NEAR-FIELD RESONANT MICROWAVE SOUNDING IN THE EVALUATION OF SKIN CONDITIONS IN PATIENTS WITH MELANOMA

Известно, что меланома – один из наиболее опасных видов новообразований, происходящая из меланоцитов и отличающаяся крайне высокой скоростью развития и активным и быстрым метастазированием

Формирование данного варианта опухоли происходит в результате трансформации родинок (пигментных невусов), однако поиск критериев, специфичных для невусов и меланом, остается крайне актуальной проблемой в связи с отсутствием надежных и однозначных методов их дифференциации

Целью исследования служила сравнительная оценка диэлектрических характеристик здоровой кожи человека, пигментного невуса и меланомы.

Для реализации клинического фрагмента работы в исследование были вовлечены несколько медицинских центров (4), в том числе профильное подразделение крупного федерального медицинского учреждения. В рамках диагностического поиска с помощью разработанного опытного образца комплекса было проведено обследование обращающихся в данные центры пациентов, у части из которых был верифицирован диагноз «Меланома». Диагноз был подтвержден путем дерматоскопии и, при необходимости, – морфологического исследования биоптатов невуса.

Для проведения апробации программно-аппаратного комплекса, основанного на ближнепольном резонансном СВЧ-зондировании кожи и подкожных структур, было выполнено комплексное обследование 135 пациентов с подозрением на злокачественное перерождение пигментного невуса. В исследование включали только людей, у которых первично предполагали наличие ранних (нулевой или первой) меланомы кожи. Верификация данного диагноза произведена на основании совокупности результатов дерматоскопического обследования и анализа гистоструктуры биоптатов фрагментов невуса. Одновременно с дерматоскопией взятием данных биоптатов выполняли ближнепольное СВЧ-зондирование 2 участков: самого пигментного невуса и неповрежденной кожи в том же регионе тела (например, в данной конечности или на туловище). В каждом участке осуществляли томографическое изучение диэлектрических характеристик (диэлектрической проницаемости и проводимости) в 3 точках, на следующем этапе результат по ним усредняли

На этапе клинической апробации технологии решались две принципиальных задачи:

1) определение точности определения поверхностных границ и размеров опухоли;

2) оценка глубины инвазии опухоли в структурах кожи подкожных покровных тканей.

Первичные данные были обработаны статистически с использованием стандартных алгоритмов вариационной медицинской статистики в программном пакете Statistica 6.0 for Windows.

Принципиальной особенностью комплекса для ближнепольного СВЧ-зондирования является не дискретное, а сплошное исследование диэлектрических характеристик тканей на глубинах от 0,5 мм до 5 мм, поэтому на первом этапе анализа был сформирован обобщенный СВЧ-профиль – «паттерн» распределения диэлектрической проницаемости здоровой неповрежденной кожи вне невуса (рис. 1). Установлено, что томографический СВЧ-профиль кожи и подлежащих тканей здоровой неповрежденной кожи вне «родинки», имея кумулятивный характер, является монотонно возрастающим, причем максимальный и минимальный уровни диэлектрической проницаемости в норме различаются в 4,31 раза, а усредненное наибольшее значение показателя составляет 18,54±0,81 усл. ед.

Рисунок 1 - Сравнительная характеристика СВЧ-паттернов здоровой кожи и неизменного невуса у единого контингента пациентов

DOI:10.60797/IRJ.2024.150.142.1

Далее по аналогичной схеме был сформирован СВЧ-паттерн диэлектрической проницаемости неизмененного невуса при глубинах зондирования от 0,5 мм до 5 мм. Показано, что он слабо отличается по внешнему виду от характерного для здоровой кожи вне невуса (рис. 1), а тенденция сдвигов и скорость нарастания диэлектрической проницаемости едины для обоих изучаемых биологических объектов (рис. 1 и 2). На рисунке 1 наглядно представлена диэлектрическая сопоставимость СВЧ-профилей неповрежденной кожи и неизменного невуса. Данные паттерны оказались практически идентичны по своей форме.

С другой стороны, аналогичная тенденция выявлена по градиенту диэлектрической проницаемости, который вариабелен, негомогенен, но единство сдвигов отчетливо прослеживается на всех изученных уровнях (рис. 2). Существенные вариации обнаруживаются только на максимальной (5 мм) и субмаксимальной (4,5 мм) глубинах зондирования.

Рисунок 2 - Динамика прироста диэлектрической проницаемости покровных тканей относительно предыдущего уровня томограммы

DOI:10.60797/IRJ.2024.150.142.2

Особое внимание было уделено оценке СВЧ-профиля тканей меланомы (по послойному уровню диэлектрической проницаемости). Следует отметить, что, в отличие от профилей здоровой кожи и неизмененного невуса, для профиля меланомы не характерен «гладкий» кумулятивный график, что обусловлено неоднородностью структуры самой опухоли и особенностями ее васкуляризации. Учитывая дифференциально-диагностическую направленность исследования, наибольший интерес представляло сопоставление диэлектрических свойств неизмененного пигментного невуса и невуса, перерожденного в меланому. Установлено, что СВЧ-профили данных видов пигментных образований кожи существенно различаются (рис. 3), причем ткань меланомы демонстрирует значительно меньший уровень диэлектрической проницаемости. При этом на большинстве уровней зондирования данный показатель у меланомы оказывается в 2 и более раза ниже, чем у неизмененного пигментного невуса (p<0,05).

Рисунок 3 - Сравнительная характеристика СВЧ-паттернов неизменного невуса и невуса, трансформированного в меланому

DOI:10.60797/IRJ.2024.150.142.3

Аналогично сопоставлению здоровой кожи и неизмененного невуса по градиентам диэлектрических свойств, подобный анализ был выполнен для сравнения характеристик последнего и меланомы (рис. 3). Обнаружено, что для ткани меланомы характерны выраженные перепады изменения диэлектрической проницаемости, свидетельствующие о негомогенности внутренней структуры опухоли

[10]

. Более плотные слои новообразования располагаются в участках, в которые имеют минимальное отклонение от значения, обнаруженного для предшествующего слоя. Это – наименее васкуляризованные фрагменты ткани опухоли (например, на 1; 1,5; 2,5 и 3 мм под поверхностью кожи). Напротив, в слоях, отличающихся существенно более высокой дельтой относительно предыдущего уровня глубины зондирования (2 и 3,5-4,5 мм под поверхностью кожи), располагаются крупные сосудистые сплетения.

Рисунок 4 - Динамика прироста диэлектрической проницаемости покровных тканей относительно предыдущего уровня томограммы

DOI:10.60797/IRJ.2024.150.142.4

Естественно, что внутренняя структура неизмененного невуса также неоднородна, однако данный СВЧ-паттерн принципиально отличается от характерного для меланомы и демонстрирует прогрессивное снижение градиента по мере углубления зондирования (рис. 4). Дальнейший статистический анализ уровней диэлектрической проницаемости позволил верифицировать различия данного показателя на всех глубинах зондирования. В частности, в основных контрольных точках (на глубинах 1, 3 и 5 мм от поверхности кожи) значение параметра для неизменного невуса превышает аналогичное для ткани меланомы в 2,74; 3,01 и 1,81 раза соответственно (p<0,05 для всех рассмотренных случаев; рис. 5).

Рисунок 5 - Сравнительный уровень диэлектрической проницаемости неизмененного невуса и меланомы при глубинах зондирования 1, 3 и 5 мм

Примечание: * - статистическая значимость различий между обследуемыми биологическими объектами – p<0,05

DOI:10.60797/IRJ.2024.150.142.5

Таким образом, проведенное мультицентровое позволило подтвердить диагностическую ценность технологии ближнепольного СВЧ-зондирования, осуществляемого с применением разработанного нами опытного образца комплекса, позволяющего проводить томографию пигментных невусов с целью выявления в них признаков перерождения в меланому. Об этом свидетельствует существенное снижение действительной части диэлектрической проницаемости подозрительного невуса относительно здоровой кожи вне его в 1,5-2,5 раза на всех глубинах зондирования, вплоть до 5 мм. Результаты СВЧ-диэлектрометрии, подтвержденные данными гистологического исследования биоптатов удаленных меланом, позволяют заключить, что точность определения линейных размеров и локализации объемного новообразования составляет 0,05-0,1 мм.