анализ инфракрасных спектров плазмы крови животных в норме и при экспериментальном онкогенезе.
[6] Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук / Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского. Нижний Новгород, 2012. -с.133
[7] Красникова О.В., Рунова О.А., Гордецов А.С., Казарина Л.Н. Выявление раннего кариеса по параметрам инфракрасных спектров ротовой жидкости и кристаллохимического состава тканей зуба // СТМ, 2014, том 6, номер 4, С. 112-115.,
[8] 7.Сметанина О.А., Казарина Л.Н., Красникова О.В., Гордецов А.С. Инфракрасная спектроскопия ротовой жидкости как метод ранней диагностики воспалительных заболеваний пародонта у детей // Современные проблемы науки и образования, 2016 год, №6. URL: https://www.science-education.ru/ru/ar-ticle/view?id=25848
[9] Крихели Н.И., Позднякова Т.И., Булгакова Н.И _и др. Результаты аутофлюоресцентной
REFERENCES
[1] Kuz'mina E.M. Stomatologicheskaya zabolevae-most' naseleniya Rossii. - M.: MGMSU, 2009. - 225 s.
[2] Zlokachestvennye novoobrazovaniya v Rossii v
2015 godu (zabolevaemost' i smertnost'). Pod red. Kaprina A.D., Starinskogo V.V., Petrovoj G.V. M: MNIOI im P.A. Gercena - filial FGBOU «NMIRC» Minzdrava Rossii, 2017; 250 s.
[3] Gileva O.S., Libik T.V., Pozdnyakova A.A., Satyu-kova L.YA. Predrakovye zabolevaniya v strukture patologii slizistoj obolochki polosti rta. Problemy stomatologii 2013; 2: 3-9
[4] Shkarednaya O.V., Goryacheva T.P., Chunikhin A.A., Bazikyan E.A, Gazhva S.I. Optimizing the early diagnosis of oral mucosal pathologies. Sovremennye tehnologii v medicine 2017; 9(3). 119-125
[5] Gordecov, A.S. Infrakrasnaya spektroskopiya bio-logicheskih zhidkostej i tkanej / A.S. Gordecov / / Sovremennye tekhnologii v medicine. - 2010. - № 1. - S. 84-98, Krasnikova O.V. Fiziologicheskij ana-liz infrakrasnyh spektrov plazmy krovi zhivotnyh v norme i pri eksperimental'nom onkogeneze.
[6] Dissertaciya na soiskanie uchenoj stepeni kandi-data biologicheskih nauk / Nizhegorodskij gosu-darstvennyj universitet im. N.I. Lobachevskogo. Nizhnij Novgorod, 2012. - s.133
[7] Krasnikova O.V., Runova O.A., Gordecov A.S., Kazarina L.N. Vyyavlenie rannego kariesa po parametram infrakrasnyh spektrov rotovoj zhidkosti i kristallohimicheskogo sostava tkanej zuba // STM, 2014, tom 6, nomer 4, S. 112-115.,
[8] 7.Smetanina O.A., Kazarina L.N., Krasnikova O.V., Gordecov A.S. Infrakrasnaya spektroskopiya rotovoj zhidkosti kak metod rannej diagnostiki vospalitel'nyh zabolevanij parodonta u detej // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya,
2016 god, №6. URL: https://www.science-educa-tion.ru/ru/article/view?id=25848
[9] Kriheli N.I., Pozdnyakova T.I., Bulgakova N.I i dr. Rezul'taty autoflyuorescentnoj stomatoskopii ploskogo lishaya kak skrininogovogo metoda vy-yavleniya predrakovyh i rakovyh izmenenij slizistoj obolochki rta// Rossijskaya stoma-tologiya. 2016. №4 S. 13-17.
[10] 9. Bulgakova N.N., Volkov E.A., Pozdnyakova T.I.
_Autolyuorescenciya stomatoskopiya kak metod
—--—
~ 78 ~
ИгЧ
"Medical & pharmaceutical journal "Pulse" | "Медико-фармацевтический журнал "Пульс"
стоматоскопии плоского лишая как скрини-ногового метода выявления предраковых и раковых изменений слизистой оболочки рта// Российская стоматология. 2016. №4 С. 13-17.
[10] Булгакова Н.Н., Волков Е.А., Позднякова Т.И. Аутолюоресценция стоматоскопия как метод онкоскрининга заболеваний слизистой оболочки рта // Российский стоматологический журнал. 2015. Т. 19, №1. С 27-30._
onkoskrininga zabolevanij slizistoj obolochki rta // Rossijskij stomatologicheskij zhurnal. 2015. T. 19, №1. S 27-30.
Введение. Результаты второго национального стоматологического эпидемиологического обследования демонстрируют у населения Российской Федерации низкие показатели распространенности заболеваний слизистой оболочки рта (СОР) [1]. Однако, предраковые поражения СОР (эрозивно-язвенная форма красного плоского лишая и веррукоз-ная форма лейкоплакии), составляют по данным литературных источников 15,2-84,9% [8]. Кроме этого, следует отметить появление тенденции к возрастанию частоты встречаемости данных нозологических форм у молодого населения и возрастанию хронизации и малигни-зации процесса у зрелого населения [2, 4]. Позднее выявление таких форм поражений обусловлено с одной стороны - несвоевременной обращаемостью больных в лечебные учреждения, а с другой - недостаточным соблюдением принципов онкологической настороженности врачами первичного звена и низкой распространенностью скрининговых методов исследования [3].
На сегодняшний день для диагностики предраков СОР используются следующие методы: стоматоскопия, которая применяется для детального обследования отдельных участков СОР с целью дифференциальной диагностики элементов поражения; радиоизотопное исследование, применяется для своевременного выявления озлокачествления предраков. Суть метода сводится к интенсивному поглощению радиоактивных изотопов атипичными клетками. Известны также цитологические методы, широко применяемые в диагностике заболеваний СОР с целью выявления малигнизации. Люминесцентное методы диагностики предусматривают использование эффекта флюоресценции -
вторичного свечения тканей при воздействии ультрафиолетовых лучей. Здоровая слизистая отсвечивает бледным синевато-фиолетовым цветом; кератоз дает средней интенсивности свечение с желтоватым оттенком; гиперкератоз - голубовато-фиолетовое; воспаленные ткани дают интенсивное синюшно-фиолетовое окрашивание; эрозии и изъязвления проявляются в виде темно-коричневых или черных пятен (Visilite Plus, Vel Scope, АФС-Д) [9].
Одним из альтернативных методов диагностики предраковых заболеваний слизистой оболочки рта на наш взгляд является инфракрасная спектроскопия.
Инфракрасная спектроскопия (ИКС) -раздел молекулярной оптической спектроскопии, изучающий спектры поглощения и отражения электромагнитного излучения в ИК-об-ласти, т.е. в диапазоне длин волн от 10-6 до 103 м. Этот объективный метод практически не требует дорогостоящих реактивов и расходных материалов при проведении исследования и позволяет определить присутствие и динамику концентрации метаболитов, свидетельствуя о соответствующей патологии биохимического состава образца [5]. При возникновении предраковых заболеваний слизистой оболочки рта происходит нарушение обмена веществ, и в ротовой жидкости посредством обмена веществ с СОР и секретом ЖКТ происходит изменение содержания важнейших метаболитов - белков, жиров, углеводов в слюне. Эти изменения можно использовать как маркеры предраковых заболеваний СОР.
ИК-спектроскопия биологических жидкостей является одним из самых точных методов физико-химического анализа и позволяет на химическом уровне определить наличие патологии по изменению содержания
—--—
~ 79 ~
ИгЧ
"Medical & pharmaceutical journal "Pulse" | "Медико-фармацевтический журнал "Пульс"
метаболитов в биологической жидкости в тот период, когда клиническая картина еще не сформировалась.
Метод инфракрасной спектроскопии известен в медицине. Были изучены инфракрасные спектры сыворотки крови, микробиологических объектов и белков различных тканей, псевдоравновесные химических состояний зависят от тяжести, степени и вида заболевания.
Применение метода ИКС в медицине основано на следующих фактах. Состав химических соединений в здоровых органах и тканях не сопоставим с их концентрацией при состоянии болезни. Еще до появления клинических симптомов болезни в органах, тканях и биологических жидкостях уже происходят нарушения биохимических процессов, что проявляется изменением количественных (концентрационных) отношений химических соединений. Эти изменения могут регистрировать современные ИК-спектрофотометры, вычислительная техника, компьютерные программы и известные относительные фоновые значения ИК-спектров нормы и некоторых состояний болезней. Это делает возможным создание соотвествующих «образов» здоровья и патологии в двумерной/трехмерной плоскости.
Были опубликованы работы по использованию метода ИКС для диагностики желчнокаменной болезни, сепсиса, субклинического мастита, дифтерии, ангины и другие [5].
Из литературных источников известно, что ИКС ротовой жидкости используется для диагностики начальных форм кариеса [6] и катарального гингивита у детей [7].
Вместе с тем в литературе отсутствуют сведения об изучении инфракрасных спектров ротовой жидкости у больных с предраковыми заболеваниями слизистой оболочки рта.
В связи с этим целью нашего исследования явилась разработка нового метода
ранней диагностики предраковых заболеваний слизистой оболочки рта с помощью инфракрасной спектроскопии ротовой жидкости.
Материалы и методы: исследование проведено на базе кафедры пропедевтической стоматологии совместно с кафедрой общей химии ФГБОУ ВО «ПИМУ» Минздрава России. Методом инфракрасной спектроскопии ротовой жидкости проведен анализ у больных с клиническим диагнозом лейкоплакия и красный плоский лишай (эрозивно-язвенная форма) слизистой оболочки рта (п=50) и здоровых добровольцев (п=30).
Исследование проведено в соответствии с Хельсинкской декларацией, принятой в июне 1964 г. (Хельсинки, Финляндия) и пересмотренной в октябре 2000 г. (Эдинбург, Шотландия), и одобрено Этическим комитетом ФГБОУ ВО «ПИМУ» Минздрава России. От каждого пациента получено информированное добровольное согласие.
В качестве биоматериала использовали ротовую жидкость пациента [6]. Биоматериал собирали путем сплевывания в пробирку в объеме 5 мл. Затем содержимое пробирки помещали в чашку Петри и высушивали при комнатной температуре. Регистрацию спектров проводили на спектрофотометре 8РЕСОЯБ 75-Щ в диапазоне волновых чисел 1200-1000 см-1. За ИК-спектроскопические параметры выбирали частные, полученные в результате деления пиков полос поглощения друг на друга. С целью диагностики интересующих патологий выбрали 6 информативных параметров: 1150/1165, 1150/1080, 1140/1160, 1130/1165, 1130/1040, 1030/1080 (Щ-Щ).
Результаты и обсуждение: рассчитали значения шести параметров для каждой экспериментальной группы: здоровых добровольцев и пациентов с предраковыми состояниями слизистой оболочки рта (табл.1):
Таблица 1.
Изменение параметров ИК-спектров ротовой жидкости у больных с предраковыми заболеваниями слизистой оболочки рта
П1 П2 Пз П4 П5 Пб
Группа контроля 1,72 0,75 1,34 1,76 0,76 0,69
—--—
~ 80 ~
±0,10 ±0,23 ±0,11 ±0,25 ±0,09 ±0,15
Группа пациентов с предраковыми заболеваниями слизистой оболочки рта 4,59 ±0,15* 1,92 ±0,10* 2,94 ±0,11* 5,76 ±0,12* 1,84 ±0,12* 1,35±0, 05*
* - различия достоверны с группой контроля (р<0,05)
Результаты математической обработки интерпретировали в виде лепестковых диаграмм, которые представляют собой дифференциально-диагностические профили двух основных состояний (рис.1).
Рис.1 Дифференциально-диагностические профили для: а) - группы контроля, б) группы пациентов с предраковыми заболеваниями слизистой оболочки рта.
Как видно из рис.1 диагностические «образы» принципиально отличаются:
- меняется внешний вид фигуры при переходе от одного состояния к другому - вытянутый четырехугольник предраковых состояний отличен от сплюснутого пятиугольника нормы;
- меняется объем геометрической фигуры -площадь фигуры предрака в разы больше площади профиля контроля.
Такие графические изменения являются результатом происходящих в организме больного патологических процессов, вследствие чего меняется содержание основных метаболитов обмена веществ - белков, жиров и углеводов в организме больного, что отражается на ИК-спектрах ротовой жидкости пациентов.
Таким образом, метод ИК-спектроско-пии позволяет проводить диагностику предраковых заболеваний слизистой оболочки рта.
Предлагаемый метод является неинва-зивным, объективным и не требует больших материальных и временных затрат.
Клинический пример. Соболев Александр, 62 года. Обратился за помощью в стоматологическую клинику. Диагноз - веррукозная лейкоплакия слизистой оболочки дна полости рта.
Методом ИК-спектроскопии провели анализ ротовой жидкости, построили дифференциально-диагностический профиль для данного пациента (.рис.2).
—--—
~ 81 ~
Рис.2 Дифференциально-диагностический профиль пациента С.
Сравнили математический образ конкретного пациента с имеющимися профилями «предрак», «норма». На основании геометрического подобия фигур сделали заключение и подтвердили клинический диагноз - верру-козная лейкоплакия слизистой оболочки рта.
Заключение. На основании полученных данных следует вывод о том, что представленный метод диагностики предраковых заболеваний слизистой оболочки является достаточно простым в исполнении, точным и объективным, так как использование оптической техники превосходит визуальный осмотр специалиста и такой анализ является не зависимым от субъективной оценки врача. Также он неинвазивен , так как материал забирается путем сплевывания ротовой жидкости в пробирку, а значит может быть рекомендован как
скрининг-тест большой популяции пациентов за счет высокой скорости сбора анализов, возможен даже сбор биологического материала с выездом на дом. На данный момент представляется возможным оценить органический и неорганический состав ротовой жидкости и использовать для диагностики заболеваний.
Разработан новый способ повышения эффективности ранней диагностики предраковых заболеваний слизистой оболочки рта, позволяющий использовать дифференциально-диагностический ИКС- профиль «предрака» и «нормы» биологических жидкостей ротовой полости, как прогностический критерий предраковых заболеваний на доклиническом этапе.
—--—
~ 82 ~
