Документ описывает спецкурс по оптическим методам визуализации в эндоскопии, включая технологии, такие как спектральная эндоскопия и мультифотонная томография. Основное внимание уделяется методам визуализации слизистой оболочки и диагностике различных заболеваний, таких как гастрит и рак желудка. Также рассматривается развитие многофункциональной спектральной оптической когерентной томографии (ОКТ) и её приложения в медицинской диагностике.

1. СПЕЦКУРС
«Оптические методы визуализации в эндоскопии»
Лекция 1
Спектральная эндоскопия – новая технология детальной визуализации
поверхностных сосудов слизистой оболочки в узком световом
диапазоне. Мультифотонная томография (JenLab)
Лекция 2
Многофункциональная спектральная оптическая когерентная томография
в оценке структуры слизистой оболочки – новое направление в развитии
ОКТ
http://niibmt.nizhgma.ru/grants/
Нижний Новгород, 2013

2. СПЕЦКУРС
«Оптические методы визуализации в эндоскопии»
Лекция 1
Спектральная эндоскопия – новая технология детальной
визуализации поверхностных сосудов слизистой
оболочки в узком световом диапазоне. Мультифотонная
томография (JenLab)
Гладкова Наталья Дорофеевна, Киселева Елена Борисовна
Лаборатория изучения оптической структуры биотканей НИИ БМТ
(Нижегородская государственная медицинская академия)
http://niibmt.nizhgma.ru/grants/
Нижний Новгород, 2013

3. Визуализация в узком световом диапазоне
или Narrow band imaging (NBI), разработанная Olympus
Medical Systems (Olympus, Japan)
NBI использует две дискретные полосы света: синюю на 415 нм
(визуализация поверхностной капиллярной сети) и зеленую на 540 нм
(визуализация субэпителиальных сосудов). Сочетание синего и зеленого
каналов дает чрезвычайно высокую контрастность изображения
поверхности ткани.
Haidry R. et al., In-Tech, 2013

4. Световая фильтрация в NBI системе
Из белого света в NBI используются две узкие полосы: синяя полоса
415 нм и зеленая полоса 540 нм.
Haidry R. et al., In-Tech, 2013

5. NBI изображение на мониторе
капилляры на поверхности отображаются в коричневом цвете,
сосуды в субповерхностного слоя - в голубом цвете
Haidry R. et al., In-Tech, 2013

6. Увеличительная микроскопия в узком световом диапазоне
Magnifying endoscopy – ME, narrow band imaging - NBI
ME-NBI изображение нормальной слизистой оболочки
желудка, не инфицированной Helicobacter Pylori (HP)
Li H.-Y. et al., Diagnostic and Therapeutic Endoscopy. 2012

7. Три патологичных ME-NBI изображения тела желудка,
коррелирующие с HP инфекцией и гистологически
разной тяжестью гастрита
Малое увеличение,
круглые ямки с
неясной
субэпителиальной
капиллярной сетью
(SECNs)
Конечное увеличение,
Овальные или покрытые
овальные или вытянутые
ворсинками
углубления с повышенной
углубления разных
плотностью нерегулярных размеров. Микрососудистая
сосудов
архитектура: гибкие или
волнистые сосуды или
регулярная ультратонкая
сеть
Li H.-Y. et al., Diagnostic and Therapeutic Endoscopy. 2012

8. ME-NBI изображения полости желудка при гастрите с
атрофией и кишечной метаплазией
Слизистая оболочка (черная стрелка) показывает складчатую,
ребристую и бахромчатую структуру ворсинок на поверхности как синебелые линии, так называемый светло-голубой гребень
Li H.-Y. et al., Diagnostic and Therapeutic Endoscopy. 2012

9. ME-NBI изображения раннего рака желудка
Угнененные патологии:
отсутствие узора
поверхности, тонкая
сетка аномальных
микрососудов, четкая
демаркационная линия.
Гистология: аденома
высокой степени
дифференцировки с
тяжелой дисплазии
Хорошо
Недифференцированная
дифференцированная
аденокарцинома:
аденокарцинома:
поверхностная структура
нарушенная структура
почти исчезла, видны
поверхности и плотная
единичные винтообразные
микрососудистая
или разветвленные
нерегулярная архитектура:
толстые микрососуды
расширение вен, сложный
ход, изменения диаметра и
связи микрососудов
Li H.-Y. et al., Diagnostic and Therapeutic Endoscopy. 2012

10. Язвенная болезнь желудка
Изображение в обычном свете
ME-NBI изображение: регулярные
ямки слизистой оболочки
ME-NBI изображение:
нерегулярные ямки слизистой
оболочки
Gheorghe C., Clinical imaging/technique, 2006

11. Заключение
ME-NBI является обоснованной и
эффективной эндоскопической технологией,
которая может повысить точность
диагностики предраковых поражений и
раннего рака желудка.
Крупномасштабные многоцентровые
проспективные, рандомизированные
исследования необходимы, чтобы
подтвердить эффективность ME-NBI и
стандартизировать диагностические
критерии.

12. Мультифотонный томограф (JenLab)

13. Мультифотонный томограф (JenLab)
Прижизненная визуализация
опухолевых клеток,
экспрессирующих GFP
(зеленый цвет) и
коллагеновых волокон
(красный цвет) при
различных локализациях
опухолей у мышей
Uchugonova A., et al., Journal of Cellular Biochemistry, 2013

14. Визуализация базальноклеточной карциномы:
особенности морфологии клеток
1 - Многофотонная
микроскопия
2 - Многофотонная
томография с
визуализацией
прижизненной
флуоресценции
3 – Конфокальное
изображение в
канале отражения
1
2
3
Manfredini M. et al., Skin Research and Technology, 2013

15. Визуализация базальноклеточной карциномы:
особенности архитектуры
особенности сосудов
1
2
3
Manfredini M. et al., Skin Research and Technology, 2013

16. Спасибо за внимание!

17. СПЕЦКУРС
«Оптические методы визуализации в эндоскопии»
Лекция 2
Многофункциональная спектральная оптическая
когерентная томография в оценке структуры слизистой
оболочки – новое направление в развитии ОКТ
Гладкова Наталья Дорофеевна, Киселева Елена Борисовна
Лаборатория изучения оптической структуры биотканей НИИ БМТ,
(Нижегородская государственная медицинская академия)
http://niibmt.nizhgma.ru/grants/
Нижний Новгород, 2013

18. Разработка технологий многофункционального
спектрального метода оптической когерентной томографии
(ОКТ) проходит в НижГМА в рамках гранта Правительства
Российской Федерации на выполнение научных исследований
под руководством ведущего ученого (третья очередь)
Эта совместная научная программа основывается на достижениях
двух лидирующих в мире научных групп в области ОКТ:
Российской Нижегородской группы (ИПФ РАН и НижГМА)
и группы И. Алекса Виткина (Канада)

19. 2007

20. Основные достижения ОКТ в офтальмологии
ОКТ изображения сетчатки глаза

21. Современные офтальмологические ОКТ приборы

22. Метод многофункциональной спектральной
ОКТ включает:
1. кросс-поляризационная ОКТ для характеристики
анизотропии ткани,
2. эластография с картированием механических
характеристик (уровня жесткости) тканей,
3. визуализация микрокапиллярности по анализу спеклов.

23. Динамика мирового интереса к ОКТ
Продажа ОКТ приборов к 2010 году – 750 $M

24. Сертифицированный эндоскопический ОКТ прибор
Характеристики
Оптическая
мощность
Длина волны
Разрешение
Поле зрения
Скорость
сканирования
Вес
Мощность
5 мВт
1.3 мкм
12 мкм
2x1.5 мм
20 кадр./с
6.5 кг
20 Вт
ИПФ РАН, г. Нижний Новгород

25. Эндоскопическая ОКТ
Zagaynova E.V., J. Biophoton. (2011)

26. Варианты эндо зондов
1 mm
Пункционный зонд
135mm
Зонд для микрохирургии глаза
0.65mm
Зонды 1.8, 2.4 и 2.7 мм
35mm

27. Эндоскопы с интегрированным
ОКТ зондом
Видеоэндоскоп с ОКТ
1 кадр в секунду и
зондом 2.4 мм, 2007
Видеоэндоскоп с ОКТ
16 кадров в секунду и
зондом 2.1 мм, 2008

28. Клинические применения эндо ОКТ

29. Примеры ОКТ изображений мочевого пузыря
Ранняя диагностика рака
Доброкачественное
структурное изображение
1.0 mm
Рак –
потеря структуры

30. Применение ОКТ позволило в 5 раз уменьшить
число биопсий из подозрительных зон
Биопсия
Эндо ОКТ

31. Кросс-поляризационная ОКТ –
+ характеристика коллагеновых волокон
Кросс-канал
Прямой канал
Здоровая ткань
Рак
Gladkova N.D., J. Biophoton. (2011)

32. Эластография с помощью ОКТ –
микропальпация уплотнений
Vladimir Y. Zaitsev et al. 2013

33. Трехмерное представление ОКТ изображений
ИПФ РАН, 2013

34. Исследование состояния сосудов
с помощью спекл-ОКТ
лаборатория Алекса Виткина
Флуоресцентная
конфокальная
микроскопия
спекл-ОКТ
Mariampillai et al, Opt Lett ,33 (2008)

35. Исследование
сосудов опухоли
лаборатория Алекса
Виткина
L.Conroy et al., Opt Lett, 37 (2012)

36. Исследование
ответа сосудов
и структуры опухоли
на лучевую терапию
лаборатория Алекса Виткина
A. Maeda et al., Plos One, 7 (2012)

37. Спасибо за внимание