Spektroskopia fluorescencyjna w diagnostyce raka podstawnokomórkowego skóry oraz leukoplakii jamy ustnej

• Autorzy: Kwiatek, S. , Kawczyk-Krupka, A. , Latos, W. , Synakiewicz, E. , Słotny, D. , Kościarz-Grzesiok, A. , Cieślar, G. , Sieroń, A.

Warianty tytułu

Fluorescent spectroscopy in diagnosis of basal celi carcinoma of skin and leukoplakia of orał cavity

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy podjęto próbę analizy widma fluorescencyjnego potwierdzonych histopatologicznie zmian o charakterze raka podstawnokomórkowego skóry oraz leukoplakii jamy ustnej, w celu ustalenia związku pomiędzy rozkładem widma natężenia fluorescencji emitowanej przez zmiany chorobowe a charakterem tych zmian. W badaniu dokonano analizy widma fluorescencyjnego potwierdzonych histopatologicznie zmian o typie BCC u 20 pacjentów (12 kobiet i 8 mężczyzn), o różnym stopniu zaawansowaniu zmian naciekowych oraz u 20 pacjentów (9 kobiet i 11 mężczyzn) z leukoplakia jamy ustnej, o różnym stopniu zaawansowania histopatologicznego. U wszystkich chorych po miejscowej aplikacji fotouczulacza wykonano pomiar widma natężenia fluorescencji za pomocą kamery spektralnej oraz systemu Xillix Onco-LIFE, z określeniem wartości względnego współczynnika Numerical Color Value (NCV). W obu grupach chorych z rakiem podstawnokomórkowym skóry wykazano istotne różnice w rozkładzie widma fluorescencyjnego między tkankami zdrowymi a tkankami zmienionymi nowotworowo i stwierdzono znamiennie wyższe średnie wartości współczynnika NCV oraz maksymalnego natężenia fluorescencji w zakresie 630-640 nm zmian patologicznych w porównaniu ze skórą zdrową. Ponadto wartości obu tych parametrów w grupie II u chorych ze zmianami o większej powierzchni nacieku nowotworowego były znamiennie wyższe niż w grupie I z mniejszym nasileniem zaawansowania procesu nowotworowego. Podobnie we wszystkich grupach chorych z leukoplakia jamy ustnej wykazano istotne różnice w rozkładzie widma fluorescencyjnego między tkankami zdrowymi a tkankami z cechami transformacji nowotworowej. We wszystkich trzech grupach chorych z leukoplakia o różnych stopniu zaawansowania histopatologicznego zmian chorobowych stwierdzono znamiennie wyższe średnie wartości współczynnika NCV oraz maksymalnego natężenia fluorescencji w zakresie 630-640 nm zmian patologicznych w porównaniu ze zdrową błona śluzową. Ponadto wartości obu tych parametrów w grupie III u chorych ze zmianami o największym zaawansowaniu zmian histopatologicznych były znamiennie wyższe niż w grupie II i grupie III z odpowiednio mniejszym nasileniem zaawansowania zmian histopatologicznych. Wyniki przestawionych badań wstępnych dowodzą, że wykorzystanie kamery spektralnej w diagnostyce fluorescencyjnej daje możliwość obiektywnego potwierdzenia zwiększonej retencji fotouczulacza w ogniskach skóry i błony śluzowej jamy ustnej podejrzanych o transformację nowotworową. Ponadto wskazują na możliwość oceny in vivo stopnia zróżnicowania zmian chorobowych na podstawie przebiegu linii widma promieniowania emitowanego z ognisk patologicznej fluorescencji w tkankach, , co wymaga jeszcze dalszych badań.

EN

The analysis of fluorescence spectra of histopathologically verified tissue lesions such as basal celi carcinoma of skin and leukoplakia of oral cavity was carried out. In order to establish the correlation between fluorescence spectrum of pathologic lesion and the character of this lesion. Basal celi carcinoma in 20 patients with infiltrative lesions of various grade and in 20 patients with leukoplakia of oral caraty were examined. In all patients after local application of photosensitizer, of fluorescence spectra were measured by means of spectral camera and Xillix Onco-LIFE System with subseąuent determination of Numerical Colour Value index (NCV). In both groups of patients with basal celi carcinoma of skin significant differences in fluorescence spectra between normal skin and neoplastic tissues were observed along with significantly increased values of NCV index, as well as mean maximal values of fluorescence intensity in wavelengths rangę 630-640 nm of pathologic lesions as compared to normal skin. Moreover, in the group II with larger area of neoplastic infiltration, the values of both parameters were significantly higher as compared to the group I with less advanced neoplastic process. Similarly, in all groups of patients with leukoplakia of oral cavity significant differences in fluorescence spectra between normal mucosa and tissues with malignant transformation were noticed and significantly increased values of NCV index, as well as mean maximal values of fluorescence intensity in wavelengfhs rangę 630-640 nm of pathologic lesions as compared to normal mucosa were observed. Moreover, the values of both parameters in the group III in patients with advanced histopathologic lesions were significantly higher than in group II and group I with respectively less advanced lesions. The results of this preliminary study proved that application of spectral camera in fluorescent diagnosis enables objective verification of increased accumulation of photosensitizer in tissue foci in skin and mucosa of oral cavity suspected for malignant transformation. Moreover. these results indicate the possibility of in vivo estimation of differentiation of pathologic lesions basing on the analysis of fluorescence spectra emitted by foci of pathologic fluorescence, however this aspect reąuires further studies.

Słowa kluczowe

PL

diagnostyka fluorescencyjna; kamera spektralna; rak podstawnokomórkowy skóry; leukoplakia jamy ustnej

EN

fluorescent diagnosis; spectral camera; basal cell carcinoma of skin; leukoplakia of oral cavity

• Czasopismo: Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 14, nr 4
• Strony: 319--323

Twórcy

autor

Kwiatek, S.

• Oddział Kliniczny Chorób Wewnętrznych, Angiologii i Medycyny Fizykalnej, Katedry Chorób Wewnętrznych w Bytomiu - Ośrodek Diagnostyki Laserowej, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, ul. Batorego 15, 41-902 Bytom, tel./fax: [phone] ,

autor

Kawczyk-Krupka, A.

• Oddział Kliniczny Chorób Wewnętrznych, Angiologii i Medycyny Fizykalnej, Katedry Chorób Wewnętrznych w Bytomiu - Ośrodek Diagnostyki Laserowej, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, ul. Batorego 15, 41-902 Bytom, tel./fax: [phone]

autor

Latos, W.

• Oddział Kliniczny Chorób Wewnętrznych, Angiologii i Medycyny Fizykalnej, Katedry Chorób Wewnętrznych w Bytomiu - Ośrodek Diagnostyki Laserowej, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, ul. Batorego 15, 41-902 Bytom, tel./fax: [phone]

autor

Synakiewicz, E.

• Oddział Kliniczny Chorób Wewnętrznych, Angiologii i Medycyny Fizykalnej, Katedry Chorób Wewnętrznych w Bytomiu - Ośrodek Diagnostyki Laserowej, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, ul. Batorego 15, 41-902 Bytom, tel./fax: [phone]

autor

Słotny, D.

• Oddział Kliniczny Chorób Wewnętrznych, Angiologii i Medycyny Fizykalnej, Katedry Chorób Wewnętrznych w Bytomiu - Ośrodek Diagnostyki Laserowej, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, ul. Batorego 15, 41-902 Bytom, tel./fax: [phone]

autor

Kościarz-Grzesiok, A.

• Oddział Kliniczny Chorób Wewnętrznych, Angiologii i Medycyny Fizykalnej, Katedry Chorób Wewnętrznych w Bytomiu - Ośrodek Diagnostyki Laserowej, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, ul. Batorego 15, 41-902 Bytom, tel./fax: [phone]

autor

Cieślar, G.

• Oddział Kliniczny Chorób Wewnętrznych, Angiologii i Medycyny Fizykalnej, Katedry Chorób Wewnętrznych w Bytomiu - Ośrodek Diagnostyki Laserowej, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, ul. Batorego 15, 41-902 Bytom, tel./fax: [phone]

autor

Sieroń, A.

• Oddział Kliniczny Chorób Wewnętrznych, Angiologii i Medycyny Fizykalnej, Katedry Chorób Wewnętrznych w Bytomiu - Ośrodek Diagnostyki Laserowej, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach, ul. Batorego 15, 41-902 Bytom, tel./fax: [phone]

Bibliografia

• 1. A. Sieroń, G. Cieślar, M. Adamek, A. Laitl-Kobierska, M. Szygula, A. Kawczyk-Krupka (A. Sieroń red.): Zarys fotodynamicznej diagnostyki i terapii nowotworów, a-medica press, Bielsko-Biała 1997, s. 28-41.
• 2. A. Sieroń, M. Adamek, T. Biniszkiewicz, W. Cebula, M. Gruk, A. Kawczyk-Krupka, I. Kozak-Darmas, S. Mazur, G. Niepsuj, K. Niepsuj, T. Nowacki, M. Szygula, B. Wojciechowski, W. Zieleżnik: Proponowane standardy diagnostyki autofluorescencyjnej i fotodynamicznej oraz terapii fotodynamicznej, Inżynieria Biomedyczna - Acta Bio-Optica et Informatica Medica, vol. 8, 2002, s. 135-137.
• 3. A. Sieroń, M. Adamek, T. Biniszkiewicz, W. Cebula, B. Duda, M. Gruk, A. Kawczyk Krupka, I. Kozak, J. Małyszek, M. Misiołek, G. Niepsuj, K. Niepsuj, A. Pietrusa, M. Szygula, B. Wojciechowski, W. Zieleżnik, W. Huńka-Żurawińska: Diagnostyka fluorescencyjna i terapia fotodynamiczna w ośrodku wielospecjalistycznym - sześcioletnie doświadczenia własne, Pol. Arch. Med. Wewn., vol. 112, 2004, s. 339-346.
• 4. A. Sieroń, M. Adamek: Nowe oblicze światłolecznictwa - diagnostyka fluorescencyjna i fotochemioterapia, [w:] H. Podbielska, A. Sieroń, W. Stręk (red.): Diagnostyka i terapia fotodynamiczna, Wydawnictwo Medyczne Urban & Partner, Wrocław 2004, s. 185-208.
• 5. A. Ledwoń, R. Bieda, A. Krawczyk-Krupka, A. Polański, K. Wojciechowski, W. Latoś, K. Sieroń-Stołtny, A. Sieroń: The possibilities of imprcmement the sensitivity ofcancer fluorescence diagnostics by computer image processing, Proc. SPIE, 2008, 6859, s. 68591E 1 8.
• 6. J. Adamczyk: Analiza spektralna raka podstawnókomórkowego in vivo, Rozprawa doktorska, Śląska Akademia Medyczna, Zabrze 2006.
• 7. K. Niepsuj, G. Niepsuj, W. Cebula, W. Zieleżnik, M. Adamek, A. Sielańczyk, J. Adamczyk, J. Kurek, A. Sieroń: Autofluorescence endoscopy in detecting high – grade dysplasia in short - segment Barretts esophagus, Gastrointestinal Endosc, vol. 58, 2003, s. 715-719.
• 8. A. Sieroń, M. Adamek, A. Kawczyk-Krupka, S. Mazur, L. Ilewicz: Photodynamic therapy (PDT) using topically applied delta-aminolevulinic acid (ALA) for the treatment of oral leukoplakia, J. Oral. Pathol. Med., vol. 6, 2003, s. 330-336.
• 9. K. Svanberg, C. Klinteberg, A. Nilsson, I. Wang, S. Andersson- Engels, S. Svanberg: Laser-based spectroscopic methods in tissue characterization, Ann. N. Y. Acad. Sci., vol. 838 1998 s 123-129
• 10. Y. Won, S'H. Hong, H.Y. Yu, Y.H. Kwon, SJ. Yun, S.C. Lee, J.B. Lee: Photodetection of basal celi carcinoma using methyl 5- aminolaemlinate-induced protoporphyńn IX based on fluorescence image analysis, Clin. Exp. Dermatol., vol. 32,2007, s. 423-429.
• 11. Silny W. (red.): Dermatologia. Podręcznik i atlas - G. Rassner, Elsevier Urban & Partner, Wrocław 2003.
• 12. A. Sieroń, P. Gibiński, T. Woźnica: Spektrometryczny system wczesnego wykrywania i diagnostyki nowotworów, Inżynieria Biomedyczna - Acta Bio-Optica et Informatica Medica, vol. 13, 2007, s. 359-360.
• 13. A. Sieroń, A. Kawczyk-Krupka, M. Adamek, W. Cebula, W. Zieleżnik, K. Niepsuj, G. Niepsuj, A. Pietrusa, M. Szygula, T. Biniszkiewicz, S. Mazur, J. Małyszek, A. Romańczyk, A. Ledwoń, A. Frankiewicz, A. Zybura, E. Koczy, B. Birkner: Photodynamic diagnosis (PDD) and photodynamic therapy (PDT) in dermatology: 'How we do it,. Photodiagnosis Photodynamic Ther., vol. 3,2006, s. 132-133.
• 14. M. Panjehpour, CE. Julius, M.N. Phan, T. Vo-Dinh, S. Overholt: Laser-induced fluorescence spectroscopy for in vivo diagnosis of non-melanoma skin cancers, Lasers Surg. Med., vol. 31, 2002, s. 367-373.
• 15. A. Sharwani, W. Jerjes, V. Salih, AJ. MacRobert, M. El- -Maaytah, H.S. Khalil, C. Hopper: Fluorescence spectroscopy combined with S-aminolevulinic acid-induced protoporphyin IX fluorescence in detecting oral premalignancy, J. Photochem. Photobiol. B, vol. 83, 2006, s. 27-33.
• 16. W. Altos, A. Kawczyk-Krupka, A. Ledwoń, K. Sieroń-Stołtny, A. Sieroń: Solitary rectal ulcer syndrome - the role of autofluorescence colonoscopy, Photodiagnosis Photodynamic Ther., vol. 4, 2007, s. 179-183.
• 17. K. Konopka, T. Gosliński: Photodynamic therapy in dentistry, J. Dent. Res., vol. 86, 2007, s. 694-707.
• 18. S. Lam, C. MacAulay, J. Hung, J. Leriche, A.E. Profio, B. Palcie: Detection of dysplasia and carcinoma in situ with a lung imaging fluorescence endoscope device, J. Thorac. Cardiovasc. Surg., vol. 105, 1993, s. 1035-1040.
• 19. S. Lam, C. MacAulay, J. Leriche, N. Ikeda, B. Palcie: Fluorescence imaging of early lung cancer. Proc. SPIE, vol. 2324, 1995, s. 2-8.
• 20. M.A. D'Hallewin, L. Baert, H. Vanherzeele: Fluorescence imaging ofbladder cancer, Acta Uroi. Belg., vol. 62,1994; s. 49-52.
• 21. M. Kobayashi, H. Tajiri, E. Seike, M. Shitaya, S. Tounou, M. Mine, K. Oba: Detection of early gastric cancer by a real-time autofluorescence imaging system, Cancer Lett., vol. 165, 2001, s. 155-159.
• 22. W. Lohmann, E. Paul: In situ detection ofmelanomas by fluorescence measurements, Naturwissenschaften, vol. 75, 1988, s. 201-202.
• 23. G.C Tang, A. Pradhan, R.R. Alfano: Spectroscopic differences between human cancer and normal lung and breast tissues, Lasers Surg. Med., vol. 9, 1989, s. 290-295.