МРТ — магнитно-резонансная томография
ПП IX — протопорфирин IX
ФДТ — фотодинамическая терапия
5-АЛК — 5-аминолевулиновая кислота
Описан случай применения стереотаксической флуоресцентной биоспектроскопии для интраоперационной верификации участков глиальной опухоли, что позволяет получить репрезентативный материал для установки точного гистологического диагноза. Мы также представляем первое использование стереотаксической фотодинамической терапии в нашей клинике.
Согласно решению независимого этического комитета при Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова, представление этого клинического случая не противоречит этическим нормам.
Клиническое наблюдение
Пациентка С., 48 лет, с диагнозом «Глиобластома левой лобной доли головного мозга без IDH-мутации. Состояние после комбинированного лечения — удаления опухоли левой лобной доли (08.04.2019), курса лучевой терапии (СОД 51 Гр) (с 30.05.2019 по 17.06.2019), 4 курсов химиотерапии темозоломидом по схеме Stupp». Продолженный рост опухоли выявлен 18.10.2019.
Из анамнеза: в марте 2019 г. на фоне относительного благополучия отметила нарушение речи по типу моторной афазии. При магнитно-резонансной томографии (МРТ) головного мозга с контрастным усилением выявлено патологическое объемное образование левой лобной доли в проекции оперкулярных извилин (рис. 1а).
В клинике нейрохирургии Военно-медицинской академии имени С.М. Кирова 08.04.2019 выполнена костнопластическая трепанация черепа в лобно-теменной области слева, удаление опухоли с использованием нейрофизиологического мониторинга (путем применения транскраниальных моторно-вызванных потенциалов, моторного картирования коры и динамического субкортикального моторного картирования головного мозга) и интраоперационной флуоресцентной навигации. При МРТ головного мозга 09.04.2019 — картина тотального удаления контрастируемой части опухоли (рис. 1б).
Рис. 1. Пациентка С. Магнитно-резонансные томограммы головного мозга, постконтрастные в режиме Т1-ВИ.
а — до операции; б — через сутки после операции.
Гистологическое заключение: глиобластома (WHO Gr. IV). Пролиферативная активность по Ki-67 до 40%. Молекулярно-генетическое исследование от 24.05.2019: MGMT средний/низкий, сочетанная делеция 1p/19q не обнаружена, мутация в генах IDH1, IDH2 не обнаружена. Пациентка прошла курс лучевой терапии (СОД 51 Гр) (с 30.05.2019 по 17.06.2019), 4 курса адъювантной химиотерапии темозоломидом по схеме Stupp. При МРТ головного мозга с контрастным усилением 18.10.2019 выявлен продолженный рост опухоли (рис. 2).
Рис. 2. Пациентка С. Магнитно-резонансные томограммы головного мозга через 6 месяцев после удаления опухоли.
а — в режиме Т2-ВИ; б — постконтрастная в режиме Т1-ВИ. Продолженный рост опухоли.
После первого оперативного вмешательства у пациентки возникла преходящая моторная афазия. Из-за риска возникновения речевых нарушений в случае повторной операции принято решение о выполнении стереотаксической биопсии с применением нейрофизиологического мониторинга, стереотаксической флуоресцентной биоспектроскопии и фотодинамической терапии (ФДТ) как наиболее безопасного метода лечения. Предварительно получено добровольное информированное согласие пациентки на проведение оперативного вмешательства с использованием стереотаксической фотодинамической биоспектроскопии и ФДТ.
19.11.2019 за 3 часа до начала вмешательства пер-орально введен препарат аласенс (5-АЛК, в дозе 20 мг на 1 кг массы тела), выполнена предоперационная стереотаксическая МРТ головного мозга с контрастным усилением. В соответствии с результатами стереотаксических расчетов на стереотаксическом фантоме имитированы четыре траектории и целевые точки в опухоли, расположенной в оперкулярной части левой лобной доли головного мозга. Направляющее устройство сориентировано по выбранной траектории. Под местной анестезией выполнено оперативное вмешательство: по рассчитанной траектории в направлении целевой точки в мозг погружен волоконно-оптический зонд спектрометра Skin-AGE при возбуждении флюоресценции ультрафиолетовым светодиодом 365 нм. По мере погружения пошагово через каждый сантиметр выполнена флуоресцентная биоспектроскопия по четырем траекториям. Отмечено повышение интенсивности флюоресценции на длине волны 635 нм, соответствующей максимуму излучения протопорфирина IX (ПП IX) по мере движения к целевой точке. В участке наибольшей интенсивности флюоресценции ПП IX по ходу траектории и в целевой точке осуществлен забор материала. После этого в биопсийную канюлю введен световод с цилиндрическим диффузором на конце (диаметр — 1,8 мм, длина — 22 мм) (рис. 3а). Выполнена ФДТ с использованием диодного лазера с длиной волны 635 нм мощностью 1 Вт в течение 15 мин в каждой точке (по первой и второй траекториям в целевой точке-мишени и зоне максимального повышения уровня ПП IX, по третьей и четвертой траекториям — в целевой точке-мишени) (рис. 3б).
Рис. 3. Технические аспекты фотодинамической терапии.
а — цилиндрический диффузор на конце светодиода при подаче через него лазерного излучения 635 нм для выполнения фотодинамической терапии; б — интраоперационная картина во время проведения стереотаксической фотодинамической терапии. В центре — операционное поле при включенном лазере.
На основании данных литературных источников [1], в сопоставлении с результатами предоперационного планирования определены следующие показатели: фототоксический эффект достигается от поверхности диффузора и на глубину от 4,5 до 6,5 мм (в среднем — 5,5 мм), при этом доза энергии лазерного излучения на данной расчетной глубине составляет 234—104 (в среднем 157) Дж/см2. Оценка энергетической освещенности производилась с помощью Optical power meter QB230 (Advantest Corp., Япония). После выполнения ФДТ по всем траекториям пошагово через 1 см произведена флуоресцентная биоспектроскопия, отмечено отсутствие повышения интенсивности флюоресценции ПП IX в зонах воздействия (рис. 4). Во время операции осуществлялся вербальный и визуальный контроль неврологического статуса.
Рис. 4. Спектр флюоресценции в целевой точке траектории 3 до (1) и после (2) фотодинамической терапии с дозой 157 Дж/см2.
Послеоперационная МРТ выполнена в первые сутки после оперативного вмешательства (рис. 5). В левой лобной доле определяется обширная зона послеоперационных изменений с наличием участка неоднородной структуры, который характеризуется изо-, гиперинтенсивным МР-сигналом в режиме Т2-ВИ, с неровными границами — зона фотодинамического некроза. По периферии зоны некроза определяются зоны гиперинтенсивного МР-сигнала на DWI (b=1000) с отчетливым ограничением диффузии. После внутривенного введения парамагнитного контрастного вещества в оперкулярной части левой лобной доли в режиме Т1-ВИ визуализируются изо-, гипоинтенсивные участки овальной формы размерами 25×39×23 мм с накоплением контрастного вещества по периферии.
Рис. 5. Пациентка С. Магнитно-резонансные томограммы головного мозга через сутки после фотодинамической терапии.
а — в режиме Т2-ВИ; б — в режиме DWI, b=1000; в — в режиме Т1-ВИ до введения контраста; г — постконтрастная в режиме Т1-ВИ.
По данным послеоперационного МРТ исследования определено, что размер эффекта с одним диффузором составил 3,4×1,3×1,3 см, общий объем от одного диффузора — 2,9 см3; размер фототоксического эффекта по четырем траекториям составил 3,4×2,8×1,8 см с общим объемом 8,6 см2, что соответствовало данным предоперационного планирования.
В послеоперационном периоде у пациентки отмечалось нарастание выраженности моторной афазии.
Через 3 мес после стереотаксической ФДТ выполнена МРТ головного мозга. Отмечена положительная динамика рентгенологической картины: МР признаки существенного уменьшения объема опухолевой ткани, уменьшение накопления контрастного вещества в зоне оперативного вмешательства. Неврологический дефицит в виде послеоперационной моторной афазии в значительной степени регрессировал. Пациентка получила 6 курсов химиотерапии: иринотекан + ТТ бевацизумаб с 25.12.2019 по 04.03.2020 (рис. 6).
Рис. 6. Пациентка С. Магнитно-резонансные томограммы головного мозга через 3 месяца после фотодинамической терапии.
а — в режиме Т2-ВИ; б — в режиме DWI, b=1000; в — в режиме Т1-ВИ, до введения контраста; г — постконтрастная в режиме Т1-ВИ.
На момент подготовки статьи у пациентки отсутствует отрицательная динамика в неврологическом статусе, возобновлено химиотерапевтическое лечение. Планируется МРТ-контроль каждые 3 месяца.
Обсуждение
Злокачественные нейроэпителиальные опухоли продолжают занимать лидирующие позиции в структуре нейроонкологических заболеваний и встречаются с частотой 9,01 случая на 100 тыс. населения. Глиобластома — самая распространенная глиальная опухоль и имеет наименее благоприятный прогноз. Она составляет от 45 до 50% от всех глиом, являясь наиболее частой причиной смерти при онкологической патологии центральной нервной системы и считается чрезвычайно устойчивой к адъювантному лечению [2]. У пациентов с первичными глиобластомами медиана выживаемости составляет 13 мес при тотальной резекции, 11 мес при субтотальной и 8 мес при частичном удалении [3]. Прогрессирование или рецидив заболевания практически неизбежны и происходят в среднем у 40—50% больных в течение первого года и у 73,5—89,4% пациентов в течение второго года после операции [4]. Общепринятая тактика лечения пациентов с рецидивами опухоли пока не разработана, и часто используется индивидуальный подход к выбору лечебной стратегии. Необходимость хирургического вмешательства при рецидиве вызывает споры, а эффективность хирургического лечения оценивается довольно противоречиво [5—7]. При этом имеются данные, что хирургическое удаление рецидивирующих опухолей способствует увеличению общей продолжительности жизни пациентов [8]. Применение современных методов предоперационного планирования и интраоперационной навигации при микрохирургическом удалении глиом способствуют снижению риска развития послеоперационных неврологических осложнений и более радикальному удалению опухоли. Неудовлетворительные итоги терапии глиальных опухолей заставляют искать новые варианты лечения, в том числе и хирургического. Одним из таких направлений может быть использование различных физических факторов воздействия на опухолевые клетки. Лечение опухолей, основанное на эффектах различных физических факторов, широко применяется в современной онкологии. Активно изучается эффективность применения физических факторов и в лечении новообразований головного мозга. Они включают лазерно-индуцированную интерстициальную термотерапию [9], криодеструкцию [10] и гипертермическую абляцию, достигаемую с помощью радиочастотного тока [11, 12], микроволн [13] и высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука [14]. Совместимость этих физических способов воздействия с системами нейронавигации и доступность последних делает эти методы привлекательными для точного локального разрушения опухолевой ткани и позволяет нейрохирургам выполнять циторедукцию глиом с точным наведением на анатомические структуры, с минимальным риском развития неврологических осложнений. Отсутствие единого мнения об эффективности хирургического лечения рецидивов глиом, безопасности и эффективности лечения различных видов рака методами, основанными на воздействии физических факторов на опухолевые клетки, определяет актуальность поиска новых диагностических и терапевтических методов, которые могут быть использованы в диагностике и лечении злокачественных глиом. Особенно это касается злокачественных глиом, расположенных в функционально значимых зонах головного мозга.
Одним из современных методов лечения онкологических заболеваний различной локализации является ФДТ [15]. Данная методика применяется интраоперационно и основана на способности фотосенсибилизаторов избирательно накапливаться в ткани опухоли, не проникая (или проникая в крайне низкой концентрации) в здоровую ткань, в частности, головного мозга. В нейроонкологии преимущественно используются предшественники ПП IX, который накапливается на мембранных органоидах опухолевых клеток — митохондриях, плазмалемме, комплексе Гольджи [16, 17]. Под воздействием световой энергии с определенной длиной волны (635 нм) в опухолевых клетках происходят процессы окисления, ПП IX участвует в образовании реактивных форм кислорода, включающих синглетный кислород [18]. Энергия светового потока запускает различные механизмы гибели опухолевых клеток, от некроза и апоптоза до параптоза и аутофагии [19]. Помимо прямого действия на опухолевые клетки ФДТ имеет способность запускать специфичный иммунный ответ [20]. Опухолевая масса по своей структуре является неоднородной и содержит помимо самих опухолевых клеток еще и ассоциированные с опухолью макрофаги, которые создают благоприятную среду для роста и прогрессии опухолевых клеток и подавляют противоопухолевый иммунитет. Поэтому перспективным является использование ФДТ в целях индукции фенотипического сдвига ассоциированных с опухолью макрофагов в сторону здоровых клеток для коррекции иммуносупрессивного микроокружения [21, 22]. Как правило, после ФДТ наблюдается снижение локального накопления контрастного вещества в опухоли по данным МРТ, что косвенно свидетельствует о ее некрозе [23].
ФДТ можно проводить либо во время открытых операций на головном мозге, в качестве дополнительного метода после резекции основной массы опухолевого узла [24, 25], либо в качестве дополнительного избирательного облучения функционально важного участка головного мозга, резекция которого привела бы к стойкому неврологическому дефициту. ФДТ может также проводиться изолированно во время стереотаксических операций глубинно залегающих опухолей головного мозга как самостоятельный метод лечения [26]. На сегодняшний день крайне мало литературных данных, описывающих технические особенности этого метода, а эффект ФДТ при стереотаксических операциях представлен единичными публикациями без описания длительного катамнеза.
Клиническое применение фотодинамической диагностики и ФДТ привлекло значительное внимание специалистов в связи с их безопасностью и эффективностью при лечении различных видов рака, включая внутричерепные злокачественные глиомы [27—30].
Среди современных подходов к повышению качества интраоперационной диагностики глиальных опухолей важную роль играют флуоресцентные методы. Наиболее распространен метод, основанный на применении 5-аминолевулиновой кислоты (5-АЛК), которая выполняет функцию маркера опухоли [31]. Иллюминация операционной раны светом с соответствующей длиной волны возбуждения может позволить идентифицировать опухоль с помощью флюоресценции, испускаемой данным агентом или продуктами его метаболизма. Способ флуоресцентной навигации с применением 5-АЛК и интраоперационной биоспектроскопии позволяет количественно оценивать уровень накопления ПП IX, способного синтезироваться преимущественно в опухолевых клетках после предварительного введения 5-АЛК [32, 33]. Показано, что 5-АЛК-индуцированный ПП IX является высокоспецифичным и чувствительным диагностическим индикатором, коррелирующим с величиной пролиферативного индекса MIB-1 опухолевой ткани. Таким образом, этот метод интраоперационной диагностики позволяет дифференцировать ткань опухоли и интактную (паратуморозную) мозговую ткань [34]. Один из ключевых методов увеличения информативности при стереотаксической биопсии — применение флуоресцентной стереотаксической биопсии путем измерения концентрации протопорфирина в опухолевой ткани вдоль стереотаксической траектории с использованием спектрального зонда перед выполнением биопсии [35]. Это дает возможность в режиме реального времени маркировать зоны с самой высокой концентрацией ПП IX на спланированном треке и выбирать для биопсии участок опухоли с самой высокой степенью анаплазии [36, 37]. Появляется возможность осуществить забор наиболее репрезентативного тканевого материала для гистологического исследования и выполнить ФДТ не только в точке-мишени, но и по ходу траектории. В результате повышается диагностическая эффективность стереотаксической биопсии и уменьшается длительность хирургического вмешательства, связанная с необходимостью интраоперационного исследования гистологического материала [38, 39], а также снижается риск развития осложнений, связанных с увеличением количества биоптатов [40].
Иллюминация новообразования, накопившего фотосенсибилизатор, светом с заданной длиной волны может инициировать каскад фотохимических реакций, приводящих к повреждению клеток опухоли и эрадикации поражения. Технические аспекты использованного способа интраоперационной ФДТ выбраны на основании опыта зарубежных коллег [26], хотя и отмечается, что в ряде источников не приводятся технические параметры методики ФДТ, а это затрудняет анализ эффективности способа лечения [41]. Технические параметры метода лечения в представленном клиническом наблюдении приведены для возможности использования и сравнения специалистами, использующими ФДТ, при этом точные значения наиболее эффективных параметров облучения могут быть скорректированы в ходе дальнейших совместных многоцентровых исследований.
Заключение
Полученный в клиническом наблюдении результат позволяет рассматривать стереотаксическую фотодинамическую терапию как один из перспективных методов лечения пациентов с рецидивами глиобластом. Остается множество нерешенных вопросов, касающихся методики стереотаксической фотодинамической терапии, в частности, установления минимально достаточных и максимально допустимых доз энергии для достижения положительного результата. Для достоверной оценки эффективности фотодинамической терапии в лечении глиом высокой степени злокачественности требуется проведение дальнейших клинических и экспериментальных междисциплинарных исследований.
Участие авторов:
Концепция и дизайн исследования — Рафаелян А.А., Мартынов Б.В., Холявин А.И., Папаян Г.В., Свистов Д.В., Железняк И.С., Имянитов Е.Н.
Сбор и обработка материала — Рафаелян А.А., Алексеев Д.Е., Мартынов Б.В., Лыткин М.В., Свистов Д.В.
Написание текста — Рафаелян А.А., Алексеев Д.Е., Свистов Д.В.
Редактирование — Рафаелян А.А., Мартынов Б.В., Свистов Д.В.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflict of interest.
Комментарий
Согласно анализу современных литературных данных о применении фотодинамической терапии (ФДТ) в лечении злокачественных глиом отсутствуют убедительные данные об увеличении общей и безрецидивной выживаемости у таких пациентов. Имеющиеся работы показывают противоречивые результаты и основаны на небольших сериях наблюдений (как правило, от 10 до 30 пациентов).
В доступной литературе дискутабельными также являются вопросы выбора фотосенсибилизаторов, глубины проникновения, времени экспозиции и параметров излучения.
Значительная часть работ посвящена изучению эффектов ФДТ на клеточных линиях, подопытных животных (крысах) и в меньшей серии в клинике (K. Mahmoudi и соавт., 2019). Так, в исследование S. Schipman и соавт. (2020) включено 20 пациентов со злокачественными глиомами, сеанс ФДТ продолжался 20 минут после резекции опухоли. В раннем послеоперационном периоде у 80% пациентов отмечался цитотоксический отек, медиана безрецидивного периода составила 6 мес, что сопоставимо с данными других авторов, которые метод ФДТ не использовали. В связи с отсутствием убедительной доказательной базы в улучшении исходов хирургического лечения после ФДТ крайне актуальным представляется проведение дельнейших исследований по данной тематике.
Большинство из имеющихся в доступной литературе публикаций посвящено применению ФДТ после микрохирургических резекций злокачественных глиом. В то же время работы, описывающие использование ФДТ при стереотаксических вмешательствах у пациентов со злокачественными глиомами, единичны.
В данной статье рассматривается уникальный клинический случай лечения пациентки с рецидивной глиобластомой функционально значимой зоны головного мозга с применением стереотаксической флуоресцентной биоспектроскопии и стереотаксической ФДТ очага в оперкулярной зоне левой лобной доли в условиях нейрофизиологического мониторинга функционально значимых зон головного мозга и представлены литературные данные по данной теме.
Полученный в клиническом наблюдении результат позволяет рассматривать стереотаксическую ФДТ как один из перспективных методов лечения пациентов с рецидивными глиобластомами.
А.А. Потапов, С.А. Горяйнов (Москва)
Литература/References
1. Mahmoudi K, Garvey KL, Bouras A, Cramer G, Stepp H, Raj JJ, Bozec D, Busch TM, Hadjipanayis CG. 5-aminolevulinic acid photodynamic therapy for the treatment of high-grade gliomas. Journal of Neuro-Oncology. 2019;141(3):595-607.
https://doi.org/10.1007/s11060-019-03103-4
2. Schipmann S, Müther M, Stögbauer L, Zimmer S, Brokinkel B, Holling M, Grauer O, Suero Molina E, Warneke N, Stummer W. Combination of ALA-induced fluorescence-guided resection and intraoperative open photodynamic therapy or recurrent glioblastoma: case series on a promising dual strategy for local tumor control. Journal of Neurosurgery. 2020;1-11. Online ahead of print.