Что такое оптическая когерентная томография?

Оптическая когерентная томография (ОКТ) — это неинвазивный метод оптической визуализации, в котором используется инфракрасный лазер низкой мощности для получения изображений структур кожи на глубине до 2 мм от ее поверхности. Врач может оценивать архитектонику кожи в режиме реального времени без предварительной подготовки или нанесения контактных гелей.

ОКТ зарекомендовала себя как эффективный инструмент для ранней диагностики рака кожи [1]. Морфологические изменения под поверхностью кожи визуализируются in vivo, что снижает необходимость в инвазивной биопсии кожи [2]. В ряде исследований сопоставлялись данные ОКТ и гистопатологического анализа, благодаря чему были определены специфические ОКТ-критерии для актинического кератоза, плоскоклеточного рака in situ (болезни Боуэна) и базальноклеточного рака (БКР) кожи [1].

Преимущества ОКТ включают возможность дифференцировать патологически измененную ткань от нормальной in vivo, а также осуществлять мониторинг зоны вмешательства после проведенного лечения немеланомных опухолей кожи [3].

Система ОКТ VivoSight

Клиническое исследование кожи

Гистопатологическое исследование

ОКТ

Изображения предоставлены Michelson Diagnostics и доктором Orit Markowitz

Как работает ОКТ?

Принцип формирования изображения при ОКТ схож с ультразвуковым исследованием: прибор измеряет задержку отраженного эхо-сигнала и выстраивает А-сканы посредством интерферометрического анализа. Однако при ОКТ на интересующую область кожи направляется световой луч, а не звуковые или радиочастотные волны.

Большая часть света не отражается прямо от структур кожи, а рассеивается под широкими углами. При традиционных методах визуализации этот диффузно рассеянный свет создает фоновый шум, снижающий четкость изображения. При ОКТ интерферометрия фиксирует длину оптического пути регистрируемых фотонов, что позволяет отсекать фотоны, подвергшиеся многократному рассеянию. За счет этого метод позволяет формировать четкие трехмерные (3D) изображения плотных биологических тканей, регистрируя только тот свет, который отразился непосредственно от исследуемых тканевых границ.

Механизм получения ОКТ-изображения состоит в следующем:

  • Ручной датчик сканирует интересующий участок ткани низкоинтенсивным инфракрасным лазером с длиной волны 1310 нм.
  • Датчик улавливает свет, отраженный и рассеянный структурными элементами в толще ткани.
  • Внутри датчика оптический интерферометр отфильтровывает многократно рассеянный свет.
  • Оставшийся полезный световой сигнал детектируется и обрабатывается, формируя изображение со значительно большей глубиной проникновения, чем при конфокальной микроскопии, и существенно более высоким пространственным разрешением, чем при УЗИ или магнитно-резонансной томографии (МРТ).

Для чего применяется ОКТ?

Основными показаниями к проведению ОКТ являются оценка и мониторинг следующих состояний:

  • Опухоли кожи (главным образом немеланомный рак кожи);
  • Воспалительные дерматозы;
  • Грибковые элементы при инфекциях ногтей (онихомикоз);
  • Различные другие структурные изменения кожи;
  • Оценка динамики и эффективности терапии.

ОКТ доказала свою высокую информативность в картировании хирургических границ перед проведением микрографической хирургии по Мосу (Mohs) при БКР. В сочетании с клиническим осмотром и дерматоскопией:

  • ОКТ повышает диагностическую точность при выявлении БКР;
  • ОКТ потенциально позволяет уменьшить объем иссекаемых здоровых тканей и размер послеоперационного дефекта [3, 4].

Какие анатомические структуры визуализирует ОКТ?

ОКТ позволяет четко дифференцировать эпидермис от верхних отделов дермы, благодаря чему можно точно измерить толщину слоев кожи. На ОКТ визуализируются:

  • Дермо-эпидермальное сочленение;
  • Верхняя (сосочковая) дерма;
  • Нижняя (сетчатая) дерма;
  • Кровеносные сосуды, проходящие в верхних отделах дермы;
  • Придатки кожи (волосяные фолликулы, сальные железы);
  • Ногтевой аппарат и ногтевая пластина.

Структуры, определяемые при оптической когерентной томографии

Структуры эпидермиса и дермы

Слои эпидермиса и дермы на ОКТ (слева) и при гистопатологическом исследовании (справа)

Изображения предоставлены доктором Orit Markowitz (1) и Michelson Diagnostics (2)

Ограничения метода ОКТ

Вертикальное поле зрения ОКТ охватывает ширину до 10 мм и глубину от 1 до 2 мм.

ОКТ дает представление об общей архитектонике ткани, однако не обладает разрешающей способностью на уровне отдельных клеток.

Пигментные образования дают картину регулярного рассеяния на ОКТ. В настоящее время метод не подходит для надежной первичной дифференциальной диагностики пигментных новообразований, так как четкие критерии разграничения доброкачественных и злокачественных меланоцитарных очагов еще не стандартизированы. Тем не менее ОКТ применяется в исследовательских целях для оценки толщины опухоли при тонких меланомах.

Изображения предоставлены доктором Orit Markowitz

При каких заболеваниях кожи эффективна ОКТ?

Псориаз

Исследование 2010 года показало, что данные ОКТ по измерению толщины эпидермиса в псориатических бляшках коррелируют с тяжестью течения процесса [5]. Это свидетельствует о том, что ОКТ может служить объективным маркером динамики псориаза на фоне проводимого лечения.

Поражения ногтей

ОКТ является надежным неинвазивным методом визуализации мицелия и спор грибов при онихомикозе [6]. Предварительные данные свидетельствуют, что ОКТ способна количественно оценивать выраженность псориатической ониходистрофии при вульгарном бляшечном псориазе и псориатическом артрите.

Оптическая когерентная томография при онихомикозе

Гиперрефлективные участки в дистальной части ногтевой пластины

Изображение предоставлено доктором Orit Markowitz

Системная склеродермия

Прижизненная ОКТ кожи информативна для оценки течения системной склеродермии [7]. Метод визуализирует состояние дермо-эпидермального сочленения, позволяет измерить выраженность фиброза дермы и оценить микроциркуляторное русло.

Немеланомный рак кожи

Немеланомные злокачественные новообразования кожи, такие как актинический кератоз и базальноклеточный рак, представляют собой главные показания для использования ОКТ. Метод применяется для первичной диагностики, определения глубины опухолевой инвазии, латеральных границ опухоли, а также для мониторинга ответа на местную терапию. Будучи неинвазивной процедурой, ОКТ позволяет избавить пациентов от повторных хирургических биопсий.

Оптическая когерентная томография при актиническом кератозе

Гистопатологическая картина актинического кератоза

Вертикальное акустическое затенение от гиперкератотических чешуек на поверхности (ОКТ), то же образование

Оптическая когерентная томография при базальноклеточном раке

БКР на гистологическом препарате

ОКТ

БКР на гистологическом препарате

ОКТ

Изображения предоставлены доктором Orit Markowitz. На примере справа темный ободок (halo), окружающий опухолевый узел БКР на ОКТ (снизу), служит патогномоничным признаком опухолевых гнезд базалиомы. Этот феномен обусловлен формированием муцинозного ретракционного пространства (щели) и палисадообразным расположением ядер по периферии комплекса, что подтверждается гистологической картиной (сверху).

Другие области применения

Потенциал оптической когерентной томографии охватывает широкий спектр клинических, хирургических и эстетических задач дерматологии. ОКТ доказала свою диагностическую ценность при измерении и мониторинге таких параметров, как:

  • Глубина залегания морщин и плотность дермального коллагена;
  • Терапевтические эффекты ультрафиолетового облучения;
  • Заживление ран после термического воздействия лазера;
  • Стероидная атрофия кожи на фоне применения системных или топических кортикостероидов.

Литература

  1. Forsea AM, Carstea EM, Ghervase L, Giurcaneanu C, Pavelescu G. Clinical application of optical coherence tomography for the imaging of non-melanocytic cutaneous tumors: a pilot multi-modal study. J Med Life. 2010 Oct-Dec;3(4):381–9. Erratum in: J Med Life. 2011 Jan-Mar;4(1):7 p following 123. PubMed
  2. Hamdoon Z, Jerjes W, Upile T, Hopper C. Optical coherence tomography-guided photodynamic therapy for skin cancer: case study. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2011 Mar;8(1):49–52. doi: 10.1016/j.pdpdt.2010.08.004. Epub 2010 Sep 9. PubMed
  3. Pomerantz R, Zell D, McKenzie G, Siegel DM. Optical Coherence Tomography Used as a Modality to Delineate Basal Cell Carcinoma prior to Mohs Micrographic Surgery. Case Rep Dermatol. 2011 Sep;3(3):212–8. doi: 10.1159/000333000. Epub 2011 Sep 30. PubMed
  4. Wang KX, Meekings A, Fluhr JW, McKenzie G, Lee DA, Fisher J, Markowitz O, Siegel DM. Optical coherence tomography-based optimization of mohs micrographic surgery of Basal cell carcinoma: a pilot study. Dermatol Surg. 2013 Apr;39(4):627–33. doi: 10.1111/dsu.12093. Epub 2013 Jan 7. PubMed
  5. Morsy H, Kamp S, Thrane L, Behrendt N, Saunder B, Zayan H, Elmagid EA, Jemec GB. Optical coherence tomography imaging of psoriasis vulgaris: correlation with histology and disease severity. Arch Dermatol Res. 2010 Mar;302(2):105–11. doi: 10.1007/s00403-009-1000-4. Epub 2009 Nov 6. PubMed
  6. Abuzahra F, Spöler F, Först M, Brans R, Erdmann S, Merk HF, Obrigkeit DH. Pilot study: optical coherence tomography as a non-invasive diagnostic perspective for real time visualisation of onychomycosis. Mycoses. 2010 Jul;53(4):334–9. doi: 10.1111/j.1439-0507.2009.01717.x. Epub 2009 Sep 28. PubMed
  7. Abignano G, Aydin SZ, Castillo-Gallego C, Liakouli V, Woods D, Meekings A, Wakefield RJ, McGonagle DG, Emery P, Del Galdo F. Virtual skin biopsy by optical coherence tomography: the first quantitative imaging biomarker for scleroderma. Ann Rheum Dis. 2013 Feb 20. [Epub ahead of print]. PubMed

Материалы на DermNet