Интраоперационная диагностика опухолей головного мозга: сравнительная характеристика цитологического и гистологического исследования глиом

Глиома — это первичная опухоль центральной нервной системы (ЦНС), возникающая из глиальной ткани. Несмотря на то что она является наиболее распространенным интракраниальным злокачественным новообразованием во всем мире (24,7% всех первичных опухолей головного мозга и 75% всех злокачественных опухолей головного мозга) [1], окончательный вопрос о диагностике глиом остается дискутабельным до сих пор.

Предоперационная патоморфологическая верификация опухолей ЦНС невозможна без инвазивного вмешательства, поэтому решающую роль в оптимизации хирургической тактики и плана лечения пациента играет интраоперационная диагностика патологического процесса. Она позволяет верифицировать характер поражения головного мозга, который не может быть определен с помощью клинико-инструментальных данных. Поэтому, несмотря на выдающиеся успехи нейровизуализации, «золотым стандартом» диагностики является патоморфологическое исследование.

Существует несколько методов морфологической диагностики опухолей головного мозга, наиболее достоверным и надежным из которых являются формалин-фиксированные парафиновые препараты, окрашенные гематоксилином и эозином. Однако данный способ не подходит для интраоперационной диагностики, так как занимает не менее 2 дней. С учетом того, что в контексте современной хирургической патологии интраоперационнных исследований новообразований головного мозга первостепенную важность имеет продолжительность операции, в настоящее время использование замороженных срезов считается общепризнанным методом гистопатологической оценки, с тех пор как он был впервые представлен в 1891 г. Показатель точности диагностики замороженных срезов в целом по сравнению со стандартными парафиновыми срезами находится в диапазоне от 92% до 97,98% [2]. Помимо оценки границ резекции наибольшую ценность для интраоперационного и послеоперационного ведения пациента имеет первичная морфологическая дифференциальная диагностика опухолей и неопухолевых поражений ЦНС.

Изготовление мазков из биоптатов головного мозга впервые было описано Эйзерхардом и Кушингом в 1930 г. и вошло в рутинную практику [5].

Цитологическое исследование выполняется быстро, не требует опытного персонала и дорогостоящего оборудования. Этот метод особенно полезен при малом объеме тканевого образца. В цитологическом мазке лучше визуализируется опухолевый матрикс, в частности глиальный фибриллярный фон в глиомах, можно отличить матрикс при реактивных процессах от глиом высокой степени злокачественности. Волокна Розенталя пилоцитарной астроцитомы хорошо видны в цитологических мазках, олигоденроглиомы также диагностируются с большей точностью [5, 6].

Цель исследования — сравнительная характеристика интраоперационного цитологического и гистологического исследования глиом.

Наше исследование является ретроспективным, оно проведено на базе ФГБУ «Федеральный центр мозга и нейротехнологий» ФМБА России в период 2022—2023 гг.

Критерии включения: все нейрохирургические образцы биоматериала, отправленные для интраоперационной диагностики.

В исследование включено 19 случаев. Данные историй болезни и нейровизуализации были доступны на момент проведения исследования. После получения тканевых образцов были отмечены общие характеристики и взят материал для изготовления замороженного среза и цитологического исследования.

Мазки готовили путем помещения на предметное стекло с маркировкой небольшого фрагмента, который измельчали вторым предметным стеклом, удерживая под прямым углом, затем предметное стекло поворачивали и равномерно распределяли образец по основанию помеченного стекла. Предметные стекла фиксировали в 99% изопропиловом спирте и окрашивали гематоксилином и эозином по экспресс-методу.

Тканевые образцы для замороженных срезов помещали в криостат и замораживали до –37°C, затем изготавливали срезы толщиной 7 мкм, помещали их на предметное стекло с маркировкой и окрашивали гематоксилином и эозином. Оставшиеся образцы фиксировали в 10% формалине с последующей стандартной гистологической проводкой для подготовки парафиновых блоков, срезы толщиной 4 мкм были изготовлены с помощью ротационного микротома CUT4262 (SLEE, Германия), впоследствии их окрашивали гематоксилином и эозином.

Диагноз был сформулирован как «глиома низкой степени злокачественности» (low-grade) либо как «глиома высокой степени злокачественности» (high-grade) в соответствии с классификацией системы St. Anne/Mayo Clinic, которая включает оценку клеточности, ядерного плеоморфизма, количество митозов, микрососудистую пролиферацию и некроз. Глиомы low-grade включают глиомы WHO grade 1—2, в то время как глиомы WHO grade 3—4 рассматриваются как глиомы high-grade.

Результаты цитологических мазков и замороженных срезов сопоставляли с данными окончательного морфологического исследования после стандартной парафиновой проводки.

Было проанализировано 19 случаев, статистическая обработка результатов проводилась с использованием программного обеспечения GraphPad Prism 8.0.1.

Возрастное распределение: 28—61 год, медиана 47 лет.

Локализация процесса: преимущественно височная и лобная доли, а также мультифокальное поражение.

Среди новообразований были выявлены: 4 глиомы low-grade, 9 глиом high-grade, 2 лимфомы, 1 менингиома, 2 случая демиелинизирующей псевдоопухоли, а также 1 случай оказался неинформативным вследствие содержания только ткани головного мозга.

Корреляция цитологического исследования: из 4 случаев глиом low-grade были диагностированы только 2 случая вследствие низкой клеточности мазка, а также из 2 случаев лимфом была диагностирована только 1 вследствие раздробления материала и выраженного фонового реактивного процесса с накоплением макрофагов (таблица).

Таблица. Сводная таблица данных интраоперационного цитологического и гистологического исследования новообразований головного мозга

Корреляция замороженных срезов: в 1 случае не была диагностирована лимфома вследствие доставки только ткани головного мозга и невозможности повторного исследования вследствие технических причин.

Чувствительность и специфичность обоих методов:

— у цитологического метода диагностики интраоперационного материала чувствительность для диагностики глиом low-grade — 50%, глиом high-grade и других опухолей — 88,24%, специфичность для диагностики глиом и других процессов — 100%;

— у гистологического метода диагностики интраоперационного материала чувствительность для диагностики глиом и других опухолей — 94,74%, специфичность для диагностики глиом и других процессов — 100%.

Замороженный срез обеспечивает хорошую архитектурную детализацию поражения, гистологическую картину и морфологию клеток новообразования. Кроме того, точность диагностики на замороженном срезе в последующем оценивается при плановом исследовании после стандартной парафиновой проводки. Тем не менее на процесс диагностики с использованием замороженных срезов сильно влияют технические моменты при их изготовлении, такие как артефакты замораживания (кристаллы льда в ткани), артефакты раздавливания и растяжения ткани, коагуляция и дробление на хирургическом (преаналитическом) этапе, что непосредственно влияет на архитектуру полученных образцов. От врача-патологоанатома требуется наличие большого опыта в таких случаях и знание всех нюансов интраоперационной диагностики. Общие проблемы, с которыми приходится сталкиваться, включают дифференциальную диагностику лимфом и глиом высокой степени злокачественности (high-grade), трудности в диагностике поражений из веретенообразных клеток, диагностику опухолей с развитой сосудистой сетью и отличие метастатических карцином от других типов опухолей. По данным различных исследований, точность интраоперационного гистологического исследования по поводу поражений ЦНС находится в диапазоне от 85% до 90% [2].

Несмотря на очевидные плюсы использования метода замороженных срезов, диагностическая точность при исследовании материала глиом при нем ограничена из-за мягкой консистенции и высокого содержания воды в опухолевой ткани, что приводит к появлению артефактов и диагностическим ошибкам [1, 3], например к ошибочной интерпретации неглиальных новоообразований как глиом [3]. Такие подводные камни можно свести к минимуму, используя цитологические мазки и замороженные срезы одновременно, поскольку цитологические препараты эффективно демонстрируют клеточные особенности глиальных новообразований и помогают отличить их от новообразований эпителиального происхождения [4].

Твердые и эластичные новообразования, такие как глиомы высокой степени злокачественности, менингиомы, шванномы, эпендимомы, метастатические поражения и воспалительные очаги, лучше визуализируются на замороженных срезах. Более мягкие и рыхлые образования, такие как астроцитомы, олигодендроглиомы и аденомы гипофиза, лучше диагностируются при цитологическом исследовании мазка [5, 6].

К методам цитологической диагностики относят мазок-отпечаток и краш-препарат, полученный методом раздавливания. Отпечаток лучше использовать при высокой клеточности опухоли, а также при диагностике лимфом [6].

Основным недостатком цитологического краш-препарата является артефакт раздавливания или растяжения, что представляет трудности при интерпретации, если мазок слишком толстый. Между тем, мазок-отпечаток лучше всего подходит для описания клеточных изменений и демонстрирует лучшие морфологические детали без артефактов разрушения. Основным недостатком этого метода является низкая клеточность, что снижает его диагностическую точность [6].

Адекватный забор ткани нейрохирургом и репрезентативность тканевого образца являются ограничивающими факторами обоих методов исследования из-за гетерогенности опухоли, очагов некроза, воспаления, реактивного глиоза [1, 6]. На конечный результат также влияют качество подготовки препаратов, толщина мазка или среза, опыт врача и взаимодействие с врачами-клиницистами.

Диагностическая точность в нейроонкологии повышается при одновременном использовании цитологических мазков и замороженных срезов, оба метода являются сопоставимыми [1, 2, 5]. Точность диагностики с помощью замороженного среза при глиомах варьирует от 78,4% до 95%, в то время как точность диагностики с помощью цитологического мазка составляет от 50% до 100% [2].

К недавним разработкам также относится молекулярное генотипирование с помощью метода полимеразной цепной реакции (ПЦР) для выявления генных мутаций изоцитратдегидрогеназы 1 и 2 (IDH 1 и 2), гена-промотора обратной транскриптазы теломеразы (TERT), которые присутствуют более чем в 80% случаев глиом. Для получения результата требуется около 60—65 мин. Несмотря на более длительный период времени, необходимый по сравнению с приготовлением замороженного среза и цитологического мазка, метод обладает хорошей чувствительностью (96%) и специфичностью (100%) для глиом WHO grade 2 и 3. Кроме того, данный метод может помочь дифференцировать глиому низкой степени злокачественности от другой опухоли или реактивного глиоза. В результате достигается максимальное удаление опухоли и можно избежать повторной операции [1].

Одним из новых и перспективных методов в интраоперационной нейроморфологии является цифровая визуализация True-H&E Rapid Fresh digital-Pathology (RFP), использующая цельные образцы ткани без физического разрезания, быстро окрашиваемые рутинными красителями гематоксилином и эозином, не требующие дополнительного обучения патологоанатома. RFP поддерживается с помощью мезомасштабного нелинейно-оптического гигаскопа (mNLOG) с высоким коэффициентом Найквиста (NFOM). В области цифровой хирургической патологии платформа mNLOG предоставляет конкурирующее с WSI цифровое решение интраоперационной диагностики для поверхностной визуализации всего образца (WSSI), позволяющее получать многоцветную визуализацию площади 1 см² менее чем за 120 с общим объемом 86 Гбит или 3,6 гигапикселя (24 бита) с сохранением субмикронного цифрового разрешения без необходимости получения данных после сбора/обработки изображений. Суммарное время вывода образца на цифровой дисплей составляет <8 мин, соответственно, RFP обеспечивает оценку в 4 раза быстрее, чем замороженный срез. Слепые тесты показывают точность 100%, учитывая в общей сложности 50 образцов нормального и пораженного опухолью головного мозга (полученных от 8 участников), где результаты, основанные на RFP, соответствуют результатам, полученным с помощью замороженных срезов [7].

Интраоперационная диагностика поражений центральной нервной системы имеет первостепенное значение и помогает нейрохирургу принимать важные решения по тактике ведения пациента и выбору метода и объема хирургического вмешательства. Радиологические исследования произвели революцию в диагностике и лечении опухолей центральной нервной системы, тем не менее патоморфологический диагноз остается определяющим для идентификации и классификации опухоли. Знание локализации, клинической картины и рентгенологической корреляции помогает патологоанатому в постановке диагноза. Идеальный интраоперационный метод диагностики должен быть точным, быстрым и обеспечивать сохранность тканей. Диагностические ошибки возможно нивелировать при использовании обоих методов исследования. Замороженные срезы обеспечивают хорошую морфологическую детализацию и гистологическое типирование; однако присущая нейрохирургическим образцам головного мозга мягкая и отечная природа приводит к образованию кристаллов льда, артефактам замораживания и, как следствие, к ухудшению детализации гистологической картины. Цитологическое исследование мазков является быстрым и недорогим методом и обеспечивает хорошую детализацию цитологических особенностей. Таким образом, понимание диагностической точности обоих методов, их возможности и ограничения, в дополнение к клинико-патологическим характеристикам, имеют большое значение для обеспечения наилучшего и оптимального ведения пациента с глиомой.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Авторы подтверждают, что статья или ее части ранее не были опубликованы.